基于项目化学习的初中科学单元作业设计

黄爱弟

［摘 要］“双减”政策的实施和《课标》的推行，对初中科学单元作业设计的形式和质量提出了更高的要求。教师应基于《课标》进行单元作业设计，让作业更好地为教学赋能。文章分享如何进行初中科学项目化单元作业设计，主要以“建立知识网络”“确定学习目标”“设计单元作业”“聚焦探究实践”为项目化单元作业的模式，在项目化单元作业设计的过程中深化学生对学科核心概念和跨学科概念的认识与理解，深入知识内核，实现从知识学习向素养生成进阶迭代，促进学生核心素养的发展。

［关键词］初中科学；课标；项目化；单元作业设计

［中图分类号］    G632.4            ［文献标识码］    A          ［文章编号］    1674-6058（2024）03-0037-04

一、问题的提出

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（本文简称《课标》）对作业的总体要求强调，科学作业设计与实施着力体现学科的综合性、实践性。具体要求：作业形式要体现多样性。用于评价的作业可以釆取多种形式：书面作业；动手操作类作业有實验设计和探究、科学设计与制作等；主题学习的考查类作业；调查类作业。

项目化单元作业是将课程的部分作业转化为探究实践活动，以项目任务驱动学生动手实践的作业。本文以“制作动力小船”项目化单元作业为例，探讨如何进行初中科学项目化单元作业的设计。

二、基于新课标的项目化单元作业设计路径

基于《课标》和学情，根据科学学科特点，设计、实践、整理和归纳出科学项目化作业设计的基本流程如图1所示。“建立知识网络”“确定学习目标”“设计单元作业”“聚焦探究实践”是设计项目化作业的主线，“研读课标”“分析教材和学情”“选取单元”“整理知识点”是教师在设计项目化作业前期进行的必要准备，这也是“制定教学目标”“制定作业目标”“制定项目化作业方案”及“评价作业分享优化”的基础。项目化单元作业的实施过程也是一个动态的过程，需要不断调整与优化。

（一）以核心概念为主线，建立知识网络

掌握核心概念不仅能使学生掌握该单元的核心知识，而且能成为培养学生核心素养的途径，使学生进行更高层次的学习。但如果按教材编排的顺序进行单元教学，可能会出现单元内容与核心概念之间不连贯的现象，因此，单元作业应打破传统的作业模式，以核心概念为基础，用核心概念统领活动设计。

本单元以“物质与能量”为学习主题，围绕“能量的转化与守恒”和“物质的运动和相互作用”核心概念展开教学，落实《课标》中的“能的形式、转移与转化”和“能源与持续发展”学习内容要求。

本单元的学习将基于学生既有知识，以实际问题情境创设和单元整合的方式，将各种形式的能量转化和物体运动建立关联，并以如何让小船动起来为核心问题，构建能量转化与守恒知识网络，如图2所示。

（二）以核心素养为维度，确定学习目标

1.科学观念

（1）基于“能量的转化与守恒”等科学原理，探讨各种使小船动起来的方法并开展制作模型的实践活动，确定验收标准。

（2）认识创新是建立在已掌握知识和技术基础之上的原理应用、设计、物化与改进。

2.科学思维

分析、比较材料和工具，基于“能量的转化与守恒”等科学概念，通过发散思维，提出多种设计方案并进行交流；筛选各种制作材料，提升思维的深刻性、创造性、批判性等。

3.探究实践

初步掌握工程实践的过程，具备初步使用工具、制作实物模型的能力。

4.态度责任

体会展示作品的成就感和喜悦，逐步形成尊重他人、倾听他人、敢于发表自己观点的能力；能以数据为依据做出理性的判断，面对有说服力的资料，及时调整自己的行动。

（三）以真实问题为驱动，设计单元作业

基于项目化学习的基本特征，项目设置必须能解决现实生活中的真实问题、强调学生主体、公开展示成果以及重视评价与回顾。因此，在本单元作业的设计上，教师以“制作动力小船”为核心任务，同时设置进阶式问题推动每个环节。

本单元的作业问题驱动以四个任务来呈现，分别是问题“你了解交通工具的能量来源吗？”，驱动任务“认识各种交通工具的能量来源”；问题“你如何设计并制作动力小船”，驱动任务“设计并制作动力小船”；问题“谁制作的动力小船行驶得又快又稳？”，驱动任务“检验动力小船”；问题“你的动力小船的改进方案是什么？”，驱动任务“发布成果”。前三个任务要求学生利用课余时间以小组的形式开展实践，最后一个任务将汇报呈现成果，让学生在小组实践中建构知识网络，从运用知识到知识的转化和升华。

在“认识各种交通工具的能量来源”任务中，学生可建构基础知识网络，知道动能和势能可以相互转化；知道常见的简单机械的特点；能举例说明化学能与内能的转化；知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义等。“设计并制作动力小船”作为重要的任务，经过知识连接抽象化，再次回到现实世界，实现迁移，通过批判性思考和模型进行设计。学生通过对知识的归纳和整理、运用和实践，实现对知识的运用和迁移。以“谁制作的动力小船行驶得又快又稳”为问题，学生采用小组合作的方式进行实践，先用多种方案设计动力小船，如风力动力小船、电力动力小船、蒸汽动力小船等，再选择其中一种设计方案动手实践，结合评价表制作小船，图3为学生制作的各式动力小船。

作业的第三个任务是“检验动力小船”，制作的过程相当于产品生产过程，让知识服务实践，测试产品相当于产品验收环节，真实的体验让知识在实践中得以运用。教学重难点由此迎刃而解，因为这些教学重难点是学生用来解决实际问题的理论指导，学生在动手实践中分析问题、解决问题时，知识得到巩固和升华，实践能力得到提升。

最后一个任务是“发布成果”，请学生分享作品，在制作完成后进行集中展示，比如制作的小技巧以及如何把所学知识应用到制作作品的过程中，解决加工制作中的选材、能耗及环保问题等。在分享过程中取其精华去其糟粕，反思个人及团队在项目作业中的问题和收获，完成生生互评互促，提高倾听交流和评价建议的能力。

（四）以评价量规为导向，促进学生发展

《课标》建议“以探究实践为主要方式开展教学活动”，教师除了在课堂上开展探究实践，还可以在课后拓展探究实践活动。布置项目化的作业，就是拓展实践活动的有效表现形式。为了落实单元学习目标，推动项目化作业的进程，教师在学生完成每个任务的过程中都设计了具体的评价量表，例如制作小船时，教师把评价标准前置让学生在设计和制作之前确定目标，明确衡量的标准，参照评价标准进行自我监控和自我评价，逐步养成自我管理和自我调节的良好习惯，多角度、全方位地实施评价，指引学生的学习方向，充分体现教学评一致性，从侧面培养学生交流合作、信息共享等综合能力。

（五）以科学、技术与工程融合为目的，聚焦探究实践

项目单元作业以科学、技术与工程融合为目的，根据学生的知识水平和认知经验，基于知识模块中的一个单元或者某个知识主题，有针对性地提出作业任务，着重从设计、制作、测试、评价及迭代改进方面进行实践，运用工程思维解决实际问题。

该项目化单元作业让学生自主设计并制作各种动力小船，指导学生把该章节的知识转化为具体的实践行动，让学生尝试设计和制作实物模型（势能小船、风力动力小船、蒸汽动力小船、电力动力小船等），经历科学知识和原理转化为实用技术，深刻地体会技术与工程对社会发展的重要性，了解处理实际问题的模式和方法，在完成项目化作业时逐步把知识转化为解决实际问题的能力，以更好地适应未来社会发展的需求。

学生在制作蒸汽动力小船（噗噗船）的过程中发现，船总是往一个方向行驶的，船身总是往一个方向偏斜，于是他们运用科学知识进行技术与工程方面的改进，比如给船装上“翼”，当船撞到岸边的时候可以利用力的作用把船撞回去，让船重新回到原来的路径。他们还利用二力平衡的知识进行改进，利用船舵调整船的行驶方向。

学生用科学原理不断改进作品，根据实践结果反馈继续完善。学生在实践中运用科学原理的同时，能更好地理解科学原理，使科学、技术、工程紧密融合成一个整体。学生在完成项目化作业的基础上，提出一个大胆的设想，蒸汽可以推动船前行，是否也可以推動发电机发电。于是他们设计了蒸汽动力发电机模型，如图4，先利用凸透镜的会聚光学原理把锅炉加热，产生蒸汽推动汽轮转动，然后切割磁感线，产生感应电流，把太阳的能量转化成电能，从而实现知识的巩固和升华。

三、实践反思

教师备课中除了备上课教学的内容，还要备作业的内容和形式，需要精心设计，实现作业的精简与高效，整理出哪些知识和能力需要书面作业巩固，哪些需要动手操作提升，哪些需要采用考查形式拓展等。因此，教师需要从大单元的视角去统筹和设计，每个学期需要设计两三个项目化作业。项目化作业以探究实践为主要方式，经历工程设计与物化，引领学生像工程师那样经历创意设计、搭建模型、展示评价模型的过程，提升了学生的综合能力和核心素养。

总之，实施项目化作业后，教师有几个如下调整：在七年级下册学习“力是改变物体运动状态的原因”的时候设置项目化作业——制作气球动力小车，初步达成“工程设计与物化”的有关目标，也为后续项目化作业的开展奠定基础。靠内能行驶的小船——“噗噗船”的制作比较耗费学生时间，会不断经历失败和再失败，因为“噗噗船”的锅炉制作对工程技术要求高，所以教师需要及时点拨，激发学生在探究和实践中的思维。教师要随时关注学生的思维状况，渗透思维方法，避免程式化、表面化的说教，启发学生既重视动手操作，又注重动脑思考，实现知识网络的自我建构，发展学生的思维能力。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准：2022年版［M］.北京：北京师范大学出版社， 2022.