随着2022年新的学科课程标准颁布，成果深化中关注在学习设计中凸显科学课程学生科学思维水平进阶的显性化发展。故在原有基础上，将“儿童-科学”逻辑融入到项目实施线中，同时“假设-检验”型样态的成果指向“公开产品，关注设计思维”，并通过学生设计图的迭代使学生设计思维的迭代进阶显现化。基于这样的理念，提炼了基于设计思维的单元项目化学习设计框架。
一、课题推广背景
我校于2020年开始实践跨学科项目化学习，科学教研组也开始实践单元项目化学习，但是我们在探索实践中还会出现以下现象：1.重教师给予，轻问题驱动。在项目实施中，主要是由老师来布置任务，而不是基于真实情境，由学生提出驱动性问题，没有经历由问题解决推进项目学习，忽视儿童逻辑。2.重内容拼凑，轻内容整合。很多老师在设计和实施单元项目化学习时，选择用一个情境把所有教材内容拼凑起来，而不是基于单元核心概念，整体设计与实施项目，忽略科学逻辑。3.重活动过程，轻学习过程。教师往往只关注到活动流程，而没有关注学习的过程，没有厘清“儿童-科学”逻辑。4.重产品制作，轻设计迭代。教师在教学中强调成品，忽略支撑成品背后的科学概念，忽略设计思维和产品迭代。在单元项目化学习的摸索道路上，我们急需基于儿童与教材设计的理论支撑和团队指导。
二、《小学科学联接“儿童-科学”的设计与实施》主要成果
成果1：厘清“科学逻辑”“儿童逻辑”和“儿童-科学”的内涵与关系，明确联接“儿童-科学”学习设计直指科学学习的本质是“让儿童像科学家那样思考”；成果2：构建小学科学联接“儿童-科学”的学习设计实践框架；成果3：提炼联接“儿童-科学”的小学科学学习设计准备步骤，包括梳理概念发展进阶体系、探查学生前概念以及分析儿童前概念与科学概念之间的差距等步骤；成果4：创设联接“儿童-科学”学习活动关键环节的实施策略，针对情境、实践、论证、评价四方面进行优化设计，以此确保学生在科学探究中的参与度，在活动设计中基于学生兴趣点、能力状况及思维方式；成果5：探索联接“儿童-科学”学习设计在大单元学习中的应用样态，“实践-认识”型样态通过科学实践和儿童的逻辑设计单元学习路径来构建单元内容。“假设-检验型”样态则遵循科学实践模式，并结合儿童的逻辑来设计整个单元的内容。
以上成果，帮助我校教师更好地认识了“儿童”和“科学”逻辑，并且提供了设计框架和实施策略，特别是成果5中“假设-检验型”样态在大单元学习中的应用，让我们找到了可依照的项目化学习实施范例。
三、推广与应用路径
大单元项目化学习是联接“儿童-科学”的学习设计从单课时“小环节”设计走向单元“大模块”架构的拓展升级版，是为其特殊变式。作为成果运用单位，笔者将这一成果中的“假设-检验”型样态移植到单元项目化学习中。即遵循“假设-检验”的科学实践模式来架构整个单元内容，结合儿童逻辑设计单元学习路径（图1）。
图1：“假设-验证”样态型应用路径
案例：五年级下册《热》单元
根据五年级儿童热前概念的探查结果，创设“上课的冰块很容易融化，怎样让冰块半天不融化”情境，“以设计并制作一个成本在100元以内，20分钟内使70℃热水降温不超过10℃的保温杯”为驱动任务。学生依据每次探究所获取的知识技能进行设计建模（假设），测试（检验），迭代反思（“假设检验”的内循环）最终进行成果展示评价（见图2）。
图2：《热》单元学习实施框架
基于“假设-检验”型样态移植到单元项目化学习中的反复实践，提炼了以下项目实施的关键要素：
1.项目准备：创设“真实情境”。
联接“儿童-科学”的学习设计，需要厘清儿童逻辑，而儿童的大多已有认知都是来自生活，真实情况更容易让儿童发生链接，所以在开展“假设-检验”型样态单元项目化学习时，需要基于真实情境开展项目，以问题解决推进项目开展。
2.项目定位：围绕“核心概念”。
“假设-检验”型单元项目化学习不是学生已有知识与能力的展示，而是知识与能力的再建构，是学生在问题解决过程中对核心概念的习得，项目的推进过程就是学生概念建构的过程，概念建构不是一次性的，而是在项目过程中随着项目复杂性的增加，学生不断经历知识的再建构过程，在这个过程中，学生核心概念螺旋建构，持续发展核心素养。
《热》项目过程中，学生从1.0版的借鉴生活经验缺乏设计依据；到2.0版关注瓶身的设计，通过防止热传导减少热量的流失；到3.0版关注多部位多种方式减少热量流失，对传热方式、材料导热性和成本的理解也螺旋上升，从而深入建构核心概念。
3.项目设计：指向“学习单元”。
项目的设计不能只是从外部上把所有教材内容串联起来，而缺乏内在的联系，忽略科学逻辑。优化基于教材的学科项目化学习，教师除了关注外在的项目流程，也要关注“学习”本质，让教材内容为项目服务，而不是硬性把教材内容整合在一起，应该选取学生有需求的内容进行学习，并联接“儿童-科学”逻辑，从“活动单元”向“学习单元”项目转变。
4.项目过程：经历“有效失败”。
项目化学习要激发学生学习的主动性，不是教师按部就班从开始讲到最后，而是要找到适当的时机。传统教学中教师往往习惯“先练后讲”，这样的教学方式就缺少了学生主动的探索历程，缺少了“有效失败”的过程。知识和能力建构应该要“退后一步”，让学生经历对相关问题的探索和失败之后再进行知识与能力的建构，而这种建构不是一次完成的。
四、成果迭代创新
联接“儿童-科学”逻辑采用“假设-检验”型样态践行单元项目化过程中，使“儿童-科学”理念深深扎根在教师心里并自觉转化为教学行为，真正为“学”而设计。随着2022年新的学科课程标准颁布，成果深化中关注在学习设计中凸显科学课程学生科学思维水平进阶的显性化发展。故在原有基础上，将“儿童-科学”逻辑融入到项目实施线中，同时“假设-检验”型样态的成果指向“公开产品，关注设计思维”，并通过学生设计图的迭代使学生设计思维的迭代进阶显现化。基于这样的理念，提炼了基于设计思维的单元项目化学习设计框架。
1.基本理念：像设计师一样思考。
设计思维是一种基于问题解决的设计方法，对解决真实、有趣和复杂的问题极其有用，学生可以像设计师一样根据真实用户的思维、感受和行为，通过设计将想法变为现实。基于设计思维的单元项目化学习，将“儿童-科学”逻辑融入到项目实施线中的基础上结合设计思维的五大要素，希望学生在真实情境中像设计师一样思考、像设计师一样解决问题，养成设计思维。
2.内涵分析：“设计思维线”“项目路径线”和“设计迭代线”三线融合。
基于设计思维的单元项目化学习的内在逻辑包含三条线，分别是设计思维线、项目路径线（“儿童-科学”逻辑线）、设计迭代线。主要是把设计思维融入到项目中，结合“儿童-科学”逻辑，通过整合形成项目路径，在实施中分为三种课型，分别是导引课、探究课和展示课，并分别设计1.0、2.0和3.0版本的设计图。从纵向看，是三线的有机融合；从横向看，是基于设计思维的儿童问题解决路径，推进设计迭代，形成产品成果。
3.操作要素：以设计迭代串联项目路径。
依托项目，基于“儿童-科学”逻辑，融入设计思维，形成项目路径，路径主要分为六步骤：①需求调研环节，基于真实情境，用同理心定义需求，提出驱动性问题；②界定困难环节，明确需求、关键问题和限制条件；③形成方案环节，围绕真实需求，创造多样化解决方案；④原型设计环节，根据方案设计原型，通过制作原型激发更多创想；⑤测试迭代环节，对原型进行测试、根据测试结果重新定义需求，对原型进行优化；⑥评估沟通环节，综述评估，反思交流。在整个项目中，通过设计迭代，让概念建构与设计思维发展可视化。
五、实施成效与影响
基于设计思维的单元项目化学习设计，既结合了联接“儿童-科学”学习活动的实践探索，又凸显了设计思维的实践突破，更为当前技术与工程领域单元项目化学习的研究做出了示范性案例。研究成果获浙江省小学科学教学论文评比一等奖，由《温州教育》发表，并由小学科学公众号转发；《设计塔台模型》《设计保温杯》等6节课在市级课改领航研讨会上展示，笔者多次受邀在市级层面做案例分享。
1.学生：科学素养螺旋发展。
通过学习的前测和后测调查，发现在“儿童-科学”逻辑的指导下，基于设计思维的单元项目化学习可以更好地帮助学生建构单元核心概念，发展问题解决能力和创新能力。
2.教师：专业素养长足发展。
基于联接“儿童-科学”学习设计的成果引领，研究者在共同体中享受优秀资源，获得课题研究的“捷径”，分别选择不同的主题进行深入研究，孵化出更多新成果。而基于设计思维的单元项目化学习设计就是“1”+“X”成果中的其中一个X，为教材中技术与工程领域单元项目化学习提供了可操作的范例，同时又促进了课题组成员的专业发展，参与研究的教师全国、省市级公开课和讲座共计57次，论文案例发表获奖15篇。
3.学校：彰显品牌效应。
本校作为课题成果推广校，成果助力我校实施6个年级主题的跨学科项目化学习实践，教研组实施《热》《低碳行动》等多个单元项目化学习实践，我校也被评为温州市项目化学习示范校，5个项目均被评选为2021年全国项目化学习最佳项目。
（注：本文系温州市第五批优秀科研成果推广与应用研究课题《小学科学联接“儿童-科学”的学习设计与实践探索》成果。）
原载于《温州教育》2023年第7-8期（总第322-323期）
转自：“小学科学教学”微信公众号
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