中學理科教育中項目式學習的內涵與特征

盧姍姍， 畢華林

摘要： 立足當前中學理科教育中項目式學習的實踐現狀，通過辨析“項目”的含義，與情境、活動、問題等進行區分，明確項目式學習的內涵；闡明了項目式學習的關鍵特征，包括學習開端有待解決的真實問題，學習結果必須制得產品，學習活動必須應用技術。最后針對教學實踐中的問題，給出具體的教學建議。

關鍵詞： 項目式學習； 中學理科教育； 教學方法

文章編號： 1005-6629（2023）02-0003-05? ??中圖分類號： G633.8? ??文獻標識碼： B

當前在我國中學理科教育教學中，項目式學習受到廣泛關注。項目式學習起源于16世紀意大利建筑藝術學校開展的項目工作［1］。1918年，克伯屈（Kilpatrick）首次提出項目式教學方法，明確該教學方法基于杜威“做中學”的理念，是為滿足學生當前或今后生活的需要而開展的一種有目的的教學［2］。2011年美國發布《新一代科學教育框架》，將工程實踐的思想納入課程改革［3］，以整合科學、技術、工程和數學等多學科知識的STEM課程成為教育領域研究與實踐的熱點。作為STEM課程重要學習方式的項目式學習倡導解決生活中的真實問題，這類問題多是復雜的、開放性的，需要融合多學科的知識，能夠促進學生核心素養的發展［4］。

然而，教學實踐中實施項目式學習卻遇到了一些困難。對廣大教師來說，首要的問題是對“項目”沒有清晰的認識，甚至存在誤解，常常將問題情境、探究活動、學習任務等當作項目，于是將原有情境教學、探究教學等貼上項目式學習或項目式教學的標簽?！绊椖俊笔鞘裁矗宽椖渴綄W習有哪些關鍵的特征？它與情境教學、探究教學有什么區別？從理論上對項目式學習的內涵與特征進行辨析，將有利于在實踐中更好地開展項目式教學。需要說明的是，項目式學習還有其他的一些名稱，如項目式教學、基于項目的學習（PBL或PjBL）［5］、基于項目的科學教學［6］等。以下主要采用項目式學習這一表述方式，側重于“學”的角度描述，但當描述教師教學時也會用到項目式教學，二者沒有本質區別，只是論述的視角不同。

1? 項目式學習中“項目”的內涵辨析

項目式學習有很多定義。例如，項目學習指的是一套能使教師指導學生對真實世界主題進行深入研究的課程活動，具體表現為構想、驗證、完善、制造出某些東西［7］；項目式學習是以建構主義理論為指導，以小組合作方式進行規劃和解決項目任務的學習方式［8］；“基于項目”的科學教學是指教師通過驅動性問題組織、引導、展開教學活動，學生在這些活動中相互合作、運用新的學習技術去參與探究以解答問題，開發和呈現表征問題解決的成果［9］。雖然研究者普遍承認項目是項目式學習的核心，但很少有研究者在定義中對“項目”給出明確的界定。

要深入把握項目式學習的內涵，對“項目”的理解是關鍵。有研究者曾對項目進行過界定，認為項目是一種能引起學生興趣、值得努力去對真實世界作深入調查研究的活動［10］。這個描述同樣適用于科學探究等其他活動，從項目式學習的起源去認識項目的內涵，可以更好地幫助教師清楚地判斷一項活動是否為項目。實際上，克伯屈在提出項目式教學方法時，給出了項目的三個標準，分別為：（1）帶有生活目的；（2）學生全身心地投入；（3）需要應用知識［11］。根據這三個標準，通過辨析項目與情境、活動與問題的區別，從而明確項目式學習的內涵。

1.1? 項目是帶有生活目的的情境

從情境的內涵及本質來看，情境是知識產生的背景和發展脈絡［12］。教師創設情境的目的是幫助學生理解將要學習的科學知識，可以是教師改造的經驗、加工的史實、真實的事件等。因此，情境的來源比較廣泛，可以是學生的日常生活、科學發展史、社會的熱點話題、科技前沿等。

然而，教師在課堂上創設的很多情境對學生來說并不帶有生活目的。生活目的是滿足學生的生活需要，需要產生于學生對當前生活環境感受到的一種缺乏感和不滿足。只有讓學生感受到情境中發生的情況曾經（或將會）出現在學生生活中，并且已經（或可能）對他們的生活造成干擾，他們才會感受到完成項目與自己的生活密切相關。

項目是帶有生活目的的情境。項目有時被誤解為真實的生產、生活情境。例如，合成氨的工業生產被當作一個項目。合成氨工業雖然是真實的生產情境，但是能否當作項目，還需要判斷該項目對學生是否具有生活目的。對企業工作人員來說，提高氨合成的效率，直接帶來工業利益，隨之提高自己的生活質量，具有生活目的，是一個項目；然而，對學生來說，合成氨發生在學生生活中的可能性很小，無法直接對學生的生活產生影響。換句話說學生可能不太關心合成氨之后會對自己的生活產生多大的改進。從這個角度看，學生利用已有知識模擬解決生產情境中的問題，而不帶有生活目的，則不能當作項目。

1.2? 項目是需要全身心投入的活動

根據活動理論的觀點，活動是為完成特定目標必須執行的一系列行動［13］?；顒邮且酝瓿赡繕藶閷虻?，可以是學生在開展探究過程中進行的一些計劃、預測、想象等心理活動；可以是學生動手做實驗、查閱資料、拼插模型、繪制概念圖等行為活動。

然而，當前課堂上學生進行的一些活動，多是為了完成教師提出的探究任務而執行的一系列操作，學生在活動過程中常常表現為被動的、機械化的行為。例如，按照既定的操作步驟開展實驗，動手模仿制作一個物品，這類的探究活動不是項目。需要說明的是，實踐探究中學生也會有全身心投入的過程，但更多是由興趣激發的，與項目強調個人生活需求驅動的全身心投入是不同的。

項目是學生全身心投入的活動。例如，制作果酒這項活動，一種情況是學生為了完成教師布置的任務，按照給定制作步驟進行操作，這種情況只能當作活動。項目式學習的情況是學生有制作果酒的生活需要，比如家里剩余許多水果，一時吃不完，想利用這些水果制作果酒。在生活需要的驅動下，學生會主動查閱資料了解果酒發酵的過程、條件、發酵技巧、注意事項、保存裝置等。在整個過程中，學生密切觀察和記錄果酒發酵的一系列變化，時刻關注著每一個階段的情況。項目式學習中的活動是學生基于生活目的而開展的，不僅僅是感興趣，還有專注和鉆研的態度，是全身心地投入和心甘情愿地付出。

1.3? 項目是應用綜合知識解決的問題

問題是思維的源泉和動力。有的教師混淆了項目與開放性問題。項目是學生在日常生活中已經面臨或即將面臨的真實問題，它具有復雜性、開放性等特點。從學習心理的角度來看，著名教育心理學家梅耶（R.E. Mayer）認為問題的產生是學生想讓某種情況從一種狀態轉變為另一種不同的狀態，但是不知道如何掃除兩種狀態之間的障礙［14］。與其稱作問題，不如稱為學生在日常生活中遇到的難題、困擾、麻煩，更容易讓人理解和區分項目中的問題與課堂教學中教師提出的問題。項目中的問題是學生生活中面臨的一種不滿足的狀態，他們的生活需求則是轉變為一種更加美好的狀態，但是如何達到實現美好生活的目的，學生并不清楚。

解決項目的問題需要應用綜合知識，包括：了解問題產生的原因及背后的科學原理，應用技術手段，進行數學演算，實施工程實踐制造一個目標產品。解決項目的問題主要依靠的是工程技術，關鍵是設計和建造（物化），設計過程中需要技術思維，建造過程中需要技術手段。最后還要評價產品是否解決了問題，滿足生活需要，如果不能還需要持續改進和優化產品。

2? 項目式學習的關鍵特征

關于項目式學習的研究持續了近一個世紀。2016年，哈斯尼（Hasni）等人對項目式學習的研究進行了綜述，總結概括了研究者普遍認同有關項目式學習的五個特征［15］，分別是：（1）必須有待解決的真實生活問題；（2）學生參與調查和設計的實踐活動；（3）結果必須制得產品；（4）學生之間有合作；（5）活動過程中使用技術。這些特征為教師開展項目式教學提供了比較明確的參考。在這五個特征中，項目式學習必須具備三個關鍵特征。

2.1? 項目式學習必須有待解決的真實問題

項目式學習的開端必須有需要解決的真實問題。這類問題是學生在日常生活中曾經或者即將遇到的真實問題，與學生的生活密切相關；問題是開放的、復雜的，需要學生付出高水平的智力活動才能解決；問題最終得以解決的成果不限定。項目式學習的問題與課堂上教師提出的探究問題是不同的。一個具有探究價值的問題可以來源于日常生活，也可以來源于學科發展，它回答“是什么”“如何”以及“為什么”這類的問題，關注的是問題背后的科學原理。而項目式學習回答的是“如何”解決問題，關注的是如何處理生活中的問題，有沒有得到有效的解決，是否改善了學生的生活質量。

問題的真實性體現在與學生的生活需求緊密相關。如前所述，需求是學生對生活狀態的一種不滿足，通過項目式學習來改進。例如，學習乙酸乙酯制備時，有的教師會布置任務，要求學生制備肥皂，提出問題“如何制備肥皂”，這個問題指向的活動是學生動手制備肥皂。如果學生只是照方抓藥似地仿制一個日常生活中已經存在的物品，就不是項目式學習。由于學生在日常生活可以買到各式各樣的肥皂，這些都要比自己在實驗室制作的更好用、更好看。換句話說，學生仿制的肥皂并沒有給學生帶來生活的便利，沒有改進生活條件，甚至在生活中無法使用，沒有體現需要解決的真實生活問題。

同樣是制備肥皂，一項關于洗滌的項目式學習案例可以借鑒［16］。該項目式學習提出一個問題：辛辛那提居民在俄亥俄河里洗衣、洗澡，他們的肥皂經常會滑進水里，普通肥皂一旦掉進河里就很難找到。雖然這個情境發生的地點、事件會讓學生感覺到與自己的日常生活很遙遠，但是情境中蘊含的真實問題是學生感到熟悉的、曾經或者今后可能會遇到的。即便每個人的生活經歷不同、情況各異，但是面臨的問題可能會相似。這個情境中對學生來說真實的問題是：光滑的肥皂掉到水深之處，很難撈出。例如，用浴桶洗澡時肥皂掉到桶底，光滑的肥皂打撈起來很費勁。再如，肥皂掉入馬桶底部很難打撈，造成堵塞等。這個項目包含了需要解決的真實問題，不只是讓學生動手制備肥皂，而是根據日常生活出現的問題研制一種新的產品，或者也可以看作是改進產品。學生通過“制作一種漂浮的肥皂”項目式學習，最終的結果可以改善自己的生活，感受到科學知識在生活中的實用價值。

2.2? 項目式學習必須有目標產品

項目式學習的結果一定要有一個目標產品。這個產品必須是真實的、可見的物品，而不是學生思維的產物、個人理解層面的東西或者交流收獲的結果。這個產物是有形的物品、能夠直接解決自己面臨的生活問題的。項目式學習制備的產品不是唯一固定的，以是否解決了生活問題為標準衡量產品的質量，根據生活需要不斷改進和優化產品。

目標產品是學生通過自己動手制作出來的，是個人實踐的產物。在當前開展的一些項目式學習中，教師有意識地引導學生制備一些產品。例如，自制洗手液［17］、制作鍍銅紐扣［18］等。這些產品都是真實的、可見的，符合項目式學習的這一特征。也有一些教師對產品產生誤解，將學生繪制的思維導圖、課堂知識總結或者宣傳海報看作是項目式學習的產品，由于這些成果體現的是學生個人理解層面的東西，不符合項目式學習的這一關鍵特征。還有的教師將實驗得到的產物當作產品，雖然這些產品是真實、可見的，但是并不具備滿足生活需要的目的，也不符合項目式學習的這一關鍵特征。

一項關于電解池項目式學習的案例可以借鑒［19］。該項目式學習提出問題：“紐扣是牛仔服飾的審美元素。如何通過電解制備好看的銅紐扣呢？”學生最后制備了不同色澤的銅紐扣就是目標產品，它們不是唯一固定的。在該案例中，教師繼續引導學生從審美的角度對比目標產品（銅紐扣）的質量。學生討論之后，總結提出用色彩亮麗、銅膜均勻、致密等各項標準評價產品的質量。這些活動體現了項目式學習對目標產品質量的關注。

2.3? 項目式學習活動中要應用技術

項目式學習的活動過程要應用技術，這一關鍵特征在當前開展的項目式教學實踐中經常被忽略。項目式學習具有工程設計的思想，工程設計是人類改造世界的活動，核心是技術，出發點是人類需求，而不是客觀世界本身，它考慮的是如何應用客觀事物的各種屬性從而滿足需求或要求的功能［20］。工程設計與科學探究不同，科學探究是人類認識世界的活動，通過科學思維和方法形成對自然、人類社會及其發展規律的理論；而工程設計是將想法做成產品，從而滿足人的需求，這個過程離不開技術。為了區分項目式學習與探究式學習，表1從問題、過程和結果三個方面對比了兩者的異同。

通過分析項目式學習和探究式學習的不同，說明項目式學習重視工程設計，重視技術路線的設計和技術手段的運用。學校教育中的技術包括三類［21］：（1）用于科學研究的技術工具，例如實驗儀器；（2）應用科學知識制備的技術產品，例如利用二氧化硅的半導體性質制作的光導纖維；（3）技術方案或技術路線，主要對產品結構設計和生產流程設計。

項目式學習中的技術是技術工具和技術方案。技術方案體現在對目標產品進行結構設計和制作流程設計；技術工具體現在根據技術路線，采用儀器制作產品。以制作紐扣的項目式教學為例，技術方案體現在電解質溶液的種類、濃度、電壓、電鍍時間等因素，設計紐扣的形狀、材質等結構特征和生產流程；技術工具體現在使用庫侖法電子測厚儀測量銅膜是否均勻進而評價產品的質量。

3? 中學理科教學中開展項目式學習的建議

針對當前教師在實踐中開展項目式教學的一些困惑，結合項目式學習的特征，提出以下實施建議。

3.1? 協調好項目式學習與課堂學習內容的關系

在當前的教學實踐中，教師反映項目式學習涉及的知識很多不是課堂上要講的重點內容。如果不涉及這些知識，學生會有很多疑惑；如果講授這些知識，需要延伸拓展的課外內容太多，很多是與學科不相關或者不重要的知識。教師還提到項目式學習很難協調學科課程知識銜接和深度的問題。例如，在初中開展的一項海帶提碘的項目式學習，大部分都是高中化學課程的知識［22］。

教師在組織項目式學習時需要協調好跨學科知識與學科知識之間的關系。項目式學習具有跨學科性質，它很難依靠單一學科知識得到完善的解決。項目式學習是培養學生學科核心素養的有效教學方式，而學科核心素養的培養是一個循序漸進的過程，不能忽視系統學習學科知識的基礎作用。當前學校課堂教學仍舊以系統學習學科知識為目的，教師要意識到項目式學習與之相比所要求的學習方式是不同的。因此，教師對項目式學習不要盲目跟風，亦不能夸大它在課堂教學環境下的功能，而是應當將其作為一種可以選擇的教學方式，與已有的探究式學習、情境教學、問題解決教學等教學方式結合起來。

3.2? 留意收集日常生活中合適的項目

教師常常為確定一個合適的項目感到困難。一些教師將反映學科知識發展脈絡的情境當作項目，脫離了學生的實際生活；還有教師將課堂演示實驗或實驗室中的學生實驗當作項目，而實際上這些實驗在學生的日常生活中很少遇到；還有在課堂中開展的探究活動當作項目，而往往在課堂上教師開展的活動僅限于學生的口頭交流和動手模仿等，這些不合適的活動導致了項目式學習的泛化。

教師尋找一個合適的項目可以通過以下幾種方式：（1）借鑒和改造教科書中提供的微項目；（2）借鑒項目式學習已有研究的經驗；（3）收集學生日常生活中遇到的難題，從中進行篩選和鑒別與學科內容關聯度較大的項目；（4）從校外活動、校本課程的課題中選擇。例如，一項關于甘露醇劑的項目式學習，教師就是在醫院敏銳發現了與學科密切相關并且適合學習的項目，通過與醫院協調提供袋裝醫用甘露醇試劑，為開展項目式學習收集到合適的資源［23］。

3.3? 合理協調校內資源和校外資源

教師反映實施項目式學習耗時長，完成一個項目需要耗費學生大量課外時間和超出預計學時的課堂時間。據不完全統計，完成一個項目一般需要持續3～7天的校外時間，包括查閱資料，在家制備產品等。例如，文獻顯示一項電解池電鍍的項目式學習課外時間持續3天，主要用來查閱資料、研討方案、制作產品和測試產品效果；同時花費3節課堂時間用來進行實驗設計和探究［24］。項目式學習側重的是解決學生校外的、日常生活的問題，被一些研究者認為具有非正式學習的特征［25］。教師應意識到耗時長、主要在校外開展正是項目式學習的一種外在表現形式，如果人為縮短項目開展的時間，項目式學習的效果就會受到很大的影響。

雖然項目式學習對培養學生的核心素養具有重要作用，但并不意味著課堂教學要采用項目式學習的方式。教師應當意識到項目式學習對校外資源的依賴性，結合當前學?，F有資源找到合適的實施途徑。教師可以協調教育管理者，與學校的課外活動、綜合實踐活動、校本課程之間融合，并且利用好各自學校、社區的教育教學資源。例如，有的教師已經開始進行探索，開展基于項目式學習的綜合課程活動的設計，并取得一些成效［26］。

參考文獻：

［1］Knoll， M.. The project method： Its vocational education origin and international development ［J］. Journal of Industrial Teacher Education， 1997， （34）： 59～80.

［2］［11］Kilpatrick， W. H.. The project method ［J］. Teachers College Record， 1918， （19）： 319～335.

［3］王旭卿. 面向STEM教育的創客教育模式研究［J］. 中國電化教育， 2015， （8）： 36～41.

［4］胡紅杏. 項目式學習： 培養學生核心素養的課堂教學活動［J］. 蘭州大學學報（社會科學版）， 2017， 45（6）： 165～172.

［5］Thomas， J. W. A review of research on projectbased learning. San Rafael， CA： The Autodesk Foundation. 2000. Retrieved from http：//www.bobpearlman.org/BestPractices/PBL_Research.pdf.

［6］［9］克拉耶克， 等. 王磊， 等譯. 中小學科學教學——基于項目的方法與策略［M］. 北京： 高等教育出版社， 2004.

［7］［10］夏惠賢. 多元智力理論與項目學習［J］. 全球教育展望， 2002， （9）： 20～22.

［8］侯肖， 胡久華. 在常規課堂教學中實施項目式學習——以化學教學為例［J］. 教育學報， 2016， 12（4）： 39～44.

［12］Gilbert J K. On the nature of ‘context in chemical education ［J］. International Journal of Science Education， 2006， 28（9）： 957～976.

［13］項國雄， 賴曉云. 活動理論及其對學習環境設計的影響［J］. 全球教育展望， 2004， （12）： 43～49.

［14］皮連生， 王小明， 王映學. 現代認知學習心理學： 打開有效學習之門的鑰匙［M］. 北京： 警官教育出版社， 1998： 203.

［15］Abdelkrim Hasni， Fatima Bousadra， Vincent Belletête， Ahmed Benabdallah， MarieClaude Nicole & Nancy Dumais. Trends in research on projectbased science and technology teaching and learning at K-12 levels： a systematic review ［J］. Studies in Science Education， 2016， （52）： 2， 199～231.

［16］［17］周玉芝. “洗滌的學問”項目式教學［J］. 化學教育（中英文）， 2020， 41（13）： 22～27.

［18］［19］［24］張青楊， 梁德娟. “電解池”新授課的項目式教學實踐與探索［J］. 化學教育（中英文）， 2020， 41（21）： 16～21.

［20］葉寶生， 曹溫慶. 技術思維的形象思維特征及其教學策略［J］. 課程·教材·教法， 2020， 40（10）： 112～118.

［21］葉寶生. 小學科學課程中的技術教育因素及教學策略［J］. 課程·教材·教法， 2015， 35（10）： 79～83.

［22］［23］詹發云. 初中化學“溶解現象”項目式教學——從海帶中提取碘和甘露醇［J］. 化學教育（中英文）， 2021， 42（7）： 37～42.

［25］Stocklmayer S M， Rennie L J， Gilbert J K. The roles of the formal and informal sectors in the provision of effective science education ［J］. Studies in Science Education， 2010， 46（1）： 1～44.

［26］陳麗麗. 基于項目式學習的綜合實踐活動課程設計［J］. 小學教學研究， 2021， （2）： 16～17.