基于PBL 理念的高中未來科學家素養課程設計
——以橋梁制作課程設計為例

江蘇省太倉高級中學 胡 蓓 肖麗英

未來科學家素養的培養需要突破現有的固化的教學模式，以一種新型的項目化學習的理念為支撐，以學生為主體，以項目為引領，為學生創設新型的學習環境，讓學生在具體活動中研究、探究、實踐與創新，為其成為“未來科學家”夯實基礎，提供先期體驗。課程建設是發展學生素養的重要途徑，本文以“橋梁結構與模型搭建”的橋梁制作課程為例，用項目化的教學方式來探索培養學生未來科學家素養的重要路徑。

一、概念界定

（一）PBL 理念

基于項目化的學習（projectbased learning， PBL），是一種通過讓學生展開一段時間的調研、探究，致力于用創新的方法或方案，解決一個復雜的問題、完成一個項目或創作一件展示品等，是在學習過程中可以掌握多學科綜合類的新知識和新技術的探究性學習模式。項目化學習是研究性學習的主要學習方式之一，強調以學生為主體，提高學生學習興趣；基于項目的學習旨在培養學生的創意思維、創新能力、自主學習能力、團隊合作能力以及研究性學習能力等綜合性能力。

（二）未來科學家素養

未來科學家素養指為了培育學生未來能夠成為科學家或適應未來科學發展而應具備的基本科學知識、關鍵的科學方法和能力，以及必備的科學思想、態度與精神品質。基本的科學知識是對客觀世界的如實反映，比如科學史、地球發展、生命科學、科技生活、科普學術等知識，科學知識的范圍是很廣泛的，學生不可能把每一個知識都掌握，本素養旨在培養學生在普遍常識類知識基礎上再延伸提高拔尖的科學知識。科學方法是指培養學生在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段。未來科學家素養的培養更高層次的是培養學生的科學思想、態度與精神。

二、基于PBL 理念的橋梁制作課程體系建設

（一）課程目標構建

本課程目標是以 《中國學生發展核心素養》提出的“培養全面發展的人”為核心，結合橋梁結構與模型搭建課程的特點，構建以下課程目標：

1.了解橋梁的基本結構形態特征和受力方式，培養對結構設計和力學分析的興趣。

2.培養邏輯能力、計算能力、設計表達與創新能力。

3.培養團隊合作精神，自主學習和終身學習的能力。

（二）課程內容設置（見下頁表）

（三）課程實施

1.教學模式

PBL 教學模式即是老師帶領學生圍繞《橋梁結構與模型搭建》中包含的核心橋梁結構知識和重點搭建橋梁模型的項目開展的一種研究性項目化學習。教師會創設具體的情境或提出具體的問題，讓學生在自主學習中完成知識的建構，不僅將現實生活和課堂學習結合在一起，讓學生學以致用，還可以培養學生的自主學習能力、動手實踐能力和探究創新能力。

2.教學策略

(1) 基于組織的先行準備。根據課程項目的難易程度、學生的動手能力、合作素質等對學生進行分組，以40 人的班級為例，可以4-6人一組，分7-8 組。教師為每組學生準備2 份《橋梁結構與模型搭建》材料包，材料包里面包含：木條2mm×4mm×0.5m（數條）、2mm×8mm×0.5m（數條）、4mm×4mm×0.5m（數條）、10mm×10mm×0.5m（數條）、8mm×8mm×0.5m（數條），木片1mm×55mm×0.25m（數片）、1mm×55mm×0.5m（數片），麻線繩（10 米），502 膠水，砂紙；另學生自行準備美工刀（1 把）、剪刀（1把）、三角尺（1 套）、瓦楞紙板（若干）；教師還會為每組準備砝碼一套。除此之外，學生在第七章的整理設計橋梁時也可自備或自制所需的裝飾零部件，將自己的橋梁模型設計成不同風格的藝術品。

課程內容設置表

（2）基于情境的項目設計。以某區域的人們因為河流阻擋而導致交通、生活不便為引入，提出建設橋梁的重要性，本課程項目的任務即明確了下來。問題提出后，學生需要掌握一些關于橋梁的基礎概念和技能，教師在第一章內容里提供文本和視頻材料，結合學生小組進行分享交流。建立了橋梁整體觀后，再進行拆分，從第二章開始動手實踐操作，先從體驗橋梁的簡單構造出發，對橋梁的各結構與受力分析等任務完成后，再將橋梁部件進行整合，最后進行項目評比驗收。

（3）基于幫促的教師角色。在整個課程項目的學習過程中，教師為學生提供學習材料、布置學生收集材料、引導學生提出問題并幫助學生解決問題，起的是輔助者、引導者的作用，即形成幫促的教師角色。基于PBL 理念的教學要能使學習者更主動地投入到教學活動中去，激發學生的主觀能動性，構建起學習者終身學習的理念和能力。

（4）基于合作的小組學習。根據“異質同組、同組異質”的原則進行分組，可以按照教師指定形成小組也可以學生自愿組織，既要保證小組內每個成員都能夠為本組活動出力，也要能夠讓小組之間產生競爭力。合作學習既可以在課堂上交流討論、設計橋梁、動手制作等，也鼓勵學生在課余利用互聯網的技術支持組織收集材料、進行實地考察等。小組成員們在合作學習的過程中不斷迸發出來的思維的火花，使學生們都能盡己所能，得到最大程度的發展，為課程項目的實施提供取之不竭的動力源泉，合作學習也是未來科學家素養不可或缺的一種科學探究能力。

3.教學評價

對學生學習成果的評價要基于過程性、多樣性和發展性等特點，不僅要關注橋梁模型成果的評價，也要關注每節課上學生的表現；不僅可以從動手實踐操作角度進行評價，還可以圍繞本課題“未來科學家素養”角度具體地從橋梁知識的掌握、橋梁模型的設計、小組合作精神、創新探究精神等角度進行評價；不僅需要教師對學生進行評價，也需要學生對自己的評價以及學生小組之間的互相評價；為了基于PBL 理念的橋梁制作課程的可持續性發展，不僅要有教師對學生的評價，還要關注學生對教師的評價以及師生對課程的評價。

為了解決真實情境中的問題，教師基于PBL 理念引導學生在橋梁制作課程中綜合運用高中物理、數學、化學、歷史、地理、美術、外語等多門學科基礎知識，激發了學生自主學習的熱情，鍛煉和培養了學生的實踐創新能力和科學探究精神，為其成為“未來科學家”提供了先期體驗。未來科學家素養課程不是要培養“思想的巨人，行動的矮子”，而是在重理論的同時更重實踐和創新。

三、結語

創新是當今社會發展的必備要素，無論是科學思維的創新、科學技術和方法的創新都是本課程的目標指向。而創新始于實踐，所謂實踐出真知，學生在模型的制作，實驗的真實操作中會逐漸感受到科學的魅力，體會到真實的“做科學研究”的感覺，而在一次次的強化中，思想的花火便擦亮了。