基于項目化學習的初中科學單元作業設計

黃愛弟

［摘 要］“雙減”政策的實施和《課標》的推行，對初中科學單元作業設計的形式和質量提出了更高的要求。教師應基于《課標》進行單元作業設計，讓作業更好地為教學賦能。文章分享如何進行初中科學項目化單元作業設計，主要以“建立知識網絡”“確定學習目標”“設計單元作業”“聚焦探究實踐”為項目化單元作業的模式，在項目化單元作業設計的過程中深化學生對學科核心概念和跨學科概念的認識與理解，深入知識內核，實現從知識學習向素養生成進階迭代，促進學生核心素養的發展。

［關鍵詞］初中科學；課標；項目化；單元作業設計

［中圖分類號］? ? G632.4? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）03-0037-04

一、問題的提出

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（本文簡稱《課標》）對作業的總體要求強調，科學作業設計與實施著力體現學科的綜合性、實踐性。具體要求：作業形式要體現多樣性。用于評價的作業可以釆取多種形式：書面作業；動手操作類作業有實驗設計和探究、科學設計與制作等；主題學習的考查類作業；調查類作業。

項目化單元作業是將課程的部分作業轉化為探究實踐活動，以項目任務驅動學生動手實踐的作業。本文以“制作動力小船”項目化單元作業為例，探討如何進行初中科學項目化單元作業的設計。

二、基于新課標的項目化單元作業設計路徑

基于《課標》和學情，根據科學學科特點，設計、實踐、整理和歸納出科學項目化作業設計的基本流程如圖1所示?！敖⒅R網絡”“確定學習目標”“設計單元作業”“聚焦探究實踐”是設計項目化作業的主線，“研讀課標”“分析教材和學情”“選取單元”“整理知識點”是教師在設計項目化作業前期進行的必要準備，這也是“制定教學目標”“制定作業目標”“制定項目化作業方案”及“評價作業分享優化”的基礎。項目化單元作業的實施過程也是一個動態的過程，需要不斷調整與優化。

（一）以核心概念為主線，建立知識網絡

掌握核心概念不僅能使學生掌握該單元的核心知識，而且能成為培養學生核心素養的途徑，使學生進行更高層次的學習。但如果按教材編排的順序進行單元教學，可能會出現單元內容與核心概念之間不連貫的現象，因此，單元作業應打破傳統的作業模式，以核心概念為基礎，用核心概念統領活動設計。

本單元以“物質與能量”為學習主題，圍繞“能量的轉化與守恒”和“物質的運動和相互作用”核心概念展開教學，落實《課標》中的“能的形式、轉移與轉化”和“能源與持續發展”學習內容要求。

本單元的學習將基于學生既有知識，以實際問題情境創設和單元整合的方式，將各種形式的能量轉化和物體運動建立關聯，并以如何讓小船動起來為核心問題，構建能量轉化與守恒知識網絡，如圖2所示。

（二）以核心素養為維度，確定學習目標

1.科學觀念

（1）基于“能量的轉化與守恒”等科學原理，探討各種使小船動起來的方法并開展制作模型的實踐活動，確定驗收標準。

（2）認識創新是建立在已掌握知識和技術基礎之上的原理應用、設計、物化與改進。

2.科學思維

分析、比較材料和工具，基于“能量的轉化與守恒”等科學概念，通過發散思維，提出多種設計方案并進行交流；篩選各種制作材料，提升思維的深刻性、創造性、批判性等。

3.探究實踐

初步掌握工程實踐的過程，具備初步使用工具、制作實物模型的能力。

4.態度責任

體會展示作品的成就感和喜悅，逐步形成尊重他人、傾聽他人、敢于發表自己觀點的能力；能以數據為依據做出理性的判斷，面對有說服力的資料，及時調整自己的行動。

（三）以真實問題為驅動，設計單元作業

基于項目化學習的基本特征，項目設置必須能解決現實生活中的真實問題、強調學生主體、公開展示成果以及重視評價與回顧。因此，在本單元作業的設計上，教師以“制作動力小船”為核心任務，同時設置進階式問題推動每個環節。

本單元的作業問題驅動以四個任務來呈現，分別是問題“你了解交通工具的能量來源嗎？”，驅動任務“認識各種交通工具的能量來源”；問題“你如何設計并制作動力小船”，驅動任務“設計并制作動力小船”；問題“誰制作的動力小船行駛得又快又穩？”，驅動任務“檢驗動力小船”；問題“你的動力小船的改進方案是什么？”，驅動任務“發布成果”。前三個任務要求學生利用課余時間以小組的形式開展實踐，最后一個任務將匯報呈現成果，讓學生在小組實踐中建構知識網絡，從運用知識到知識的轉化和升華。

在“認識各種交通工具的能量來源”任務中，學生可建構基礎知識網絡，知道動能和勢能可以相互轉化；知道常見的簡單機械的特點；能舉例說明化學能與內能的轉化；知道內能的利用在人類社會發展史上的重要意義等?！霸O計并制作動力小船”作為重要的任務，經過知識連接抽象化，再次回到現實世界，實現遷移，通過批判性思考和模型進行設計。學生通過對知識的歸納和整理、運用和實踐，實現對知識的運用和遷移。以“誰制作的動力小船行駛得又快又穩”為問題，學生采用小組合作的方式進行實踐，先用多種方案設計動力小船，如風力動力小船、電力動力小船、蒸汽動力小船等，再選擇其中一種設計方案動手實踐，結合評價表制作小船，圖3為學生制作的各式動力小船。

作業的第三個任務是“檢驗動力小船”，制作的過程相當于產品生產過程，讓知識服務實踐，測試產品相當于產品驗收環節，真實的體驗讓知識在實踐中得以運用。教學重難點由此迎刃而解，因為這些教學重難點是學生用來解決實際問題的理論指導，學生在動手實踐中分析問題、解決問題時，知識得到鞏固和升華，實踐能力得到提升。

最后一個任務是“發布成果”，請學生分享作品，在制作完成后進行集中展示，比如制作的小技巧以及如何把所學知識應用到制作作品的過程中，解決加工制作中的選材、能耗及環保問題等。在分享過程中取其精華去其糟粕，反思個人及團隊在項目作業中的問題和收獲，完成生生互評互促，提高傾聽交流和評價建議的能力。

（四）以評價量規為導向，促進學生發展

《課標》建議“以探究實踐為主要方式開展教學活動”，教師除了在課堂上開展探究實踐，還可以在課后拓展探究實踐活動。布置項目化的作業，就是拓展實踐活動的有效表現形式。為了落實單元學習目標，推動項目化作業的進程，教師在學生完成每個任務的過程中都設計了具體的評價量表，例如制作小船時，教師把評價標準前置讓學生在設計和制作之前確定目標，明確衡量的標準，參照評價標準進行自我監控和自我評價，逐步養成自我管理和自我調節的良好習慣，多角度、全方位地實施評價，指引學生的學習方向，充分體現教學評一致性，從側面培養學生交流合作、信息共享等綜合能力。

（五）以科學、技術與工程融合為目的，聚焦探究實踐

項目單元作業以科學、技術與工程融合為目的，根據學生的知識水平和認知經驗，基于知識模塊中的一個單元或者某個知識主題，有針對性地提出作業任務，著重從設計、制作、測試、評價及迭代改進方面進行實踐，運用工程思維解決實際問題。

該項目化單元作業讓學生自主設計并制作各種動力小船，指導學生把該章節的知識轉化為具體的實踐行動，讓學生嘗試設計和制作實物模型（勢能小船、風力動力小船、蒸汽動力小船、電力動力小船等），經歷科學知識和原理轉化為實用技術，深刻地體會技術與工程對社會發展的重要性，了解處理實際問題的模式和方法，在完成項目化作業時逐步把知識轉化為解決實際問題的能力，以更好地適應未來社會發展的需求。

學生在制作蒸汽動力小船（噗噗船）的過程中發現，船總是往一個方向行駛的，船身總是往一個方向偏斜，于是他們運用科學知識進行技術與工程方面的改進，比如給船裝上“翼”，當船撞到岸邊的時候可以利用力的作用把船撞回去，讓船重新回到原來的路徑。他們還利用二力平衡的知識進行改進，利用船舵調整船的行駛方向。

學生用科學原理不斷改進作品，根據實踐結果反饋繼續完善。學生在實踐中運用科學原理的同時，能更好地理解科學原理，使科學、技術、工程緊密融合成一個整體。學生在完成項目化作業的基礎上，提出一個大膽的設想，蒸汽可以推動船前行，是否也可以推動發電機發電。于是他們設計了蒸汽動力發電機模型，如圖4，先利用凸透鏡的會聚光學原理把鍋爐加熱，產生蒸汽推動汽輪轉動，然后切割磁感線，產生感應電流，把太陽的能量轉化成電能，從而實現知識的鞏固和升華。

三、實踐反思

教師備課中除了備上課教學的內容，還要備作業的內容和形式，需要精心設計，實現作業的精簡與高效，整理出哪些知識和能力需要書面作業鞏固，哪些需要動手操作提升，哪些需要采用考查形式拓展等。因此，教師需要從大單元的視角去統籌和設計，每個學期需要設計兩三個項目化作業。項目化作業以探究實踐為主要方式，經歷工程設計與物化，引領學生像工程師那樣經歷創意設計、搭建模型、展示評價模型的過程，提升了學生的綜合能力和核心素養。

總之，實施項目化作業后，教師有幾個如下調整：在七年級下冊學習“力是改變物體運動狀態的原因”的時候設置項目化作業——制作氣球動力小車，初步達成“工程設計與物化”的有關目標，也為后續項目化作業的開展奠定基礎?？績饶苄旭偟男〈班坂鄞钡闹谱鞅容^耗費學生時間，會不斷經歷失敗和再失敗，因為“噗噗船”的鍋爐制作對工程技術要求高，所以教師需要及時點撥，激發學生在探究和實踐中的思維。教師要隨時關注學生的思維狀況，滲透思維方法，避免程式化、表面化的說教，啟發學生既重視動手操作，又注重動腦思考，實現知識網絡的自我建構，發展學生的思維能力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準：2022年版［M］.北京：北京師范大學出版社， 2022.