【教学案例】探究影响水果腐烂速度的因素

本文以“探究影响水果腐烂速度的因素”项目为例，从真实问题情境出发，激发学生内在学习动机，整合线上线下资源，促进学生深度理解多学科的知识和方法，并灵活应用于解决实际问题中。

一、主题的切身性——基于真实情境，发挥主观能动性

某个周一的早晨，学生陆续进入教室。突然，坐在靠窗位置的某位同学发出了惊呼声，其他学生纷纷围上前，带着关心和好奇。仔细一看，发现那位同学的桌肚里有一摊不明物体，它黑黑的、湿湿的、黏黏的，还带有一点点气味。大家七嘴八舌地讨论起来：“这究竟是什么东西啊？”有学生说道：“我以前在家里见过这种黑乎乎的东西，外婆告诉我那是烂掉的香蕉，我记得上周五学校发了香蕉，你是不是忘记带回家了？”那位同学点点头：“好像是忘了，可是香蕉怎么会烂成这样呢？”其他学生也纷纷提出疑问：“香蕉为什么会烂？怎么烂得这么快？”“香蕉烂了以后会变黑，那其他水果烂了会变成什么颜色呢？”“水果烂了好可惜，我们有什么办法可以防止水果烂吗？”“现在应该如何处理这个烂掉的香蕉呢？”

生动鲜活的真实情境能调动和发挥学生的主观能动性，在细致观察后引发一系列自主提问，可见学生对该话题充满探究兴趣。针对该话题的探究过程能与实践活动相结合，符合创客课题的切身性。因此，笔者将“探究影响水果腐烂速度的因素”作为三年级学生跨学科项目主题。

二、主题的复杂性——深入把握学情，形成小组问题链

为了进一步了解学生的兴趣和学情，笔者基于项目主题，开展提问征集活动，共计5个班的学生参与，收集到819个提问，示例如图所示。通过统计和整理，笔者依据以下两个现状，分析课题的复杂性。

学生提问示例

第一，学生缺乏亲身体验的机会。通过对819个提问的分析，我们可以清晰看到学生对于这一话题有浓厚的兴趣。然而，背后的客观事实是，由于健康饮食的需求，小学生在现实生活中很难直接接触到食物腐烂现象，因此缺乏亲身体验。

为了应对这个问题，笔者提出了一些措施，包括重视学生的探究需求，尊重他们的自主选择，帮助他们建立全面的防护意识，提供安全的探究空间，鼓励学生像科学家一样进行自主研究，以获得积极的亲身体验。

第二，学生的提问存在一定的共性和差异。从“提问内容”角度来看，一些提问在内容上相似度较高。其中，有三个问题引起了较高的关注，它们按热度从高到低排列分别是：“1.水果为什么会腐烂？2.怎么防止腐烂？3.腐烂后怎么处理？”然而，学生的知识水平存在差异，大多数学生不了解食物腐烂的原因，只有少数学生不仅了解，还进一步提出了关于微生物的问题。从“提问能力”角度来看，大部分三年级学生表现出思维活跃，提出的问题通常是无序的、表面的，缺乏条理和逻辑。然而，个别学生能够从多个角度提出问题，比如“水果腐烂后，它们的颜色、形状、味道和气味会发生哪些变化？”此外，一些学生在提问时存在用词不当、表达不清晰、容易引起误解等问题，还有一些学生则不擅长提问。

学生提问是主题学习的关键，为应对共性和差异，笔者采取了以下四步举措。首先，为保证大多数学生在探究过程中处于积极思考状态，笔者将关注度较高的三个问题：“1.水果为什么会腐烂？2.怎么防止腐烂？3.腐烂后怎么处理？”作为此次跨学科主题学习项目的三大驱动性问题，并搭建问题框架，如图所示。

问题预设框架

接着，采用异质分组，将不同能力和特长的学生合理搭配成组。活动中给予学生充分讨论和实践的时间，笔者在巡视中对学习能力较弱的学生提高关注度，鼓励他们多听、多说、多想和多做，并强调团队合作与共同成长。然后，笔者引导学生在三大驱动性问题框架下，对小组成员的提问进行梳理，设计出小组个性化问题链。它能保证整体规划有序开展的同时，最大化保护学生自主选择的权利。学生经历团队合作，梳理问题链，不仅能对本组探究问题达成一致，明确后续探究方向和具体内容，更能体会到提问的条理和逻辑至关重要。最后，考虑到学生在活动中可能会产生新的疑问，生成新的目标和活动，笔者特地预留了一定的活动时间和空间，确保学生的生成性问题能够有序开展，注重发展学生的主动性、创造性和独立思考能力。

三、高强度——丰富活动体验，整合多学科思维

根据科学、艺术和道德与法治三门学科的课程标准、教学基本要求等文本，结合核心素养基本要点、教学目标、学情等要素，笔者对项目的活动进行整体规划，最终形成“探究影响水果腐烂速度的因素”跨学科主题学习项目活动方案设计表，如表1所示。在多样活动和体验中，高强度的思考和实践能进一步激发学生的积极性，尝试解决复杂问题。

表1 “探究影响水果腐烂速度的因素”跨学科主题学习项目活动方案设计表

四、合理安排时间——课内强化交流，课外长周期探究

完成一个跨学科主题学习项目需要投入大量时间，因此如何合理安排显得尤为重要。笔者将学生科学探究过程中“提出问题—作出假设—制订计划—表达交流—反思评价”五个环节安排在课内进行，以促进学生之间的互动、交流与合作。笔者采用异质分组，考虑到组员擅长领域有差异，而团队合作恰好提供给学生互相学习、取长补短的好时机。由于部分实验的观察周期较长，故将“搜集证据—处理信息—得出结论”环节安排在课外进行。充裕的时间能让学生真正投入探究过程中，静下心来，仔细观察事物的变化，尝试透过表象看到本质。

五、充足资源——巧用教学系统，融合线上与线下

每次活动前，教师都为全体学生准备好防护面罩和手套，将防护做全做好是开展后续活动的前提。除了提供实验所需的线下资源，线上资源的利用更是锦上添花。在教学数字化转型背景下，笔者借助“赛·课堂”教学系统，变革传统实验教学方式，进一步强化学生科学素养的培育。

在“观察记录水果腐烂过程”活动中，学生运用多种感官对腐烂的水果进行探究，用文字和图片的形式记录腐烂现象。拍摄腐烂水果的整体照，发现水果整体外观形态的变化；拍摄腐烂水果的局部照，发现腐烂区域的具体特征；通过用手摸，感受腐烂区域和未腐烂区域的软硬度不同；通过用鼻子闻，发现不同水果腐烂后的味道有差异。借助综合材料，写实记录腐烂区域颜色、纹理和形态的主要特征。运用平板电脑和夹式显微镜做细致观察和记录，认识到腐烂现象是由一些叫做真菌或细菌的微生物引起的。

在“探究影响水果腐烂速度的因素”活动中，以“温度”“湿度”“有无空气”三者作为影响因素开展探究。借助跨学科主题学习，笔者为学生提供充足的时间、空间和材料，鼓励学生大胆猜想，设计实验，选择合适的材料搭建，用图片和文字的形式记录实验过程，最后通过比较、分类、归纳等方法得出结论。可见，线上线下资源整合，极大程度上拓宽了探究时空，激发学生无限潜力。

六、分享教育——各环节重分享，跨组跨班聚智慧

“分享教育”需渗透于项目的各个环节。无论是资源分享、智慧分享、能力分享，还是组内分享、班内分享、年级内分享，都增强了团队合作意识，主动沟通和交往促进了学生的身心发展。

本项目采用循环式探究过程，“作出假设”和“解释问题”两个环节涉及全年级学生的大范围分享。例如，学生第二轮探究的假设、理由和研究对象等都发生着有趣的变化，体现学生的发散思维，同中求异，多向辐射，如表2所示。

表2 学生第二轮假设摘录表

自从三（8）班某组学生提出要将水果放在饮料里观察腐烂速度，并把实验装置放在实验室后，“加饮料”的设想在全年级掀起新一轮探究浪潮。最初是进行“可乐与直饮水”的对比实验；接着，有学生提出可乐是有颜色的，直饮水是无色的，这样对比不公平，改用“雪碧与直饮水”作对比；然后，有学生作出带气橙汁会使水果腐烂速度变慢的假设，设计了“美年达与果粒橙”的对比实验……全年级学生在分享中碰撞出创新思维的火花。

分享教育也使“解释问题”更为热烈和精彩。例如，在分析“水果放在可乐中腐烂速度比放在直饮水中慢”实验结果的原因时，有学生认为，可乐太甜了，即便细菌喜欢甜的环境，但太甜也没法生存，所以腐烂速度变慢；有学生认为，可乐里是二氧化碳，不是氧气，微生物没有氧气也就没法存活，所以腐烂速度变慢；有学生认为，可乐里本就有防腐剂，是防腐剂导致腐烂速度变慢的；有学生认为，可乐能用来洗马桶，所以它有杀菌作用，细菌就没法存活了……这场跨班级的头脑风暴，让不同认知经验、不同观察视角的学生齐聚一堂，助力全体学生看问题更全面。同时促使一些小组在探究后萌发新思考，提出新疑问、新猜想和新设计，着手开展新一轮探究。分享教育激发学生的积极性和创新思维，让他们的思考不只停留在“是什么？”，还追问“为什么？”“怎么会？”，从而培养学生的对策思维和解决问题的能力。

七、新颖性——小创新促完善，改进技术与材料

“新颖性”是创客课题的重要特征，学生除了在项目各活动中都有大胆创新，还在应用技术和选择材料两个细节上帮助教师完善活动和改进实验。

考虑到学生初次使用“赛·课堂”数字教学系统，笔者设计的操作界面大多采用“拍照”、“勾选”和“文字输入”相结合的形式。然而，对于初次接触打字的学生而言，“文字输入”仍有一定难度。实践中，学生拼音打字不熟练，手写输入又慢，效果欠佳。因此，有学生大胆提出尝试使用输入法中的语音输入，效果非常出色。虽然这只是一个小小的技术创新，却是学生的智慧成果。

笔者在“设计实验”界面，依据探究内容，提前预设了丰富的实验材料。在交流分享环节中，有学生代表小组发言：“我们的假设是，热的环境会使水果腐烂更快”，但实验材料并未选择预设的“加热垫”，而是补充了“热温箱”。当被问及原因时，学生解释道：“加热垫是在底部加热，会导致水果一部分热一部分冷，这与放在冰箱中四周都是冷的环境不同。因此，加热垫不能作为实验组的材料，而热温箱更加合适。”学生综合运用了逻辑思维和辩证思维，有理有据地指出教师预设存在不周全之处，并提出了对实验材料进行创新改进的建议。

八、互动和合作——增设质性评价，自评互评助成长

“互动和合作”是跨学科主题学习的重要组成。学生在团队合作中，能发现自己与同伴的异同，认识到个性特长的差异，觉察到自己和同伴的共同成长。三年级学生能对自己和同伴的行为展开反思，也有承担更多责任的意愿。由此，除了常规评价方式，笔者还增设了“反思性评价”，即“写给自己的表扬信”和“写给同伴的表扬信”这类质性评价。

“反思性评价”强调以“自我参照”为标准，记录团队或个人在活动中遇到的问题及对应的解决方案，并记录成功时的喜悦和原因，同时也要记录失败后的分析和感悟。此外，还要记录自己在活动中的表现和转变，以及对同伴的肯定和期许。通过自评互评，能够更多地展示学生的个性和成长，从而帮助他们更好地认识自我、建立自信，并促进共同发展。

作者：谈晓颖 上海市普陀区新普陀小学东校