《熱輻射》實驗課中的項目式學(xué)習(xí)

陳文靜

〔摘? ? 要〕? 項目式學(xué)習(xí)是有思維含量和思維發(fā)展意義的學(xué)習(xí)。本文以《熱輻射》一課為例，從“聚焦問題”“情境創(chuàng)設(shè)”“任務(wù)驅(qū)動”“測試評價”這四點分解教材活動，圍繞“簡易太陽灶”展開研究，從而一步步完成項目式學(xué)習(xí)教學(xué)探索，對于學(xué)生鞏固知識、培養(yǎng)習(xí)慣、提升能力，對于教師檢測教學(xué)效果、精準(zhǔn)分析學(xué)情、改進(jìn)教學(xué)方法，均具有重要的推動價值。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；項目式學(xué)習(xí)；熱輻射

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 10? ? 073-075

素養(yǎng)培養(yǎng)視角下的項目式學(xué)習(xí)是學(xué)生在一段時間內(nèi)通過對真實的、有挑戰(zhàn)性的問題進(jìn)行持續(xù)探究，實現(xiàn)對核心知識的再建構(gòu)和思維遷移的目的?！稛彷椛洹芬徽n借助對生活中常見現(xiàn)象的分析解讀，旨在讓學(xué)生知道熱還可以直接向周圍發(fā)射，從而進(jìn)一步認(rèn)識熱輻射。本文研究的項目式學(xué)習(xí)，是對教材熱輻射活動的進(jìn)一步優(yōu)化。筆者認(rèn)為，活動可以從以下幾個方面展開。

一、問題聚焦

在項目式學(xué)習(xí)中，核心問題是支撐起學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的腳手架。一個項目式問題的出現(xiàn)，必然要以真實的問題為依托，以問題為導(dǎo)向，從真實情境切入，在研究中體現(xiàn)它的價值。而在日常小學(xué)科學(xué)作業(yè)的設(shè)計中，要把準(zhǔn)科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)性，過多、過難的作業(yè)反而不符合小學(xué)生的年齡特點與層次。

本文所研究的課題《熱輻射》，是蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第二單元“熱傳遞”單元的第3課，與前兩課呈并列關(guān)系，同時也是對前兩課的總結(jié)與延續(xù)。單元主題與生活實際息息相關(guān)，有大量生活事例作為學(xué)習(xí)素材。本課借助對生活中常見現(xiàn)象的依序分析解讀，旨在讓學(xué)生知道熱還可以直接向周圍發(fā)射，從而進(jìn)一步認(rèn)識熱輻射。針對五年級學(xué)生，教師可以將《熱輻射》一課中的活動問題聚焦于研究玻璃管中水熱得快慢的影響因素。

例如，聚焦輻射現(xiàn)象了解概念后，教師提出核心問題“玻璃管中水熱得快慢與什么因素有關(guān)？”學(xué)生有依據(jù)地進(jìn)行猜想并討論，再在班級由小組之間兩兩合作進(jìn)行對比實驗，完成實驗記錄單，匯報分享。當(dāng)然，小小簡易太陽灶里影響熱輻射的因素有很多，如太陽灶的形狀、大小，反光板聚焦的位置，受熱物體顏色的深淺，等等。教師在設(shè)計聚焦問題時，要充分考慮學(xué)生的差異性，根據(jù)五年級學(xué)生大體的水平層次，調(diào)整問題的難度。由于課堂時間有限，各班級風(fēng)格不同，課堂上暫時只圍繞其中幾種師生共同挑選確定的因素展開研究，將學(xué)生對其他因素的探究興趣保留到課后繼續(xù)完成。

在項目式學(xué)習(xí)中，一個好的問題能夠提供廣闊的探索空間。一定程度上，它既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，幫助其獲取新知，還能讓學(xué)生在探究過程中通過問題的研究獲得學(xué)科知識，從而提升科學(xué)核心素養(yǎng)。

二、情境創(chuàng)設(shè)

我們不難發(fā)現(xiàn)，《熱輻射》一課的活動內(nèi)容偏工程實踐類，“不好上”程度讓許多年輕教師發(fā)愁?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022年版）中提到，“技術(shù)、工程與社會”和“工程設(shè)計與物化”也屬學(xué)科課程內(nèi)容。那么，究竟如何處理教材中的此類環(huán)節(jié)，又如何在小學(xué)科學(xué)課堂上巧妙穿插實踐活動呢？項目式學(xué)習(xí)于是應(yīng)運而生。

項目式學(xué)習(xí)不同于傳統(tǒng)的課堂知識傳授，它將廣闊的生活、學(xué)習(xí)等各種專業(yè)活動場所都納入課堂的范疇中，更具有開放性?，F(xiàn)實生活中，大多數(shù)活動都與我們學(xué)習(xí)到的知識息息相關(guān)。在我看來，要將所學(xué)知識與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系在一起，可以考慮教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，尤其是利用一些已有的資源。

通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生依次認(rèn)識了熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射三個科學(xué)概念，知道熱傳遞有傳導(dǎo)、對流、輻射三種形式。熱的傳遞有一定的媒介，同時，熱也可以不依靠任何物質(zhì)傳遞，即使是在真空中也能進(jìn)行，這就是本課所學(xué)的“熱輻射”。在學(xué)習(xí)探究過程中，學(xué)生也認(rèn)識到不同材料的導(dǎo)熱性能不同。但是，一節(jié)科學(xué)課只有40分鐘，留給學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間有限，他們難以在實際生活中應(yīng)用熱傳遞單元所學(xué)感性認(rèn)知，更別提在設(shè)計和制作中綜合運用了。這時，我們可以結(jié)合項目式學(xué)習(xí)的理念，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種真實的情境：在班級開展簡易太陽灶設(shè)計大賽，引導(dǎo)學(xué)生從選擇材料、畫設(shè)計圖、測試制作、對比優(yōu)化的過程中深度感知熱輻射的特點。

在這項作業(yè)中，學(xué)生能否縝密思考選擇合適的材料，能否把自己的設(shè)計用紙筆的方式清晰描述，又能否使用材料順利完成簡易太陽灶的制作……這些都是考驗。五年級學(xué)生剛步入高年段，競爭意識初顯，在班級開展這樣的設(shè)計大賽讓他們頗有興趣。這就是項目式學(xué)習(xí)，是有思維含量和思維發(fā)展意義的學(xué)習(xí)。作為體現(xiàn)素養(yǎng)發(fā)展取向的學(xué)習(xí)方式，要讓學(xué)生透過問題的情境看到問題的本質(zhì)，在實際問題的探究和解決中，調(diào)動和激活相關(guān)知識，形成可遷移的思維方式，并在項目的完成中實現(xiàn)對學(xué)科知識的深度理解。從這個意義上說，項目式學(xué)習(xí)是創(chuàng)造條件讓學(xué)生不斷迸發(fā)思維火花、產(chǎn)生精彩觀念的過程。它突出了學(xué)生的主體地位，借助身邊資源創(chuàng)設(shè)了良好的學(xué)習(xí)情境，在問題的探究中激發(fā)學(xué)生積極思維。

三、任務(wù)驅(qū)動

教師在遵循新課改要求的前提下，還可針對“制作太陽灶模型”活動開展個性化激勵，多傾聽學(xué)生的奇思妙想，以此盡可能充分地開發(fā)和挖掘?qū)W生潛能，為后續(xù)的科技創(chuàng)新與發(fā)明創(chuàng)造奠定基礎(chǔ)。

在《熱輻射》一課中，簡易太陽灶的制作說起來簡單，但背后的學(xué)問也不少。我們可以結(jié)合項目式學(xué)習(xí)，把它設(shè)計成一個個性化活動：改進(jìn)簡易太陽灶，也就是該項目式學(xué)習(xí)的驅(qū)動型任務(wù)。不可否認(rèn)，學(xué)生在身體素質(zhì)、智力水平、性格等方面都有所不同，學(xué)生的個體差異性是客觀存在的。教師應(yīng)從實際出發(fā)，尊重每個學(xué)生的差異，才能促進(jìn)每個學(xué)生和諧發(fā)展，把新課改落到實處，切實推進(jìn)素質(zhì)教育。這份作業(yè)難度較大，富有挑戰(zhàn)性，教師可以挑選部分學(xué)生開展。

教材中，活動是使用身邊的紙板材料，逐步折疊粘貼制成一個方形紙框，再將裝有水的玻璃管固定在支架上，測量管內(nèi)水的溫度變化。然而，我在實際教學(xué)過程中遇到了幾個問題：紙質(zhì)支架輕，易倒，無法穩(wěn)定立在桌面上；取暖器傾斜放置，支架高度不足以較好地接收熱輻射；器材眾多不便于移動，且不美觀；溫度計數(shù)據(jù)有誤差。項目式學(xué)習(xí)的重要使命之一，就是要讓學(xué)生擁有真實的問題解決經(jīng)歷，成為積極的行動者，調(diào)動已有的知識經(jīng)驗、能力基礎(chǔ)，創(chuàng)造性地解決真實情境中的問題。因此，針對以上幾點不足，鼓勵學(xué)生開動腦筋，想方設(shè)法改進(jìn)熱輻射實驗裝置教具。開展此項任務(wù)后，班級學(xué)生紛紛對不足表示認(rèn)同，討論得很熱烈，我驚喜地收到了很多來自學(xué)生的改進(jìn)方法，生動而富有創(chuàng)意。但這種口頭的表達(dá)可能并不能完全表明學(xué)生設(shè)計的亮點之處，因此，教師需提供相應(yīng)的設(shè)計圖紙，讓學(xué)生把自己的設(shè)計畫出來，同時標(biāo)注出關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)。

四、測試評價

項目式學(xué)習(xí)并不是簡單地讓學(xué)生完成活動產(chǎn)生成果，而是要讓學(xué)生經(jīng)歷有意義的學(xué)習(xí)實踐歷程，做到知、行、思三位一體。要讓簡易太陽灶變得更“簡易”，就得“心動不如行動”，必須做做看。

首先，要讓裝置穩(wěn)重，選擇用鐵架子代替方形紙框。紙框放置在托盤上，因此制作鐵架前還需測算墊了托盤后的紙框各個邊的數(shù)據(jù)，用設(shè)計圖表明。鐵架總高15.5cm，兩側(cè)有15cm長的底邊支撐，總寬為12cm，上下兩端有圓形鉆孔用于盛放玻璃管。測量與設(shè)計結(jié)束后，這樣一個鐵架怎么做出來呢？學(xué)生的力量是有限的，教師個人的能力也受專業(yè)所限，這時，聘請專家的必要性顯而易見。為保證終身教育視域下項目式學(xué)習(xí)的有序開展，需充分發(fā)揮教師的引領(lǐng)作用，構(gòu)建專兼結(jié)合、多渠道共建的項目式學(xué)習(xí)課程研發(fā)師資隊伍。鑒于現(xiàn)實生活中的問題大多十分復(fù)雜，所以一個項目式學(xué)習(xí)活動需要有一個團(tuán)隊或者各自具備不同領(lǐng)域?qū)ｉL的一群人共同解決。這里，我們需請專業(yè)人士進(jìn)行焊接制作。其次，考慮到多方面因素，溫度計往往測量得不夠精準(zhǔn)，改進(jìn)時我們選擇采用溫度傳感器代替，將玻璃管塞子用剪刀戳一個小孔，使溫度傳感器可以直接測量玻璃管內(nèi)水的溫度。項目式學(xué)習(xí)最重要的價值是對問題持續(xù)不斷加以探究，這是學(xué)習(xí)的本質(zhì)。從工程實踐來說，項目式學(xué)習(xí)解決的是真實世界的復(fù)雜問題，因此實施的關(guān)鍵在于讓學(xué)生考慮現(xiàn)實限制條件。通過上述的簡易太陽灶活動，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生能通過反復(fù)嘗試，最終找到適合制作的、最佳的材料，從而有效激發(fā)潛能，完善制作，發(fā)揚了項目式學(xué)習(xí)的優(yōu)點。

一個有效的項目式學(xué)習(xí)活動是怎樣的？如何通過項目式學(xué)習(xí)提高學(xué)生的素養(yǎng)？這些都離不開即時有效的評價。我們使用改進(jìn)后的實驗裝置再次開展教學(xué)活動，把對比實驗時間統(tǒng)一控制在5分鐘內(nèi)。在小組實驗中發(fā)現(xiàn)：小組研究的變量是與熱源之間的距離。距離近的玻璃管初始溫度為21.0℃，變化了12.6℃，即溫度傳感器顯示為33.6℃；另一玻璃管放置較遠(yuǎn)，記錄的初始溫度為23.2℃，5分鐘后溫度為30.4℃，上升了7.2℃。小組成員經(jīng)計算比較得知“近距離升溫快”。在全班實時投屏分享數(shù)據(jù)后，其他同學(xué)無異議，因此可以得出結(jié)論：靠熱源越近，溫度升得越快；靠熱源越遠(yuǎn)，溫度升得越慢。同樣的，另一小組在對比實驗中改變了“受熱物體顏色深淺”條件，他們的玻璃管一只包有黑紙，玻璃管中水的初始溫度為21.1℃，另一只玻璃管沒有黑紙覆蓋，初始溫度為25.3℃。5分鐘后再次記錄溫度。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，包了黑紙的試管溫度上升了7.8℃，無黑紙玻璃管中的水溫上升了6.2℃。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，受熱物體顏色較深時溫度上升得較快。評價引領(lǐng)教學(xué)，種種數(shù)據(jù)表明，學(xué)生在實驗中有發(fā)現(xiàn)有收獲，實現(xiàn)了《熱輻射》一課的教學(xué)目標(biāo)層次。可以說，改進(jìn)后的實驗裝置美觀簡便，較好地解決了上述遇到的問題，大大提高了課堂實驗效率。

項目式學(xué)習(xí)激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)意，同時維持了其對教材的興趣與思考，也能鞏固所學(xué)知識。這些學(xué)生聰明機(jī)靈，富有創(chuàng)造力，令人欣喜。在項目式學(xué)習(xí)活動開展期間，他們好奇，富有求知欲，創(chuàng)新意識不斷提升。同時，活動中也能培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神，鼓勵學(xué)生大膽地想象和嘗試，從而獲得持續(xù)的、濃厚的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在一次次思維碰撞中突破思維定式，把發(fā)散思維和聚合思維有機(jī)結(jié)合，從而獲得創(chuàng)新方法，逐步培養(yǎng)了創(chuàng)新精神。其實，這些成績也要歸功于平時，我校的科技小發(fā)明社團(tuán)就是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)意的基礎(chǔ)。每周三下午是陽光活動時間，師生開展圓桌討論，在討論中分享難題，在討論中互相支招，在討論中形成小發(fā)明、小研究。為了捕魚后快速測量魚的重量，我們發(fā)明組裝了可稱重抄漁網(wǎng)；為了讓冬小麥增產(chǎn)，我們用數(shù)據(jù)驗證了“蓋被法”的可行性；為了完善課堂實驗，我們改進(jìn)了簡易太陽灶實驗裝置……科技發(fā)明社團(tuán)為學(xué)生提供了發(fā)現(xiàn)、實踐、探究、再發(fā)現(xiàn)的一系列學(xué)習(xí)機(jī)會，有利于學(xué)生在真實的情境中解決問題并建構(gòu)自己的知識體系。

在新課改理念的指導(dǎo)下，開展項目式學(xué)習(xí)活動，能夠有效促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展。一方面，學(xué)生通過運用熱輻射核心概念與知識解決驅(qū)動性問題與任務(wù)，科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)與問題解決能力得到培養(yǎng)。另一方面，學(xué)生為解決驅(qū)動性問題而形成簡易太陽灶裝置的過程，是一個新事物的創(chuàng)造過程，這對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神是有益處的。在項目式學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生隨時迸發(fā)出的一絲絲想法都可以和教師交流反饋。有了學(xué)生過程性的表現(xiàn)，教師就可以適當(dāng)做出調(diào)整，找到問題所在并適時地提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)支架，師生之間增強(qiáng)了交互，很有效果。

綜上所述，在科學(xué)課程學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)與項目式學(xué)習(xí)的融合還需不斷地實踐、檢測與改進(jìn)。教師要以學(xué)生為中心，精心設(shè)計出有趣味、有思考、有提升的項目式學(xué)習(xí)活動，真正實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

【本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃重點課題“科技思想引領(lǐng)下鄉(xiāng)村兒童創(chuàng)造型勞動實踐活動的開發(fā)研究”的階段性成果，編號：B/2022-03-07】

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