以项目化为载体：巧借学习支架助力思维型探究

摘要

思维型探究是新课标中科学素养的核心组成部分，而项目化学习是培养学生此类能力的有效途径。在项目化学习中，学生常会遇到各种探究困难，必然影响科学思维的深化与探究活动的持续推进。为此，巧妙搭设3类支架——情境支架、任务支架与拓展支架，分别对应引发认知冲突、促进问题解决、推进迁移应用3个阶段，帮助学生突破障碍，在具身实践中发展思维，在反思迭代中提升科学素养。

关键词

思维型探究 / 项目化学习 / 学习支架 / 小学科学 / 船载生活

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》）明确指出：科学课程要培养学生的核心素养，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面^［1］。《新课标》强调科学思维与探究实践并举，将科学思维视为一种育人目标，同时强调应从传统的信息传递转变为促进学生高阶思维能力的发展。科学探究教学不能只是简单地聚焦对学生操作技能的训练，单纯地让学生在“做中学”，而是要让学生在“学中思”“思中创”。

科学探究过程本质上是思维与实践相结合的过程，离不开持续的思考与创造性活动。其教育重点应放在培养学生的科学思维能力和科学探究实践能力上，同时注重辐射并整合其他多维素养，促进素养的协调发展。这才是科学探究教育的核心所在。胡卫平教授指出，所谓思维型探究，从过程看是一种复杂的教与学活动，要求在学生探究的过程中教师能够激活并维持其思维和情感活动，使其产生强烈的求知欲，主动参与到与科学家相似的思维活动中，如完成数据分析、建构科学解释等一系列逻辑上相连的实践行为；从目标看，思维又是促进学生科学探究能力发展，加深其对科学探究理解的关键，如探究过程中的“数据分析”涉及科学推理和模型建构能力，“表达交流”涉及科学论证能力^［2］。因此，科学探究的初衷是通过科学探究教学来训练学生思维，而思维的发展才是科学探究的核心。然而，目前的科学探究实践教学还大多局限于对学生动手操作能力的培养，忽视学生思维的训练和发展，从而造成学生欠缺解决复杂问题的能力以及创造性思维能力。究其原因，主要在于师生均对科学探究存在一定的偏见与误解，绝大部分教师仅仅将科学探究看作帮助学生理解和解释自然现象及科学原理的教学手段，而学生则视探究过程为一套标准化的操作程序，只专注于对操作技能的掌握。

1 项目化学习的本质含义

要想在日常教学活动中实现对学生思维型探究能力的培养，项目化学习无疑是实现这一目标的有效途径。所谓项目化学习，夏雪梅^［3］解释为：学生在一段时间内对与学科或跨学科有关的驱动性问题进行深入持续的探究，在调动所有知识、能力、品质等创造性解决问题、形成公开成果的过程中，形成对核心知识和学习历程的深刻理解，能够在新情境中进行迁移。高质量的项目化学习，会涉及核心知识、驱动性问题、高阶认知、学习实践、公开成果、全程评价共6个维度。

以小学科学项目化学习为载体，学生在完成项目任务的过程中，将经历“驱动问题，激发动机—合理猜想，大胆假设—制订计划，实践探究—解决问题，公开成果—解释结果，表达观点—反思过程，迭代迁移”等一系列科学探究活动。这一过程以高阶学习带动低阶学习，将知识逻辑融入活动与生活逻辑，最终促进学生科学探究能力与核心素养的全面提升。然而在实施过程中，学生的自主探究行为往往会遇到各种各样的问题和困难，从而阻碍其思维的进一步发展，难以使探究活动有序深入。教师既不能因强调学生是主体就放任自流，也不能因学生学习遇到困难而强势指导、过度干预。面对这种情况，教师应该站在学生的立场上，适时地给学生搭建学习支架，帮助学生探寻问题解决的方法和途径，引领他们有序地将探究活动引向深入，促进学生思维型探究能力的发展。

2 学习支架的内涵理解

学习支架，源于维果茨基“最近发展区”理论中“脚手架”这一隐喻，指在儿童潜在发展水平内，通过成人或有能力的同伴提供的临时性支持，帮助其完成当下无法独立完成的任务。支架的形式多样，如图表、范例、问题、建议等，其核心作用在于“支撑”与“联结”。借助支架，儿童在互动中逐渐将外部支持内化为自己的认知工具，随着能力增长，支架逐渐撤除，最终使儿童成长为能独立解决问题的学习者。教师设计的学习支架应体现一定的适切性，即根据不同的学习障碍，提供不同形式的学习支架以满足学生的不同需求。然而，支架的设计不能以弱化学生的思维为代价，不能让学生因为有支架的依靠而变得懒惰，更不能只要学生遇到一点点困难，教师就立刻提供支架。支架的作用在于引导、激发并组织学生的学习过程。为了促进学生思维的深度参与，支架应留有充足的探究空间，避免过度扶持，从而使学生的学习能力通过这一过程获得实质提升。

为更好地说明问题，笔者以“船载生活”项目为例，系统分析教师如何在小学科学项目化学习中巧搭学习支架助力思维型探究的教学策略，以供参考。

3 助力思维型探究的支架设计

3.1 情境支架，发现问题引发冲突

《新课标》指出，要“从学生已有经验出发，选择合适的情境素材，运用观察、实验、调查、制作等活动创设教学情境，提出有价值的问题，引发认知冲突，激发探究动机。”^［1］皮亚杰也提出，学生是基于学习情境对知识进行主动建构的，学习情境是促进学习者进行思维活动开始的必要条件。因此，创设能够引起学生认知冲突、激发学习动机、引发积极思维的学习情境，是促进学生联系已有知识和经验投身项目，去解决问题、主动探究、积极参与、勇于挑战的先决条件。

情境创设应该满足以下条件：①贴近学生生活，有一定趣味性，能够激发学生的内驱力，诱发思维冲突；②围绕项目内容，从学生实际能力出发，贴近最近发展区，符合学生的心理和认知特点。一般来说，教师可以从项目内容与学生日常生活经验的衔接点出发，基于学生立场搭建设计大赛、制作比赛、产品招标会等真实且合理的情境支架，吸引学生的眼球，引发他们提出有价值的研究问题，产生强烈的行动意愿，推动项目有序进行。

以“船载生活”项目为例，教师设计的情境支架为：巧虎为了上学方便，想从河东搬到河西去住，可是过河需要一艘小船。现需要公开征集小船设计方案，要求：小船载重达到200 g，能有自己的动力，能把货物运送到指定地点，且制作成本不能超过50元。设计方案中标者可以获得优先制作权，制作完成后将参加“校船业博览会”和“竞速杯航行大赛”，优胜者将颁发“小能豆校长奖”。

3.2 任务支架，具身实践解决问题

项目任务是每一个项目实施过程中的重要载体，一般情况下，项目任务可以分解为“设计—制造—展示”。在任务串的驱动下，学生需要综合运用联想、发散、比较、分析、辩证、选择等思维方法，经历提出问题、设计解决方案、动手实践、展示交流等过程。这有助于他们在后续研究中，对时间、材料、人员等资源进行有效分配和合理利用。在计划实施阶段，学生需要对搜集到的资料进行比较、分类与分析，从中发现规律并建构概念。鉴于所学内容抽象且远离学生日常经验，教师需要在学生探究过程中提供有效的学习支架，从而缩短他们与学习内容之间的心理距离。在学习支架设计时应遵循梯度原则，由易到难、循序递进，为学生提供清晰的探究路径与明确的目标，从而保障自主探究活动顺利、高效地开展。

（1） 设计支架。

设计是一个项目成败的关键，设计得是否合理和可行，对后期制作起着决定性作用。在学生动手造船前，教师应引导学生理解设计与制作的关系，明确材料选择、参考价格及成本控制方法，指导他们考虑设计图的各项要素、规划具体制作步骤，合理进行小组分工。为了保证设计的合理性、可靠性和可行性，教师首先给学生提供一份材料清单和价目表，以供学生参考。具体包括：泡沫板10元、木板10元、铝箔5元、泡沫胶2元、小电动机20元、小风扇20元、电池2元、导线2元、开关5元、喷气装置10元、纸张1元、木条1元。“船载生活”项目设计单如表1所示。

学生在设计方案时，教师要适时引导各小组成员，在独立思考的基础上进行小组合作、交流和实践。各组成员各取所长，如：擅长绘画的成员，画出船舶设计图；擅长计算的成员，核算材料成本；擅长文字编辑的成员，用简短的文字进行解释说明；擅长分配任务的成员担任组长，进行人员分工和调配。小组完成设计方案后不能立刻制作，因为教师还创设了一个“设计发布会”的情境，各组学生可通过展示交流环节阐述自己的设计理念和优势，展开组间互动并进行评议，指出各组的优点和不足。

人的思维具有一定的自洽性，站在自身的角度往往难以突破思维定式，所以生生互动合作学习的方式，是学习发生思维进阶的必要路径之一。学生采取合作交流、探究研讨的方式，用科学的语言解释自己的观点和设计思想，并基于批判性思维对他人设计方案进行评估、推理和识别。教师需引导学生理性看待不同观点与建议，学会厘清思路、梳理逻辑，最终通过协作互助找到最优的解决方案和行动路径。

（2） 制作支架。

如果设计方案是一个动脑的过程，那么制作就是一个动手的过程，即制作是各小组依据设计形成物化产品的过程。思维是无形的，产品是外显的，产品是对学生思维的有效检验和评估。杜威的“做中学”理论强调，学生通过动手操作，能够发现、思考并解决问题，从而真正理解和建构概念，最终实现创新实践。同时，动手制作这一寓教于“玩”的过程，能有效激发学生的学习兴趣，并增强他们之间的合作交流。在制作前，教师要引导学生思考：“怎样的制作步骤是比较合理的？”即引导学生从设计出发统筹规划，充分交流小船的制作流程及规则。在学生充分思考和交流后，教师向学生提供制作支架：①看图；②分工；③组装。教师还应强调：每组的材料员和组长要严格监管材料的选取，确保严格按照设计方案进行选材和制作，这是尊重规则意识的体现。如果在制作过程中发现新的问题需要改进设计，应及时在设计图和经费预算上作出调整。在此过程中，教师要为学生提供充足的材料支持，为制作活动的有序开展提供必要的资源保障。

（3） 测试支架。

物化作品是项目化学习后的阶段性成果，是学生在项目中有计划地手脑并用，获得完整经验、能力与品质的综合体现。当制作完成后，学生可对产品进行测试。在测试之前，为帮助学生检验自己的设计是否合理，载重量、动力系统、行驶距离等是否达到设计标准，教师可为学生提供一份测评量表作为测试支架。测评量表的呈现应本着前置原则，即在学生制作之前呈现，用“以终为始”的教学理念帮助学生厘清项目目标、改进设计方案、增强质量意识、改善学习行为，以便高质量地完成项目任务。“船载生活”项目测评量表如表2所示。

教师还可以根据教学的实际情况适时修改和增减评价项目。比如：在“航向与距离”一项中，如果小船制作情况普遍较好（航程较远，超过指定地点），就可以在测评量表中增添一栏“最大航程”，并根据测试结果给予加分。学生的设计制作基本无法一次性达到完美，通过测试他们会发现诸多不足，而这些不足又会成为他们新的思维生长点和再次出发的起点。当测试完成后，教师可以给学生搭建一个“航行交流会”的情境支架，通过各组自评和组间互评的方式，引发头脑风暴，大家相互研讨、取长补短、资源共享，从而为进一步优化和改进指明方向。

3.3 拓展支架，反思迭代迁移应用

朱智贤指出：思维的发展是在掌握和运用知识、技能的过程中完成的，只有在学习和训练中懂知识、会做事，其思维才能得到真正发展。可见，学习、训练和做事是思维形成和发展的“中介”，教师的作用就是给学生搭建平台、提供支持和帮助。

项目研究虽然结束了，但学生又会派生出新的想法和思路。为鼓励学生课后继续进行研究和实践，加深对船舶形状、结构等知识的认知和理解，体验“问题—设计—制造—测试—完善”的技术工程过程，教师可通过布置跨学科实践性作业，引导学生在新领域中进行探索与创新。在项目的最后阶段，教师可布置拓展作业：以小组为单位，利用身边的废旧材料设计制作一艘个性化小船，要求有一定的载重量，能够在水上航行，并撰写一份300字左右的“船舶说明书”，并在“校船业博览会”上配合展出。

4 结语

综上所述，学习支架宛如一艘引领学生驶向知识彼岸的航船。因此教师在设计项目内容时，要认真研读《新课标》、教材、教法，立足学生的认知需求，找准学生思维的起点和难点；既要成为课堂教学的组织者、引导者和促进者，还要做到眼中有人、心中有法。唯其如此，才能让学生在自主探究的过程中主动参与、动手动脑，进而建构知识、反思过程，最终实现迁移应用与创造创新。另外，基金项目:“校船业博览会”是较好的观摩交流活动，能给学生提供一个相互学习、交流借鉴的契机，便于激发学生研究船舶的兴趣和热情。说明书的撰写，能促进学生从理性思维的角度，将整个项目中形成的“碎片”拼接起来，在达成反思与总结目标的同时，体会到跨学科知识的应用价值。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育科学课程标准（2022年版） ［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 胡卫平，郭习佩，季鑫，等.思维型科学探究教学的理论建构［J］.课程·教材·教法，2021，41（06）：123-129.

[3] 夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践［M］.北京：教育科学出版社，2018.