课程连理追求理解的科学课项目化学习设计

莫宇红

美国《K-12科学教育框架》指出：“学生应该学习如何习得科学知识，以及如何探索科学解释;学生应该学习如何应用科学，特别是借助于工程设计过程进行学习。”笔者立足于现行科学教材，将STEM项目化学习融入教学，通过课程连理，巧妙连接学校课程，连接内容，连接需求，连接价值，让学习充满趣味和意义，点燃学生对科学学习的热爱、执着与信念，走向追求理解的深度學习。下面以苏教版小学科学“形状与结构”单元的教学为例，简要交流几点思考与实践。

一、课程连理连接内容，设置真实的问题情境

苏教版小学科学教材主编、南师大郝京华教授指出：“学生原有的知识经验是他们建构新知识的基础，老师的任务应是在与学生的互动中帮助学生建构知识，而不是把前人的知识宣讲给学生。”的确，科学不是一个个孤立的知识点，科学学习不仅需要学生深入理解所学的课程内容，还要能够将知识运用于更为广泛的真实情境。通过应用，进一步理解新的知识，解决新的问题，在学以致用中，活化知识，真正了解知识的内在意义。

现今，越来越多的科学老师在日常教学和社团活动中尝试对国家课程的二次开发，探索国家课程校本化的实施路径。笔者基于教材开展项目化学习，这样的项目化学习，学生有较好的知识基础，连接学校多元课程内容，创设真实的问题情境，学生在熟悉的场景中主动学习、全情投入。

设计《建桥梁》一课的项目化学习时，老师请学生介绍身边的桥梁，交流桥梁的分类方法，认识归纳桥梁的特点和结构，从学校“行走的思政课——不一样的伯渎河寻访活动”出发，创设问题情境，展示学生的调查发现：无锡的母亲河伯渎河，河水清澈，景观优美。为了便于两岸通行，居民希望在泰伯公园段建一座桥，现桥梁规划公司征集伯渎河桥梁设计方案。此时，学生共同思考：设计建造桥梁是一个工程问题，为了解决这个工程问题，我们至少需要知道什么？面对近在咫尺的伯渎河和亲身参与的伯渎河研学课程，学生充满亲切感，极为主动地参与问题研讨，一起深入了解前期“关于伯渎河泰伯公园段建造桥梁的调查问卷”，一起深入分析设计建造一座符合条件的桥梁的关键要素，一起深度参与伯渎河桥梁的方案设计。

学生知道，一座好的桥梁要根据需求有针对性地设计建造，做到牢固、承重力好、美观实用、适应周边环境、有效控制成本等，其中牢固、承重力好是保障桥梁质量极为重要的方面。为此，他们先后提出“不同形状的桥梁哪个承重力好”“同等条件下如何提升桥梁承重力”等问题。在掌握所需知识的基础上，再以小组为单位开启项目任务，每组都制作出了满足需求、富有个性的桥梁模型。

在整个项目化学习设计中，老师打开视域，打破界限，连接课程内容，设置真实的问题情境，以方案征集为载体，以问题解决为目标，以项目学习为手段。学生步步深入，快速聚焦问题核心，环环相扣，主动建构知识体系，在熟悉的课程内容和真实的问题情境中，积极思考、系统分析、科学设计，取得了意想不到的效果。

二、课程连理连接需求，推进适切的设计思考

教育开始于生命，最好的教育并非塑造了“谁”，而是点燃了“我”。老师需唤醒学生主动学习的内生动力，从而获得有意义的学习经历。有意义学习，最初由美国心理学家奥苏伯尔提出，需要满足三个条件：学习者要有从事有意义学习的倾向（心向），即有较强的学习兴趣和学习动机;学习者必须能够积极主动地去实现新旧知识间的联系;学习者应具备学习新知识所需要的适当的旧知识，以便形成联系。学生通过“意义理解”来发现自身的内在学习能力，唤起原有的知识经验，激发主动参与的热情。

笔者认为，强烈的学习兴趣、学习动机是获得有意义学习经历的前提与基础。在项目化学习的设计过程中，为了激发学生的学习兴趣，笔者整合课程，跨界连接，连接学生的内在需求，推进适切的设计思考，不断优化项目设计方案。

设计《搭支架》一课的项目化学习时，学生在前一课《折形状》的学习中，已经知道形状与承受力的关系，此时老师设置情境，请学生通过观察折叠桌、折叠椅等野餐物品来认识支架结构。通过实验和动手制作活动，让学生发现：不同形状的支架坚固程度不同，三角形支架具有稳定、坚固、耗材少的特点。新旧知识的联系，有效激发了学生研究形状与力、结构与稳定性关系的兴趣，以及选择合适材料、运用不同方法搭建不同结构支架的强烈欲望。为了满足学生的探索需求，解决电子阅读课程中学生切实遇到的平板电脑缺少合适支架的问题，科学老师提出项目学习任务：用15根小木棒和胡萝卜块给学校平板电脑搭建横、竖摆放均稳固的支架模型。

面对任务，学生从日常平板电脑的使用出发，平板电脑的重量、长度、宽度与厚度分别是多少，阅读时最佳的摆放角度是多少，支架上窄下宽、重心下移怎么做到……一系列问题被学生提出来，他们在小组内热烈讨论，像建筑师一样设计思考，有序推进项目学习。

设计。画出心目中平板支架的样子，形成设计草图，预先测量木棒的长度，规划好使用的材料和连接的方式，在设计图上标出来。

搭建。根据设计图搭建支架。如果在搭建过程中遇到问题，及时调整设计图和制作过程。

测试。测量支架的稳定性，以及平板电脑摆放角度是否合适。

改进。根据不足改进设计和制作，优化方案与流程。如果遇到新问题，就重启新一轮设计搭建流程。学生在项目化学习的过程中，充分经历，每个人都积极参与实践，体验设计、思考、制作的乐趣，在“变一处而动全身”的项目任务解决中，思考问题更有广度、深度，项目方案日趋优化。

一位好老师，好似建材超市的经理，把学生带入超市，为学生提供优选的建材，然后让学生根据需求，自己深入思考、设计、动手建造自己的房子或产品。其间，学生主动习得，对形状与结构的特点把握得更加准确，对新旧知识间的联系理解得更加透彻，真切地感受到他们深入学习、融入团队的快乐与无限创造力。

三、课程连理连接价值，实施迭代的建模改进

《江苏省基础教育STEM课程指导纲要（试行）》指出：“STEM课程以提高每个学生的STEM素养为总目标。通过课程学习，学生能够对STEM领域产生学习兴趣，亲历STEM实践活动过程，逐步形成正确的价值观念、必备品格和STEM关键能力。具体来说，STEM素养包括知识融通与应用、系统设计与创新、物化实践与表达、文化体验与认同、科学态度与责任担当等内容。”学校当以文化立校、课程育人，以项目化学习为主要学习方式的STEM课程，重在发展每一位学生的STEM素养，是以培养人为核心的跨学科整合性课程，其迭代性、创造性让课程的价值流光溢彩。

笔者认为，育人是个系统工程，项目化学习等优质课程好似一颗颗散落的珍珠，如何连珠成串，发挥“1+1>2”的效能？老师必须回归育人本源，叩问“培养什么样的人、怎样培养人、为谁培养人”的根本问题，课程连理连接价值，坚守“立德树人”的本真追求，润品立德，铸就学生人生底色。

设计《造房子》一课的项目化学习时，老师以“营造浓郁的书香氛围，学校准备开发校园楼梯角作为书屋，邀请同学们共同来设计建造‘校园悦读书屋”为项目任务，明确建造地点——校园楼梯角，使用建造材料——旧报纸、牙签、胶带、尺子，学习房屋、物品“从大到小”缩比例画图和建模的方法。学生同样经历画图评估、搭建模型、测试检验、改进完善的学习流程。画图前，学生根据阅读者需求，确定书屋的大小、形状、结构，按比例画框架图;画图后，学生初步评估并修改，估算出材料的数量，将估算数据填写在项目设计单中;评估后，学生根据设计图，按比例搭建书屋模型，由下而上搭建框架;搭建完成后，学生对照任务要求，调试改进，直到符合要求为止。整个过程，学生参与热情高，学习兴趣浓，团结协作佳，遇到问题也能主动地找寻方法改进，始终坚持不懈地追根究底，屡败屡试地完善优化，直至问题解决，充分发扬小小工程师实现自我、超越自我的个人价值和大国工匠持之以恒、精益求精的职业精神。

一次次经历为了完成项目任务的反复尝试与调整，学生清醒地认识到：设计无止境，没有最好，只有更好。随着认识的提升，课程价值的凸显，学生的设计迭代改进，创新的意识和实践的能力向上生长，在“知不足而后勇”的内生动力驱使下一路向前。这样的科学课堂无疑让学生充满兴趣、深深爱上。中国科技飞速发展，学生在项目化学习中更多地了解祖国的重要科技成果，课堂成为最好的爱国主义教育阵地，家国情怀根植于每一个学生的心中。

课程连理，打开了课程的边界，连接內容、连接需求、连接价值，延展了项目化学习的“场”。在这“场”里，多元辐射，动态发展，师生双边赋能，成为项目化学习的积极参与者、研究者和受益者，激发了学习的热情，生成了学习的智慧，提升了自我的价值，走向追求理解的深度学习。