以教科版六年级上册《能量》单元中开展的“火星车设计与制作”项目为例，这个单元原结构遵循了从能量形式认知到能量转化探究的脉络。单元以“第1课各种形式的能量”为起点，引导学生回顾声、光、热、电、磁等能量形式及生活应用，安排“调查家中使用的能量”实践活动；随后，聚焦“电和磁”范畴，通过“电磁铁”“神奇的小电动机”等课程，探究电能与磁能的相互转化及应用；最终在“能量从哪里来”中引导学生思考能源问题，了解新能源开发。

该设计虽体现从认识到应用的递进，但各课内容独立、知识点分散，学习活动多为认知性学习和验证性实验，缺乏贯穿始终的真实情境，导致学生难以整合知识点、应用于解决复杂问题，与工程实践所需的系统思维和应用能力培养不匹配。

基于此，依托“中国航天”背景与“天问一号”登陆火星的真实事件，对单元进行项目化重构。重构后以“设计制作能在火星环境行驶、执行探测任务的火星车”为核心驱动任务，将原单元知识点嵌入任务各环节，构建“火星环境认知-火星车命名-火星车设计与动力系统实现-制作测试迭代-成果展示延伸”的完整流程。

此次重构是深度整合而非简单包装：一是将知识序列转化为实践序列，学生学习“电和磁”是为解决“能否用电磁铁驱动火星车”，理解“能量转化”是为决策火星车动力来源，实现从“知识本位”到“素养本位”的转变；二是拓展为跨学科视野，融合科学、技术、工程、数学、语文、艺术及德育，让学生体验解决真实问题所需的综合素养。

该设计契合2022版科学课标“探究实践”与“综合育人”要求，以工程实践为载体，将学科核心概念与跨学科概念融入解决火星车动力问题的全过程，践行“做中学”“用中学”“创中学”的理念。

项目化学习的核心在于让学生亲身经历完整而真实的工程实践过程。在本项目中，以“设计-制作-测试-迭代”的工程闭环为主线，引导学生像真正的工程师一样，在解决真实问题的过程中应用知识、发展思维、提升素养。

1.项目启动——明确任务，激发探究

项目启动阶段，我们为学生设置了富有挑战性与时代感的驱动性问题：“截至目前，‘天问一号’火星车因工作期限等因素已停止探测任务。作为一名航天爱好者，你能否尝试设计并制作一辆新一代火星车模型，为其后续探测任务提供创意与设计参考，甚至为我们的航天工程师带来启发？”这一问题瞬间将学生从单纯的学习者，转变为肩负使命的“小小航天工程师”，让他们从被动接受知识的对象，成为主动探索、解决真实科技问题的参与者。

明确任务后，学生像工程师那样开展详尽的“需求分析”与“背景调研”。各小组通过网络、教师提供的资料包，系统查阅火星大气成分、地表地形、土壤特性、温度范围、辐射水平等环境因素。这一过程不仅锻炼了学生的科学探究能力，更是工程实践中“明确限制条件”的关键一步。学生逐渐意识到，火星车设计绝非天马行空，每一项功能、每一种材料的选择，都必须建立在对火星环境的深刻理解之上，“结构与功能相适应”的跨学科概念也在此得到具象化体现。

同步开展的命名活动中，学生查阅我国航天器命名的缘由、规则与规律，重温《山海经》中的人物形象与故事情节，在实践中加深了对传统文化的理解与认同。

2.评价前置——精准导向，助力成长

为保障项目顺利实施与成果产出，项目启动后，我们将评价标准下发给学生。评价体系包含学生过程性评价表与教师评价表，两份评价表发挥双导航作用，引领项目有序推进。

评价前置策略让学生在项目实施过程中，可随时对标评价量规，进行自我评估与反思，清晰掌握自身作品的完成进度与提升空间。评价不再是项目终点的评判，而是贯穿全程的学习工具，有效促进了学生元认知能力与高阶思维的发展。

3.开展设计——深化理解，思辨创新

基于对火星自然环境的学习、资料查询，以及对“祝融号”和其他国家火星车设计的参考，各小组进入设计阶段。他们结合土壤采样、大气成分分析、地形勘测等预设探测目标，确定火星车的整体结构与动力系统。

课堂上，学生积极探讨多种能量形式，提出电能、太阳能甚至核能等供能方案。有学生提出用多个蓄电池供能，立即引发小组热议，其他学生结合火星与地球的距离、火星地形特点及电池自身重量等因素，有理有据地提出反驳。不同于以往“一人回答、多人走神”的课堂状态，学生全程专注，主动列举证据、批判性表达观点，在思辨中充分发展了高阶思维。

设计成果以工程设计图形式呈现，学生自主要求绘制多视角观察图，标注关键尺寸与所用材料，深度融合了数学测量、比例与空间几何知识。同时，为凸显作品特色，学生设计专属标识，充分运用美术设计与表达能力，实现了多学科知识的融合应用。

4.制作模型——物化实践，迭代提升

设计图完成后，项目进入激动人心的“物化与制作”阶段。学生依据设计图和材料清单，选用纸板、木棍、电机、齿轮、橡皮筋及废旧乐高零件等低成本材料动手制作，将抽象设计转化为具体实物。这一环节既是关键一步，也是困难集中显现的阶段，连接结构不稳固、车轮打滑、动力不足、传动效率低下等问题层出不穷。

这些挑战驱动项目自然进入“测试与迭代”循环。学生依据“作品测试评价表”，对火星车的行驶性能、越障能力、功能实现度等进行系统测试，细致观察、记录并分析故障原因。结合测试反馈与组间互评建议，各小组开展研讨，修改设计图、优化结构，甚至更换动力方案，完美再现了“设计-测试-分析-改进”的工程迭代过程。这让学生深刻理解了工程的复杂性与系统性，更培养了他们面对失败的坚韧品格与解决问题的能力。

最终，各小组均成功制作出可运行的火星车模型。在班级与年级成果展示会上，各组像工程师团队一样，自豪地展示作品，阐述设计理念、功能特点、遇到的问题及解决方案。这场展示不仅是作品验收，更成为学生思维碰撞、语言表达与深度反思的重要舞台，圆满实现了项目化学习的育人目标。

1.作品优化与展示

项目最终的物化成果并非终点，而是新一轮思维跃升的起点。我们通过组织班级、年级范围内的“火星车工程展览”与“项目路演”，为学生搭建展示、交流与反思的真实平台。在各组完成模型制作后，学生不仅要以实物形式呈现作品，还需以“工程师团队”的身份登台，从设计理念、功能实现、技术难点与解决方案等多维度进行汇报展示。

这一过程极大地锻炼了学生的表达与应变能力，更关键的是，在倾听他组汇报、接受他人质询的过程中，学生不断反观自身设计的合理性、功能的可实现性与结构的稳定性，形成"展示-反馈-优化"的良性循环。

2.竞赛引领

对于在项目中表现出浓厚兴趣与创新潜力的学生，我们进一步提供“水到渠成”的延伸平台——鼓励并指导其参与更高层次的科技竞赛活动，如全国青少年航天创新大赛。教师会协助学生从竞赛要求出发，对原有作品进行功能细化、结构强化与系统优化。竞赛经历进一步激发了他们的科研热情与追求卓越的内在动力，使项目学习成效得以在真实竞技环境中接受检验、获得认可。

3.协同育人

本项目通过系统化的设计与实践，初步构建了“教学-实践-展示-拓展”一体化的育人新生态。在教学层面，它以国家课程为基石，通过单元重构与项目化实施，实现科学与工程、数学、艺术等多学科的深度融合；在实践层面，学生经历完整的工程闭环，从知识运用、动手实践到迭代创新，能力得以全面提升；在展示层面，通过展览、路演等活动，学生的学习成果被看见、被讨论、被认可，增强了学习成就感与主体意识；在拓展层面，通过竞赛、社团等活动衔接，为学有余力、怀有浓厚兴趣的学生提供持续发展的通道。

“火星车”项目化学习的实施，让学生在工程实践中深化了科学概念理解，初步建立了工程思维。我们通过“单元重构-项目驱动-成果延伸”三维路径，实现了小学科学教学中工程思维与实践能力的有效培养，促进知识向能力、能力向素养的转化，其可操作性强、推广价值高，为教师提供了清晰框架，构建了“教学-实践-拓展”一体化的育人生态。

未来，这种教育模式可推广至更多学科与主题，通过校际交流、教师工作坊等推动教学转型。“火星车”项目不仅是作品的完成，更是教育理念的落地，让学生在创造中感受科学与工程的魅力，为其成长为具备创新精神与实践能力的时代新人奠定坚实基础。