基于项目式学习的初中科学大单元教学设计

摘 要：  结合项目式学习与大单元教学的实施路径与要素分析，构建基于项目式学习的大单元教学设计框架，并以“水与我们的生活”主题为例，实现科学学科的专题知识、观念、过程、价值的宏微观统整，引导学生在“做科学”的活动中建构正确的科学理解和科学观念，发展初中生的科学学科核心素养。

关键词：  初中科学； 大单元教学； 项目式学习； 教学设计

文章编号： 10056629（2024）10004207

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

核心素养的培育与提升要求当下课堂教学走向“大融合”与“大发展”，大单元教学正是符合这一发展趋势的重要教学方式。大单元教学注重以学习逻辑构建相对独立且完整的学习事件，强调以高站位驱动知识迁移与思维训练［1］，其既能在微观上着眼于具体的知识模块，又能站在全局角度，从宏观上统整科学学科的专题知识、观念、过程与价值，是学科核心素养落地的关键路径［2］。然而，在实际教学中，大单元教学却出现了目标取向偏差、教学设计失衡以及任务连贯性缺乏等问题［3， 4］。为此，本研究尝试利用项目式学习中“以问题为驱动、以合作为路径、以项目为载体”的特征优势［5］，将二者有机结合，以初中科学为学科视点，建构基于项目式学习的大单元教学设计框架，以期在驱动性的项目实施中引导学生构建整合性的知识体系，从而在教学方式的转变中实现学科能力和本质的深化。

1 基于项目式学习的初中科学大单元教学设计框架

基于项目式学习的大单元教学设计并不是“大单元教学”与“项目式学习”两种理念的简单拼凑，而是形成了内在的整合，具有鲜明的特点与独特的优势。与单纯的“项目式学习”相比［6］，基于大单元内容的项目要求涵盖的知识内容、项目任务等方面具有结构性与系统性，在整体上体现“大单元教学”；与单纯的“大单元教学”相比［7］，该方式能够将教学中的子活动串联为一个项目，使教学任务环环相扣、教学内容层层递进，最终实现“寓教于乐”。

结合以上分析，本研究依据相关理论研究成果［8， 9］，确立基于项目式学习的大单元教学设计框架（见图1）。

2 基于项目式学习的初中科学大单元教学案例设计

本单元教学设计面向宁波地区七年级学生，整合了华师大版《科学》七年级下册第一章“水”和九年级下册第六章“能源与社会”两个章节的内容，将其统整为“水与我们的生活”的主题单元。具体设计过程如下：

2.1 入项

2.1.1 聚焦大单元统摄概念，确定核心知识

《义务教育科学课程标准（2022年版）》中指出：七年级学生能够理解物质的三态及其变化的特点，并将其应用于解释生活中常见的现象；学生能够用物质粒子模型简要解释三态变化，了解建立模型的思想方法；学生能够了解可再生能源的利用对社会、环境与生态的影响［10］。

此外，华东师大版初中科学教材七年级第一章“水”和九年级下册第六章“能源与社会”主要介绍了自然界中水与能源的相关知识，包括地球上水的分布与组成、水的物态变化、液体混合物以及水资源的利用与保护等多方面内容。基于课标与教材分析，进一步统整并确立大概念与学科核心知识（见图2）。

2.1.2 基于大单元学情分析，确定教学内容

从学生学习角度出发，水作为生活中最常见的物质以及液体的典型代表，以水为载体进行项目式学习符合学生的认知基础，但学生认知的科学性、统整性与系统性仍有待内化与提升。基于以上分析，确立本案例教学主题和内容安排（见表1）。

2.1.3 基于大单元统摄内容，确定教学目标

（1） 通过“海水配制”实践活动，结合水在自然界中的存在，从物质视角认识海水的组成，在问题解决、实验中建立物质溶解的观念，并将其应用于生产生活中，促进科学观念核心素养的内化。

（2） 通过“水的组成与分布”探究活动，结合宏观与微观现象比较，从模型建构视角认识水的本质属性与内在规律，并基于经验事实抽象概括“物质结构决定性质”的思路模型，提升科学思维核心素养。

（3） 通过“海水淡化”“自制简易净水器”项目式活动，从生产实际出发寻找淡水并设计净水路线，在材料选择、方案设计、产品制作和检验分析的过程中提升技术与工程实践能力，并在解决海水淡化与净化的实际问题中提出自我创见，发展探究实践核心素养。

（4） 通过节水低碳活动方案的设计与评析，从科学、技术、社会、环境等多角度进行调研和系统分析，在决策与实施中增强保护环境与节约资源的意识，提升态度责任核心素养。

2.2 项目过程

本案例因地制宜，创设真实情境，引出与宁波地区学生生活切实相关的素材：位于浙江省宁波市周边的舟山市嵊泗县虽然四周临海，但由于山低溪短、岛屿分散等自然因素造成地面径流差异大且截流条件差，缺乏建造大中型水库的条件，是一个严重缺水的海岛县［11］。基于该背景，教师引导学生认识自然界中的水，并提出帮助嵊泗县的居民寻找饮用水，继而探寻优质水，最后回归生活，展开节水低碳行动。沿海地区的学生能够置身其中，积极探索实践方案，在密切关注海洋环境的同时，拓展自身视野，强化社会责任，促进知情意行的统一。

按照设计框架，基于真实情境，结合学科知识与内容要求创设四大学习任务，并搭建问题支架，开展学习实践，具体教学流程如图3所示。

［导引课］在导引课“识水”任务中，学生结合课前“自制水循环感官袋”（见图4），进行水的观察与认识，以图文的形式描述自然界中水的三态变化，在宏观上形成水的感性认识。之后，学生通过Flash动画

“水的三态变化”从微观层面探寻其本质，并通过电解水实验及其生成物检验进一步探索水的结构。学生通过“水的三态变化”与“电解水”微观示意图的前后比较（见图5），感受物理变化与化学变化的区别，将多个“点”化为一个“面”，形成“物质的结构决定性质”的观念，实现宏观思维向微观思维方式的转变。

［探究课］在探究课“寻饮水”与“探好水”两个任务中，学生结合海水的性质与组成开展简易海水的配制，并通过分组实验，自制简易装置提取淡水，实现饮用水的探寻。并基于此，学生提出日常饮用水净化的必要性，结合课前对净水工艺史以及现有净水技术的了解，分享中华传统净水工艺图（见图6）并梳理总结净水原理。依托项目活动，学生自主选取净水材料，并为嵊泗县自来水厂设计净水流程（见图7），体验沉淀、过滤、吸附、蒸馏等净化水的常用方法。继而结合所学知识，学生进一步将其应用于简易净水器的设计与制作（见图8），最终通过定性与定量相结合的方式对净水系统进行评价、测试以及再设计，在问题解决与决策实施中构建化学元素观、转化观等观念，提升学科核心素养水平。

［展示课］在展示课中，每个小组基本实现了对淡水的提取与净化。在此基础上，每个小组通过比较提取水与净化水的效率，分析各交流小组实验方案与装置，并对其进行改进。结合评价量表进行互评、互议，学生都能积极参与全程教学，并进行反思总结。在此过程中，教师也对学生的表现进行针对性的总结与反馈，激励学生关注生活、发现科学、探索科学，培养科学家精神，指引学生树立远大志向与目标。

［实践课］在实践课中，学生以角色扮演的形式分析海水淡化碳足迹，深入探索海水淡化生态碳汇能力。并基于此，从课堂场域回到生活场域，学生团队走进社区，通过科普展示、环保宣讲等多种形式，为资源利用与环境保护建言献策，培养科学态度与社会责任感。

总体而言，本教学案例以系统性的教学内容为纲，以情境性的项目式活动为形，以驱动性的学习任务为线，以支持性的内外部反馈为体，具有知识、结构上的连贯性和内容、形式上的丰富性。

2.3 出项：搭建支持性框架，设计有效学后反思

佩赖斯（Price）和卡勒斯（Carless）等学者在建构主义学习理论的指引下，围绕四大支柱提出一种全新的反馈实施模式，主张培育学习者主动寻求和使用反馈的意识与能力，从而发挥反馈的作用。其规划设计的核心理念如图9所示，包括了反馈内容和传递的机制，为有效提供反馈和使用反馈创造了有利的环境与条件［12］。基于此，本案例以反馈作为学习目的导向，结合“复述关联转化”三个进阶性反思阶段［13］，设计学后反思支持性框架（见表2）。依托此框架，学生在嵌套循环的项目式学习任务中进行自我反思，及时对学习成果作出描述性、建设性的内部反馈，同时融合教师、同伴的外部反馈，对学习进程作出判断，从而实现有效的学习反思，并逐步培养寻求反馈的倾向。

2.4 实施大单元项目评价，落实“教学评”一致性

教学评价是教师获取实际学情、学生确定自身问题的关键。在设计教学评价时，教师需保证“教学评”一致性，通过构建多种形式的评价，保证评价主体的多样性以及评价因素的具体化，并整合为一个完善的体系，从而应对可能出现的多种情况［14］。基于此，本项目采用形成性评价与结果性评价相结合的多元评价方式，前者以课堂练习、评价量表形式为主，后者以课后作业、单元测验为主，关注学生自身、同伴及教师多元评价主体。其中，评价量表主要结合四大任务中具体的项目活动进行设计与实施。

以任务三为例，通过净水工艺史以及简易净水器的展示分享，诊断并发展学生对科学技术发展和社会文明方面价值的认同，培养学生态度责任的核心素养；通过初步建立净水材料选择和使用的基本思路，完成自来水厂净水方案的设计，诊断并发展学生证据推理和科学创新思维核心素养；通过简易净水器装置的制作，开展技术与工程实践，诊断并发展学生的探究实践核心素养。基于以上评价目标制定评价内容，并设置相应的分值，通过自评、他评和师评对活动实施情况进行评价。如表3呈现的就是任务三“探好水”的评价量表。

3 基于项目式学习的大单元教学反思

3.1 以点化面，构建大单元体系

本项目立足课程标准，基于教材分析，结合大概念与核心学科知识，进一步构建大单元体系并将其贯穿于项目活动中。案例一定程度上克服了大单元教学目前存在的实际困境，实现了教学内容的结构性与任务的连贯性。但在建构知识框架的同时，教师需要渗透定性与定量相结合、宏观与微观相联系的学科思想，引导学生把握知识之间的内在联系，形成从水这种具体物质的研究延伸至对一类物质的“组成性质用途制取保护”的一般研究思路，主张从“元素观”“微粒观”“变化观”等视角认识化学物质，在减负、提质、增效中形成“以点化面，以面及体，相得益彰”的认识方法体系。

3.2 以行践学，创设项目主题情境

真实情境是科学学科核心素养与学科能力培养的重要载体。本项目通过创设“识水”“寻饮水”“探好水”“护绿水”等一系列环环相扣的任务与问题，使大单元教学具有驱动性与实践性。从“水与我们的生活”项目的确立、规划到最后的实施、评价，学生作为问题的发现者、项目的设计者以及项目产品的介绍者，更愿意为自己的学习承担更多的责任，在科学、技术、社会、环境相互关联的学习情境中调动自身内驱力。但在这个过程中教师应时刻关注学生的学习过程及其认知水平的差异，创设贴近学生的教学情境，使每位学生都得以发展，在有效的教学策略引导下构建“以学促行，以行践学，学思践悟”的学习实践框架。

3.3 以评促学，构建多元评价方式

学习评价对促进学生学习、改善教师教学以及构建新型课堂具有重要意义。基于项目式学习的大单元教学不仅需要明确的学习任务与问题驱动，而且需要明确的评价任务与标准，在学生展示交流的同时引导学生自评与互评。但目前师生对反思与评价的适切性仍存在不足，学生的反馈意识与能力也有待提升，不少学生对学习的反馈描述呈现“无从下手”的情况。由此，学后反思的支持性框架有待进一步细化，框架内的评价标准可由师生共同制定，以期在有迹可循的反思评价中实现“以评促学，以评促教，教学相长”的目标。

4 结语