“空氣質量與日常生活”教學的PBL項目設計

〔摘" "要〕" 隨著教育觀念的更新迭代，項目式學習（PBL）作為一種成效顯著的教學模式，正逐漸滲透到小學科學教育的實踐環節。本研究的核心議題是項目式學習（PBL）在小學科學教學中的應用實踐。借助日常生活案例、STEM教育理念、角色模擬、數字化工具及持續性反饋等手段，激發學生的科學興趣，并促進其科學素養與實踐技能的發展。

〔關鍵詞〕" 小學科學；PBL項目；設計

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 08" " 052-054

隨著教育改革的不斷深化，項目式學習（PBL）因其獨特的吸引力成為當代教學模式創新的風向標。特別是在小學科學教育領域中，PBL因強調學生的主體地位和探索能力而備受青睞。該模式以真實情境中的問題為起點，引導學生通過自主探究、合作學習和實踐活動掌握知識，培養科學素養和綜合能力。將生活實例引入教學中，作為PBL的啟動契機，拉近了學生與科學知識的距離，還能讓抽象的科學原理變得具體、生動且貼近生活。本文以“我們周圍的空氣”為主題，設計了一個圍繞“空氣質量與日常生活”的PBL項目案例，探討生活實例在科學探究中的引導作用，以及PBL如何高效推動科學素養的發展。

一、項目背景：真實情境中的科學問題

“空氣”是學生日常生活中隨處可感的自然現象，卻也是最容易被忽視的科學話題。近年來，空氣質量問題頻繁成為社會熱點，從城市霧霾到空氣凈化器，問題的多樣性和緊迫性賦予了這個主題豐富的教學潛能。在該教學設計中，教師借助生活實例的導入，為學生搭建一個貼近現實且富有挑戰的學習平臺，激發了他們的科學興趣和探究欲望。

二、項目初期：以生活實例導入教學

項目初期，教師通過展示一系列與空氣質量相關的生活場景圖片和視頻，例如霧霾籠罩下的城市、家用空氣凈化器運行的畫面等，引導學生關注“空氣質量”這一主題。采用問題驅動的方式提出一些開放性問題。

為什么有的地方空氣清新，而有的地方空氣污濁？

霧霾對我們的健康和生活有哪些影響？

空氣凈化器是如何工作的？

這些問題可以快速引起學生對生活中現象的思考，開啟科學探究的大門。在課堂討論中，學生積極分享自己對空氣質量的觀察與認知，一些學生甚至提到自己家庭使用空氣凈化器的經驗，這為進一步探究打下了情感和認知基礎。

三、項目設計：PBL中的任務分解與小組合作

在PBL框架下，任務分解與小組合作是推進科學探究的重要環節。在這一階段，教師根據探究主題的多樣性和復雜性，將班級學生劃分為若干異質小組，每組承擔一個子項目任務，調動學生多元的興趣與能力，讓每一名學生在完成具體任務中實現個性化成長，同時促進全班學生對主題的整體性理解。任務設計緊扣空氣質量主題，包括數據監測、污染調研、實驗設計和科學傳播四個子方向，各有側重且環環相扣。

（一）家庭空氣質量監測組

任務：利用空氣質量監測App或簡易檢測設備，測量并記錄家庭各房間空氣質量數據，包括PM2.5濃度、濕度等指標。目標：幫助學生掌握基本的科學監測技能，認識影響室內空氣質量的主要因素。

（二）學校周邊污染源調研組

任務：通過實地考察和訪談，搜集學校附近的污染源信息，如工廠排污、汽車尾氣等。目標：培養學生通過觀察和調查解決實際問題的能力。

（三）空氣凈化實驗組

任務：設計并驗證簡單空氣凈化裝置的效果，如通過自制簡易過濾裝置進行空氣顆粒物的處理實驗。目標：讓學生從實驗中理解空氣凈化的基本原理，學會數據分析和實驗改進。

（四）宣傳與科普組

任務：根據各小組調研和實驗的結果，制作空氣質量科普海報或短視頻，向家長和同學宣傳防護空氣污染與改善空氣質量的措施。目標：提升學生的科學表達和社會責任感。

四、探究過程：從生活問題到科學探究

（一）數據收集與分析

在數據收集階段，學生首先接觸到空氣質量檢測的基本工具和方法。以家庭空氣質量監測組為例。學生使用市面上常見的簡易檢測設備進行操作。他們從設備使用說明中學習如何調節參數并準確記錄PM2.5、濕度和溫度等讀數。在此過程中，教師可為學生提供一些模擬數據練習，幫助他們理解儀器讀數背后的科學意義和操作的規范性。在實際監測中，學生分時段記錄家庭不同房間的空氣質量情況，并將數據詳細地記錄在專門設計的表格中。隨后，教師帶領學生討論如何以科學的方式呈現數據，使用折線圖和柱狀圖直觀地展示不同時段的空氣質量變化情況。這個過程中，學生反復嘗試篩選重要指標，剔除異常值，逐步理解數據分析的邏輯嚴密性。在構建圖表的過程中，他們更清楚地掌握了空氣質量在不同空間和時間段內的規律，這為后續探究空氣污染成因奠定了科學基礎。

（二）實地考察與訪談

在實地考察環節，學校周邊污染源調研組圍繞空氣污染來源展開系統性的探查。他們分成幾個小組，以學校為中心劃定不同的區域范圍。學生在這些區域內進行步行觀察，按照預先設計的記錄表詳細描述所見污染現象，如密集的車流、建筑施工揚塵和垃圾焚燒等情況。每位組員在小組討論時分享自己的發現，逐步形成關于污染源分布的初步認識。與此同時，學生還可以利用訪談方式收集更多的一手信息，他們可以與學校附近的居民交談，詢問對空氣質量變化的觀察和感受，以及對常見污染源的看法。在設計訪談問題時，教師要引導學生關注問題的針對性和開放性，如“是否感受到空氣質量在近幾年有顯著變化”“哪些日常活動可能會影響空氣清新度”等。學生將觀察記錄和訪談內容轉化為書面報告，并在小組內部對信息進行歸納總結。在這一過程中，他們從不同的維度感知了污染源對空氣質量的多重影響，并初步具備了用數據和事實論證觀點的意識。

（三）實驗設計與改進

實驗設計是探究過程中的核心環節，能夠為學生提供將理論轉化為實踐的機會。空氣凈化實驗組著眼于探究不同材料對顆粒物過濾的效果，首先從討論實驗方案開始，列出活性炭、濕毛巾和濾紙等所需材料，并根據各自特點討論可能的實驗效果。在教師的引導下，學生逐步明確變量控制的重要性，他們了解到需要保證顆粒物濃度、材料面積和過濾時間的相對一致。實驗過程中，學生使用透明容器模擬受污染的空氣環境，依次將不同材料放入容器中進行過濾，詳細記錄過濾后的空氣顆粒物濃度，并用簡易光源檢視空氣透明度的變化。實驗中遇到的失敗也能成為寶貴的學習經驗。例如，部分材料在短時間內效果顯著但無法持久，這促使學生重新思考設計方案。他們不斷調整材料的排列順序和厚度，甚至嘗試用多種材料組合優化過濾裝置的性能。反復試驗后，學生得出了較優的實驗裝置，并從數據中分析了新方案的優勢。這一過程既強化了學生的科學實驗能力，也幫助他們理解了空氣凈化背后的原理。

（四）科學交流與展示

在項目尾聲階段，學生迎來了成果展示的關鍵環節。每個小組圍繞自己的研究主題，設計了豐富的展示形式。家庭空氣質量監測組將監測數據制作成清晰的圖表，標注了不同時段空氣質量波動的具體原因，并在討論中提出改善措施。學校周邊污染源調研組則利用實地拍攝的圖片和訪談片段制作了直觀的視頻短片，結合地圖標注清楚展示了污染源分布及其影響范圍。空氣凈化實驗組將改進后的實驗裝置帶到課堂上，現場演示其過濾效果，并用實驗數據表明該方法的優勢。在展示過程中，每個小組還為觀眾設計了互動環節，以提問方式了解他們對空氣質量保護的理解，強化科普效果。教師應從專業角度對學生的成果進行逐一點評，引導他們思考科學探究中的不足與改進方向。整個交流環節應當成為學生間互相學習的良好平臺，使他們的研究成果得到充分的展示，培養他們表達觀點、交流分享的能力。在全方位展示的過程中，每一位參與者都感受到了探究的意義與價值，真正實現了從科學問題到生活應用的回歸。

五、項目成果：學生核心素養的全面提升

（一）深化理解科學知識

在本次項目中，學生對空氣質量相關的科學知識有了更為系統和深入的認知。從空氣污染的基本概念到霧霾形成的復雜過程，從空氣凈化器的工作原理到不同凈化材料的實際效果，學生在探究中逐步構建了扎實的知識體系。例如，在分析空氣質量數據時，學生明確了PM2.5這一關鍵指標的物理意義及其對健康的危害。他們結合課堂學習，探討了顆粒物來源、懸浮機制及其對人體的具體影響，并從家庭和城市兩個層面理解空氣污染的成因與分布規律。此外，空氣凈化實驗讓學生掌握了顆粒物過濾的基本原理，進一步鞏固了他們對空氣質量改善方法的理解。這種從生活現象出發、逐步上升到科學原理的學習路徑，有效幫助學生從感性認識走向理性分析，從而打下牢固的知識基礎。

（二）熟練運用科學方法

項目實踐過程涵蓋數據收集、實驗設計、數據分析和圖表繪制等環節，學生全面地體驗了科學探究的方法。在家庭空氣質量監測任務中，學生學會了使用便攜式檢測儀收集不同房間的PM2.5濃度數據，他們結合實際情境，設計了監測時間表，并在反復記錄中積累了可靠的數據樣本。隨后，學生在小組合作中練習用折線圖、柱狀圖等多種圖表呈現數據，逐步掌握了科學數據可視化的技巧。空氣凈化實驗的設計環節讓學生認識到變量控制的必要性，他們在材料選擇和實驗過程優化中反復嘗試，理解了科學實驗的嚴謹性與靈活性。

（三）顯著提升合作能力

小組合作貫穿每個子項目的始終，學生在組內討論任務分配、共享個人見解，并在具體實施中協同完成復雜的探究任務，團隊協作培養了學生良好的溝通能力，讓他們明白了合作的重要性。如在空氣凈化實驗組中，學生明確分工，有人負責設計實驗裝置，有人處理數據，還有人撰寫實驗報告，他們在一次次實驗失敗后重新調整方案，體會到集思廣益帶來的創新價值。污染源調研組則需要成員在不同區域分頭行動，同時在匯總信息時協調觀點、統一格式，最終形成完整的調研報告。

綜上所述，生活實例的引入是PBL啟動科學探究的有效方式，它能夠借助學生熟悉的現實場景，激發興趣，縮短學生與科學知識的距離。在“我們周圍的空氣”教學案例中，圍繞空氣質量設計PBL項目，帶領學生從真實問題出發，經過數據采集、實驗設計、問題分析等環節，不僅幫助學生掌握了科學知識，還獲得了實踐能力和科學素養的全面發展。在未來的教學設計中，教師可嘗試更多與生活實際相結合的項目式學習，讓學生在探究中發現科學的魅力，逐步成長為具備核心素養的學習者和社會實踐者。

參考文獻

[1]高軍玉.小學項目學習課程的整體研究與實踐[J].學與教，2016（5）：38-40.

[2]姚毅鋒.批判性思維在小學項目式學習中的實踐分享[J].課題研究，2019（7）：5-6.

[3]賀偉.研究性學習在小學科學教學中的實踐應用[J].新課程（上），2016（10）：161