立足“做個(gè)濾水器”工程微項(xiàng)目探尋教學(xué)新思路

〔摘" "要〕" 本文以《把鹽放到水里》一課中做濾水器的教學(xué)環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)工程微項(xiàng)目并展開課堂教學(xué)研究。以過濾污水為目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)濾水器及測試濾水效果中提升科學(xué)思維與操作能力，通過個(gè)性展示提煉工程體驗(yàn)，推動項(xiàng)目式學(xué)習(xí)延續(xù)優(yōu)化，為小學(xué)科學(xué)微項(xiàng)目式教學(xué)提供實(shí)踐參考。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；工程微項(xiàng)目；目標(biāo)驅(qū)動；工程思維

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0044-03

一、案例背景

本課選自蘇教版科學(xué)三年級上冊第三單元第11課《把鹽放到水里》的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是筆者執(zhí)教的一節(jié)微項(xiàng)目研究課。

在此課中，學(xué)生通過把不同的固體放到水里來認(rèn)識固體有易溶解和不易溶解之分。而做濾水器這一教學(xué)環(huán)節(jié)的目的在于幫助學(xué)生建立過濾可以分離水中的不溶物這一認(rèn)知。在以往的教學(xué)中，由于時(shí)間限制，做濾水器這一活動常常被匆匆?guī)н^。學(xué)生少有機(jī)會能真的動手制作，深入探尋操作方法、科學(xué)現(xiàn)象和背后真理之間的聯(lián)系。

因此，筆者基于教材內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，摘取這一環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)擴(kuò)充成一個(gè)工程微項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生從觀察身邊的水源中發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問題，以將水過濾干凈為目標(biāo)，驅(qū)動他們像工程師那樣設(shè)計(jì)、建構(gòu)濾水器的模型，在反復(fù)試錯和修改中找尋更好的濾水方案并付諸實(shí)施，檢視成效。在此過程中，學(xué)生的科學(xué)思維、操作能力都將得到螺旋式提升。

二、教學(xué)研究過程

【教學(xué)目標(biāo)】

通過觀察各種濾水材料，感知顆粒的縫隙大小對濾水的影響；

會設(shè)計(jì)簡易的濾水器，選擇材料并制作一個(gè)濾水器；

會比較濾水前后水的差別，了解過濾可以分離水中的不溶物。

【教學(xué)重難點(diǎn)】

教學(xué)重點(diǎn)：會設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡易的濾水器；

教學(xué)難點(diǎn)：理解顆粒的縫隙大小對濾水的影響，并據(jù)此設(shè)計(jì)濾水器。

【教學(xué)準(zhǔn)備】

陶粒、麥飯石、竹炭、濾水瓶、礦泉水瓶、污水、比對卡。

【教學(xué)過程】

（一）現(xiàn)象導(dǎo)入，目標(biāo)驅(qū)動

師：同學(xué)們，上課之前我們先來看一段視頻（長江取水口視頻）。這里還是我們飲用水的取水口（展示臟水）。有什么想說的？

生：好臟啊，我們平時(shí)喝的水不是這樣的。

師：我們的飲用水是干凈清澈的，沒有雜質(zhì)、沒有臭味的……來對比一下（出示比對卡，說明使用方法）。

師：這樣的臟水怎么才能變干凈呢？

生：自來水廠。

師：可我們實(shí)驗(yàn)室沒有專業(yè)的濾水設(shè)備，用身邊常見的東西能不能做到？

生：可以把水過濾一下。

揭題：做個(gè)濾水器

設(shè)計(jì)意圖：三年級的學(xué)生認(rèn)知水平有限，筆者在選取此次微項(xiàng)目研究的切入點(diǎn)時(shí)，力求更貼近生活。視頻中污濁水質(zhì)的視覺沖擊和現(xiàn)實(shí)生活中水質(zhì)的對比，讓學(xué)生很快聯(lián)想到水是需要凈化的。那么，做個(gè)濾水器就自然而然地在他們心中萌動了探究的興趣?！霸鯓釉O(shè)計(jì)？”“怎樣制作？”“什么樣的濾水器濾水效果才最好？”就成了這節(jié)課微項(xiàng)目研究的目標(biāo)。

（二）觀察材料、設(shè)計(jì)濾水器

1.觀察材料

師：要做濾水器，先從設(shè)計(jì)和選材料開始。你們想選擇什么材料？

生：小石子、沙子、棉布……

師：我們來仔細(xì)觀察這些材料。它們有什么不同？

生：顆粒大小不同、顏色不同、材質(zhì)不同……

2.初步設(shè)計(jì)

師：就用剛才那些材料，你想怎么設(shè)計(jì)濾水器？

（小組討論，畫設(shè)計(jì)圖）

交流：你們是怎么設(shè)計(jì)的？為什么這樣設(shè)計(jì)？

3.討論修改

師：大家的設(shè)計(jì)大致可以分成兩種類型：一種是把大顆粒地放在最下面，一種是放在最上面。這會帶來什么不同呢？

演示實(shí)驗(yàn)1：（下陶粒，上竹炭，竹炭漏下來）

觀察發(fā)現(xiàn)：顆粒大的縫隙大，擋住大粒的雜質(zhì)；顆粒小的縫隙小，擋住小粒的雜質(zhì)。上大下小能先層層排除雜質(zhì)的影響。

師：現(xiàn)在你會怎么調(diào)整（大顆粒在上，小顆粒在下）？但直接把小顆粒放在最下面會漏下去，我們可以將棉片墊在最下層。請修改你們的設(shè)計(jì)圖紙。

設(shè)計(jì)意圖：制作濾水器的設(shè)計(jì)要從觀察材料、選取材料開始。觀察材料時(shí)，可以讓學(xué)生看一看、摸一摸，感受濾水顆粒之間的各種不同。和現(xiàn)實(shí)生活中的工程施工類似，科學(xué)微項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案往往要經(jīng)歷反復(fù)的修改、多次實(shí)驗(yàn)才能得以確定?；谟^察的結(jié)果進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生很可能形成顆粒從下往上越來越大或者越來越小兩種方案。那么，哪種排布方案更有利于濾水？師生討論后，通過演示實(shí)驗(yàn)試錯后明確設(shè)計(jì)思路，再次修改完善設(shè)計(jì)方案。

（三）制作濾水器

師演示：鋪一層竹炭。

各組小組長領(lǐng)取材料、制作簡易濾水器。

（四）濾水

師：濾水器做好了，下面我們檢驗(yàn)一下濾水效果。

說明步驟：

用比對卡比對臟水的清澈度，填表；

將臟水倒進(jìn)濾水器過濾，觀察過濾效果；

過濾完成后，比對濾水的清澈度，填表；

讀出濾出水的水位高度，填表。

小組活動。全班小組展示，找找濾水效果好的濾水器有何優(yōu)點(diǎn)（上大下小，排布均勻……）。

設(shè)計(jì)意圖：重新設(shè)計(jì)，確定方案后“工程”要進(jìn)入實(shí)際操作實(shí)施環(huán)節(jié)。為確保濾水器的制作不出現(xiàn)操作問題，需要指導(dǎo)鋪設(shè)材料的方法。污水過濾后如何才能看清效果？筆者特意設(shè)計(jì)了比對卡，將污水與過濾后的水進(jìn)行比對，看清差別明顯，也能對比出不同小組的濾水效果，從而進(jìn)一步分析濾水效果更佳的小組在操作中的優(yōu)點(diǎn)，如材料使用的比例、排布的均勻程度等等。

（五）拓展

師：我們剛才過濾出的水可以喝嗎？（不可以）剛才只是初步凈化了水。自來水廠里處理水需要多次過濾、層層凈化和消毒后，才能飲用。

如果是海水，過濾后能不能用呢？

生：不能，因?yàn)樗镉宣}。

師：那又該怎么進(jìn)一步分離出鹽，讓海水變成淡水呢？下節(jié)課我們再接著學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：此時(shí)學(xué)生已經(jīng)通過制作濾水器這一微項(xiàng)目的研究認(rèn)識到過濾可以分離水中的不溶物，但學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成并不意味著研究的結(jié)束。筆者的演示實(shí)驗(yàn)顯示，多種不同大小的顆粒分層排布設(shè)計(jì)出的濾水器濾水效果更佳，學(xué)生會因此聯(lián)想污水處理廠的工作也需要經(jīng)歷多級過濾、反復(fù)過濾。

三、教后反思

（一）目標(biāo)驅(qū)動：探尋微項(xiàng)目研究的原動力

美國認(rèn)知教育心理學(xué)家奧蘇貝爾認(rèn)為，學(xué)習(xí)情景中的成就動機(jī)至少包括三方面的內(nèi)驅(qū)力，其中就有認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力。認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力多半從學(xué)生好奇的傾向中派生出來，是學(xué)生渴望了解和理解知識的最重要而穩(wěn)定的動機(jī)。微項(xiàng)目的研究比普通的科學(xué)課聚焦的問題點(diǎn)更小，切入得更深。這就更要求教師在選取研究目標(biāo)時(shí)要貼近學(xué)生的認(rèn)知水平，兼顧可研究性。

教學(xué)中，筆者結(jié)合教材內(nèi)容和學(xué)校緊鄰長江取水口的地域特點(diǎn)，聚焦問題設(shè)計(jì)，選取了制作濾水器過濾污水這一目標(biāo)作為工程微項(xiàng)目的研究目標(biāo)。視頻中污水奔騰，現(xiàn)實(shí)里清水澄澈，視覺的沖擊激起學(xué)生思維的波瀾，啟發(fā)他們積極參與到此次研究中去。明確的目標(biāo)和成功的欲望會驅(qū)使他們主動地完成制作濾水器這個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，成為探尋此次微項(xiàng)目研究的原動力。

（二）思維導(dǎo)向：培養(yǎng)百折不撓的工匠精神

工程微項(xiàng)目雖然切入點(diǎn)小、歷時(shí)較短、研究難度較低，但研究的歷程和工程問題是一致的，都需要經(jīng)過設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和反復(fù)地修改、調(diào)試，才能在失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找到最佳解決方案。

學(xué)生在微項(xiàng)目研究的活動中經(jīng)歷和體驗(yàn)失敗也是不可避免的，真實(shí)的試錯和適度的挫敗感更容易激勵他們繼續(xù)深入探究?；顒又?，學(xué)生的想法和解決方案都是他們當(dāng)前認(rèn)知水平的真實(shí)體現(xiàn)，教師應(yīng)該重視學(xué)生的整個(gè)探索經(jīng)歷，并賦予他們“犯錯誤”的權(quán)利，接納他們“錯誤”的理解，耐心傾聽學(xué)生的回答，悉心觀察學(xué)生的行為，直面學(xué)生的困難，結(jié)合具體情況有針對性地提供知識和技能的輔助，幫助他們樹立信心、一步步前進(jìn)，直到問題解決。

本課教學(xué)時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計(jì)大致分成了兩類，顆粒排布時(shí)從上往下要么越來越大，要么越來越小。兩種方案的設(shè)計(jì)者各執(zhí)一詞，都能說出自己的“道理”。引導(dǎo)他們找到正確方案的最佳辦法就是試錯。演示實(shí)驗(yàn)中小顆粒在上時(shí)很快漏進(jìn)下層的大顆粒中，這樣設(shè)計(jì)顯然行不通。再從理論層面結(jié)合示意圖來分析，發(fā)現(xiàn)顆粒大小與過濾之間的聯(lián)系，從上往下越來越小才能實(shí)現(xiàn)逐層過濾、效率提升。

工程問題要用工程思維來解決，工程的實(shí)施本就不可能一蹴而就。難點(diǎn)的突破讓學(xué)生有茅塞頓開的喜悅感，失敗后的成功更加珍貴。研究歷程中的反復(fù)和挫折讓學(xué)生的知識和能力在學(xué)習(xí)中螺旋式提升，有助于培養(yǎng)學(xué)生百折不撓的工匠精神。

（三）個(gè)性展示：激勵項(xiàng)目式學(xué)習(xí)延續(xù)優(yōu)化

科學(xué)課上，工程微項(xiàng)目的可視化成果就是工程模型的成功建立，但本課中濾水器制作完成并不代表濾水結(jié)束、研究截止。

課堂上，筆者組織濾水效果好的小組進(jìn)行展示，說說成功的經(jīng)驗(yàn)。其實(shí)，如果時(shí)間和空間允許，也可以進(jìn)行全班的分小組展示，組織學(xué)生參觀每個(gè)小組的濾水器，優(yōu)劣自分。效果不好的小組可以觀察優(yōu)質(zhì)的濾水器，對比找找自身的不足，教師也要進(jìn)行充分的肯定和鼓勵。個(gè)性化的展示模型，不論成功與否，都能提煉出寶貴的工程體驗(yàn)。

最后，筆者演示了用自制的多層材料濾水器來過濾污水，濾出的水質(zhì)清澈，效果很好。這直觀地向?qū)W生指引了進(jìn)一步優(yōu)化自制濾水器的方向。不溶物質(zhì)可以用過濾的方法去除，那么可溶物質(zhì)又該怎么辦？新問題又將推動新的微項(xiàng)目，新的微項(xiàng)目也有了研究目標(biāo)。研究不止，思維不止。

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