項目式學(xué)習(xí)中學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成

代立超

學(xué)校的畢業(yè)課程中很重要的一部分是項目式學(xué)習(xí)，我們2016年以“My City”為主題開展科學(xué)探究活動，以提升學(xué)生的科學(xué)思維。

項目式學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，PBL）是一種通過讓學(xué)生開展一段時期的調(diào)研、探究，致力于用創(chuàng)新的方法或方案，解決一個問題、困難或者挑戰(zhàn)，從而在這些真實的經(jīng)歷和體驗中，習(xí)得新知識和獲得新技能的教學(xué)方法。在項目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)者變成主動學(xué)習(xí)者，可以通過聚焦某個感興趣的話題，明確想要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)習(xí)具有實際的價值和意義。此時的教師，變成了引導(dǎo)者和輔助者。項目式學(xué)習(xí)更強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主探究、創(chuàng)造、關(guān)聯(lián)知識和實際生活的能力。

“My City”項目式學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及廣泛，涵蓋學(xué)生感興趣的傳統(tǒng)文化、天文地理、經(jīng)濟(jì)、科技等多個領(lǐng)域。對于涉及科學(xué)領(lǐng)域的項目式學(xué)習(xí)，科學(xué)組教師認(rèn)為，應(yīng)注重對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，幫助他們理清項目式學(xué)習(xí)的基本方法，如確定研究主題、制定學(xué)習(xí)計劃表、進(jìn)行實驗、數(shù)據(jù)整理與分析、研究結(jié)果發(fā)表與展示。考慮到學(xué)生的年齡特點，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到選題應(yīng)盡可能小，盡量與生活實際產(chǎn)生聯(lián)系，避免高端、深奧、可操作性差的選題。展示內(nèi)容包括以下方面，如研究題目、摘要、問題、提出假設(shè)、研究背景、實驗材料、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)與分析、研究結(jié)果、討論與展望。

本文以我校六（10）班袁樂然同學(xué)對學(xué)齡前兒童使用門鏡問題展開的研究，動手制作門鏡潛望鏡裝置為例，談?wù)勅绾尾拍苡行ч_展項目式學(xué)習(xí)。她撰寫的研究報告參加海淀區(qū)青少年科技創(chuàng)新大賽，獲得評委的一致好評，成功晉級北京市青少年創(chuàng)新科技大賽。

1.確定研究題目

2016年夏天，5歲的小表妹來我家玩，當(dāng)時我正在寫作業(yè)，突然聽到有人敲門，便讓表妹看看外面是誰。不一會兒，見她直接拿著一個快遞回來。因為個子矮，看不到貓眼，她一著急就直接把門打開了。幸好不是壞人假裝快遞員，不過也嚇得我驚出一身冷汗，于是便產(chǎn)生探究貓眼工作原理和設(shè)計一個方便兒童使用貓眼的裝置的想法。經(jīng)過調(diào)查研究和實驗測試，我弄清了貓眼的光學(xué)知識，并提出利用潛望鏡原理設(shè)計門鏡潛望鏡的具體方案。

2.時間計劃表

3.收集數(shù)據(jù)、資料（簡略介紹步驟）

這一階段主要涉及：查找門鏡光學(xué)知識；查找潛望鏡光學(xué)知識；查找透鏡成像光學(xué)知識。

4.實地調(diào)查與訪談

在小區(qū)中調(diào)查了解學(xué)齡前兒童單獨在家的情況及對門鏡潛望鏡的需求和接受程度等。結(jié)論如下：（1）通過個別訪談，發(fā)現(xiàn)學(xué)齡前兒童在某些情況下確實會被短時間地單獨留在家里。（2）對兒童因身高夠不著門鏡，被訪者普遍反映，如果發(fā)明一種東西，無論孩子多高，拿在手里都能方便地看到防盜門外面的情況，非常有必要。

5.問題剖析

通過對門鏡和潛望鏡及透鏡成像原理進(jìn)行分析，可得出如下結(jié)論：如果直接拿潛望鏡對著門鏡觀察，本質(zhì)相當(dāng)于人眼遠(yuǎn)離門鏡大約有潛望鏡鏡筒長度那么遠(yuǎn)的距離，可想而知，根本不可能看清外面的景物。實驗也驗證了以上結(jié)論。現(xiàn)在的問題是，能否將人眼觀察門鏡的位置適當(dāng)外移（外移距離等于潛望鏡的長度）？如果能夠?qū)崿F(xiàn)，人眼在外移后的位置處觀察門鏡，就相當(dāng)于人眼直接在門鏡附近觀察。因此，門鏡觀察位置能否外移適當(dāng)?shù)木嚯x，是本次研究的關(guān)鍵，也是門鏡潛望鏡設(shè)計成敗的決定因素。

6.研究過程（簡略介紹）

這個過程包括進(jìn)行光路實驗、潛望鏡加工改造、透鏡加工改造、組裝等內(nèi)容。

7.研究成果

經(jīng)過仔細(xì)的調(diào)整與實驗，我終于制作完成門鏡潛望鏡裝置，如圖1所示。在本作品中，為了演示方便，直接將門鏡固定在潛望鏡上了。在實際應(yīng)用中，可以將演示門鏡拆下來，直接手持，用物鏡靠近防盜門的門鏡進(jìn)行觀察。

8.結(jié)論與體會

經(jīng)過理論分析和實踐操作，利用透鏡對光線的折射、匯聚原理，我對潛望鏡進(jìn)行改造，并利用透鏡鏡片組合，解決了門鏡觀察位置外移的關(guān)鍵問題，從而解決了學(xué)齡前兒童（包括殘疾人或腿腳不便的老人）使用門鏡的困擾。

通過這次研究，我學(xué)會如何系統(tǒng)地選題、上網(wǎng)查閱資料、訪談?wù){(diào)研、實驗測試和撰寫論文，切身感受到科研工作的不易和科學(xué)精神的重要；體會到研究工作，特別是實驗測試，必須認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍，來不得半點兒馬虎。雖然我花費3個多月的時間和精力做這個研究，但在幫助學(xué)齡前兒童解決使用門鏡的困擾中發(fā)揮了小小的作用，感到非常充實和快樂。

9.建議

門鏡潛望鏡使用方便，實用性強(qiáng)，各零部件結(jié)構(gòu)簡單。如果按照樣品做成產(chǎn)品，銷售給有學(xué)齡前兒童的家庭，既可以作為孩子的玩具，又可在日常生活中解決實際問題，具有較大的推廣價值。建議商家可以仿造樣品進(jìn)行部分批量生產(chǎn)，讓更多的學(xué)齡前兒童方便、安全地使用門鏡。

此外，如果把上述裝置內(nèi)嵌在防盜門中，不僅可以方便小孩和行動不便的老人使用門鏡，還可以防止小偷利用“貓眼”窺視室內(nèi)，通過專用工具破壞“貓眼”，實施盜竊。真是一舉兩得。

除此之外，其他學(xué)生還開展了創(chuàng)新發(fā)明的項目式學(xué)習(xí)，如制作農(nóng)事小日歷、書簽式讀書燈、便攜式折疊擔(dān)架、巧捕蟑螂裝置、乒乓球拾球器等。自項目式學(xué)習(xí)活動開展以來，科學(xué)教師在科學(xué)課上會帶領(lǐng)學(xué)生對自己感興趣的內(nèi)容展開討論，讓學(xué)生“頭腦風(fēng)暴”，說出自己有疑惑或感興趣的話題，探討選題是否可行。學(xué)生們自主開發(fā)出許多有趣的題目，如紙飛機(jī)機(jī)頭形狀與紙飛機(jī)飛行距離的關(guān)系、紙飛機(jī)機(jī)翼與飛行距離和時間的關(guān)系、香蕉與土豆誰更容易發(fā)霉、怎樣才能讓小蝸牛出殼、冰箱里的氣球、怎樣做出人造彩虹、蘋果氧化觀察實驗等。我們欣喜地發(fā)現(xiàn)，學(xué)生都有自己獨特的思維，所選擇的題目與生活實際聯(lián)系緊密。

項目式學(xué)習(xí)是一種知行合一的體驗式和實踐式的學(xué)習(xí)方法，可以讓學(xué)生帶著解決問題的目標(biāo)去學(xué)習(xí)，而這個目標(biāo)必須是某個現(xiàn)實目標(biāo)，需要教師引導(dǎo)學(xué)生來把握，讓學(xué)生用他們自己的視角去發(fā)現(xiàn)問題并展開研究，這本身就是帶著一種內(nèi)在驅(qū)動力的學(xué)習(xí)。不能按照成人的編排完成教科書上的任務(wù)，這與學(xué)校一直倡導(dǎo)的基于兒童立場的自主學(xué)習(xí)相吻合。相信在今后畢業(yè)課程的“My City”項目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生一定能夠展示出一個又一個富有創(chuàng)造力的研究成果。

責(zé)任編輯：孫建輝