初中科学项目化学习中学习支架设计研究—以“制作水火箭”项目为例

初中科学项目化学习中学习支架设计研究—以“制作水火箭”项目为例

徐 ,晶 ,王月飞

杭州师范大学附属未来科技城学校，浙江 杭州 311121

【摘要】

在项目化学习中，学生经历的是解决真实问题的全过程，面对的是积极的学习挑战。学生在探究学习的不同阶段有不同的学习需求和局限性，教师应精心设置各种学习支架，助力学生探究学习的全过程，帮助学生在完成任务、展示交流、自我监控和反思中产生对知识的深度理解，本文以“制作水火箭”项目为例阐述了在项目化学习中对于学习支架设计的原则及设计策略，教师通过设置基于情境、策略、资源、交流、评价五个方面的项目探究支架，促使学生在解决问题中逐步产生对学科知识的理解并会运用所学知识解决问题，提升科学素养。

【关键字】项目化学习；学习支架；设计

“支架”又称“脚手架”，原是为工地现场的工人施工操作而搭建的，是保障工程顺利进行的一种辅助性工具。建构主义认为，学习不是将信息从专家传递到新手的被动过程，它更应该是一个主动的、建构的过程，采用“做中学”的方式，学习者需要对正在学习的材料进行认知加工，由此创建先前旧知识与新材料之间的认知关系①，但是学生在现有认知到理论的学习和技能的掌握之间往往存在一定的困难，所以合适的学习支架的提供对于知识的掌握和能力的提升都至关重要。

一、项目化学习中学习支架的功能

在项目化教学过程中，学生是通过完成项目进而获得知识的建构与思维的发展，项目化教学倡导学生“做中学”，学生完成项目任务的过程实际上就是问题解决的过程，并实现分析问题与解决问题能力的发展②。项目化学习更加侧重创新能力和实践能力，因而项目化学习的探究性、挑战性为学习支架的应用提供了环境和前提。在项目化学习过程中，教师要在学生遇到困难时为他们提供帮助，增进他们对所学内容的理解，将他们的思维引向纵深。维果斯基提出最近发展区理论，将儿童通过自己的努力能够达到的实际发展水平与通过别人给予的帮助才能够达到的潜在发展水平之间的距离称为最近发展区③，教师贴近学生的“最近发展区”搭建支架，能促使学生思维不断扩展，让他们在基于自己的知识框架中思考、探究，促进有意义的建构，形成对科学知识的深度理解。

项目化学习中的学习支架，除了提供学习帮助、构建真实情境、提供展示交流平台外还需要发挥信息技术的辅助功能，有利于教师的引导作用和发展合作能力，如图1所示。

图1项目化学习中学习支架的功能

二、项目化学习中学习支架的设计原则

1. 体现学生主体

    项目化学习的主体是学生，在设计学习支架过程中，设计者应遵循以学生为主体的原则。在项目化学习实施过程中，学生既是教育对象又是学习主体，设计者应充分了解学生的年龄阶段发展特征，包括已有的知识水平和思维能力等，对每一个资源的设计都应能够反映出学生的主体地位，从学生的真实需要出发。学生在项目化学习中应始终占据主体地位，教师需要引导学生自主探索知识背后内在的关联，在发现并提出问题的过程中主动地去探索行之有效的问题解决方案。在授课过程中，教师应给予学生足够的探索时间及空间，让学生能够充分发挥其自主性及能动性，激发学生的创新创造能力。所以教师在搭建学习支架时，应考虑到学习支架对学生学习主体地位的推动，学习支架应该能够为学生的自主学习提供一定的知识储备或问题解决思路，促进学生的知识建构与思维能力的发展。

2. 指向学习目标

   项目化学习的过程需紧紧围绕初中科学的学习目标，则学习支架的设计也要指向教学目标，在指向目标的基础上，教师需在充分分析学生已有的知识和能力的基础上，设计出符合学生实际的、紧贴教学目标的学习支架。为学生提供的学习支架应该具有明确的导向性，并且能够激发学生的思维，帮助学生拓展探究的方向，有效地帮助学生突破思路，找到适合的方法解决问题并最终达成目标。

3. 面向问题解决

项目化学习的过程实质上是一种通过探究解决问题的过程，学生想要改进问题解决，就要充分利用已有的知识经验并时刻保持思维的灵活性，教师为学生提供学习支架可以很好地辅助学生完成问题解决。学生在问题解决过程中会遇到诸多问题，若学生无法自行解决时，教师在学生原有的认知基础上为其提供有力的、恰当的学习支架，唤醒学生已有的知识经验，让学生通过旧知自主学习新知或是为其指明方向、提供建议、资源等，从而利用学习支架帮助学生高效完成问题解决。

三、项目化学习中学习支架的类型

学习支架根据不同的分类标准，类型多样，结合项目化学习强调学生的主体地位，引导学生自主探究并获取知识的特征将项目化学习的学习支架分成以下几种类型。

四、项目化学习中学习支架的设计策略

1. 搭建情境型支架，激发学习兴趣

在项目启动阶段，可以给学生创设一个真实的情境，情境来自学生生活，目的是增强学习内容的吸引力，帮助学生获得真实感受，激发学生学习兴趣和社会责任感。如在《制作水火箭》项目化学习中，通过视频展示我国长征系列火箭成功发射，引出我国未来也将发射更多的火箭用于进行载人登月、深空探测等活动，在真实情境的基础上引起驱动性问题：“如何让火箭顺利升空？”。通过联系生活引起学生兴趣引发学生思考，同时培养爱国主义情怀。

2. 搭建策略型支架，挑战自学能力

设计任务和问题是项目化学习中举足轻重的一环，通过将驱动性问题分解成子任务来逐步推进学生的思维过程，为学生提供更好的辅助，帮助学生逐步掌握知识并会运用于生活。项目子任务的设置要根据学习目标来确定，要以学生为主体，需要教师在充分分析学生现有的的认知结构和需求的基础上，结合知识、思维和能力等方面的要求站在学生的角度进行顶层设计。如在项目化学习《制作水火箭》中，将任务一设置为进行头脑风暴小组讨论火箭发射的原理并写下如何让火箭顺利升空的奇思妙想，通过集体的智慧帮助大家尽可能地发散思维，链接到更多的使火箭升空的方法和原理。在分析所有方案可行性的基础上提出任务二：用给定的材料软胶塞，大可乐瓶，剪刀，防水胶布，发射装置，气门芯等设计并制作一个水火箭，通过学生自主的设计和制作让学生明确能让火箭起飞的原理和操作要点，强调“做中学”。当火箭能顺利起飞之后提出进阶子任务三：如何让火箭运行的时间更长？请同学们课后搜集理论、设计方案并进行验证，整理成报告在课上分享，通过自主设计并探究，明确实验设计的要点和提高自主完成实验探究的能力。最后再提出技能型要求：“如何利用现有材料增强材料连接的气密性？”帮助学生分析操作要点，提高任务的成功率。

同时也可以通过实验搭建学习支架，实验是学习科学必经的途径和最佳的载体，初中生的思维活动中抽象思维能力还不是很强，他们更善于从具体事物中去学习抽象的知识内容，因此适当地通过实验探究的方式帮助学生获取知识、发展能力尤为重要。如在《制作水火箭》项目中要求学生通过实验自主探究让水火箭运行更持久的方法，帮助学生巩固实验设计的原则并把探究结果运用到最终的改进方案中。

3. 搭建资源型学习支架，提供学习支持

    在项目化学习过程中学生因为能力和工具的有限，有时无法准确搜索到资源或无法直观观察到实验中的现象，此时教师需通过各种渠道为学生提供资源和工具，帮助学生更好地开展探究活动。如在项目化学习《制作水火箭》中提供火箭升空相关的专业性较高的论文及网站，帮助同学们在如何实现火箭升空的众多奇思妙想中寻找可行性高的方案。

4. 搭建交流型支架，形成思维碰撞

    学生分组独立研究后，教师组织学生进行课堂交流互动，并展示学习成果，展示中通过设疑提问启发学生思考，多形式呈现研学成果，逐步引导学生深入了解知识原理，让学生在“看”与“学”的过程中，再一次丰富活动体验；引导小组通过合作探究，进一步发展思维。在项目化学习《制作水火箭》中在完成方案的设计之后，请小组派代表分享自己的设计，阐述清楚自己小组设计的原理、理念等，经过评价交流后进行方案修正迭代直到得出最优方案。在完成了分组活动“如何让水火箭运行的时间更长”后，要求各小组根据得出的使水火箭运行时间更长的方法展示自己的作品是否符合功能性要求，并阐释小组运用的力学原理及产生效果。通过展示和交流，帮助同学们进一步进行思维碰撞，形成更为宏观且科学的知识体系，同时也在交流表达中丰富了活动形式，提高了学生的表达能力和展示能力，并在展示的过程中进一步呈现和提升学生的思维能力。

5. 搭建评价型学习支架，开启监控反思

评价是项目化学习的重要组成部分，它能为项目化学习的有效开展提供有力的保障，将评价标准前置，以评价促实践，使学生活动更有目的性和针对性，为学生活动搭建更好地支架。在项目化学习《制作水火箭》中分别设置以下评价标准：

在实际操作中，将以上评价标准前置，帮助学生在进行设计与操作之前充分理解评价标准，以标准监控学生活动的进行，使学生的探究更有目的性，提高讨论与活动的效率，帮助学生在自评和互评中取长补短，进行反思与总结。

五、小结

项目化学习是一种以学生为主体的学习方式，需要学生的自主学习和自主实践，但由于学生知识水平和能力水平的局限，有时无法有效达成学习目标，教师在项目化教学中要为学生搭建支架，为学生提供协作交流的平台，促进学生开展自主学习、协作交流，从而不断提升学生的学习力，解决存在的疑惑，提升科学的操作能力，促进学生科学素养的提升。

【参考文献】

[1]王娟,吴永和.“互联网+”时代 STEAM 教育应用的反思与创新路径[J].远程教育杂志,2016,(2):90-97.

[2]博斯，拉尔默.项目式教学：为学生创造沉浸式学习体验[M].周华杰，陆颖，唐玥，译.北京：中国人民大学出版社，2020.

[3]黄都,李佳.基于"最近发展区"的教与学——理解,应用,发展维果斯基的观点[J].教育学术月刊, 2006(9):13-14.