项目化学习在小学高段科学核心素养培育中的应用效果研究

引言

小学高段学生已具备一定的知识基础和探究能力，如何创新教学模式以符合其发展需求，将项目化学习融入小学科学课堂，是当前教学实践的重要议题。此举不仅是对新课标要求的具体落实，能显著提升教学成效、激发学生学习兴趣与效率，更可推动小学科学教育的改革创新。基于此，将从学生科学观念建构、探究实践能力发展等多维度，深入分析项目化学习对学生科学素养的培育效果，以期为一线教学实践提供参考。

一、项目化学习在科学教学中的实践：以“船的研究”为例

项目化学习的核心在于以精心设计的项目任务为驱动，将学科知识、实践能力与思维培养无缝嵌入一个完整的、有意义的探究历程中。以下以教科版“船的研究”单元为例，详细阐述其在课堂中的实践路径。

（一）项目任务的设计

有效的项目任务应直接链接课程标准与教材内容，同时又能创造一个学生愿意投入的真实挑战。基于“船的研究”单元，教师可以设计一个涵盖工程、技术与环境意识的综合性任务：“为‘西湖生态保护协会’设计并制作一艘原型船，该船需具备较大载重量以运送打捞的蓝藻等漂浮垃圾，行驶稳定且尽可能采用环保材料。”这个任务的设计巧妙之处在于：第一，它赋予了制作小船一个真实的社会语境（生态保护），避免了为做船而做船的枯燥感，激发了学生的社会责任感。第二，任务要求（载重大、稳定性高、环保材料）直接对应了“用浮的材料造船”、“增加船的载重量”、“给船装上动力”等核心知识点，使知识学习成为完成任务的必然需求。第三，它具有一定的开放性与挑战性，允许学生在材料选择、船型设计、动力方案上做出不同的决策并进行验证，为创造性思维留下了空间。

（二）驱动性问题的分解与探究过程

一个宏大的项目任务需要被拆分为一系列环环相扣的驱动性问题，引导学生像科学家和工程师一样一步步深入探究。

子问题一：船为什么能浮起来？如何让它载得更多？

这个问题直接指向“用浮的材料造船”和“增加船的载重量”两个子课题。教师不必先入为主地讲解阿基米德原理，而是提供泡沫板、塑料瓶、橡皮泥、铝箔等多样材料，让学生分组进行“浮力测试”实验。他们通过尝试将橡皮泥捏成不同形状、探索如何用铝箔造出能承载更多垫圈的船体，在实践中自主建构“排水量”、“形状与浮力关系”等核心概念。这个过程重演了人类从独木舟到现代船舱的探索历史，深刻理解了如何通过结构设计来增大载重量。

子问题二：如何让我们的船动起来并控制方向？当学生解决了船的浮载问题后，动力问题便自然产生。教师可引导学生回顾“船的历史”中从篙、桨、帆到螺旋桨的演进，并提供小马达、风扇、气球、橡皮筋等动力材料包。各小组需选择一种动力方式，测试其效果、效率及操控性。他们会遇到“马达转速太快导致船身不稳”、“风力驱动方向难以控制”等一系列真实问题，从而驱动他们去研究“如何安装舵”、“如何减速”等解决方案，将“给船装上动力”的知识点应用于实际故障排除中。

子问题三：如何让我们的船成为一名合格的“生态卫士”？

此问题的目的是融入 STSE（科学、技术、社会与环境）教育理念。引导学生思考：制作船体的材料是否可以选用可回收的塑料瓶或废弃泡沫？动力来源是否可以选择清洁能源（如小太阳能板）？这并非项目的强制要求，但却能有效鼓励学生思考技术与环境的关系，进行更负责任的创新设计，与“生态船”的主题遥相呼应。

（三）成果展示与迭代优化

项目的终点不是做出一个完美的成品，而是形成一个可供测试、评价并迭代优化的原型。教师应组织一场“生态船模型测试大会”。各小组依次将自己的小船放入水槽或水池中，进行载重测试、稳定性测试和动力航行测试。其他小组和教师作为“西湖协会评审团”，根据预定的评价量规进行观察与打分。每个小组在测试后，必须根据现场表现和评审团的反馈，撰写一份《设计优化方案》，分析自己设计的缺陷，并提出具体的改进计划。这个过程让学生深刻体会到，工程设计的本质不是一个线性过程，而是一个基于测试反馈不断循环迭代的优化过程。它极大地培养了学生的批判性思维、解决问题和抗挫折能力

二、项目化学习对科学核心素养的培育效果

通过上述实践路径，项目化学习在培育学生科学核心素养方面展现出多方面的积极效果。

其一，深化科学理解，促进知识迁移。在完成生态船项目的过程中，学生不是为了记住“浮力”概念而学习，而是为了让自己造的船不沉没而去主动理解和应用这一概念。这种在真实情境中“用知识”而非“背知识”的方式，极大地促进了学生对科学概念的深度理解，并锻炼了他们将所学知识迁移到新情境中去解决问题的能力。

其二，锻造探究实践与工程思维。项目化学习本质上是一个完整的科学探究与工程设计循环。从猜测影响载重量的因素并进行实验验证，到不断测试、改进船体设计，学生完整地经历了提出问题、作出假设、制定计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流的科学探究实践。同时，设计、制作、测试、优化的循环也系统地培养了学生的工程思维与技术应用能力。

其三，培育合作精神与社会责任感。项目通常以小组形式开展，要求成员间合理分工、有效沟通、协同攻关，这在无形中提升了学生的团队合作能力。此外，如“环境与我们”单元可引申出“为社区设计一个垃圾分类解决方案”的项目，将科学学习与真实的社会议题相结合，引导学生关注社会、服务社区，有效培育了他们的社会责任感与公民意识。

综上所述，项目化学习为小学高段科学教学提供了一种极具价值的范式转型思路。它通过创设与学生生活经验相关的、具有挑战性的项目任务，将科学知识、探究实践和情感态度有机整合，使学生在解决真实问题的过程中，实现了科学核心素养的综合性、整体性发展。

参考文献：

[1] 陈雨薇 . 核心素养旨归下小学科学项目化学习实践与反思——以 " 太阳能汽车 " 一课为例 [J]. 小学教学研究 ,2023(5):87-88.

[2] 郭玲玲 . 项目化学习视角下小学科学教学策略探讨 [J]. 考试周刊 ,2024(50):5-8.

[3] 金国农 . 项目化学习在小学科学教学中的应用研究 [J]. 考试周刊 ,2023(15):5-8.

本文系台州市教育科学研究，2025 年度课题“跨域视野下小学科学核心素养培育的多维实践研究”（课题批准号为：TZJYGH061 的研究成果）