项目式科学研学课程是一种以项目式学习为基础的科学研学方式。在这种课程中,学生通过解决真实问题来驱动学习,并进入真实的研学情境中进行探究、体验和思考,通过对校内外研学材料的加工处理,最终以公开产品的形式呈现研学成果,解决问题。开展项目式科学研学课程可以有效发散学生的思维,激发他们的创新意识。通过参与这样的课程,能够培养学生学习能力、沟通能力和合作能力等多方面的综合素质
[1]。笔者立足对教材、学情进行分析,对“微生物与健康”这一课进行项目式科学研学课程实践,以发展学生核心素养,并对如何开展项目式科学研学课程、提升学生核心素养提出可行性建议。
1 项目设计
1.1 定项目
“微生物与健康”是教科版科学六年级上册“微小世界”单元的总结课。本课由两部分组成:一是人类研究微生物和细胞技术的成果。学生在查阅资料和研讨交流中,了解人类探索微生物的一些成果,知道微生物与人类健康的密切关系。二是回顾与总结。学生回顾从古至今人类的观察工具是怎样发展的,人们的观察视野又是怎样拓展的,尝试用图片、文字和箭头相结合的流程图来体现两者之间的关系。
在课前,通过调查发现,大多数六年级学生因经历过新型冠状病毒感染时期,导致他们对微生物的害处感触颇多,而对于微生物的益处知之甚少;六年级学生在查阅资料、汇报交流的过程中了解人类探索微生物成果时,相对来说有一些困难,容易流于形式而缺乏理解;六年级学生已初步具有搜集资料的能力,但是整理资料、归纳信息的能力需要继续培养;在信息输出时,能按研究主题分类,但总是原样搬抄信息,缺乏自己对信息的鉴别和理解。
对此,笔者引导学生围绕驱动问题“微生物对人类是有‘功’还是有‘过’?”进行讨论,在查阅资料和研讨交流中,了解人类探索微生物的一些成果,知道微生物在我们的生活中无处不在,与我们的生活息息相关,知道微生物与人类健康的密切关系,激发学生探索微生物的兴趣。
1.2 定目标
在明确项目的可行性后,我们进一步确定了项目目标(
表1)。以培养学生科学核心素养为主要目标,着重培养学生创新意识、综合素质、沟通合作等方面的能力。同时,通过深入研究微生物与人类健康的关系,提高学生的科学素养。
1.3 定课时
1.4 定驱动性问题
明确定义驱动性问题:“微生物对人类有‘功’还是有‘过’?”这一问题将引导学生深入研究微生物对人类的作用,促使他们提出不同的观点并开展合作探究。
2 项目实施
2.1 明确项目
在“微生物信息发布会”的情境中,学生面对一个引导性的问题:“微生物对人类有‘功’还是有‘过’?”通过这一问题,教师激发了学生对微生物于人体健康影响的深刻思考。学生分组展开讨论,分享对微生物“功”与“过”的看法,并提出各自观点及理由。在这一过程中,师生交流促使学生深入挖掘微生物与健康的复杂关系,强调其积极和负面作用。教师在板书上记录下学生讨论中涌现的关键信息,涵盖微生物的种类、对人类的作用及与健康相关的案例。
2.2 制订计划
学生分小组将该问题进一步分解成几个子问题,明确子任务及任务对应的可视化成果,最终形成项目式研学方案(
图1)。在小组内,学生展开讨论,完善他们的研究方案。基于这些小组方案,制订详细计划,包括引入微生物基本概念、组织实地调研、设计实验、进行学科整合以及组织交流等环节(
表3)。此外,将为学生准备学习资源,确保他们能够充分了解和深入研究所选的微生物与健康子课题。整个计划将为学生提供一个全面、实践性的学习体验,培养其科学研究能力、团队协作意识,促进学生对微生物影响人类健康的深刻理解。
2.3 合作探究
在合作探究阶段,各小组积极展开深入的合作研究,可采取查阅资料、实地调查、做实验、访问专家等不同的学习方法开展研究,以解答小组子问题,例如开展“微生物在医药方面有‘功’还是有‘过’?”的小组成员在进行资料搜集、整理后,通过去医院采访医生,了解微生物在疫苗和抗生素方面的应用,去药店找有关微生物的药品,从而分析微生物在医药方面既有“功”又有“过”;开展“微生物与污水处理”的小组成员到昆明污水处理厂参观污水处理的整个过程,并从污水处理厂带回好氧菌,亲自动手实验,证明好氧菌在污水处理中的作用;开展“微生物与食品”的部分小组成员对苹果、火腿、面包等不同食品中的霉菌进行对比观察,记录其形态,并通过对比实验对发霉及防霉条件进行深入探索;而另外的小组成员通过在家蒸馒头认识到了酵母菌在食品中的应用,通过制备酸奶认识到了乳酸杆菌在食品中的应用。
由于合作探究安排在课后及周末完成,各小组的讨论是开放式的,学生、教师甚至家长、专家通过相互交流与辩论,分享各自的观点和发现。这个过程不仅加深了他们对微生物的理解,也激发了他们对科学问题的好奇心。在团队内部,学生发挥各自的专长,通过协同工作达到更深层次的理解。有益微生物、病原微生物、微生物在人体内的作用等方向的专业知识在团队协作中得以全面整合,促进了跨学科整合能力的发展。通过持续的团队内部讨论,学生逐渐建立起对微生物与健康复杂关系的整体认知。
2.4 成果展示
在项目实施的最后关键阶段,学生激情满怀地向全班展示了他们在“微生物与健康”研究中所获得的成果(
图2)。各小组的成果形式可以动态展示,即通过PPT或视频向全班进行汇报;也可以静态展示,即将学习计划单、微生物小名片、手抄报等学习成果做成海报进行展示,两种展示均需通过师生点评、提问实现互评。学生通过生动的口头报告和精心准备的海报,生动地阐述了他们的研究发现,突出微生物在维持人类健康方面的重要性,以及某些微生物可能引发疾病的实际例证。
在展示小组成果后,教师及时总结,再次回顾驱动性问题:“微生物对人类有‘功’还是有‘过’?”师生共同讨论,形成最终观点并升华主题:微生物对人类健康有利有弊,应辩证看待,扬“功”抑“过”。
图3为学习总结。
2.5 评价反思
通过项目评价单中的实践参与度和成果达成度两个维度进行个人和团队层面的评价反思,学生不仅能够回顾整个项目的经验和教训,还能够更加清晰地认识自身在科学研究和团队协作方面的不足,从而为今后的学习提供有益的反馈。在个人层面的评价反思中,学生深入思考了自己在项目中的角色和表现。他们反思了个人在团队合作中的贡献,对项目中遇到的困难和挑战提出了自己的看法。在团队层面的评价反思中,学生共同探讨了整个团队的协作效果和存在的问题。
表4是项目学习评价单。
3 基于核心素养的项目式科学研学课程策略建议
3.1 强调学科整合
在项目设计中,教师应注重串联不同学科的内容,使其形成一个有机的知识网络。在该项目中,学科整合不仅仅是将生物学知识应用于微生物研究,而是进一步将多个学科的知识和方法融合,使学生能够以更全面的视角审视微生物与健康之间的复杂关系。在项目设计中明确了涵盖的学科范围,不仅包括生物学,还涉及化学、医学、生态学等多个领域,通过跨学科的设计,旨在引导学生深入挖掘微生物的多个功能,这样的学科整合能够帮助学生建立一个更为全面的微生物知识框架,从而更好地理解其对人体健康的影响。例如,设计实验环节,让学生通过实验了解微生物与特定化学物质的互动过程,同时,通过医学方面的文献、采访研究,学生可以深入了解微生物与疾病的关系,这样的设计使学生在不同学科的交叉点建立联系,促使他们形成更加立体和深刻的理解。
3.2 激发创新思维
引导学生运用创新思维,提出新的观点和解决方案,从而在微生物与人类健康关系的研究中迈出创新性的步伐。通过设定开放性问题,鼓励学生主动思考和提出问题,这种问题不仅能够引导学生深入研究微生物与健康的各个方面,还激发了他们对问题背后本质的好奇心。例如,可以提出:“除了已知的微生物对人类健康的直接影响外,还有哪些未被发现的微生物可能对人类产生重要影响?”这样的问题引导学生思考未知领域,从而促使他们寻找创新的研究方向。在合作探究中鼓励学生打破传统思维定式,勇于提出新的观点。通过鼓励团队内部的自由讨论和思维碰撞,激发学生在思考微生物与人体健康关系时不拘泥于传统观点的勇气。
3.3 注重实践操作
鼓励学生进行实地调研,走出课堂,深入了解微生物与人类健康的真实场景。通过走访医疗机构、实验室或相关研究机构,学生可以近距离接触专业领域,了解微生物研究的前沿进展和实际应用。这样的实地调研不仅增强了学生对微生物研究的实际感知,也激发了他们对深层次问题的好奇心。引导学生注重实验设计的质量,设计能够真实还原问题场景的实验,学生通过参与实验设计和操作,能够将课堂所学的理论知识付诸实践,并在实际操作中不断调整和改进研究方案,这样的实验设计不仅考查了学生的创新能力,还提高了他们解决实际问题的技能。在实践操作中,注重培养学生的团队协作精神,通过实地调研和实验设计的过程,学生需要相互合作、分享资源、协商方案。这种协作模式既培养了学生的团队协作意识,也锻炼了他们在团队环境中解决问题的能力。
3.4 个性化辅导
通过成果表现的差异化评估,了解每个学生在项目中的优势和不足,这种个性化的评估不仅仅局限于成绩,更注重考察学生在项目中展现出的创新能力、解决问题的能力、独立思考的能力以及在团队协作中的贡献。注重面对面的交流,与学生建立紧密的沟通渠道,深入了解学生的个性特点和兴趣,更全面地认识到每个学生在项目中的独特贡献和成长点,这样的沟通不仅使学生感到被关注和理解,也帮助教师更具体地了解如何调整辅导策略,以满足个体需求。在个性化辅导过程中,教师还需关注学生的自我认知和情感状态,帮助他们认识到自己在项目中的优势和潜在的成长空间,引导他们建立积极的学习态度,对于可能存在的焦虑、困惑等情感状态,提供情感支持,让学生在轻松的氛围中更好地应对压力。
4 结语
与传统学习方式相比,项目式科学研学课程更加注重实践性,其情境更具挑战性和真实性,学生作为实践的主体,需要不断与教师、同学以及其他事物进行互动,以完成最终的研学成果,这种学习方式有助于激发学生的学习积极性和主动性
[2]。在项目式学习的指导下,学生的高阶思维能力如决策、创造和系统分析能力得到了充分的锻炼,同时他们的沟通能力、协作能力和书面与口头表达能力也得到了显著提升。同时,不局限于校内的研学活动为学生提供了更为广阔的学习和活动空间,带领他们走出校园,进入更广阔的世界,在真实的情境中进行体验、合作和探究,培养了学生适应未来社会发展所需的品格和关键能力。