赵楠 张美娇 上海青浦兰生复旦学校

一、项目概述

在STEM教育领域，项目式学习有助于学生获得对学科核心概念或跨学科大概念的深层理解，它打破了传统教学单向传输知识及过度强调知识记忆的做法，以任务驱动学习、以问题驱动探究、以同伴协作驱动社会交往，强调知识的综合运用和创新思维。初中科学“能的转化与转移”主题隶属于“能量”大概念、与“粒子”大概念密切关联，这一主题适合与工程任务相结合，进行项目研究。

本项目围绕太阳能加热器的制作任务展开。驱动性问题是：“设计并制造一个只用太阳能加热食物的器具，它可以在10 min 时间内将10 mL 水加热到50 ℃以上。”学生像工程师一样，将任务拆解为一系列科学问题，利用计算机模拟软件辅助探究、建构理解，根据对太阳辐射、温室效应等知识的科学理解来进行设计、制作与检测。学生在小组中工作，投入积极的社会交往，通过创建有形的人工制品（包括报告、工程设计图、实物模型）向他人展示自己所学。

二、对应课程内容和标准

（一）课程内容

《能量的认知与应用——DIY 太阳能加热器》是一个融合科学探究和工程实践的跨领域项目，其中涉及的物理学知识对应初中科学（牛津上海版）第五单元《能与能源》的内容，其核心知识是“能的转化与转移”。从纵向看，这一核心知识从属于跨学科大概念“能量”。在项目之前，学生已知道热胀冷缩现象、热传递的主要方式、保暖材料的原理以及热通常从温度高的物体传向温度低的物体。……