立足应用实施项目读懂科学

 　　科学素养是学生核心素养的重要组成部分，促进科学素养养成的教学实践活动，具有引导学生经历实践、探究、发现、创新等独特特质。科学的首要目的是让科学研究成果通过工程与技术手段转化为实际应用并为人类社会进步与发展服务，科学素养将在完整的服务过程中对实施者从思维方式、实施策略、心理状态、社会态度等起到内在支撑作用。 
　　在小学阶段逐步构建健康、良好的科学素养，将为学生今后正确面对科学与社会的关系，做出正确的人生选择铺平道路。小学科学中的结构单元教学，容纳知识、技能及其应用等多层面内容，适合运用具有鲜明科学领域特质的工程与技术思路来实现教育教学活动，通过学习知识、尝试设计、反复修正的系列活动感悟科学素养的含义与价值。 
　　以六年级上册第二单元《形状与结构》中的第七课《桥的形状与结构》、第八课《用纸造一座“桥”》为例，其教学目的主要是指导学生了解桥有多种不同结构，经历设计和建造桥的过程。总体安排上，满足学生经历实际工程类建设的全过程。借助STEAM教育理念倡导项目化学习思路，将教学内容确定为项目《造一座桥》，以实施项目为轴线经历规划、原理分析、技术方案及设计、模型论证、工程实施等环节，以工程与技术的思路合理优化教学设计，立足于科学知识的有效转化与应用，在有联系的序列探究活动中促进科学素养养成。 
　　课前活动：收集桥的发展历史，初步设计自己的桥 
　　安排课前收集资料的活动，符合实际项目开展前的准备需求，与生活中实际项目的实施与开展紧密接轨。从教学意义上来看具有更多的价值： 
　　1.常规科学教学是以教室、实验室为主要核心场所。在新的社会发展形势下，我们要培养和提高学生的核心素养，不能把学生简单缚束在教室、实验室狭小的空间里，也不要把上下课铃声作为学生学习科学的起点和终点。学生在课前的收集和设计活动中，不管是求助他人、网络，还是自己去做，学生的学习面必然是会得到扩展的，学生的自学能力也会得到一定的提高。 
　　2.科学课中有许多听说读写的机会，课前资料的收集更加利于课堂交流带有浓厚科学色彩。学生通过可以收集和桥有关的文章，然后按照时间顺序、科学探究线索重组有关桥的信息，撰写有关桥的科学小论文、小研究报告，了解桥的作用、历史、结构、发展、变革等内容，丰富学生对桥的科学人文认知，也为即将实施的课堂交流活动提供大量的素材，从而“有话可说”“说话有依据”。 
　　3.在进行桥的设计过程中，必然也会思考和桥相关的各种知识，前期在科学课中学到的知识和学生生活中的经验、现在查找补充的新知识都会得到一定的梳理。学生要把方案呈现出来，也会使用到绘图、列表、甚至电脑制图。在这一过程中，学生的学习能力无形中得到锻炼和提升。 
　　课堂活动一：交流桥的设计方案 
　　作为课堂教学初始活动，学生将自己初步设计的方案在教师引导下进行深入交流，符合实际工程项目实施的流程需求。方案的设计是将学生前期所学的知识、技能以及对“桥”各方面的理解的一次综合性应用。设计的作品是否符合项目要求、各种知识原理的运用是否科学合理、总体设计是否符合美学、经济学等其他领域需求，均是需要充分论证的。以工程设计的讨论为切入点，引导学生科学准确的表达，规范有序的发言，有理有据的质疑和答复，激发学生的质疑能力、锻炼学生的思考能力，培养和提高学生科学精神、创新能力、健康生活和社会责任意识。 
　　通过评价引导，扩展学生对桥梁设计建造过程中的关注面，不只局限在桥的设计建造本身，还要思考桥梁在选址、设计、建造过程中对周边环境、居民的可持续发展有何影响……提高学生对社会的责任感。在反复讨论、�|疑、辩解的过程中，学生的听说读写及思考的能力进一步得到锻炼，教师在这一过程中主要是帮助学生达成语言表达的科学性和交流过程的有序性。 
　　课堂活动二：修改设计方案，搭建模型 
　　经过论证，对设计方案进行重新修订及再论证，也是实际工程项目实施过程中的重要环节。在教学中，学生体验对设计方案的修改，是促使其对桥梁各方面知识的再次整理，学生对桥梁相关认知将通过修改设计进行再认知与再转化，促进思维发展螺旋形上升。 
　　教师在学生完成修改设计方案的过程中，有针对性地实施必要的辅导，帮助学生克服系列问题，充分起到“工程技术顾问”的作用。 
　　修改后的方案进行实体模型论证也是实施项目的必要环节，通过实物制作及相关实验，将进一步确定方案的科学性和可操作性。学生将修改后的方案以模型的方式付诸实施，并运用各种所需实验检验方案是否可行，是将科学知识运用技术进行转化为应用的具体呈现手段。设计与实际效果之间存在差距，是实际工程项目中普遍存在的问题，通过该活动的安排，知识、技能与应用的距离被拉近，学生将理性认识到科学的严谨性，敢于通过事实批判性思考所思所想。 
　　此外，为实现项目所需模型，小组成员要合理分工并安排桥梁建造的“工期”进度均纳入其思考的范畴。这一过程中，学生实际是在进行着角色扮演，有工程师、调度员、材料员、施工员……在动手动脑的实践过程中，体验着社会上不同身份带来的职责，对于培养学生的合作意识、责任担当意识有着重要的意义。 
　　课堂活动三：作品展示交流 
　　项目化学习，最终要以“产品”的形式来呈现学习成果，并进行评价。其主要目的是让学生在交流碰撞中不断生成问题，为进一步的学习奠定基础。课堂上，对于各组搭建的桥梁“产品”，教师引导学生进行多方面的评价比较，全面科学地设计评价标准，如：科学性、美观度、实用性、经济性等，公平、客观、科学地评价学生自己的桥梁模型，继而帮助学生梳理并能逐步建立自己的评价标准，并以该标准来确定今后学习知识、能力、情感等各方面所需目标。 
　　本课例中，通过对单元教学内容的优化组合，围绕生活化的实际问题，基于STEAM项目学习理念，将科学、技术、工程、艺术、数学等多学科融入到本课的科学教学活动中，构建科学模型。利用课前、课中多个不同层次又相互承接的实践活动，促使学生动手动脑、分工合作，经历问题提出、设计方案、制作模型收集证据、反思评价、表达交流等过程，锻炼学生自主探究自主学习的能力，积淀学生的人文底蕴，建立健康环保的生活理念，体验社会责任的担当，培养和激发学生的科学精神和实践创新的能力。 
　　随着项目活动的逐步推进，教师引导学生不断将知识通过工程与技术的思维方式转化为有效应用，帮助其“读懂科学”。 
　　（作者单位：武汉市江汉区红领巾学校）