基于項目式學習的初中科學大單元教學設計

摘 要： 結(jié)合項目式學習與大單元教學的實施路徑與要素分析，構建基于項目式學習的大單元教學設計框架，并以“水與我們的生活”主題為例，實現(xiàn)科學學科的專題知識、觀念、過程、價值的宏微觀統(tǒng)整，引導學生在“做科學”的活動中建構正確的科學理解和科學觀念，發(fā)展初中生的科學學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞： 初中科學； 大單元教學； 項目式學習； 教學設計

文章編號： 10056629（2024）10004207

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

核心素養(yǎng)的培育與提升要求當下課堂教學走向“大融合”與“大發(fā)展”，大單元教學正是符合這一發(fā)展趨勢的重要教學方式。大單元教學注重以學習邏輯構建相對獨立且完整的學習事件，強調(diào)以高站位驅(qū)動知識遷移與思維訓練［1］，其既能在微觀上著眼于具體的知識模塊，又能站在全局角度，從宏觀上統(tǒng)整科學學科的專題知識、觀念、過程與價值，是學科核心素養(yǎng)落地的關鍵路徑［2］。然而，在實際教學中，大單元教學卻出現(xiàn)了目標取向偏差、教學設計失衡以及任務連貫性缺乏等問題［3， 4］。為此，本研究嘗試利用項目式學習中“以問題為驅(qū)動、以合作為路徑、以項目為載體”的特征優(yōu)勢［5］，將二者有機結(jié)合，以初中科學為學科視點，建構基于項目式學習的大單元教學設計框架，以期在驅(qū)動性的項目實施中引導學生構建整合性的知識體系，從而在教學方式的轉(zhuǎn)變中實現(xiàn)學科能力和本質(zhì)的深化。

1 基于項目式學習的初中科學大單元教學設計框架

基于項目式學習的大單元教學設計并不是“大單元教學”與“項目式學習”兩種理念的簡單拼湊，而是形成了內(nèi)在的整合，具有鮮明的特點與獨特的優(yōu)勢。與單純的“項目式學習”相比［6］，基于大單元內(nèi)容的項目要求涵蓋的知識內(nèi)容、項目任務等方面具有結(jié)構性與系統(tǒng)性，在整體上體現(xiàn)“大單元教學”；與單純的“大單元教學”相比［7］，該方式能夠?qū)⒔虒W中的子活動串聯(lián)為一個項目，使教學任務環(huán)環(huán)相扣、教學內(nèi)容層層遞進，最終實現(xiàn)“寓教于樂”。

結(jié)合以上分析，本研究依據(jù)相關理論研究成果［8， 9］，確立基于項目式學習的大單元教學設計框架（見圖1）。

2 基于項目式學習的初中科學大單元教學案例設計

本單元教學設計面向?qū)幉ǖ貐^(qū)七年級學生，整合了華師大版《科學》七年級下冊第一章“水”和九年級下冊第六章“能源與社會”兩個章節(jié)的內(nèi)容，將其統(tǒng)整為“水與我們的生活”的主題單元。具體設計過程如下：

2.1 入項

2.1.1 聚焦大單元統(tǒng)攝概念，確定核心知識

《義務教育科學課程標準（2022年版）》中指出：七年級學生能夠理解物質(zhì)的三態(tài)及其變化的特點，并將其應用于解釋生活中常見的現(xiàn)象；學生能夠用物質(zhì)粒子模型簡要解釋三態(tài)變化，了解建立模型的思想方法；學生能夠了解可再生能源的利用對社會、環(huán)境與生態(tài)的影響［10］。

此外，華東師大版初中科學教材七年級第一章“水”和九年級下冊第六章“能源與社會”主要介紹了自然界中水與能源的相關知識，包括地球上水的分布與組成、水的物態(tài)變化、液體混合物以及水資源的利用與保護等多方面內(nèi)容?；谡n標與教材分析，進一步統(tǒng)整并確立大概念與學科核心知識（見圖2）。

2.1.2 基于大單元學情分析，確定教學內(nèi)容

從學生學習角度出發(fā)，水作為生活中最常見的物質(zhì)以及液體的典型代表，以水為載體進行項目式學習符合學生的認知基礎，但學生認知的科學性、統(tǒng)整性與系統(tǒng)性仍有待內(nèi)化與提升?；谝陨戏治觯_立本案例教學主題和內(nèi)容安排（見表1）。

2.1.3 基于大單元統(tǒng)攝內(nèi)容，確定教學目標

（1） 通過“海水配制”實踐活動，結(jié)合水在自然界中的存在，從物質(zhì)視角認識海水的組成，在問題解決、實驗中NtAPvMTvvMru07yMX8hyqXI1FRDhH9mjs35pxtiEKsY=建立物質(zhì)溶解的觀念，并將其應用于生產(chǎn)生活中，促進科學觀念核心素養(yǎng)的內(nèi)化。

（2） 通過“水的組成與分布”探究活動，結(jié)合宏觀與微觀現(xiàn)象比較，從模型建構視角認識水的本質(zhì)屬性與內(nèi)在規(guī)律，并基于經(jīng)驗事實抽象概括“物質(zhì)結(jié)構決定性質(zhì)”的思路模型，提升科學思維核心素養(yǎng)。

（3） 通過“海水淡化”“自制簡易凈水器”項目式活動，從生產(chǎn)實際出發(fā)尋找淡水并設計凈水路線，在材料選擇、方案設計、產(chǎn)品制作和檢驗分析的過程中提升技術與工程實踐能力，并在解決海水淡化與凈化的實際問題中提出自我創(chuàng)見，發(fā)展探究實踐核心素養(yǎng)。

（4） 通過節(jié)水低碳活動方案的設計與評析，從科學、技術、社會、環(huán)境等多角度進行調(diào)研和系統(tǒng)分析，在決策與實施中增強保護環(huán)境與節(jié)約資源的意識，提升態(tài)度責任核心素養(yǎng)。

2.2 項目過程

本案例因地制宜，創(chuàng)設真實情境，引出與寧波地區(qū)學生生活切實相關的素材：位于浙江省寧波市周邊的舟山市嵊泗縣雖然四周臨海，但由于山低溪短、島嶼分散等自然因素造成地面徑流差異大且截流條件差，缺乏建造大中型水庫的條件，是一個嚴重缺水的海島縣［11］。基于該背景，教師引導學生認識自然界中的水，并提出幫助嵊泗縣的居民尋找飲用水，繼而探尋優(yōu)質(zhì)水，最后回歸生活，展開節(jié)水低碳行動。沿海地區(qū)的學生能夠置身其中，積極探索實踐方案，在密切關注海洋環(huán)境的同時，拓展自身視野，強化社會責任，促進知情意行的統(tǒng)一。

按照設計框架，基于真實情境，結(jié)合學科知識與內(nèi)容要求創(chuàng)設四大學習任務，并搭建問題支架，開展學習實踐，具體教學流程如圖3所示。

［導引課］在導引課“識水”任務中，學生結(jié)合課前“自制水循環(huán)感官袋”（見圖4），進行水的觀察與認識，以圖文的形式描述自然界中水的三態(tài)變化，在宏觀上形成水的感性認識。之后，學生通過Flash動畫

“水的三態(tài)變化”從微觀層面探尋其本質(zhì)，并通過電解水實驗及其生成物檢驗進一步探索水的結(jié)構。學生通過“水的三態(tài)變化”與“電解水”微觀示意圖的前后比較（見圖5），感受物理變化與化學變化的區(qū)別，將多個“點”化為一個“面”，形成“物質(zhì)的結(jié)構決定性質(zhì)”的觀念，實現(xiàn)宏觀思維向微觀思維方式的轉(zhuǎn)變。

［探究課］在探究課“尋飲水”與“探好水”兩個任務中，學生結(jié)合海水的性質(zhì)與組成開展簡易海水的配制，并通過分組實驗，自制簡易裝置提取淡水，實現(xiàn)飲用水的探尋。并基于此，學生提出日常飲用水凈化的必要性，結(jié)合課前對凈水工藝史以及現(xiàn)有凈水技術的了解，分享中華傳統(tǒng)凈水工藝圖（見圖6）并梳理總結(jié)凈水原理。依托項目活動，學生自主選取凈水材料，并為嵊泗縣自來水廠設計凈水流程（見圖7），體驗沉淀、過濾、吸附、蒸餾等凈化水的常用方法。繼而結(jié)合所學知識，學生進一步將其應用于簡易凈水器的設計與制作（見圖8），最終通過定性與定量相結(jié)合的方式對凈水系統(tǒng)進行評價、測試以及再設計，在問題解決與決策實施中構建化學元素觀、轉(zhuǎn)化觀等觀念，提升學科核心素養(yǎng)水平。

［展示課］在展示課中，每個小組基本實現(xiàn)了對淡水的提取與凈化。在此基礎上，每個小組通過比較提取水與凈化水的效率，分析各交流小組實驗方案與裝置，并對其進行改進。結(jié)合評價量表進行互評、互議，學生都能積極參與全程教學，并進行反思總結(jié)。在此過程中，教師也對學生的表現(xiàn)進行針對性的總結(jié)與反饋，激勵學生關注生活、發(fā)現(xiàn)科學、探索科學，培養(yǎng)科學家精神，指引學生樹立遠大志向與目標。

［實踐課］在實踐課中，學生以角色扮演的形式分析海水淡化碳足跡，深入探索海水淡化生態(tài)碳匯能力。并基于此，從課堂場域回到生活場域，學生團隊走進社區(qū)，通過科普展示、環(huán)保宣講等多種形式，為資源利用與環(huán)境保護建言獻策，培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任感。

總體而言，本教學案例以系統(tǒng)性的教學內(nèi)容為綱，以情境性的項目式活動為形，以驅(qū)動性的學習任務為線，以支持性的內(nèi)外部反饋為體，具有知識、結(jié)構上的連貫性和內(nèi)容、形式上的豐富性。

2.3 出項：搭建支持性框架，設計有效學后反思

佩賴斯（Price）和卡勒斯（Carless）等學者在建構主義學習理論的指引下，圍繞四大支柱提出一種全新的反饋實施模式，主張培育學習者主動尋求和使用反饋的意識與能力，從而發(fā)揮反饋的作用。其規(guī)劃設計的核心理念如圖9所示，包括了反饋內(nèi)容和傳遞的機制，為有效提供反饋和使用反饋創(chuàng)造了有利的環(huán)境與條件［12］?；诖?，本案例以反饋作為學習目的導向，結(jié)合“復述關聯(lián)轉(zhuǎn)化”三個進階性反思階段［13］，設計學后反思支持性框架（見表2）。依托此框架，學生在嵌套循環(huán)的項目式學習任務中進行自我反思，及時對學習成果作出描述性、建設性的內(nèi)部反饋，同時融合教師、同伴的外部反饋，對學習進程作出判斷，從而實現(xiàn)有效的學習反思，并逐步培養(yǎng)尋求反饋的傾向。

2.4 實施大單元項目評價，落實“教學評”一致性

教學評價是教師獲取實際學情、學生確定自身問題的關鍵。在設計教學評價時，教師需保證“教學評”一致性，通過構建多種形式的評價，保證評價主體的多樣性以及評價因素的具體化，并整合為一個完善的體系，從而應對可能出現(xiàn)的多種情況［14］?；诖耍卷椖坎捎眯纬尚栽u價與結(jié)果性評價相結(jié)合的多元評價方式，前者以課堂練習、評價量表形式為主，后者以課后作業(yè)、單元測驗為主，關注學生自身、同伴及教師多元評價主體。其中，評價量表主要結(jié)合四大任務中具體的項目活動進行設計與實施。

以任務三為例，通過凈水工藝史以及簡易凈水器的展示分享，診斷并發(fā)展學生對科學技術發(fā)展和社會文明方面價值的認同，培養(yǎng)學生態(tài)度責任的核心素養(yǎng)；通過初步建立凈水材料選擇和使用的基本思路，完成自來水廠凈水方案的設計，診斷并發(fā)展學生證據(jù)推理和科學創(chuàng)新思維核心素養(yǎng)；通過簡易凈水器裝置的制作，開展技術與工程實踐，診斷并發(fā)展學生的探究實踐核心素養(yǎng)?；谝陨显u價目標制定評價內(nèi)容，并設置相應的分值，通過自評、他評和師評對活動實施情況進行評價。如表3呈現(xiàn)的就是任務三“探好水”的評價量表。

3 基于項目式學習的大單元教學反思

3.1 以點化面，構建大單元體系

本項目立足課程標準，基于教材分析，結(jié)合大概念與核心學科知識，進一步構建大單元體系并將其貫穿于項目活動中。案例一定程度上克服了大單元教學目前存在的實際困境，實現(xiàn)了教學內(nèi)容的結(jié)構性與任務的連貫性。但在建構知識框架的同時，教師需要滲透定性與定量相結(jié)合、宏觀與微觀相聯(lián)系的學科思想，引導學生把握知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成從水這種具體物質(zhì)的研究延伸至對一類物質(zhì)的“組成性質(zhì)用途制取保護”的一般研究思路，主張從“元素觀”“微粒觀”“變化觀”等視角認識化學物質(zhì)，在減負、提質(zhì)、增效中形成“以點化面，以面及體，相得益彰”的認識方法體系。

3.2 以行踐學，創(chuàng)設項目主題情境

真實情境是科學學科核心素養(yǎng)與學科能力培養(yǎng)的重要載體。本項目通過創(chuàng)設“識水”“尋飲水”“探好水”“護綠水”等一系列環(huán)環(huán)相扣的任務與問題，使大單元教學具有驅(qū)動性與實踐性。從“水與我們的生活”項目的確立、規(guī)劃到最后的實施、評價，學生作為問題的發(fā)現(xiàn)者、項目的設計者以及項目產(chǎn)品的介紹者，更愿意為自己的學習承擔更多的責任，在科學、技術、社會、環(huán)境相互關聯(lián)的學習情境中調(diào)動自身內(nèi)驅(qū)力。但在這個過程中教師應時刻關注學生的學習過程及其認知水平的差異，創(chuàng)設貼近學生的教學情境，使每位學生都得以發(fā)展，在有效的教學策略引導下構建“以學促行，以行踐學，學思踐悟”的學習實踐框架。

3.3 以評促學，構建多元評價方式

學習評價對促進學生學習、改善教師教學以及構建新型課堂具有重要意義?；陧椖渴綄W習的大單元教學不僅需要明確的學習任務與問題驅(qū)動，而且需要明確的評價任務與標準，在學生展示交流的同時引導學生自評與互評。但目前師生對反思與評價的適切性仍存在不足，學生的反饋意識與能力也有待提升，不少學生對學習的反饋描述呈現(xiàn)“無從下手”的情況。由此，學后反思的支持性框架有待進一步細化，框架內(nèi)的評價標準可由師生共同制定，以期在有跡可循的反思評價中實現(xiàn)“以評促學，以評促教，教學相長”的目標。

4 結(jié)語

基于項目式學習的初中科學大單元教學以核心素養(yǎng)為目標、以大單元為內(nèi)容背景、以項目開展為實施途徑，將學科知識整合并貫穿于項目之中，這是對傳統(tǒng)課堂課時教學方式的突破與創(chuàng)新，也是進一步推動教師革新傳統(tǒng)觀念的動力。在新課程改革背景之下，期盼開發(fā)出更多緊扣教材又與生產(chǎn)生活密切相關的教學模式新樣態(tài)，從而讓學生在“結(jié)構性、系統(tǒng)性、驅(qū)動性”的活動中學會真知識，獲得真技能，落實真素養(yǎng)。

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