微項(xiàng)目化主題教學(xué) 助力科學(xué)思維進(jìn)階

黃晶

【摘要】本文論述的是通過(guò)規(guī)劃微小項(xiàng)目，以實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行探究活動(dòng)，提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)方式。通過(guò)挖掘當(dāng)?shù)厣顚?shí)際素材，從問(wèn)題驅(qū)動(dòng)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想、項(xiàng)目對(duì)比辨析、問(wèn)題解決延伸等四步教學(xué)法組織學(xué)生開(kāi)展微項(xiàng)目化主題學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的分析思維、實(shí)踐思維、批判思維和創(chuàng)新思維等四種高階思維進(jìn)階發(fā)展，有效整體提高項(xiàng)目化學(xué)習(xí)教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】微項(xiàng)目化? 主題教學(xué)? 思維進(jìn)階

【基金項(xiàng)目】本文系2023年寧德市普通教育課程與課堂教學(xué)改革“小學(xué)科學(xué)中年級(jí)單元結(jié)構(gòu)化教學(xué)實(shí)踐研究”中期成果，課題編號(hào)：2023XD027。

【中圖分類號(hào)】G623 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2024）06-0145-03

2022版小學(xué)科學(xué)新課標(biāo)中首次提出綜合性學(xué)習(xí)倡議，開(kāi)展主題化、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)化。課標(biāo)要求改變教學(xué)內(nèi)容、過(guò)程及結(jié)果“碎片化”現(xiàn)狀，從學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)出發(fā)，整合單元學(xué)習(xí)資源，形成結(jié)構(gòu)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)與組織，關(guān)聯(lián)系列學(xué)習(xí)任務(wù)，有效提高教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)高階思維進(jìn)階。本人對(duì)科學(xué)教學(xué)中融入項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與主題化學(xué)習(xí)進(jìn)行了探討，形成微項(xiàng)目化主題學(xué)習(xí)。微項(xiàng)目化主題學(xué)習(xí)是學(xué)生通過(guò)規(guī)劃微小項(xiàng)目，以實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行探究活動(dòng)，提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)方式。它是“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”模式的延伸和發(fā)展，既保留了“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”的原有優(yōu)勢(shì)，又克服了“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”中時(shí)間長(zhǎng)、跨度大、實(shí)施難、評(píng)價(jià)難等問(wèn)題，具有使用靈活、易解決、用時(shí)短、見(jiàn)效快等特點(diǎn)，有望在項(xiàng)目研究過(guò)程中逐步發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力。

教師在實(shí)施過(guò)程中，注重微項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，做好內(nèi)容分析和學(xué)情分析的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生并與學(xué)生一同進(jìn)入真實(shí)問(wèn)題情境中，立足課標(biāo)，構(gòu)建與新課標(biāo)相適應(yīng)的新型教學(xué)方式，推進(jìn)微項(xiàng)目化主題學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)從知識(shí)本位走向核心素養(yǎng)本位的教學(xué)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展。從問(wèn)題情境引發(fā)項(xiàng)目任務(wù)、以探究活動(dòng)形式完成項(xiàng)目實(shí)施、以成果交流展示的形式進(jìn)行項(xiàng)目評(píng)價(jià)（如圖1 ） 。該模式將學(xué)習(xí)鑲嵌在有意義的、真實(shí)的主題情境中，推動(dòng)抽象知識(shí)學(xué)習(xí)向基于項(xiàng)目的具身學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，幫助學(xué)生開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)“學(xué)”與 “教”深度融合，使學(xué)生的學(xué)習(xí)增值。

六年級(jí)下冊(cè)《物質(zhì)的變化》單元中涉及物質(zhì)變化與化學(xué)變化，物質(zhì)反應(yīng)的變幻莫測(cè)與神秘色彩深深地吸引孩子們，尤其在《地球家園的化學(xué)變化》一課中涉及的化學(xué)變化現(xiàn)象更是多樣，學(xué)生總在生活里找尋實(shí)驗(yàn)研究的機(jī)會(huì)。正值住在學(xué)校附近的學(xué)生反映億利城小區(qū)第一期商品房中多套房子樓板出現(xiàn)長(zhǎng)兩、三米的慣穿性裂縫，該情況引起孩子們的恐慌。孩子們通過(guò)家長(zhǎng)及小區(qū)物業(yè)管理處了解到可能是海砂造房所引起的質(zhì)量問(wèn)題。于是，一場(chǎng)圍繞“東僑沿海填海區(qū)域海沙造房是否宜居”的交流會(huì)展開(kāi)了。本人制定了沿海發(fā)展區(qū)鹽堿化土壤研究創(chuàng)意活動(dòng)方案，圍繞生活中物質(zhì)的變化這個(gè)主項(xiàng)目課題，開(kāi)展5個(gè)子項(xiàng)目微項(xiàng)目化主題課程研究（如圖2），每個(gè)微項(xiàng)目分別對(duì)應(yīng)教學(xué)重點(diǎn)與課時(shí)安排。

本案例主題是項(xiàng)目中的第3個(gè)微課程“海砂與建筑”，課程以我區(qū)沿海海砂為樣本設(shè)計(jì)與組織教學(xué)，開(kāi)發(fā)沿海區(qū)土壤研究創(chuàng)意活動(dòng)校本課程，帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展以高階思維訓(xùn)練為主的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)研究。

一、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)調(diào)查，提升分析思維力度

分析思維是成功獲取知識(shí)、處理信息的關(guān)鍵，更是培養(yǎng)其他高階思維的能力基礎(chǔ)。教師創(chuàng)設(shè)生活化問(wèn)題情境，啟發(fā)學(xué)生基于已有的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，關(guān)注知識(shí)的形成過(guò)程，根據(jù)知識(shí)邏輯設(shè)計(jì)問(wèn)題，引發(fā)自主開(kāi)展調(diào)查研究的興趣，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷思維加工過(guò)程，如：課前組織學(xué)生觀看我區(qū)億利城一期房子墻體開(kāi)裂視頻資料與圖片介紹，提出問(wèn)題：是什么原因造成墻體開(kāi)裂？我們可以做些什么呢？以上問(wèn)題可以驅(qū)動(dòng)學(xué)生的調(diào)查興趣與探究欲望，他們紛紛加入項(xiàng)目研究隊(duì)伍。

第一手資料收集是關(guān)鍵的一環(huán)，其來(lái)源應(yīng)具有真實(shí)性和典型性。項(xiàng)目組收集商品房墻體起皮泛堿開(kāi)裂的圖文資料和相關(guān)媒體介紹，對(duì)小區(qū)居民和物業(yè)管理人員進(jìn)行調(diào)查訪談了解情況，得知在建造過(guò)程中使用海砂作為原料，其海砂未經(jīng)淡化處理或處理中未達(dá)到淡化標(biāo)準(zhǔn)就作為建造材料，導(dǎo)致小區(qū)地下室承重柱有裂縫和水泥塊脫落的情況，他們進(jìn)而走訪寧德市住房和城市建設(shè)局了解到當(dāng)前海砂用于建筑的基本標(biāo)準(zhǔn)及采取的基礎(chǔ)修復(fù)措施。學(xué)生們對(duì)海砂造成建筑物質(zhì)量影響有了十分直觀深刻的認(rèn)識(shí)。真實(shí)的生活情境激發(fā)了學(xué)生思維發(fā)展的自覺(jué)性，由現(xiàn)象過(guò)渡到本質(zhì)的探究，學(xué)生在經(jīng)歷知識(shí)加工的過(guò)程中發(fā)展了高階思維，讓思維有了一定的力度。

二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，拓寬實(shí)踐思維廣度

“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。在具體問(wèn)題情境中，能做出決策、設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)是實(shí)踐思維的基本表現(xiàn)，觀察和實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基本方法，是獲取感性材料、探索科學(xué)規(guī)律的基本手段。根據(jù)前期調(diào)查聚焦項(xiàng)目主題：海砂房質(zhì)量問(wèn)題主要為海砂與鋼筋的化學(xué)反應(yīng)引起質(zhì)量問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)該項(xiàng)目?jī)山M對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)實(shí)驗(yàn)意愿。

實(shí)驗(yàn)一：84消毒液與鋼筋的奇妙反應(yīng)短期模擬實(shí)驗(yàn)。84消毒液中浸入新鋼筋，每天觀察鋼筋表面發(fā)生的變化，連續(xù)觀察7天，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并做出分析。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得出結(jié)論：海砂含鹽分高，含氯也多，將鋼筋腐蝕，水體顏色變化、鐵銹脫落等情況。實(shí)驗(yàn)二：鋼筋入泥土長(zhǎng)周期觀察變化實(shí)驗(yàn)。將石子、水泥分別與海砂及河砂按1：2：3比例配制，加水?dāng)嚢杈鶆?，分別裝入透明塑料桶，中間插入50cm長(zhǎng)的規(guī)格型號(hào)直徑為10mm的鋼筋，壓實(shí)，每隔20天，持續(xù)3個(gè)月觀察接觸面的顏色變化和外部特征改變，填寫(xiě)觀察實(shí)驗(yàn)記錄單。分析數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)象觀察得出結(jié)論：河砂配制的混凝土不腐蝕鋼筋，使用海砂配制的混凝土具有腐蝕鋼筋能力，以致鋼筋變細(xì)變小，承重能力下降，和混泥土不會(huì)粘連。海砂中的氯離子短期會(huì)使墻面滲出白色的痕漬，即俗稱的壁癌。隨著鋼筋生銹后體積膨脹，把周圍的混凝土脹開(kāi)產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致表面混凝土脫落。以上短期實(shí)驗(yàn)直觀可視，學(xué)生感悟化學(xué)實(shí)驗(yàn)的神奇魅力；長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)實(shí)情況，更具有科學(xué)研究的真實(shí)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)觀察也離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)器材的研究?！昂Ｉ霸旆康馁|(zhì)量問(wèn)題除了與砂有關(guān)，是否和鋼筋也有一定的關(guān)系？”“為什么鋼筋表面要設(shè)計(jì)成月牙形？”學(xué)生對(duì)新鋼筋表面進(jìn)行細(xì)致觀察，發(fā)現(xiàn)工程建筑為了實(shí)現(xiàn)材料最優(yōu)化，鋼筋設(shè)計(jì)成月牙形狀是為了更好地和混泥土固定在一起，不容易脫落。而海砂使鋼筋生銹，致月牙紋路被破壞，鋼筋就不容易被固定，性能大大降低，造成極大危險(xiǎn)。

在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，學(xué)生得以在決策中實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中收集，在收集中應(yīng)用，充分開(kāi)放了思維空間，有效解決了新問(wèn)題，真正培養(yǎng)了實(shí)踐思維，拓寬了思維的廣度。

三、項(xiàng)目對(duì)比辨析，打磨批判思維深度

基于對(duì)事實(shí)比較的基礎(chǔ)上敢于提出質(zhì)疑，做出合理判斷和理性評(píng)價(jià)，是學(xué)生必備的重要核心素養(yǎng)。教師要重視實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵，堅(jiān)持實(shí)事求是，鼓勵(lì)學(xué)生敢于挑戰(zhàn)權(quán)威。六年級(jí)學(xué)生對(duì)物質(zhì)的觀察已經(jīng)掌握足夠的基礎(chǔ)操作與使用方法，他們對(duì)物質(zhì)特征的比對(duì)水平也在不斷的豐富中。繼而提出項(xiàng)目研究任務(wù)：既然海砂與河砂運(yùn)用于建筑的效果完全不同，“如何區(qū)分海砂與河砂以識(shí)別不法商人的利欲熏心呢？”學(xué)生取三都澳水域海砂和普通河沙進(jìn)行分組觀察，學(xué)生用看、聞、嘗、摸等方法結(jié)合鑷子和放大鏡觀察。小組共同總結(jié)出六個(gè)方面進(jìn)行區(qū)分，如表1。

隨著研究的深入，學(xué)生發(fā)現(xiàn)資料記錄中描述有“海沙”與“海砂”兩詞，到底“沙”與“砂”是同一種物質(zhì)嗎？通過(guò)查閱《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》與《新華字典》等，發(fā)現(xiàn)“沙”是形容比較細(xì)粒徑的砂，多用于書(shū)面及文學(xué)中，如“沙漠”“沙漏”“飛沙走石”等。而“砂”是指粒徑較大一點(diǎn)的砂，多用于較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兄?，如土木工程中混凝土拌和用“砂”。顆粒度大一點(diǎn)的為砂，顆粒徑小一點(diǎn)的為沙，兩者都是天然存在的，經(jīng)過(guò)海水不斷的沖擊、打磨而形成的。

繼續(xù)搜索網(wǎng)絡(luò)資料發(fā)現(xiàn)：海砂用途非常多，其中最主要的用途之一就是作為工程建設(shè)的原材料，尤其是大型建設(shè)的填海造陸環(huán)節(jié)。未經(jīng)淡化處理的海砂對(duì)建造的房子影響很大，存在安全隱患。河砂是河流底部經(jīng)過(guò)河水長(zhǎng)年累月沖刷形成的天然砂，對(duì)于河流有著非常重要的作用。河砂的形成需要很久時(shí)間，成為河流生態(tài)的一部分。大量采取河砂會(huì)導(dǎo)致河流改道、河流生態(tài)圈環(huán)境劇變等負(fù)面影響。目前，國(guó)家也已經(jīng)全面禁止私自開(kāi)采，如私自開(kāi)采會(huì)以非法采礦罪定罪處罰。小小物質(zhì)里居然蘊(yùn)含這么深刻的大學(xué)問(wèn)。長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)的不僅僅是學(xué)生們，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)教師也得到相應(yīng)知識(shí)性科普，學(xué)生的思維在碰撞交流中得到打磨。

四、問(wèn)題解決延伸，增強(qiáng)創(chuàng)新思維厚度

假設(shè)與預(yù)測(cè)是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，想象和創(chuàng)造是創(chuàng)新思維的進(jìn)一步深化。學(xué)習(xí)至此，學(xué)生對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)與了解比以往的教材分課時(shí)有更深刻的體會(huì)，似乎學(xué)習(xí)已近尾聲，學(xué)生突發(fā)奇想：“沙漠中的沙子取之不盡、用之不竭，能填補(bǔ)目前的用沙荒嗎？”燃起學(xué)生再次探究興趣，學(xué)生們展開(kāi)激烈的討論研究?；诙喾N數(shù)據(jù)，學(xué)生們打消了沙漠沙子造房的念頭。

“海砂造房危害已經(jīng)發(fā)生，除了政府監(jiān)管外，我們有什么辦法可以進(jìn)行補(bǔ)救呢？”學(xué)生們組織深入東僑連城新區(qū)新樓盤(pán)請(qǐng)教建筑工程師，從中了解到可以使用彈性膩?zhàn)踊蛘呤侨嵝陨皾{修正，恢復(fù)原樣，并有效抑制裂縫繼續(xù)增大；也可涂刷混凝土保養(yǎng)劑或采用剛性乳液用于補(bǔ)救?！半y道沒(méi)有什么材料可以代替河砂，成為高樓大廈的黏合劑嗎？”學(xué)生的思維閘門再被打開(kāi)，紛紛運(yùn)用多種方式進(jìn)行資料查詢，發(fā)現(xiàn)目前針對(duì)河砂替代的應(yīng)用較多的是機(jī)制砂（石塊經(jīng)過(guò)碎石機(jī)械破碎加工以及篩分水洗處理，得到粒徑在5.00mm以下的碎石微粒）。為解決河砂匱乏及成本過(guò)高的問(wèn)題，部分學(xué)生提出發(fā)明一種新型材料來(lái)代替沙（砂）的建房；甚至提出沿海區(qū)域建筑需要前期整體規(guī)劃的創(chuàng)新方案。如此，引導(dǎo)學(xué)生在假設(shè)中想象、在想象中預(yù)測(cè)、在預(yù)測(cè)中創(chuàng)造，提供充分的事實(shí)依據(jù)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽做出假設(shè)預(yù)測(cè)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，以此增強(qiáng)思維的厚度。

“海砂與建筑”項(xiàng)目研究引導(dǎo)學(xué)生高度參與活動(dòng)過(guò)程，運(yùn)用證據(jù)推理的思維方式，在自評(píng)、互評(píng)、家長(zhǎng)和教師的評(píng)價(jià)中引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)“奇妙的物質(zhì)變化”的認(rèn)識(shí)模型。在全程跟蹤評(píng)價(jià)中，學(xué)生思維從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)再到拓展創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的四種高階思維進(jìn)階，既培養(yǎng)了科學(xué)探究精神與創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)科統(tǒng)整，又促進(jìn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)。在問(wèn)題串中學(xué)生逐步形成看待物質(zhì)世界的全面視角和解決問(wèn)題的基本思路，不斷運(yùn)用知識(shí)、內(nèi)化知識(shí)，從而創(chuàng)造出新知識(shí)，開(kāi)啟智慧人生！

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