理论广角

基于项目式学习的馆校结合活动探索与设计研究

TIME:2023-06-18

基于项目式学习的馆校结合活动探索与设计研究

乔爽益樊学峰刘继芳

【摘要】科技馆作为核心科普教育基地有着优秀的科普展览教育资源，对科学知识、科学精神的传播、对学生科学素养的形成都具有重要作用。然而学校传统教学模式扎根于基础知识，其教学方式和学习评价仍存在着与社会实际不贴合的情况，学生学而不知所用的现象较为突出。本文站在科技馆开发馆校结合活动的角度，论述项目式学习与科学教育融合的重要性和必要性，结合各类文献，总结了项目式学习的基本要求和教学设计基本流程，并以项目式学习“桥梁工程师”的馆校结合活动设计为例进行论述。

【关键词】馆校结合；项目式学习；科学活动设计；

一、绪论

（一）项目式学习研究意义

1.理论意义

项目式学习是建立在实际情境意义下的学习，不以传授单一知识为目标，而以项目整体为主导，以其中各项任务为驱动，而探究则蕴藏在进行项目时的各个任务中。项目式学习在国内外皆受到广大教育者的学习、实践和推广，同时结合小学科学课程标准和教材来进行的项目式学习，能够为一线的科学教师提供新的理论指导，丰富科学教育和科普活动的形式和途径，促进中国教育完善和发展基于项目式学习的科学教育系统理论。

2.实践意义

项目式学习中包含着基础科学知识的探究学习，同时也定位与实践层面，不仅有助于学生对科学知识的吸收，还利于学生对知识的转化、应用。基于项目、基于实践能够充分调动学生的探究兴趣，能够全面培养学生的综合素养，从而更好的认识世界、认识实际的社会与生活。

（二）研究现状

1.国外研究现状

项目式学习在国外可追溯到19世纪，于20世纪逐步完善并形成系统理论体系。基于项目的教学最初由人民的劳动中借鉴而来，如将农业和各类工艺中难度较低的实践引入到小学课堂中，再拓展延伸到所有年级的教学。在约翰·杜威的实用主义和体验式学习的基础指导思想下，教育学家逐步发展并尝试新的教育学理论，即基于项目式学习的理论。20世纪初，威廉·赫德·克伯屈发表了《项目方法》一文，这便是项目式学习的教学理论基础^【1】。

在ScienceDirect数据库中，以“PBL”为关键词能够检索到35681篇论文，仅2000年就有729篇，并且从2019年开始每年超过一千篇且逐年递增。其中论文研究内容主要集中于：项目式学习中的工程应用、学生如何运用技术、知识构建、同伴组成机制、团队合作等。在不同年份中，其文献关键词也不同，由最早的“项目式学习”，逐步转变为“项目式学习的设计、实践应用”、“科学教育”。这能够表面国外的项目式学习教育理论也是通过多年的实践才逐步发展为理论体系，并更加地注重实践和团队合作。

2.国内研究现状

项目式学习在中国的起步较晚，经历了前期小范围的摸索之后，在2010开始逐步开始推广，上到教育学家，下到一线小学教师，逐步开始学习实践项目式学习的教学方法，于2015年开始蓬勃发展。

在CNKI数据库中检索关键词“项目式学习”，能够收集到4197篇文献，且逐年增长，在2021年一年内就有1101篇文献发表。利用Excel对国内2010年到2022年发表且收录进CNKI的文献数量分析如下图1.1所示：

1.1.png

图1.1

根据其相关关键词检索，热门研究内容主要集中于各类学科教学中的项目式学习设计和研究，如基于项目式学习的初中生物教学设计、小学科学教学、编程教学等等，并且涵盖了基础教育和高等教育领域。在深度上，各教育学者对项目式学习的内涵、设计和实践等方面都有过全面的分析研究。

二、项目式学习与基于问题的学习的区别

（一）项目式学习与基于问题的学习的相同点

项目式学习和基于问题的学习的英文简称都是“PBL”，二者皆为广泛应用的教学中的模式，容易混淆。从理论上来讲，二者都是强调以学生为主体，强调构建教学情境，学生在实际的学习情境中发现问题，收集信息，探究并解决问题。在此过程中都能够很好的促使学生主动学习、主动合作与分工。培养学生的综合能力和核心科学素养。在评价方面，两种教学模式都是多元化的^【2】。

（二）项目式学习与基于问题的学习的不同点

项目式学习与基于问题的学习的主要区别还在于项目Project与问题Problem之间。基于问题的学习主要强调学生在教学构建的情境当中发现核心问题，利用各种科学方法对问题进行拆分和探究，能够采用团队合作的方式解决问题，最终展示与评价。学生在此过程中能够培养探究问题的方法和技能，并理解有关知识概念，培养思维能力。

而项目式学习则以项目为主导，学生为了落实实际情境中的项目，需要搜集相关信息，探究有关知识，将项目拆解为各级任务，在初步形成项目中的产品后，还需要进行测试，进而发现新的问题。因此项目式学习更加注重实践层面上的应用和技术发展过程的体验。其项目式的课时跨越也比较大，某些项目甚至可以跨越一整个学期。

三、项目式学习在青少年科学教育课程中的流程

（一）项目式学习科普活动设计开发框架

在项目式学习中，教师需要提前确定项目内容和相关规范的标准，交代清楚项目的背景和对象。由此便可让学生更好、更快速地融入情境，把握项目关键信息。在落实项目之前，教师依然需要进行学情分析，拟定教学目标，根据不同的情况，对项目式学习的内容进行调整和重构，在项目情境之下，按照问题逻辑发展顺序，拟定关键的核心问题和驱动性问题。

另外，项目式学习是立于生活实践中的情境，在不脱离课堂的同时，首先要根据学情分析和课标要求，二次确定项目中所需的核心内容，其余必需但非目标要求内容可以由教师提供支持。在项目中，要根据项目环节和任务的不同，需要提供给学生不同的学习和解决问题的空间，营造扎实的项目执行氛围，让学生在落实项目的实践中贯彻科学知识的学习。

设计开发框架如图3.1所示：

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图3.1 项目式学习活动开发流程框架

（二）项目式学习中教师及学生主要活动流程框架

在项目式学习中最重要的地方在于学生必定要通过方案的设计与执行、团队的合作与分工、项目产品的调试与完善，在实践中不断的学习深化对科学知识的了解。教师的引导和学生的执行是不可分的。因此从项目的确定到最终项目的评价，其主要步骤和对应教师、学生的活动如图3.2所示：

3.2.png

图3.2 项目式学习教师与学生活动流程框架

四、项目式学习活动设计案例——桥梁工程师

（一）项目分析

“桥梁工程师”主题是场馆科普活动和馆校结合活动中经常开展的经典活动，其形式多种多样，小组活动、亲子、竞赛等等。其主要核心内容源于科教版科学教材中的《形状与结构》。本文则以项目式学习的视角下，初步设计活动案例，以项目为主导，以任务为驱动，引导学生在项目中“角色扮演”工程师进行学习，激发学生对学习科学的兴趣。

（二）学情分析

本活动开展对象为小学六年级的学生。该学段的学生能够在教师的引导下依据生活实际认知，建立实际问题的情境，且能够在构建的情境中发现需要解决的可探究性问题。该学段的学生对图形已经有了一定的学习，并具备一定的动手操作能力，能够在教师的引导下，开展以小组合作为主要形式的项目式学习。

（三）活动案例设计框架

项目名称		桥梁工程师	开展对象		六年级	所需课时	5课时
项目式学习目标
1. 科学观念：（1）能够定义简单工程问题，包括材料、时间或成本等限制条件。^【4】（2）能够利用示意图、影像、文字或建立模型实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。^【4】（3）能够通过观察了解到多种不同结构的桥梁，知道桥梁的结构、形状与其功能是相互匹配的。（4）了解拱形桥梁和斜拉桥梁的结构区别和功能区别。 2.科学思维：（1）能够通过分析、比较、概括等方法，抓住不同桥梁结构的特征。（2）能够基于科学原理对桥梁的结构和应用提出有一定新颖性和合理性的观点，并利用示意图、影像、文字或建立模型实物等多种方式，阐明自己的创意。 3.探究实践：（1）基于所学知识，能够从不同桥梁的结构和功能角度提出可探究的科学问题与假设，制定探究计划。（2）能运用观察、实验、查找资料等渠道获取信息，并运用科学方法进行概括总结。（3）能够采用建立模型的方法呈现探究的过程与结果，并进行评价、反思与改进。 4.态度责任：（1）乐于尝试运用多种思路和方法完成探究和实践，初步具有创新的兴趣。^【4】（2）了解科学、技术、社会、环境之间的相互影响。^【4】
驱动性核心问题设计
1. 在一个山川河流风景秀丽的地方，人们在此处建立了许多村庄，安居乐业。但是河流以及河流的小分支，将多个村庄分隔开来，村庄之间的往来交流只能绕远路，非常不方便，大家能帮助村民设计桥梁吗？ 2. 为了验证桥梁设计方案的可行性，可以依据方案，利用A4纸建立模型来进行测试，但纸是轻薄柔软的，那么该如何增强其抗弯曲的能力呢？ 3. 根据拱桥和斜拉桥的不同结构功能，哪个适合建在两岸相距远的，哪个适合建在相距近的呢？
创设学习情境
中国桥梁的历史可以追溯到6000 年以前，到近现代科学技术的不断发展，中国建造蓬勃发展，其中桥梁建造为人们的互通往来带来了极大的便利，促进了人文和经济的发展。因此桥梁的建造能够见证一座城市甚至一个国家的历史发展。本项目首先站在历史的角度带领学生认识从古至今不同类型的桥梁，激发学习兴趣，体会作为工程师的责任感和使命感。
实施环节	教师活动			学生活动		设计意图
确定项目	播放桥梁相关视频，并提出驱动性问题1。			通过观察建立初步认知和思维铺垫，小组讨论，初步设计解决问题的方案，搜集资料。		构建情境，一是核心内容的情境——桥梁，为学生的思维打下基础铺垫；二是核心问题的情境，让学生在已有的认知下，通过想象和思考，深入情境中，激发参与本次活动的兴趣。
制定方案	提供经典桥梁拱桥和斜拉桥的相关图像资料等信息支持。引导各组学生拟定研究方向，分别拱桥组、斜拉桥组，并初步绘制设计图。			小组内讨论总结相关信息。发展创意思维，头脑风暴、交流想法，为组内设计提出建议，并确定最终桥的类型，绘制设计图。		引导学生概括、总结搜集到的各类信息，并以团队合作的形式分析、沟通，最终统一想法意见。并为同一目标而制定研究计划，初步绘制设计图纸。
活动探究	提供经典桥梁拱桥和斜拉桥的相关图像资料。为学生提供少量A4纸、剪刀、铅笔、透明胶带、棉线、尺子材料。提出驱动性问题2。			针对问题2，提出影响纸桥材料抗弯曲能力的因素主要有纸的厚度、宽度和形状，并运动控制变量法展开探究。		在设计思路拟定的前提下，分析工程遇到的材料、时间等问题。在教师的指导下能够分析不同的影响因素，并运用科学方法进行探究验证。
制作成品	提供各组相同数量的材料，引导各组分工合作。强调使用工具的规范性和安全性。提供及时的指导和保障。			依据探究结果和设计方案的要求，采用不同厚度、宽度和形状的纸进行构建。各组成员进行合理分工，互帮互助，高效率的进行项目的实施。		分工明确，团队合作，互帮互助，在新的科学认知下进行实际项目的实施——纸桥的构建。
迭代完善	引导学生进行有效的组内测试，测量其桥梁跨度、高度、承重大小，发现问题及时纠正。并提出驱动性问题3。			各组内按照制定方案的预期目标进行测试，若达到预期目标中的桥梁跨度和承重要求，则进一步美化；若未达到目标，则分析讨论原因，进行完善迭代。		学生在教师的引导下，自主的进行实际测试，体会到工程师面临着实际问题的考验。并以驱动性问题引发学生思考桥梁的不同结构适应于不同的功能要求，如跨度、高度和承重要求。
项目评价	组织各小组为自己的作品制作“名片”，并开展以小组为单位的汇报；组织学生对自己和他人的作品进行评价。再对学习过程中自我的表现做出评价。			各组成员为自己的作品制作“名片”并对大家做汇报，描述设计方案、思路、作品的特点和功能，并以此为依据回答问题3。学生做出评价。		能够展示自己的设计方案和作品，并学习他人的想法和作品的思路特点。能客观的对自己和他人做出合理的评价。

五、基于项目式学习的青少年科学教育活动实施建议

（一）积极且正确的采用项目式学习

项目式学习作为一个极具创造力的教学模式，打破了传统教学模式，传统教师需要打破思维定势，积极思考项目式学习的内涵，其内涵依旧不会脱离课程标准的要求，且符合当下对跨学科概念的学习和应用。教师在尝试采取新模式教学时，应避免形式主义和流程主义，脱离了以学生为主体，脱离了学生在项目情境中的发展。应把科学知识的探究学习融入与项目环节中，真正落实项目实践。在评价中也需要配合实践层面上的各类环节，执行多元化评价，避免只偏重理论知识的评价。

（二）积极应对预设以外的可发展性问题

项目式学习的设计是在教师预设和统领之下开展的，但由于学生作为主体，其执行实施中存在着合理的预设之外的问。而教师不应回避预设之外的问题，强行主导学生思想^【3】，应当贯彻落实项目式学习的主要思想，即以学生为主体，以项目为主导，以任务为驱动，科学知识融入项目环节之中。在学生发现合理的问题时，应当加以鼓励，并引导其朝着落实项目的总目标继续前进，引导其不偏离主线即可。在保证科学性的前提下，允许学生的个性化发展和项目成果的多样性。

（三）积极应对趣味性和科学性的关系

项目式学习的过程中，部分实施方案、制作成果环节是学生非常喜爱的，也是课程活动中非常出彩的部分，但一味的追求此环节的丰富性和趣味性，而忽视其它环节，容易导致与手工制作课没有差别。项目式学习中，能够着重体现学生自我发现问题、自我探究问题并实践的首要关键环节是活动探究阶段。此阶段正式项目式学习的核心，是基于实际项目情境中的活动探究，是以学生为主体在实践层面上自我思考、选择、探究和反思的过程。教师应着重设计此阶段的核心问题点，且符合实施项目的发展逻辑，方可使学生实现自主学习，自我不断深化科学知识，在实践层面上提高解决问题的能力和探究实践精神，从而达到项目式学习的目标。

参考文献

[1]罗伯特·M·卡普拉罗,玛丽·玛格丽特·卡普拉罗,詹姆斯·R·摩根.王雪华等译.基于项目的STEM学习[M].上海:上海科技教育出版社,2016:13.