基于思维情境转化的项目化教学设计

2023-10-14江苏睢宁县双沟镇中心小学

小学科学 2023年21期

◇焦颖（江苏：睢宁县双沟镇中心小学）

科学教育是培养学生创新思维和探究精神的重要途径，而小学阶段是学生接触科学的重要时期。然而，传统的教学方式往往将科学知识灌输给学生，缺乏实践和探究的环节，难以激发学生的兴趣和思维潜能。因此，如何设计一种适合小学生的科学教育模式，成了当前教育界亟须解决的问题。

项目化教学作为一种新型的教学方式，强调学生的自主性和实践性，为学生提供了更多的实践和探究机会。然而，如何将项目化教学应用于小学科学课堂中，使之更加符合小学生的认知特点和实际需求，成了教育界需要解决的问题。

本文基于思维情境转化的理论，探讨了小学科学课堂项目化教学设计的实现途径。通过分析学生在科学探究过程中遇到的问题，本文提出了基于思维情境转化的项目化教学设计，即在课堂上将抽象的概念转化为具体的情境，激发学生的探究兴趣和思维潜能，提高学生的科学素养。最后，笔者还对项目化教学的实施进行了总结和评价，并提出了进一步研究的展望。

一、思维情境转化的理论基础

思维情境转化是指将抽象的概念和理论转化为具体的情境或场景，使之更加生动形象，更易于理解和掌握。它源于教育心理学中的“情境教学”理论，强调学习需要在具体的情境中进行，以帮助学生更好地理解和掌握知识。思维情境转化理论认为，学习过程中，学生需将抽象的概念和理论转化为具体的情境或场景，以便更好地理解和掌握知识。

在小学科学课堂上，思维情境转化可以帮助学生更好地理解和掌握科学知识。由于小学生的认知能力和思维水平有限，他们往往难以理解和掌握抽象的科学概念和理论。因此，教师需将科学知识转化为具体的情境或场景，使之更加生动形象，更易于理解和掌握。这样不仅可以提高学生的学习效果，还可以激发他们的学习兴趣和思维潜能。

以教科版科学三年级下册“宇宙”单元《影子的秘密》一课为例，本节课要引导学生弄明白影子形成的条件以及影子的变化与各个条件的关系，探究影子变化的活动是重点。要在活动中渗透“控制变量”的意识，让学生在每个探究活动中都清晰地感受到只能改变其中一个变量。但是书上提供的实验模式，特别是改变照射角度改变影子的长度这个实验，如果直接用手臂控制，会产生很多干扰的变量，而且探究环节的安排和设计要根据三年级学生的思维发展，太精确的实验计划设计不了，不精确又没有办法渗透控制变量。所以，我设计了这样一个思维情境的转化环节：登上“影子探索号”接受影子船长的挑战，并在一个登船的环节，送给学生一个结构性的探究仪器，让他们经过操作，发现使用方法，自主地设计出可以改变的因素。再引导学生以不同的结果为目的，如：你们画的影子太小了，我看不清船长，你能把它变大一点吗？如果不改变光源到阻挡物的距离，你准备怎样改变相关的条件呢？本次科学探索活动，我抓住了学生的好奇心和好动手的特点，让他们在充分自主的实践探索中发现科学道理，活动非常高效。

二、小学科学课堂项目化教学设计

在小学科学课堂上，项目化教学可以为学生提供更多的实践和探究机会，有利于激发学生的学习兴趣和思维潜能。但在实践过程中，教师需要注意以下几点。

（一）根据学生的认知特点和实际需求，设计合适的项目

小学生的认知特点和实际需求决定了教师需要设计与他们实际情况相符的项目。例如，小学生的自我意识较弱，需要在项目设计中增加团队合作和交流的环节；小学生的注意力维持时间较短，需要设计短小精练、富有趣味性的项目。

以教科版科学六年级下册“物质变化”单元第一课为例，本课作为单元起始课，让学生对“厨房中的各种物质”进行观察，通过特征的描述和对用途及其变化的了解，认识到物体都是由物质构成的，物质的特点各不相同，但是都能在物体的用途中得以体现。通过比较厨房中不同物质的变化，发现物质总是在不断地变化。物质的变化是不同的，有些变化只改变了物质的大小和形态，叫作物理变化，有些变化则产生了新的物质，从而引出本单元的教学重点——产生新物质的变化叫作化学变化。

本课是整个单元探究的基础，具有统领作用。相关物质的概念既是科学的概念，也是哲学的概念。因此，这些概念的建构，并不能只通过一节课的教学来完成。本单元的教学都在渗透这些概念，为学生的发展成长奠定基础。学生对物体一词是很熟悉的，但对物质一词就比较陌生，二者的区别是聚焦部分的重点。比如玻璃杯是一个物体，它是由玻璃这种物质构成的。小姑娘的身体也是由水构成的。在本节课中学生会看到很多生活中常见的物质变化现象，这为他们的学习提供了经验上的准备，而这些常见的物质变化现象背后蕴含了哪些科学道理，是后续课程需要进行探究的。

从内容编排来看：本课探索以观察和搜集资料为主，没有开展探究活动。但是探索环节的三个活动是发散的，交流和讨论的物质是随机的，前后活动并不连续。而且活动3 中比较几种物质变化的相同点和不同点，直接引出判断变化中是否产生新物质，缺少过渡和足够的认知支架。

经过思考，利用思维情境的转化理论，我做了如下创新处理：以任务驱动的形式，通过煮一碗汤的项目活动，将观察物质的变化和分析物质变化类型的活动整合。这保证了观察对象的连续性，为学生提供观察的素材，有助于学生更好地建构物质变化的概念。

为此我设计了几个引领性的问题：烧一碗鸡蛋汤需要哪些材料？怎样判断这碗汤是否制作成功？相关材料会发生怎样的科学性变化？用科学的方式怎样烧这碗汤？

在本次活动中，学生观察和探究的欲望被无限激活，他们认真专注，从观察和分析中找到了物体与物质的关系，并详细地描述了与汤相关的物质在锅里的前后特征，亲自找到了变化的证据。同时也为讨论是否生成了新物质、这个变化是物理变化还是化学变化奠定了丰富的感性基础。从而使科学思维得到了极大的升华。

（二）将抽象的概念和理论转化为具体的情境或场景

在项目设计中，教师需将抽象的概念和理论转化为具体的情境或场景，使之更加生动形象，更易于理解和掌握。例如，在教学教科版科学六年级下册物质单元第3 课《发现变化中的新物质》一课中，观察蜡烛燃烧和白糖加热的变化，这个实验本身也很有趣，但是很多学生因为生活中接触火的经历太少，所以不敢做这个实验，也不敢细致观察。经过思维情境转换后生成的情境，则更有利于学生学习。比如教师在第一个环境中，带领学生观察家乡的糖画，推断出糖画制作涉及的物质，随即给学生提供制作糖画的模具，这让学生的探究热情瞬时被点燃，在兴趣的驱动下，他们对火的畏惧也减少了很多。而且教师给每位学生都提供了护目镜，并向操作的学生提供了隔热手套。在多重保护之下，学生探究更大胆了，对现象的观察也更细致了，发现了很多令人惊喜的变化现象。

（三）注重学生的自主性和探究性学习

在项目设计中，教师需注重学生的自主性和探究性学习，鼓励学生在实践中探究和发现知识。例如，在教学植物的生长过程时，利用科普种植园基地开展关于植物从种到收的一系列项目化活动，是最适合开发乡土STEM 活动的资源。如可以按照顺序开展以下“我的地盘我做主”活动。

设计建造科普种植园，设计制造园牌，仪式感强，责任感足；自主项目化种植，让成果更有力量；对发展中出现的小课题，发现问题解决问题。

很多项目化小课题就在种植工作中应运而生了。比如在《快来搭建黄瓜架》这一课中聚焦环节:黄瓜秧苗是攀缘茎，要顺着一个架子爬上去才能更好地生长，然后开花结果。那么，怎样搭建架子，才能实现既稳定又省材料，而且透风透光，不影响结果数量呢？

首先给学生思考方向：你觉得这个架子要受到哪些力的影响？怎样解决这些问题？使用黄瓜架子时还要注意哪些问题？你准备怎么解决？

探索环节:很多学生设计了架子的结构，并用身边的材料做成模型，检测了其稳定性并计算了用材用料。

探究结果:有的学生发现了三角形形状的框架结构最稳定；有的学生发现在每行黄瓜秧上空先横着悬挂一根铁丝，然后只在黄瓜的根部拴一条小绳子，上面系在铁丝上，这样做最省材料，而且种植数量会增加，行与行之间的距离也显得有空间。

但究竟哪种方法更好呢？经过大家的提议，我们对两种方案都制作出了模型，并用塑料藤蔓模拟黄瓜蔓藤，开始了测试环节。通过测试承重能力、抗风能力、种植密度等等，结果发现，第二种方法真正省钱省力，但是在室外种植遇到风雨天气时，植株容易受到破坏。所以这种模式适合在室内种植，室外种植还是框架结构更稳固。

（四）注重跨学科融合培养学生综合能力

在项目设计中，教师要注重跨学科融合和综合能力培养，将不同学科的知识融合在一起，培养学生的综合素质和创新能力。例如，在教学教科版科学四年级上册“运动和力”单元时，学生对于运动和力的关系，已经有了初步的感知，但是没有在科学思维的引导下思考过变量和现象之间的关系。但是对于车辆的运动，学生的探究欲望是相当强烈的。在本单元思维情境转化的过程中，就可以整个单元为基础，设计一个完整的“校园科技节”创新小车大比拼系列项目化主题活动，并且提供统一的比拼赛道。不同的距离格数代表不同的分数，得分高者获胜。系列活动可以分为“以重力做动力、以橡皮筋做动力、以反冲力做动力、克服摩擦力”等。通过这种方式，对小车设计项目，从设计图到寻找材料以及比赛中的心得分享，学生都喜闻乐见。而且在求胜欲的驱使下，他们格外留心每个外界因素带给小车运动距离和运动速度的影响，从而轻轻松松就感受到了运动与力的关系，并利用这种关系，通过观察与推理、分析与综合，发展包括创新思维和批判性思维在内的科学思维，获得了最好的提升素养的效果。

以上几点是小学科学课堂项目化教学设计的重要考虑因素，教师可以根据自己的实际情况和学生的需求进行灵活运用。在实践过程中，教师还需注意以下几点。

需注意项目的难易程度，避免过难或过于容易。在项目设计中，教师应根据学生的实际情况和需求，设计合适的项目难度。如果项目难度过高，学生容易感到沮丧和挫败；如果项目难度过低，学生则容易感到无聊和浅薄。因此，教师需根据学生的实际情况和需求，设计合适的项目难度。要注重项目的评价和反思，促进学生的自我发展。在项目实践过程中，教师应注重项目的评价和反思，帮助学生认识自己的优点和不足，并进行自我发展。例如在项目结束后，可以组织学生进行总结和展示，让学生自评自己的项目成果，并进行反思和改进，从而促进其自我发展。