《义务教育科学课程标准(2022年版)》(以下简称《课程标准》)从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任4个方面确定了科学课程培养学生核心素养的发展要求。小学生的知识、技能、情感、价值观等尚未成型,可调控性较强,而小学科学作为一门综合性基础课程,其中核心素养的有效落实能对学生的全面发展起到显著作用。
在“双新”背景下,小学科学教学中的单元内容联系更紧密,核心概念关键性更突出,教学方式多元化更显著,如教科版六年级下册“小小工程师”单元。该单元从了解认识工程、聚焦核心问题、亲历工程实践等,让学生对“工程”有一个较为清晰的认知,内容整体性显著,课程联系点清晰,极其适合采用项目化学习的方式进行推进。笔者结合教科版六年级下册“小小工程师”单元,实践探索核心素养导向下基于单元整体的项目化教学新方式。
1 夯基定项:夯概念基础,获科学观念
“小小工程师”单元以“工程”这一核心概念为主线,单元整体性较强,课程间的串联点十分显著,可采用项目化的教学方式,实现高效教学。在进行项目化学习前,教师依据学生学情,引领学生学习相关概念知识,奠定基础,并为后期整个塔台项目的建设作好背景铺垫和过程梳理,如
图1所示。通过基础概念学习,学生获得初步的科学观念,知晓技术与工程对科学发展的推动作用及对生产生活的促进作用,感悟工程的约束条件,并明确验收标准。
1.1 联系实际住房,初感工程概念
单元开篇就紧系学生实际生活,以家庭住房为切入点,让学生初感工程概念。在实际开展该课时,对教学流程进行了整理重构。首先,展示现有各类住房,引导学生思考讨论,了解住房建造过程,知晓过程复杂性及设计重要性。其次,展示内部视图,明确基本结构,了解必需系统,奠定知识基础。再次,学生绘制自身住房平面图,小组成员互动交流,进一步巩固相关要点。最后,拓展典型工程,出示视频,初感工程建造。学生通过经历知识的获取、应用和巩固过程,对工程概念有了更深的体会。
1.2 剖析典型案例,梳理工程步骤
单元第一课以工程案例作为拓展结尾,后一课“认识工程”承前启后,剖析了港珠澳大桥这一典型工程案例。通过视频观看,自主总结归纳,引导学生感知工程建设的不易以及技术与工程之间的紧密联系。随后,梳理工程建造步骤,对比住房建造寻异同,再次强调设计的重要性。最终,出示更多典型工程案例,感悟工程与技术对社会发展的重要作用。学生通过资料阅读、信息归纳及类比总结,进一步明确了工程概念,提炼了工程步骤,对技术与工程有了更深层次的认知。如
图2所示,科学作业本中对应课时作业的实践拓展题为搭牙签高塔,对该课知识进行延伸,也为后期的塔台建造作好铺垫。
2 创境入项:创真实情境,启探究实践
通过前两课学习后,本单元创设了为方便足球教练指挥训练而建造塔台的情境,正式开启项目学习,进行探究实践,如
图3所示。核心素养中的探究实践要求学生在开展技术与工程的过程中,形成科学探究能力、技术工程实践能力以及自主学习能力。该单元学习立足建塔情境,深入探究实践,经历多个步骤,促进学生初步形成构思、设计、实施、验证与改进等多方面的能力。
2.1 创设塔台情境,聚焦核心问题
科学来源于生活,又服务于生活。《课程标准》强调科学课应联系实际生活,创设真实情境,促进学生素养提升。在“小小工程师”单元,从了解我们的住房,到认识港珠澳大桥工程,最后组织学生实施塔台建造项目,顺势而为,逻辑明确,项目整体思路清晰。因此,在第三课开启之时,便直述“学校要在操场上建一座塔台,以供足球教练站在塔台上指挥队员训练”的生活化项目情境,聚焦项目驱动性问题,阐明项目的最终目标。
2.2 开展塔台竞标,制订整体规划
小组合作制订竞标书后,组织开展塔台竞标会,确定中标项目。在具体实施过程中,通过制订项目竞标书,分析工程涉及要点,提升学生的科学探究能力;通过审视竞标结果,横向比较分析,培养学生的自主学习能力;通过针对实际问题提出创意方案,增强学生的技术与工程实践能力;通过建造塔台竞标过程,促使学生理解工程项目涉及的多方面因素,确立塔台安全性及成本两个要点,明确后期建塔目标及探究内容,并进行整体规划。
3 提能施项:提综合技能,育科学思维
科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式,主要包括模型建构、推理论证及创新思维等
[1]。在单元项目确立后,后期课程围绕建塔项目,引领学生经历用吸管建构塔台模型的过程,掌握分析与综合、发散思维、联想与想象等多种基本思维方法,有效促进其科学思维发展。
3.1 引导模型建构,提升多项技能
通过学习身边住房及港珠澳大桥建造过程,学生对设计的重要性已有一定的认知。在此基础上,学生自主设计塔台模型,手绘如
图4所示的设计图,对设计在工程建造中的意义有了更深的感悟。在该阶段学习中,学生采用不同方式呈现探究过程,促进实践成长。在设计图及实际模型的展示交流中,提升学生的交流探究能力和多学科融合能力。在完成设计后,学生利用吸管建立模型,促使其具备基本的模型理解与模型建构能力。
测试作为工程中的重要环节,能帮助学生判断所建塔台是否符合要求并发现问题,明确改进方向。评估改进是优化实施的重要前提,小组交流讨论后明确主要问题,制订项目修改方案,实现模型优化。学生通过这一阶段的学习,深入探讨交流,对探究活动进行过程性反思和总结性评价,进而能改进实物模型的设计与制作,其构思、设计、实施、验证与改进能力有了显著提升。
3.2 发挥想象力,培育创新思维
学生在本单元的学习中,尤其是在建塔项目课程开始时,每位学生都需发挥想象,从不同角度分析和思考问题。学生对于塔台的设计会提出新颖而又有价值的观点,在塔台制作过程中也会经历各种各样的困难,促使他们不断思考解决问题的方法。在这一过程中,学生创新思维能力得到显著提升,最终呈现的塔台模型多样性正是强有力的证据(
图5)。
4 重思拓项:重评价反思,明态度责任
态度责任是在认识科学本质及规律,理解科学、技术、社会、环境之间关系的基础上,逐渐形成的科学态度与社会责任
[2]。在本单元的学习中,需要强化学生的评价能力,能够对各小组的设计、模型、制作等方面进行独立评价。学生通过单元项目化学习,能清晰认识到技术与工程的相互影响,培养科学的态度价值,形成科学的责任意识,树立科学的精神思想。
4.1 落实评价反思,树立正确态度
本单元的竞标会需要学生根据设计方案投标,该过程需学生大胆展示自己的想法及见解,其余小组还需根据评价标准对比各组方案,选定最佳计划。后期塔台项目也需学生基于模型成本、测试结果、外观设计等评价要素,实事求是地评价各组模型。因此,在竞标会中,教师应提前出示评价量表(
表1)。在评估模型时,学生可根据评价量表发现各组优缺点,学会借鉴他组优点改正本组的缺点。教师在整个过程中也应注意落实学生的过程评价及最终评价,注重培养学生形成正确的科学态度。
此外,在项目实施过程中教师需要更加关注各小组的合作情况,引导小组成员积极与他人合作和交流,学会包容不同观点,共同解决技术问题,因此设计了小组合作评价表(
表2)。当小组内发生分歧时,组内成员沟通交流,基于证据反思,不断调整方案,最终成功完成项目。小组活动中各成员都需要承担部分任务,组长统筹全组,成员配合工作,相互监督,形成团队一体化的责任意识。
4.2 拓展课外延伸,践行科学精神
科学认识来源于实践,实践是检验认识真理性的唯一标准,是认识发展的动力
[3]。在完成本单元学习后,需组织学生依据工程建造的过程,课外完成一项小物品的制作,将所学知识与技能应用于实际。各组成员都乐于探究与实践,不仅认真完成了作品,而且将制作过程以实物、视频、图片等多种形式进行了记录,体现了学生的探索精神、实证精神、创新精神与独立精神。学生通过亲身实践与探索知识,更有效地树立了科学精神。
5 结语
立足实际情境,整合单元内容,采用项目推进的方法落实素养渗透。小学科学基于单元整体的项目化教学是核心素养导向下课堂教学的新方式。在单元整体的项目化学习中,学生积极性显著提高,课堂中科学观念、科学思维、探究实践及态度责任得到了更为扎实和有效的落实。目前,单元整体的项目化教学方式比较适用于课程内容关联度较高的单元,例如三年级下册第二单元“动物的一生”、四年级下册第一单元“植物的生长变化”、五年级下册第二单元“船的研究”等,该方式对教师的专业素养及教学技能提出了更高的要求。随着对单元知识的深入理解,对《课程标准》素养要求的明确认知,该教学方式会逐渐成为小学科学课堂的重要教学方式。