“船的研究與創(chuàng)意設(shè)計”項目化教學實踐

項目化學習是一種以學生為中心的教學，它強調(diào)通過解決實際問題來促進學生的深度學習和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這種學習方式不僅能夠提高教學效率，還能促進教師的專業(yè)發(fā)展和教學模式的創(chuàng)新。[1]基于國家課程的項目化教學相比于傳統(tǒng)教學而言，其蘊含更為多元化的內(nèi)容和形式，將其與學科內(nèi)容相連接，讓學生在具體實踐操作中，提升分析能力、合作能力及自主思考能力。[2]

一、構(gòu)建跨學科學習框架，引領(lǐng)深度探索

在“船的研究與創(chuàng)意設(shè)計”項目中，教師首先從科學學科角度出發(fā)，以五年級“船的研究”單元為核心內(nèi)容，引導學生探究船的基本原理、浮力、推進力等科學知識，為后續(xù)的學習奠定堅實基礎(chǔ)，同時結(jié)合其他學科教學。教師要構(gòu)建合適的學習框架，包含明確項目驅(qū)動性問題和衍生的子任務，明晰項目目標，提前設(shè)計多維度的評價標準。

1.核心驅(qū)動問題與子任務解構(gòu)

項目化教學注重將學生置于真實或模擬的問題情境中，讓他們在解決問題的過程中學習知識、技能和態(tài)度。[3]因此，本項目要明確一個核心驅(qū)動問題：如何設(shè)計一艘既實用又有創(chuàng)意的船？為了解答這一問題，教師將其分解為四個具體的子任務，以便更系統(tǒng)地進行活動設(shè)計。

首先，追溯船的歷史與發(fā)展，了解從古代木筏到現(xiàn)代巨輪的演變過程。這一過程不僅幫助學生認識設(shè)計船的基本原則，還能為他們提供寶貴的靈感，以便在設(shè)計中融入經(jīng)典元素的同時，也不失現(xiàn)代感。

其次，關(guān)注現(xiàn)代船的特點與技術(shù)應用。隨著科技的不斷進步，現(xiàn)代船在材料、動力、控制系統(tǒng)等方面都取得了顯著的發(fā)展。了解這些特點和技術(shù)應用，有助于學生在設(shè)計中融入最新的科技成果，提高船只的性能和安全性。

再次，注重船的創(chuàng)意設(shè)計。在這一階段，學生結(jié)合船的基本原理和構(gòu)造，發(fā)揮想象力，探索多種創(chuàng)新的設(shè)計方案。學生將從船的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、航行方式等方面入手，力求打造出既實用又有創(chuàng)意的船。

最后，關(guān)注如何制作并宣傳自己的船。制作環(huán)節(jié)將考驗學生的動手能力和團隊合作能力，他們將運用所學知識，把設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化為實體船模。宣傳環(huán)節(jié)是學生展示成果、傳遞設(shè)計理念的重要途徑，他們通過舉辦發(fā)布會、展覽等方式，展示設(shè)計成果，并分享設(shè)計理念和經(jīng)驗。

2.明晰項目目標

本項目的核心目標在于，通過一系列精心設(shè)計的實踐活動，讓學生在真實的情境中感受科學的魅力，提升他們的動手能力，培養(yǎng)團隊合作精神。學生將在科學實驗中探索船的浮力、阻力和推進力原理，通過閱讀和寫作深入了解船的文化價值，用畫筆和工具勾勒出船的設(shè)計藍圖，并運用數(shù)學知識優(yōu)化設(shè)計方案。這些環(huán)節(jié)將使學生在項目化學習中，鍛煉創(chuàng)新思維，提升綜合素養(yǎng)，為他們未來的成長打下堅實的基礎(chǔ)。

3.設(shè)計多維度評價

為了確保項目的有效實施和持續(xù)發(fā)展，教師應提前設(shè)計完善的評價量規(guī)和評價方案，對學生的參與情況、作品質(zhì)量以及創(chuàng)新思維、表達能力等方面進行評價，及時給予他們反饋和指導。評價與反饋一定要及時，且貫穿于整個項目之中，做到教、學、評一體化，這樣才能保證項目的質(zhì)量，激發(fā)學生的學習熱情和參與度。

教師結(jié)合過程性評價表，觀察學生在團隊中的互動、實驗設(shè)計中的創(chuàng)新嘗試以及數(shù)據(jù)收集和分析的嚴謹性，更全面地了解他們的能力和潛力?？偨Y(jié)性評價側(cè)重于對學生最終作品的評價，通過對船的設(shè)計圖紙、制作的船模型、研究報告、展示的PPT等這些成果的評價，可以考查學生的審美能力、技術(shù)運用能力和表達能力。反思性評價可以引導學生回顧自己在項目中的表現(xiàn)，總結(jié)經(jīng)驗和教訓，從而清晰地認識到自己的優(yōu)點和不足。

二、跨學科合作，共同推進項目實施

在推進項目實施的過程中，要強化科學學科與其他學科教師之間的合作與交流。其他學科教師可以從主題中找到合適的切入點（見表1），共同培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和跨學科學習能力。

語文教師為學生提供豐富的閱讀材料，幫助他們深入了解船的歷史、文化背景以及航海故事，這不僅激發(fā)了學生的學習興趣和想象力，還提升了他們的文學鑒賞能力，使他們能夠欣賞并嘗試創(chuàng)作具有航海特色的作品。美術(shù)教師發(fā)揮其專業(yè)優(yōu)勢，指導學生進行創(chuàng)意設(shè)計，使船的外觀不僅符合科學原理，更展現(xiàn)出獨特的藝術(shù)美感。通過多視角繪制設(shè)計圖，學生不僅提高了繪畫技能，還學會了如何將科學與藝術(shù)相結(jié)合，使設(shè)計更具創(chuàng)新性?？茖W教師與數(shù)學教師的緊密合作，共同引導學生參與船體設(shè)計活動，這不僅使他們掌握了測量、計算等基本技能，還幫助他們理解這些技能在船體尺寸設(shè)計、重量估算等實際應用中的重要性，從而確保了設(shè)計的科學性和實用性。

這種跨學科的合作模式不僅極大地提高了教學效果，使學生在多個學科領(lǐng)域獲得全面發(fā)展，還促進了教師的專業(yè)成長。它充分體現(xiàn)了當前教育理論中強調(diào)的“綜合性學習”和“跨學科融合”的教學理念，為學生的全面發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

三、實踐活動為主，提升學生綜合能力

教師設(shè)計并實施了一系列以實踐活動為主的教學項目（如圖1），旨在通過學生的深度參與，激發(fā)他們的學習興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。這個項目以“我想擁有一艘怎樣的船”為導入活動，引導學生從航行的故事分享、航行者角色扮演等趣味盎然的環(huán)節(jié)入手，逐步深入探索船的歷史與發(fā)展、現(xiàn)代船的特點與技術(shù)應用、船的創(chuàng)意設(shè)計以及制作與宣傳等多個方面。

1.我想擁有一艘怎樣的船

導入活動“我想擁有一艘怎樣的船”精心策劃了一系列互動環(huán)節(jié)，旨在激發(fā)學生對航行與船舶設(shè)計的濃厚興趣與創(chuàng)造力?；顒右潦?，通過航行故事的分享，學生沉浸于一個個充滿冒險與夢想的海上傳奇中，不僅領(lǐng)略了航行文化的魅力，更在情感上與航行產(chǎn)生了深刻共鳴，為后續(xù)探索埋下伏筆。緊接著，航行者角色扮演活動讓學生化身為勇敢的探索者，從航行者的視角出發(fā)，深入思考航行目的、理想船只類型及其功能需求，主動構(gòu)建研究問題。

例如，學生A以探險家的視角思考，明白他的航行目的是探索未知的海域，尋找并標記新的陸地，為國家和民族帶來新的資源和榮譽。于是他傾向于制作一艘堅固耐用的木制帆船，既能承受狂風巨浪，又能在長時間航行中保持穩(wěn)定。這艘船需要足夠的儲物空間來存放食物、淡水和探險工具；同時，它還應具備良好的導航設(shè)備和武器系統(tǒng)，以應對未知海域中的危險和挑戰(zhàn)。根據(jù)這樣的功能需求，學生A主動構(gòu)建的研究問題包括：“如何設(shè)計一艘既能高效航行又具備強大防御能力的帆船”或者“如何優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)以提高航行穩(wěn)定性和載重量”，這有效提升了他們的批判性思維和問題解決能力。

在此基礎(chǔ)上，學生根據(jù)自己對航行和船的興趣點，尋找志同道合的伙伴，每組控制在4～6人，確保每個團隊都有足夠的資源和能力完成后續(xù)任務，組內(nèi)成員共同制訂目標、明確分工。學生A作為探險家角色的代表，在確定了“尋找傳說中的新大陸”的航行目的后，開始尋找對航行和船只設(shè)計同樣感興趣的同學組成團隊。通過自由組隊的方式，他找到了學生B（擅長導航與地圖繪制）、學生C（對帆船建造有濃厚興趣）、學生D（擅長物資籌備與收納）和學生E（具有豐富的海洋生物知識）。五人組成了名為“新大陸探索者”的探險隊，確定團隊的總目標為：設(shè)計并建造一艘能夠高效航行、具備強大防御能力且能適應長時間海上航行的帆船，以完成對新大陸的探索任務。這一過程不僅強化了學生的合作意識，還為后續(xù)的創(chuàng)意設(shè)計與實踐研究奠定了基礎(chǔ)。

整個導入活動設(shè)計通過情感激發(fā)、問題導向與團隊合作的有機結(jié)合，全面促進了學生的綜合素質(zhì)發(fā)展。然而，在活動過程中，教師也遇到了學生知識儲備有限和合作意愿不強等問題。為應對這些挑戰(zhàn)，教師提供豐富的航行資料，激發(fā)學生對航行和船只的好奇心，引導他們開展頭腦風暴，分享各自的初步想法，增強學生的合作意愿，確保每位學生都能在活動中充分發(fā)揮自己的潛力。

2.了解船的歷史與發(fā)展

“了解船的歷史與發(fā)展”為子任務1，以生動的背景介紹和視頻資料為引子，激發(fā)學生對這一主題的濃厚興趣，為后續(xù)學習鋪設(shè)了積極的情感基調(diào)。隨后，學生分組展開資料的收集與整理工作，利用多元資源深入挖掘船的歷史脈絡(luò)、技術(shù)進步、類型演變及功能應用。

緊接著，學生將收集到的資料轉(zhuǎn)化為數(shù)字展板。數(shù)字展板是利用數(shù)字屏幕或投影儀展示展覽內(nèi)容的一種現(xiàn)代展示方式，具有靈活多變、修改便捷等優(yōu)點，能夠提升觀者的參與度和體驗感，學生利用手中的iPad即可制作。數(shù)字展板內(nèi)容可以時間軸的形式呈現(xiàn)，配以關(guān)鍵時期的船只圖片和簡短文字說明，幫助學生直觀理解船的發(fā)展歷史背景；也可通過圖表、對比圖和動畫等形式，詳細介紹不同歷史時期船只技術(shù)的重大突破，如船體材料的改進（從木材到鋼鐵、復合材料）、動力系統(tǒng)的革新（從人力、風力到蒸汽、電力、核動力）、導航技術(shù)的發(fā)展（從天文導航到GPS定位）等直觀展示技術(shù)進步對船只性能的影響。這一創(chuàng)意環(huán)節(jié)考驗了學生的知識整理與邏輯思維能力，同時促進了團隊內(nèi)部的協(xié)作與溝通。

最終，成果展示與班級交流成為檢驗學習成效、促進思想碰撞的舞臺，學生不僅展示了各自的研究成果，更在互動中拓寬了視野，激發(fā)了新的創(chuàng)意火花。整個教學活動設(shè)計以學生為中心，旨在通過自主探究與合作學習，全面提升他們的信息素養(yǎng)、邏輯思維及團隊協(xié)作能力。

3.了解現(xiàn)代船的特點與技術(shù)應用

子任務2圍繞現(xiàn)代船技術(shù)的深度探索與創(chuàng)新應用展開，旨在通過理論與實踐的緊密結(jié)合，全面提升學生的專業(yè)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力。首先，教師詳盡剖析了現(xiàn)代船技術(shù)的核心特點與技術(shù)原理，特別是智能化、環(huán)保、高效等方面的突破性進展，為學生構(gòu)建了堅實的知識基礎(chǔ)。隨后，學生根據(jù)個人興趣與能力，分組深入研究動力、導航、通信、環(huán)保等多個領(lǐng)域的技術(shù)應用，通過專題研究的方式深化了對現(xiàn)代船技術(shù)的理解。

在教學過程中，為了深化學生對所選船只技術(shù)點的理解，充分發(fā)揮他們的主體性，教師組織了多次小型項目實驗活動，如船的載重量與什么因素有關(guān)、哪種形狀的船運行得更快等。這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要，教師需充分引導學生明確實驗目的，梳理實驗步驟，確保設(shè)計既具創(chuàng)新性又科學合理。隨后，進入實驗活動實施與數(shù)據(jù)分析階段，學生親手操作，記錄每一項實驗數(shù)據(jù)。

以“探索船體形狀對航行速度的影響”實驗為例，教師充分發(fā)揮引導作用。首先，通過詳盡的講解和討論，幫助學生明確實驗的目的：探究不同船體形狀（流線型、平底型、V型等多種船體形狀）如何影響航行速度，并理解背后的流體動力學原理。然后，引導學生逐步梳理實驗步驟，從準備階段的器材檢查、水槽設(shè)置，到實驗設(shè)計階段的參數(shù)確定、方案制訂，每一步都力求詳盡且科學合理。在實驗設(shè)計階段，教師特別鼓勵學生發(fā)揮創(chuàng)新思維，提出對于實驗變量控制（如船體質(zhì)量、馬達功率、航行距離等）、數(shù)據(jù)收集方法的見解。同時，教師也嚴格把關(guān)，確保每組的實驗設(shè)計既具創(chuàng)新性又符合科學原則，能夠有效地揭示船體形狀與航行速度之間的關(guān)系。接著，實驗活動進入實施階段。學生親自動手，按照預定的實驗步驟，小心地放置模型船、啟動馬達、記錄時間。在每一次模型船從起跑線沖向終點的過程中，學生都全神貫注，生怕錯過任何一個細節(jié)。他們不僅記錄了航行時間，還細致觀察了模型船在水中的運行狀態(tài)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供了豐富的素材。最后，在數(shù)據(jù)分析階段，學生認真整理實驗數(shù)據(jù)，運用所學知識計算平均航行速度，并通過圖表、對比等方式直觀地展示了不同形狀模型船的航行性能差異。在教師的引導下，學生還深入探討了形狀與速度之間的關(guān)聯(lián)機制，提出了自己的見解和假設(shè)。整個實驗過程中，教師始終扮演著引導者和支持者的角色，既充分尊重學生的主體性和創(chuàng)造性，又確保實驗活動的順利進行和實驗結(jié)果的科學有效。

面對實驗過程中可能出現(xiàn)的設(shè)計不合理或操作失誤的情況，教師及時介入，通過一對一指導或小組討論的形式，幫助學生調(diào)整實驗方案，確保實驗能夠安全、有效地進行。同時，教師還提供了充足的實驗器材和專用實驗場地，為學生的探索之旅保駕護航。實驗結(jié)束后，學生對收集到的數(shù)據(jù)進行深入分析，提煉出有價值的結(jié)論，并在班級中展示自己的研究報告。這一過程不僅加深了他們對技術(shù)原理的理解，也促進了他們批判性思維和問題解決能力的提升。

4.進行船的創(chuàng)意設(shè)計

為激發(fā)學生的創(chuàng)意設(shè)計潛能，子任務3圍繞船只的多樣化類型、獨特功能及未來感外觀，鼓勵學生展開自由想象與思維碰撞。

（1）設(shè)計思路分享

活動初始，通過設(shè)計思路的分享環(huán)節(jié)，學生小組內(nèi)相互啟發(fā)，匯聚成創(chuàng)意，為后續(xù)設(shè)計奠定了豐富的創(chuàng)意基礎(chǔ)。例如，學生F的分享：“我設(shè)想的是未來水上城市探索船，它不僅僅是一艘船，還是一個移動的生態(tài)系統(tǒng)。船體采用可降解的生物復合材料，能夠吸收海水中的養(yǎng)分促進船體表面的藻類生長，為船上的居民提供氧氣和食物來源。更重要的是，這艘船擁有智能變形的能力，可以根據(jù)水域環(huán)境自動調(diào)整船體形狀，從而減少航行阻力，提高能效。最厲害的是它的能源系統(tǒng)——利用潮汐能和太陽能的混合發(fā)電裝置，幾乎實現(xiàn)了自給自足，零排放?！睂W生G受到啟發(fā)，回應：“聽到F同學的創(chuàng)意，我受到很大啟發(fā)。我在想，如果我們的探索船還能融入社交互動的新概念呢？比如，在船體上設(shè)置可伸縮的空中花園和透明的水下觀景艙，讓居民和游客不僅能享受自然之美，還能在水上舉辦各種文化交流活動。同時，利用AR技術(shù)，在船艙內(nèi)模擬不同地域的自然景觀，讓人仿佛置身于世界各地的美景之中，實現(xiàn)‘一船游世界’?！?這樣的分享環(huán)節(jié)不僅展示了學生豐富的想象力和創(chuàng)新意識，還讓他們通過相互啟發(fā)，生成更多創(chuàng)意火花。

（2）草圖繪制

學生繪制草圖，將抽象的思維火花轉(zhuǎn)化為具象的設(shè)計藍圖，并在小組內(nèi)深入討論與修改，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，確保創(chuàng)意的可行性。例如，學生F在受到之前分享環(huán)節(jié)的啟發(fā)后，迅速拿起畫筆和草圖本，將自己的創(chuàng)意“未來水上城市探索船”具體化：①勾勒出船體的基本輪廓，一個流線型的、表面覆蓋著生物復合材料的船體，同時標出了可降解材料的位置和預計的藻類生長區(qū)域。②細致描繪了智能變形結(jié)構(gòu)的示意圖，用簡單的線條和符號表示船體如何根據(jù)水流方向自動調(diào)整形狀以減少阻力。③在船體的頂部畫上太陽能板和潮汐能發(fā)電裝置的布局，以及一個想象中的透明水下觀景艙的輪廓。完成初步草圖后，學生F將他的作品帶到小組討論。小組成員圍坐一圈，認真審視著草圖，并紛紛提出自己的見解和建議。

學生H：我覺得你的船體設(shè)計很有創(chuàng)意，但想提醒一下，我們需要考慮船體在水上的穩(wěn)定性。或許可以在船底增加一些可調(diào)節(jié)的浮力裝置，以應對不同的水域環(huán)境。

學生I：我贊同H的想法，另外，我覺得你的能源系統(tǒng)非常環(huán)保，但我們需要進一步計算其能效比，確保在長途航行中也能持續(xù)供應能量。同時，我建議加入一個緊急備用能源系統(tǒng)，以防萬一。

學生J：關(guān)于社交互動概念，我覺得AR技術(shù)可以大顯身手。我們可以在船艙內(nèi)設(shè)置多個AR體驗區(qū)，讓乘客通過佩戴AR眼鏡“身臨其境”地探索世界各地的自然景觀。這不僅能增加娛樂性，還能促進文化交流。

在聽取了小組成員的意見后，學生F認真記錄了每一條建議，并開始對草圖進行修改。他添加了浮力裝置的示意，調(diào)整了能源系統(tǒng)的布局，并特別標注了AR體驗區(qū)的位置。經(jīng)過幾輪的討論和修改，設(shè)計方案逐漸完善，不僅保留了原有的創(chuàng)意亮點，還增強了實用性和可行性。最終，一份既新穎又可行的“未來水上城市探索船”設(shè)計藍圖呈現(xiàn)在大家面前。

（3）模型制作與測試

在本環(huán)節(jié)中，學生根據(jù)設(shè)計的草圖，從紙板、木材到塑料等多種材料中挑選適合的建造材料，并提出了詳盡的購買建議。例如，在“未來水上城市探索船”的設(shè)計中，智能變形結(jié)構(gòu)是一個關(guān)鍵的創(chuàng)新點，它允許船體根據(jù)水流方向自動調(diào)整形狀以減少阻力。為了實現(xiàn)這一功能，團隊需要挑選一種既具有足夠彈性又能承受一定壓力的材料。經(jīng)過討論和分析，學生決定采用一種名為“形狀記憶合金”的特殊材料來制作智能變形結(jié)構(gòu)的核心部件。它具有在特定溫度下自動恢復到預設(shè)形狀的能力，非常適用于制作需要頻繁變形的機械結(jié)構(gòu)。教師此時提供多個購買建議，如選擇可靠供應商，了解材料規(guī)格，考慮成本效益，考慮后續(xù)加工等。有了這些購買建議，學生能更加高效、精準地獲取到理想材料，加速推進模型的制作。

為期兩天的模型制作階段（如圖2），學生運用切割、黏合等技能，精心雕琢每一個細節(jié)，力求模型精確反映設(shè)計理念和功能需求。例如，在關(guān)注船只透明水下觀景艙的清晰度與密封性方面，為了實現(xiàn)設(shè)計中的透明水下觀景功能，學生特別選用了高透明度的亞克力材料來制作觀景艙。在黏合過程中，他們采用了專業(yè)的黏合劑，并經(jīng)過多次嘗試以確保黏合效果既牢固又美觀。同時，他們還特別注意了觀景艙的密封性，通過多層密封處理，防止水滲入艙內(nèi)，確保乘客在觀景時的安全與舒適。這一細節(jié)的處理，完美體現(xiàn)了模型對設(shè)計理念和功能需求的精確反映。過程中，教師密切關(guān)注，及時解答技術(shù)疑惑，助力學生跨越難關(guān)。

模型完成后，進入一天的測試與改進階段。學生通過模擬航行、載重量測試等手段，全面評估模型的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和功能實現(xiàn)情況。面對測試結(jié)果，學生積極反思，對模型進行了細致的優(yōu)化，確保設(shè)計既實用又有創(chuàng)意。

5.展示并宣傳我們的船

子任務4聚焦學生創(chuàng)意設(shè)計成果的精彩展現(xiàn)與廣泛傳播，旨在通過一系列精心策劃的環(huán)節(jié)，為學生搭建一個全方位、多層次的展示與交流平臺。學生緊密合作，運用信息技術(shù)精心打造展示幻燈片，這一過程不僅錘煉了他們的信息素養(yǎng)，還促進了團隊內(nèi)部的默契與合作。在班級內(nèi)舉辦的成果展示會上，各小組輪番上陣，通過生動的講解、圖文并茂的幻燈片及實物模型，將創(chuàng)意之船的魅力淋漓盡致地展現(xiàn)在同學面前?；訂柎瓠h(huán)節(jié)更是將現(xiàn)場氣氛推向高潮，激發(fā)了思維的火花與創(chuàng)意的碰撞。教師鼓勵學生跨越班級界限，將設(shè)計成果推廣至更廣闊的舞臺，如家長會、校際交流及社區(qū)活動。

（作者單位：廣東省深圳市南山實驗教育集團南頭小學）

參考文獻

[1]郭芬云，劉靜.項目化學習的特征及其教學意義[J].中國成人教育，2020（16）.

[2]張紅艷，譚婷.基于項目式教學模式的小學科學課程教學設(shè)計[J].數(shù)字教育，2019（03）.

[3]陸麗利.項目化學習：讓科學研究真正發(fā)生[J].教育界，2021（11）.