【项目式学习】小学科学 | 融入科学史的小学科学经典课堂重构——以“点亮小灯泡”一课为例

[摘要]：《义务教育科学课程标准(2022年版)》强化了技术与工程实践的素养导向，提出在小学科学教育中探索“工程启蒙教育”。针对经典课堂存在的问题：理想化实验与多变量现实割裂、纸上概念与生活实践存在鸿沟、程序性实验难以激发积极情绪等，提出挖掘科学教材中的“儿童工程”元素，开展融入科学史的微项目化学习，通过链接真实情境、嵌入生活项目、平移历史现场，实现儿童工程与科学探究的融通共生。以“点亮小灯泡”一课为例，设计包含科学史导入、工程任务驱动、产品物化实践、评价深化完善的教学流程，引导学生重历发明之路，设计并制作小灯泡，在具身体验中建构科学概念、发展工程思维。

[关键词]：儿童工程；科学史；小学科学；工程启蒙；项目化学习；点亮小灯泡

《义务教育科学课程标准(2022年版)》(以下简称新课标)突出核心素养，强化了整体设计，强调核心概念，具有更强的综合性和实践性。同时，在13个核心概念中提出了“技术、工程与社会”“工程设计与物化”这2个核心概念1，强化了技术与工程实践的素养导向，提出了在小学科学教育中探索“工程启蒙教育”的诉求，培养学生以科学的思维方式思考现实问题，强调科学实践与社会实践的紧密结合。这对深化基础教育课程改革、推动学习方式变革提出了新的要求和目标。在新课标引领下的日常科学教学中，每一位科学教师都应回答好“如何为儿童的科学学习赋予意义？”“怎样将科学教育的视野落在儿童的未来，为未来而教？”这两个问题，可以使儿童在科学学习中逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力[1]。

现行各版本科学教材有很多经典内容，如摩擦力、电路、导体与绝缘体等，也诞生了许多经典课堂。随着时代的变迁与教育教学改革的深入，教学目标从“双基”已走过“三维目标”，到达“核心素养”。而许多经典内容的课堂教学却因循守旧，沿用几十年前的方法至今，与时代的育人目标脱节。

传统经典课堂中的实验存在着过于“良构”与“封闭”的特点，科学实验与探究的目标、结论以及路径都是既定、明确、唯一的，因此解决问题的步骤和方法也是确定的。过于理想化的实验难以连接复杂多变的真实世界，学生在课堂上经历的“探究”无法真正内化成面对现实生活的“素养”。如教科版小学科学四年级下册第二单元第六课“导体和绝缘体”，传统方法是用电路检测器检测几十种材料的导电情况，引出导体和绝缘体的概念。这几十种材料并不是学生主动想探究的，而是教师提前精心准备好的。整节课检测方法和材料是唯一且重复的，学生得到的是同一技能的重复训练，得出的结论亦是固定的。最后还得提醒学生：千万不要拿实验室里的电路检测器去检测家里的电路。这暗示整节课的探究活动只能存在于“良构”的实验室中，走不进充满变量的现实。

传统经典课堂的探究活动以得出正确的科学概念或结论为目标。许多学生停留在纸面上识记、理解概念，存在着“一背就会”“一做就废”的现象。究其原因，纸上概念没有通过生活实践变得“可视化”，“思”与“做”没有有效整合、打通。如原教科版“科学”四年级上册“运动和力”单元中的“运动与摩擦力”一课，在传统课堂中，教师往往费尽心思准备物体与接触面的材料，以便于引导学生得出“接触面越粗糙，摩擦力就越大”“重量(力)越大，摩擦力就越大”两个结论2]。至于这个概念如何真正影响生活实践以及如何用真实生活实践来“包裹”这一概念是传统课堂没有到达的关键“一公里”。

清晰、明确、唯一的程序性实验探究路径缺乏真实感与现实感，难以激发学生好奇、困惑、自豪、钦佩、担当等未来科学家应具备的积极情绪，不利于培养学生的科学家精神，更难以激发学生的创造性。许多渗透古代科学史的内容，若只是让学生简单地观察、体验，如让学生参与观察、识记小灯泡等活动，学生就难以体会这项发明的时代需求、技术迭代、社会应用，也难以感受到技术对社会的改变，无法收获解决问题的喜悦，更难以厚植文化自信与爱国情怀。如果在科学态度与情感上缺乏起承转合，也就难以留下强烈的心理痕迹。

基于对育人理念的思索和对科学经典课堂的实践观察，笔者认为挖掘科学教材中的“儿童工程”元素，开展融入科学史的微项目化学习，引导学生像科学家一样去思考，像工程师一样去创造，是一条有效发展学生核心素养，“为未来而教”的育人路径。教师应积极挖掘开发教材中适合儿童的工程项目，以此为载体驱动学生自主开展科学探究，用大的工程任务包裹小的探究活动，最终将探究所得运用于工程产品，达到“做中学”“学中创”的目的，实现“学创”通道的融通。

儿童工程项目强调解决真实的现实生活中的复杂问题，而不是悬浮于现实的理想世界中的高度凝练的平面问题。教师在挖掘和开发儿童工程项目时应贴近学生的真实世界，设置多变量的、开放的、有挑战性、有趣味性的情境驱动，以持续推动学生学习和项目同步交织进行。学生在项目活动中不断探究和学习，以多元的方式解决一个个子问题，最终完成工程大项目，实现从解题走向解决问题。如“导体和绝缘体”一课以“设计制作一个灭蚊器”为工程项目，引导学生探究灭蚊所需的“导体”和保护人体安全的“绝缘体”，同时包含了“断路”“短路”以及蚊子的导电性等科学知识，最终学生以生活化的产品呈现成果(图1)。