學科科技活動的項目化學習提升策略

錢永昌

摘要：項目化學習對學生發展核心素養具備獨特優勢，推廣和開展項目化學習已經成為核心素養落地的重要途徑。從學科科技活動走向項目化學習是推廣和開展項目化學習的一條捷徑。通過學科科技活動和項目化學習特征的對比，提出由學科科技活動向項目化學習轉變以提升學生發展核心素養的策略。具體包括：利用工程設計流程，優化學科科技活動;注重交流展示環節，實現核心知識的深度理解;突出過程評價，實現學科科技活動的項目化。

關鍵詞：學科科技活動;項目化學習;學生發展;核心素養

項目化學習是指學生在一段時間內對與學科或跨學科有關的驅動性問題進行深入持續的探索，在調動所有知識、能力、品質等創造性地解決新問題、形成公開成果中，形成對核心知識和學習歷程的深刻理解，能夠在新情境中進行遷移[1]。項目化學習倡導學生在應用所學的數學和科學知識來應對真實世界挑戰時，他們創造、設計、建構、發現、合作并解決問題。它為學生提供融入真實情境的體驗，輔助學生學習，幫助學生對各領域概念形成深度而真切的理解。項目化學習對學生發展核心素養具備獨特優勢，推廣和開展項目化學習已經迅速成為新一輪課程改革背景下中國教育的熱點。學科科技活動是與項目化學習較為接近的、一線教師較為熟悉的常規教學活動。學科科技活動是基于學科教學需要、在課堂內外開展的以培養學科興趣和實踐能力為目標的學科制作或學科探究活動。筆者將學科的科技活動與項目化學習進行比較，期望找到一條將學科科技活動進行適當改造、將其轉化成項目化學習的路徑。這樣既可以發揮學科科技活動的最大效益，又可以讓老師們快速走進項目化學習，促進學生核心素養的發展。

一、項目化學習與學科科技活動的比較

1.??? 特征不同

項目化學習的特征是：真實的驅動性問題;在情境中對問題展開探究;用項目化小組的方式進行學習;運用各種工具和資源促進問題解決;最終產生可以公開發表的成果[1]。

學科科技活動的特征是：通過任務驅動;基于評比需要;基本沒有過程指導與評價;內容主要局限于單一學科;成果一般以提交報告或作品的形式呈現。

2.??? 目的不同

項目化學習是學生在一段時間內通過研究并應對一個真實的、有吸引力的和復雜的問題、課題或挑戰，從而掌握重點知識和技能。項目化學習的重點是學生的學習目標，包括基于標準的內容以及如批判性思維、問題解決、合作和自我管理等技能。

學科科技活動對核心知識目標達成一般沒有特定的要求。它對學生核心素養目標達成聚焦不夠，一般僅是圍繞某一學科知識，作為學科課堂教學的延伸、鞏固與發展，以培養學科興趣為目的。

3.??? 參與對象廣度不同

項目化學習對象是全體學生，以小組的形式全員參與。盡管有時角色分工不同，但是通過展示交流所有的學生都能對核心知識有深度的體驗與理解。

學科科技活動一般不強制要求人人參與，學生自主選擇參與。部分沒有參與活動的學生既沒有機會體驗學科科技活動的過程，也沒有從其他參與活動的學生處獲取交流經驗的機會。

4.??? 評價方式不同

項目化學習過程與結果評價并重，而學科科技活動以鼓勵、表彰為主，幾乎沒有過程性評價，很少開展個人反思和團隊反思。學科的科技活動更加注重物化的成果，具體獲得成果經歷怎樣的探索過程并不重要，也很少要求過程記錄。學科的科技活動雖然也有強調動手能力、創新能力的培養目標，但較為空洞，很難落實到每個環節中。

二、由學科科技活動向項目化學習轉變的策略

1.??? 利用工程設計流程，優化學科科技活動

工程設計流程是工程師為了解決特定問題，通過長期實踐總結出的解決問題的一整套較為確定的步驟。一般包括：識別問題和制約因素;調查研究;形成合理的多種解決方案;分析解決方案;建立模型;測試、評估，并改進解決方案;交流總結溝通反思等環節。利用工程設計理念組織學科科技活動，能優化學科科技活動流程，促進學生思維能力、元認知能力的發展，提高活動效率。利用工程設計理念開展科技活動設計應提供盡可能多的機會讓學生嘗試、改進自己的方案。針對中學生，以上工程設計流程還可以簡化為四步循環模型（賽耶模型）：明確問題、描述具體要求、提出可選擇的方案、分析測試解決方案[2]。

案例：搭建“意大利面搭高塔”活動

材料：30根意大利面條，1米細棉線，1米窄膠帶，小剪刀。

要求：搭建高塔最高，而且穩定，即在塔頂放一顆棉花糖也能站立不倒。

第一組教師只提要求，沒有具體指導。學生制作過程的自我描述如下：關于意大利面搭建高塔的活動，我和組員還沒來得及想就迫不及待地動手了。可是，沒搭一會兒，老師就走了過來，提醒我們底座不夠穩。一開始，我們還不以為然。可是，當高度超過50cm時，看起來柔韌無比的意大利面咔嚓一下折斷了。這時，我才意識到底座穩定對建筑的重要性。可是，為時已晚，我們的膠帶已經只剩下10cm了……結果也就不言而喻了。我們只好把意大利面折斷，橫著疊加成了25cm的“高塔”。

對第二組活動教師進行指導，要求學生按工程設計流程進行優化：①明確任務和條件，只能利用提供的有限材料進行搭建，完成搭建足夠高的高塔。②進行頭腦風暴，提出盡可能多的解決方案。分別從高度、穩定和美觀進行評估，優選出最佳方案。③開始制作測試，測試過程給予不止一次機會，允許不斷嘗試和改進。④應用相關科學理論分析結果，交流各自得失。⑤領悟提高穩定性的方法是加大支撐面，降低重心，三角形結構的穩定性等核心知識。⑥讓愿意改進的小組繼續嘗試，直到滿意為止。按照工程設計理念，不斷改進，“意大利面高塔”最高可達1m。

通過以上案例分析以及大量的相關實踐證明，工程設計流程有利于優化方案，提高問題解決的效率和質量。

2.??? 注重交流展示環節，實現核心知識的深度理解

交流展示是對學生創造性勞動的總結和尊重。通過交流展示不僅可以促進學生對項目學習的反思，相互借鑒，加深對學科核心知識的深度理解[3];還可以提高學生的自豪感，鍛煉他們使用技術的技能，增強自信心，提高表達交流能力。交流展示的形式多種多樣，主要有以下幾種。

（1）???? 測試交流

在規定的時間，每個小組都要把制作的作品進行測試，了解作品的優劣，明確下一步的改進方向。測試后一定要進行反思和分享。首先讓學生進行自我剖析，看是否能抓住問題的關鍵。接著與其他小組學生進行互動，相互質疑、討論。最后教師或外聘工程師要做指導性的點評，促進項目有所提升。

（2）???? 主題報告

作品制作結束后，挑選不同的小組登臺展示設計的過程和總結，尋找成敗的真正原因。主題報告要求介紹項目研究的過程和反思，結果與涉及的理論等。這樣做的目的可以讓各種經驗得到交流分享，讓不同的小組對項目所涉及的核心知識有更深入的理解。

（3）???? 創建網站

創建網站和網頁可以讓更多需要的人找到自己的項目成果，便于更廣泛的交流分享。互聯網技術的應用可以將全世界的資源進行有效整合。學生可以將他們所有的PBL工作整合到一處，在一個更方便的平臺上展示給觀眾。

（4）???? STEM大賽

可以開展針對網頁的數字故事和STEM網頁大賽，還可以開展針對作品的創客大賽。在學校的科技節上開展STEM節日活動，評比展示學生的創客成果[2]。

案例：無動力減震小車

任務：制做一輛無動力小車，用該小車裝載1杯水從斜坡下行，至坡底撞墻停止。

要求車速快，裝載的水流失少。

限制條件：

①小車由各隊自行制做，必須由一塊寬15公分，長25cm的平板作為車身底板，小車要有車輪，所有的設施及裝載物都要放在車上。比賽時要求裝載物與小車同步行進。

②裝載物為敞口的一次性水杯，水杯不得加蓋，水面上不得放置物體或加入其他物質。水杯為一次性200ml航空塑料杯。

③斜坡由木板制成，跑道寬80cm，長度為350cm，坡底設置擋板。斜坡的最高點（即出發區）為72cm。

該活動為我校科技節的一個比賽項目，要求讓有興趣的學生一周后提交作品，然后我們進行測試、評獎。整個活動組織完，我們發現學生設想充滿智慧：有的將水杯懸掛在擺上，小車撞擊擋板后，水杯自然擺動，水溢出較少;有的利用海綿等吸能材料實現小車緩沖后緩慢停下，水潑出較少;最妙的是利用橡皮筋儲能，讓小車能量轉化為橡皮筋的彈性勢能。只要橡皮筋松緊適度可以調節到，小車到達下面底部時恰好停下，幾乎與擋板沒有撞擊，自然水不會有溢出。評比結束，筆者發現只有少部分學生通過參與活動取得較大收獲，大部分學生僅僅作為旁觀者，收獲甚微。

經過反思總結，第二年我們對項目評比過程進行如下改進：

①每個小組都要進行展示，并將展示過程錄像。

②結合展示過程的錄像，進行制作過程和效果介紹以及最終采用這個方案的理由，并接受班級其他小組問詢。

③在充分交流、互動、反思和分享后允許各小組有再次改進制作的機會。

這樣通過測試交流、報告分享讓所有學生對項目設計中應用到的能量轉化、力與運動、速度、慣性等核心知識有了深度理解，并通過相互交流得到創新的啟迪，從而大大提高科技活動的效益。

3.??? 突出過程評價，實現學科科技活動的項目化

教師可以根據項目化學習設定的預期目標，結合項目的過程設計評估量表，突出過程性評價。評價時要體現自我反思，小組評價和專家評價相結合。評價要將創造力評估作為整體評估的一部分。如果是基于結果的評價表只能如實記錄測試結果，無法反應制作過程和展示交流的情況。所以還需要開發項目化學習評價表（見表1）。

在每周五最后一節課前，都要完成一次自我反思（見表2）。每周選擇一個主題以開展反思。主題會每天都張貼在提示板上。寫下每周反思的日期，在兩次反思中間空一行進行區分。確保工作是清晰且完整的。既使你缺席了。依然要完成每周的反思。

內容和長度要求：每次反思都必須至少有5句話，并達到標準。

5分：清晰的主要想法;深度解釋;達到所有的任務要求。

4分：可辨認的主要想法;有證明材料但是材料有限;達到所有的任務要求。

3分：可辨認的主要想法;有證明材料但是材料有限;只有3-4句話。

待修改：可辨認的主要想法;證明材料有限;少于3句話。

總之，要將學科科技活動改造成項目化學習要求我們在選題上更加關注真實的、較復雜的現實問題，目標上更多地達成素養目標，路徑上從工程設計入手，評價上導向過程與結果并重，提供更多的展示交流平臺，切實落實學習者為中心的理念。

參考文獻：

[1]?? 夏雪梅.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐[M].北京：教育科學出版社，2018.

[2]?? 卡普拉羅，摩根，卡普拉羅主編.基于項目的STEM學習：一種整合科學、技術、工程和數學的學習方式[M].王雪華，屈梅，譯.上海：上海科技教育出版社，2016.

[3]?? 夏雪梅.學科項目化學習設計：融通學科素養和跨學科素養[J].人民教育，2018（01）.

【責任編輯 王穎】

該文為全國教育科學“十三五”規劃2018年度教育部重點課題“基于STEAM教育理念的初中物理深度學習的實踐研究”（DHA180410）的階段性成果