申燕 陳尚寶 鄒志譜 姚毅鋒

摘要： 以“探秘人體的呼吸”的項目式學(xué)習(xí)為例，對其教學(xué)實施流程、設(shè)計意圖以及評價方式進行分析，通過教學(xué)結(jié)果及反饋對教學(xué)具體過程進行總結(jié)和反思，為此類教學(xué)設(shè)計提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞： STEM理念; 項目式學(xué)習(xí); 課例設(shè)計; 人體的呼吸

文章編號： 10056629（2019）9005006? ? ? ? ? ? 中圖分類號： G633.8? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： B

1? 背景介紹

項目式學(xué)習(xí)（Project Based Learning，簡稱“PBL”）最早出現(xiàn)在美國，隨著我國各地教學(xué)改革的深入，項目式學(xué)習(xí)在教育教學(xué)的各個領(lǐng)域得到了蓬勃發(fā)展[1]。PBL是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，強調(diào)學(xué)生在真實的情境中，通過問題驅(qū)動組織開展探究活動，學(xué)生通過交流合作的學(xué)習(xí)方式解決問題，最終展示分享研究成果[2]。

基于STEM理念的PBL，是解決現(xiàn)實問題的有效方法，該方法既強調(diào)工程的價值，又保證學(xué)生數(shù)學(xué)和（或）科學(xué)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，并在過程中讓學(xué)生體會學(xué)科之間的關(guān)系。為培養(yǎng)適應(yīng)新時代的創(chuàng)新型人才，各國展開了STEM教育探索，旨在將原本分散的科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）與數(shù)學(xué)（Mathematics）教育進行有效融合，以促進學(xué)生綜合素養(yǎng)的發(fā)展[3]。項目式學(xué)習(xí)課例的開發(fā)可以以某一學(xué)科的概念和原理為中心，通過設(shè)置問題驅(qū)動，融合其他相關(guān)學(xué)科，引導(dǎo)學(xué)生在真實的生活情境中開展探究。

“探秘人體的呼吸”學(xué)習(xí)項目源于人教版九年級《化學(xué)》上冊第14頁標題為“人體吸入的空氣與呼出的氣體有什么不同”的探究活動。學(xué)生根據(jù)教材中的探究活動開展實驗，能夠定性地了解人體吸入與呼出氣體成分的差異，掌握氣體的收集方法以及常見氣體如O2、CO2、水蒸氣的檢驗方法。在人教版七年級《生物》下冊第三章也出現(xiàn)過關(guān)于“人體的呼吸”的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而物理學(xué)科中的速度、壓強等知識與人體的呼吸也密切相關(guān)。若能將這些與同一主題相關(guān)度較高的多學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容進行有效融合形成學(xué)習(xí)項目，讓學(xué)生通過查閱資料了解相關(guān)的呼吸知識以及呼吸速率的計算方法，結(jié)合工程思維設(shè)計人體呼吸模型，再應(yīng)用檢驗方法總結(jié)呼吸過程氣體成分的差異，就可使學(xué)生對人體的呼吸形成更全面的認識。這樣不僅打破傳統(tǒng)單一的、縱向?qū)W習(xí)知識的壁壘，引導(dǎo)學(xué)生將碎片化的知識進行演繹歸納、融會貫通，培養(yǎng)他們駕馭縱橫交錯的知識網(wǎng)絡(luò)的能力，而且通過基于真實情境的問題設(shè)計，讓學(xué)生在問題驅(qū)動中多感官參與，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動機，在解決問題的過程中潛移默化地學(xué)習(xí)和建構(gòu)，使深度學(xué)習(xí)、合作探究等高階思維發(fā)展過程在課堂上真實地發(fā)生。此外，評價方式中關(guān)注學(xué)生在解決實際問題中的過程性表現(xiàn)，從而促進教、學(xué)、評模式的轉(zhuǎn)變。

筆者對上述設(shè)想進行大膽嘗試，通過設(shè)置基于真實情境的問題鏈對不同學(xué)科知識進行有效整合。

2? 教學(xué)過程設(shè)計

2.1? 教學(xué)目標

本項目教學(xué)建議通過2課時（共90分鐘，可視實際教學(xué)情況靈活調(diào)整）完成，適用于七年級學(xué)生。通過完成本課例的學(xué)習(xí)實踐，學(xué)生應(yīng)達到以下三個維度的目標要求（見表1）。

2.2? 教學(xué)流程

本節(jié)課的教學(xué)環(huán)節(jié)、驅(qū)動任務(wù)的問題鏈設(shè)計以及時間安排如圖1所示，下文對其具體設(shè)計以及設(shè)計意圖進行闡述。

環(huán)節(jié)一： 測量呼吸速度，構(gòu)建速度概念

教師通過我們每天都在進行的呼吸引入課程，引發(fā)學(xué)生對呼吸速度的關(guān)注，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，合作測量3分鐘的呼吸次數(shù)。學(xué)生用秒表計時，同時測量三位學(xué)生的呼吸次數(shù)，測量完畢后匯報測量結(jié)果。教師總結(jié)3分鐘的呼吸次數(shù)約為50次，并繼續(xù)提問觸發(fā)思考，“如果不用測量的方法我們怎么知道每分鐘的呼吸次數(shù)”，從而引導(dǎo)學(xué)生得出速度的計算公式。學(xué)生閱讀教師提供的資料素材1“運動的快慢”，逐步建立并應(yīng)用速度的概念。

設(shè)計意圖： 本環(huán)節(jié)以學(xué)生每時每刻都在進行的呼吸為情境載體，逐步引導(dǎo)學(xué)生從對呼吸速度的感性認識上升為理性認識，最終建構(gòu)速度的概念。熟知的生活場景引入便于學(xué)生產(chǎn)生共鳴和關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生對隨后的探究產(chǎn)生興趣，使其更好地參與到項目中。

環(huán)節(jié)二： 模型制作分享，了解呼吸原理

教師通過“既然我們每時每刻都在進行呼吸，那么呼吸是怎么發(fā)生的呢”的提問，順利地從上一環(huán)節(jié)過渡到本環(huán)節(jié)的探究。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀提供的資料素材3“發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換”中的“肺與外界的氣體交換”部分，了解呼吸運動的原理。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己對呼吸運動原理的理解，經(jīng)小組合作討論繪制模型圖（圖2左），并制作人體呼吸的模型。

小組之間通過合作設(shè)計并制作模型進一步加深對呼吸原理的認知，并認識到壓強與氣體體積的關(guān)系。在制作展示模型的過程中，學(xué)生普遍發(fā)現(xiàn)，所制作的模型中“肺”（心形氣球）很容易在“呼氣”時沖出“胸腔”（塑料瓶），不能較真實地反? ??映實際情況。接著，學(xué)生分組討論，進一步設(shè)計改進模型（圖2右），并展示改進后的模型。

設(shè)計意圖： 學(xué)生自主設(shè)計、制作呼吸原理模型，通過生動形象的模型展示改變傳統(tǒng)的機械式記憶學(xué)習(xí)方式。在發(fā)現(xiàn)模型缺陷后，他們積極討論、共謀策略改進模型，在模型解說的過程中進一步加深對文本閱讀的理解，以及對呼吸原理知識及壓強相關(guān)概念的建構(gòu)。此環(huán)節(jié)中，小組研討和動手實踐充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，模型的改進觸發(fā)他們深層次的思考，發(fā)展創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)造能力。與此同時，學(xué)生在相互認可、質(zhì)疑中鍛煉了表達能力和合作能力。

環(huán)節(jié)三： 設(shè)計實驗探究，明確成分變化

學(xué)生通過教師引導(dǎo)了解吸入氣體（空氣）的主要成分，閱讀素材資料2《氣體的收集及檢驗方法》，摸索呼出氣體的收集方法，運用常見氣體的檢驗方法設(shè)計實驗檢驗兩次收集的氣體成分的差異，小組合作完成實驗后分享實驗結(jié)果。教師對學(xué)生實驗設(shè)計及探究過程進行必要的指導(dǎo)，強調(diào)實驗的規(guī)范操作，規(guī)避實驗的潛在危險，培養(yǎng)學(xué)生正確的實驗方法、科學(xué)的實驗思維以及嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。

設(shè)計意圖： 學(xué)生在獲取、選擇、加工、整理素材資料中相關(guān)實驗方法的信息后，進一步設(shè)計實驗開展氣體成分的檢驗，這些都是學(xué)生真正實現(xiàn)從“記憶信息”向“應(yīng)用信息”轉(zhuǎn)型的抓手。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生尋找能夠支撐他們實驗結(jié)論的證據(jù)，在實證和偽證的辨別中，進一步證實結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識逐漸內(nèi)化為解決實際問題的能力，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究、證據(jù)推理的學(xué)科核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)四： 自主學(xué)習(xí)討論，理解物質(zhì)變化

教師從上一環(huán)節(jié)中對人體吸入和呼出氣體成分的探究，引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀素材資料3《發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換》中的“肺泡與血液的氣體交換”部分。學(xué)生閱讀后經(jīng)過討論、歸納和總結(jié)，了解人體內(nèi)伴隨著呼吸作用的發(fā)生，相關(guān)物質(zhì)的變化及內(nèi)在的生理原因。

設(shè)計意圖： 相關(guān)物質(zhì)的變化及內(nèi)在的生理原因分析，源于學(xué)生對呼吸過程的系統(tǒng)認識。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生基于呼吸原理以及他們了解到的呼吸前后氣體成分變化的證據(jù)，總結(jié)、歸納呼吸的過程為有機物和O2反應(yīng)生成CO2和H2O的過程。該生理過程的得出是對氣體檢測結(jié)論的升華，也是學(xué)生實現(xiàn)多學(xué)科知識關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵。

環(huán)節(jié)五： 繪制呼吸圖表，總結(jié)歸納項目

小組合作根據(jù)自己對本項目學(xué)習(xí)的體會和理解繪制人體呼吸項目總結(jié)圖（圖3），教師組織分享并進行點評。

設(shè)計意圖： 學(xué)生通過設(shè)計項目總結(jié)圖，使多學(xué)科知識與學(xué)生綜合能力的發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)化的特征。學(xué)生在解決問題的過程中建構(gòu)的多學(xué)科知識網(wǎng)絡(luò)，更能幫助他們從本質(zhì)上認識和理解問題。此外，圖形的設(shè)計和文字編排增強了他們對藝術(shù)和美的感知。

在整個項目實施過程中，學(xué)生置于課程實施中認知活動的主體地位，自主解決具有一定挑戰(zhàn)性的問題，將知識與生活實際相關(guān)聯(lián)，促使他們在解決真實問題的過程中建構(gòu)知識、發(fā)展能力。

3? 教學(xué)成效反饋

項目式學(xué)習(xí)的評價應(yīng)側(cè)重過程性評價、注重自評和他評相結(jié)合，以判斷學(xué)生掌握了哪些知識與技能，以及整個項目學(xué)習(xí)參與過程的表現(xiàn)，力求全面、客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果和學(xué)習(xí)過程。

3.1? 反饋方式

教學(xué)完成后，對該班級30名初一學(xué)生以紙筆測試的形式進行問卷調(diào)查。問卷調(diào)查包括三部分。第一部分為自評表，分別從“知識與技能”“綜合能力”及“情感態(tài)度”三個方面調(diào)查學(xué)生對本節(jié)課的反饋與評價;第二部分是他評表，從學(xué)生參與項目積極性、合作性、持續(xù)性、方法性和成效性五個維度進行小組成員之間的相互評價。第三部分則是總結(jié)與建議，引導(dǎo)學(xué)生羅列出本項目學(xué)習(xí)中他們喜歡的或覺得比較困難的環(huán)節(jié)，并提出建議、總結(jié)收獲。自評和他評均采用李克特式5點量表計分法[4]，選項包括： 非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意，分別記為5、 4、 3、 2、 1分。發(fā)放問卷30份，回收問卷30份，回收率100%。

3.2? 反饋結(jié)果分析

3.2.1? 學(xué)生自評

采用SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)分析，本次調(diào)查問卷有效數(shù)據(jù)30，其Alpha值為0.811，信度良好，說明各學(xué)生的問卷結(jié)果內(nèi)在一致性較好，可信度高。

由問卷反饋可知（表2），學(xué)生答題均分介于4～4.5?！爸R與技能”中得分最高的是學(xué)生對呼吸運動原理的了解，進一步說明模型的制作有助于學(xué)生對抽象原理的認識更加清晰化;得分最低的是氣體檢驗方法的掌握，說明對于尚未接觸化學(xué)的初一年級學(xué)生在進行此部分的探究活動時難度略大，究其原因可能是學(xué)生對于為何選擇此方法檢驗以及檢驗原理是什么存在困惑，這些將在以后的學(xué)習(xí)過程中或者課下進一步自主深入研究中得到有效改善?！熬C合能力”中得分最低的是學(xué)生關(guān)于信息分析、解釋或解決問題能力的提升，這可歸因于學(xué)生初步嘗試自主提取、加工和分析陌生信息，仍處于適應(yīng)、摸索階段，導(dǎo)致部分學(xué)生迷茫失措，同樣，這也是導(dǎo)致“情感態(tài)度”中學(xué)生覺得該項目式學(xué)習(xí)“過于復(fù)雜而無法參與”的得分較高的原因。相信在以后更多的項目式學(xué)習(xí)中學(xué)生應(yīng)用信息解決問題的能力能夠得到更好的發(fā)展，也能在項目式學(xué)習(xí)中發(fā)揮自如。

3.2.2? 組內(nèi)成員他評

學(xué)習(xí)小組是以六人為一組，因此每位學(xué)生只需對組內(nèi)其他五名成員進行評價（圖4）。

將30份他評表中數(shù)據(jù)進行匯總（圖5），每人評價為5次，由30人可得出評價總次數(shù)為150次。從統(tǒng)計結(jié)果中可以看出，能夠積極參與項目的學(xué)生占總數(shù)的84%（非常同意的次數(shù)+同意的次數(shù)評價總次數(shù)×100%，下同）;能夠與小組其他成員互助與合作的學(xué)生為總數(shù)的72%;能夠穩(wěn)定持續(xù)地完成各項活動任務(wù)的學(xué)生占66%;能夠在活動中找到問題解決辦法的學(xué)生約占65%;能夠高效、高質(zhì)量地完成各項活動任務(wù)的學(xué)生為總數(shù)的60%。這說明學(xué)生對于此項目學(xué)習(xí)的開展較為滿意，愿意積極、認真參與學(xué)習(xí)和探究。此外，五個比例數(shù)值逐漸下降，可歸因于這五個檢測維度所檢測的學(xué)生能力和素養(yǎng)的層次水平是逐級提升的，說明學(xué)生能夠較為客觀地進行相互評價。

3.2.3? 學(xué)生的建議

在學(xué)生所寫的總結(jié)與建議中，他們最喜歡的項目環(huán)節(jié)主要集中在氣體的收集與檢驗、呼吸原理模型的制作與改進;覺得困難最大的環(huán)節(jié)是氣體的檢驗，這與前面的自評表結(jié)果是一致的。對此項目的建議中，不少學(xué)生建議增加活動時間、增加學(xué)習(xí)資料或者增加相應(yīng)的題目練習(xí);有的學(xué)生在“我的收獲”中寫道“很有樂趣、收獲了團隊合作”“掌握了很多實驗技能”“學(xué)習(xí)到很多關(guān)于呼吸的知識”“用輕松的方式學(xué)習(xí)呼吸是如何進行的”等。從學(xué)生的總結(jié)中可以看出，學(xué)生對通過動手實驗加工應(yīng)用信息來建構(gòu)知識的學(xué)習(xí)方式是十分認可的，他們表示希望獲得更多探究活動的機會，這無疑給今后的教學(xué)指明了方向。各學(xué)科教師之間應(yīng)通過合作開發(fā)更多適合學(xué)生學(xué)習(xí)的項目式課程，為學(xué)生搭建一個多學(xué)科、多視角解決實際問題的綜合發(fā)展平臺。

4? 總結(jié)與反思

4.1? 真實問題驅(qū)動，激發(fā)內(nèi)在動機

本項目通過清晰的、邏輯關(guān)聯(lián)緊密的、真實的問題鏈設(shè)計，將抽象的課本知識與學(xué)生熟悉的生活情境有效關(guān)聯(lián)，為學(xué)生構(gòu)建了學(xué)習(xí)和聯(lián)想的空間，使學(xué)生在解決真實問題的驅(qū)動和刺激下，積極參與探索，主動合作，大膽展示交流，認真思索改進。整個過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不斷被激發(fā)，他們通過查找資料、信息加工、遷移應(yīng)用、創(chuàng)意設(shè)計、實驗驗證、總結(jié)反思，逐步加深對人體呼吸的理解，徹底改變了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動接受的局面，使學(xué)生成為獲取知識的主動參與者，激發(fā)了他們內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機，形成了內(nèi)在的驅(qū)動力。

4.2? 發(fā)展高階思維，培養(yǎng)綜合能力

項目式學(xué)習(xí)是學(xué)生綜合運用知識解決問題的深層次學(xué)習(xí)的過程。在此過程中，學(xué)生通過實踐獲得對知識的理解性學(xué)習(xí)，而非停留在知識表面的淺表性學(xué)習(xí)。學(xué)生不僅運用到“認識記憶”“理解掌握”“模仿應(yīng)用”等低階思維，還在小組合作完成任務(wù)時發(fā)展了“分析評價”“創(chuàng)新創(chuàng)造”等高階思維。學(xué)生經(jīng)歷了事實性材料的收集、實證與偽證的推演等過程，不斷地發(fā)展反省思維。與此同時，學(xué)生在參與科學(xué)、技術(shù)、工程探究的過程中，思考更多的是如何獲取有效信息、加工信息、綜合應(yīng)用信息等，從而培養(yǎng)了他們實驗操作技能、分析和解決問題的能力。

4.3? 調(diào)動多維感官，提升合作意識

學(xué)生在各環(huán)節(jié)的實踐中，充分調(diào)動手、腦、目、口等多維感官，通過觀察、實驗、探究、設(shè)計、創(chuàng)作、解說等活動解決問題，深挖潛力，促進綜合素養(yǎng)全面提升。此外，項目各環(huán)節(jié)需要多人明確分工、共同參與、合作攻關(guān)，無疑增強了學(xué)生的合作意識，培養(yǎng)了溝通交流的技巧和藝術(shù)，從而發(fā)揮團隊合力，提升協(xié)作水平。

4.4? 現(xiàn)狀問題分析，斟酌加以完善

在執(zhí)教的過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，如學(xué)生從傳統(tǒng)課堂向自主探究課堂轉(zhuǎn)化時的困惑和茫然，當(dāng)教師提出問題并進行適當(dāng)引導(dǎo)之后，個別學(xué)生不知道自己需要做什么，怎么做？這樣的轉(zhuǎn)變需要一個過程;同時也出現(xiàn)了一些小組成員合作不順暢的情形，如在人體呼出吸入氣體成分的探究時，需要小組成員合作用排水法收集氣體，個別小組出現(xiàn)反復(fù)收集不成功的情況等。這些都需要在以后的項目式學(xué)習(xí)課程的開展中進一步強化，讓學(xué)生逐漸適應(yīng)這類自主探究的課堂，并能在如此的學(xué)習(xí)模式中獲取真知，感受樂趣。

致謝： 向?qū)Ρ菊n教學(xué)給予指導(dǎo)和學(xué)科支持的深圳市鹽田區(qū)物理教研員吉寧虎老師、深圳市田東中學(xué)林茗茵老師表示衷心感謝！

參考文獻：

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[2]侯肖， 胡久華. 在常規(guī)課堂教學(xué)中實施項目式學(xué)習(xí)——以化學(xué)教學(xué)為例[J]. 教育學(xué)報， 2016， （4）： 39～44.

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