初中科学微项目学习的实践探索
摘要:微项目学习具有成果物化、任务明确、周期较短、强调合作等特点,能有效引导学生深化概念理解,培养动手能力、创新思维和团队合作精神。教师需要明确微项目学习的流程与功能及其实施的工具与策略,知道从概念到实践究竟要经历些什么,从主题到成果究竟会发生什么,然后建构从概念到实践的微项目学习模型,通过挑战和驱动、显微和剖析、解构和统摄、评价和迭代、思辨和应用等环节,引导学生在探究中发展科学素养与工程思维。在具体操作中,教师要注重大概念、高阶认知、项目化引领,以实现科学观念的深化、科学思维的迁移、整体育人的进阶。
关键词:微项目学习;核心概念;探究实践;初中科学
《义务教育科学课程标准(2022年版)》强调学生能运用学科核心概念解决实际问题,制作将科学原理转化为技术产品的简单装置,以及应用实物模型演示抽象的科学原理。微项目学习以其成果物化、任务明确、周期较短、强调合作等特点,能有效引导学生深化概念理解,培养动手能力、创新思维和团队合作精神,是落实初中科学核心素养的重要途径。下面,笔者以“设计灯光亮度控制器”活动为例,阐述以“如何调节灯光亮暗”为驱动性问题组织探究实践,开展微项目学习的路径与方法。
一、从概念到实践,究竟要经历些什么:微项目学习的流程与功能
项目式学习在实践中面临着周期长、过程烦琐、资源不足等挑战,这些因素导致其在教学中的应用受到限制。而将项目式学习的理念与学科教学紧密结合,设计“微缩版”的学习流程,即微项目学习,是传统教学向项目式学习过渡的桥梁,它保留了项目式学习的核心优势,同时简化了流程,使其更容易在有限的资源和时间内实施。
微项目学习以具体概念或专题概念为学习重点,学习时长一般为1~3课时,选取具有实际生活价值的项目,通过项目规划、问题解决、展示评价,引导学生小组合作学习,并在表现性任务与评价中开展探究学习[1]。由于科学教学往往是从概念出发,引导学生逐步在探究实践中获得对概念的深度理解,因此教师需要建构从概念到实践的微项目学习模型(如图1所示),然后引导学生随着微项目主题的确定、微项目实践的推进、微项目评估的深化,在“经历一个现象,聚焦一个问题,设计一个方案,进行一次探究,做出一个产品”[2]的过程中深刻理解概念。
(一)经历一个现象——真实场景蕴概念
让学生观察日常生活中的光线变化,体验到不同场景对灯光亮度的不同需求后,自然引发对灯光控制问题的思考。由此,学生开始意识到科学概念在现实生活中的应用,这就为后续的学习和探究奠定了基础。
(二)聚焦一个问题——问题分解显概念
在教师的引导下,学生集中讨论如何根据环境光线调节灯光亮度,确定将“设计一个可调节亮度的灯光控制器”作为解决问题的核心。在聚焦核心问题的过程中,学生需要将问题分解为更小的部分,如电压、电流、电阻的关系,从而明确相关的科学概念。
(三)设计一个方案——过程规划探概念
学生小组合作,基于对电压、电流、电阻关系的理解,设计出改变电阻值以调节灯光亮度的控制器方案。在设计方案时,学生需要运用所学的电学概念,规划实验步骤和制作过程,进一步探索这些概念在实际应用中的作用。
(四)进行一次探究——解决问题析概念
学生通过实验验证方案的可行性,动手制作灯光控制器,观察并记录实验现象,以验证设计原理的有效性。通过活动探究,学生不仅能解决灯光亮度控制的问题,还能深入理解电压、电流、电阻等概念,并学会如何将这些概念应用于实际问题解决中。
(五)做出一个产品——成果物化用概念
学生在实验和探究的基础上,制作出满足使用需求的灯光控制器,并编写使用说明书,展示产品的应用效果。制作出的灯光控制器不仅是一个有形的成果,更是学生将概念应用于实践的具体体现。在此过程中,学生能加深对相关概念的理解,提高应用能力。
二、从主题到成果,究竟会发生什么:微项目实施的工具与策略
从微项目的主题确定到最终成果产出,学生都是项目的实施者,教师则扮演指导者、促进者和资源提供者的角色。教师需要监控项目进展,提供支持并及时反馈,确保学生达成学习目标。
(一)微项目实施的“3+N”个工具包
在微项目学习中,特定的工具如问题观察清单、项目观点表、假设-验证表、任务认领表、合作评估单、研究报告、实验设计单、产品说明书等,可帮助学生组织和管理学习过程,确保项目顺利进行。
1.用好学科探究工具包,确保微项目的科学性
科学思维的形成依托于观察和实验等探究方法。通过问题观察清单,学生能明确观察对象,记录现象,提出研究问题。项目观点表可帮助学生聚焦核心问题,记录与学习相关的现象,推测原因,明确并优化驱动性问题。假设-验证表则用于科学探究,可引导学生基于观察提出假设,提供证据支持或反驳假设,并通过实验设计进行验证,最终根据实验结果调整假设,形成核心概念。
2.用好合作学习工具包,激发微项目的凝