章欣

《義務教育科學課程標準（2022 年版）》提出，科學課程學習中要培養(yǎng)學生的科學觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任等方面的核心素養(yǎng)[1]，這4 大科學核心素養(yǎng)是科學課程育人價值的集中體現(xiàn)。

“防災減災”是永恒的話題，長期以來中小學生因生活經(jīng)驗有限等原因導致防災減災意識淡薄，在應對城市里可能發(fā)生的自然災害、人為災害及其誘發(fā)的次生災害時的思想準備與行動技能尚有待提高。在2021 年教育部發(fā)布的《生命安全與健康教育進中小學課程教材指南》中明確提出學校的災難安全教育需“立足日常生活情境，引導學生學會科學應對自然災害、事故災害和社會危機事件，增強防災減災意識，提升危險預判、緊急避險、求生逃生等自救和他救技能”。

本文聚焦培育學生科學核心素養(yǎng)的項目式學習設計與實踐策略，從鄭州大雨這一社會熱點新聞切入，聚焦于城市內澇中的車輛被困問題，學生通過實地調查走訪、設計救援方案、優(yōu)化迭代、立體模型制作、展示交流、反思修正等一系列學習過程，其間不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，最終向全班同學、社會工作者及專家呈現(xiàn)各組的學習成果。項目成果是圍繞城市內澇車輛被困這一問題讓學生設計解決方案并形成模型產(chǎn)品。項目圍繞4 大科學核心素養(yǎng)展開，以學生的實踐創(chuàng)新能力為落腳點，在對學生進行指導時不僅注重小組如何對解決方案進行設計，還應注重如何應用多樣化的工具將設計方案落地實現(xiàn)，以期為指向科學素養(yǎng)的項目式學習設計提供借鑒。

指向科學素養(yǎng)的真實性驅動問題

情境激疑，提出問題

好的驅動性問題應當來源于現(xiàn)實生活，并且具有一定的挑戰(zhàn)性、開放性[2]，2021 年暑期的“7·20”鄭州特大暴雨，進一步引發(fā)了全社會對于未來韌性城市防災減災治理與建設的思考。中小學生也是未來城市治理與建設的重要參與主體，這既符合我國學生核心素養(yǎng)提出的責任擔當?shù)囊?，也有利于培養(yǎng)未來社會高素質公民?；谝陨媳尘?，項目可借助創(chuàng)境法與框架法創(chuàng)設真實而具有挑戰(zhàn)性的開放劣構問題，以激發(fā)學生的思考與興趣[3]。

創(chuàng)境法——創(chuàng)設真實情境，貫穿項目過程 項目的真實情境來源于2021 年夏季鄭州特大暴雨所引發(fā)的城市內澇，如果杭州也遭受了臺風暴雨的侵襲，低洼路段突發(fā)的積水可能會淹沒困在水中的車輛，如何避免類似的災害事件再次發(fā)生呢？為幫助學生更好地理解情境，可以向學生出示情境示意圖等輔助工具。

框架法——把握關鍵要素，推動學習進展 通過借助“框架詞+ 主體+ 行動+ 目的”的表達框架提出如下的驅動問題：“因連日臺風暴雨，我校附近的主干道積水較深，車輛直接經(jīng)過積水路段時很容易熄火擱淺，車內人員可能會有生命危險。我們如何幫助這輛汽車避免被困，快速且順利地到達目的地？”

面對這樣一個極具挑戰(zhàn)性又具多元開放性的驅動問題，學生的思維很活躍也很發(fā)散，但是在實際操作時一些孩子的想法存在著想法過于超前，與當下現(xiàn)實不符，以及成本高昂，不具可復制性等問題，如有的學生提出“用一塊巨大海綿把水吸走”“在積水上方搭一座浮橋”等。為此，項目對驅動性問題的成功標準和限制性條件又作了進一步的界定[4]，從而基本規(guī)避了這些問題，幫助學生更好地聚焦救援行動本身（見圖1）。

回溯知識，拆解問題

確定知識點，錨定項目目標 基于義務教育課程標準中本項目所涉及的核心概念與知識，同時結合項目實施過程中的5 大任務，制訂逐層細化的項目學習目標（見表1）。

拆解困難點，規(guī)劃任務鏈條 在確定驅動性問題后，下一步還需要對驅動問題進行拆解。

這是因為驅動問題本身肯定是復雜的，在解決復雜問題的過程中天然地要拆分成可以解決的小問題，也就是項目式學習中的子問題或問題鏈[5]。驅動問題如何分解也直接決定著項目實施階段各項活動的設計與實施。根據(jù)驅動問題，可以按照產(chǎn)品導向型項目的一般路徑拆解為：①車輛在積水路段被困的原因有哪些？②怎樣設計我們的救援方案？③如何驗證我們的想法，將其變成物化產(chǎn)品？④我們的救援方案是否符合要求？⑤如何進行最終的展示和發(fā)布？拆解后的任務鏈條引導學生沿著“調查需求—設計構思—制作原型—改善修正—發(fā)布成果”的路徑完成整個項目，同時幫助學生不易偏離項目目標。

指向探究實踐的合作型學習策略

1.搭建可視的項目墻，助力合作探究

為了落實項目管理，可制訂項目時間流程圖（見圖2），并在充分考慮學生的認知水平和任務難度的進階性的基礎上按照5E 教學法設計項目任務[6]，以5 大任務層層遞進，每個任務下又分為2 ～ 3 個不同的活動階段，以推動項目一步步進行。

在整個項目過程中怎樣引導學生持續(xù)深入地進行探究卷入式的探究是項目式學習落地實踐的難點[7]，因此在實施之初建議進行詳細的項目管理?？梢栽诔浞挚紤]學生的認知水平和任務難度的進階性的基礎上，將驅動問題進行拆解。每個子問題對應1 個子任務，每個任務下又分為2 ～ 3 個不同的活動階段，同時通過項目墻等工具幫助及時記錄并直觀呈現(xiàn)小組或班級的項目式學習活動進展。

2. 提供有效的調查單，促進深入實踐

在設計任務中需要給學生提供有效的支持性工具促進深入探究，如給各項目小組1 個周末的時間自行走訪調查。有些小組走訪了附近的交警大隊，調查了學校附近的積水多發(fā)地；有些小組采訪了消防員，了解了車輛在積水中被困的常見原因?；剡^頭看，學生在這次走訪調查的學習活動中，對真實的車輛被困與救援情況有了更深入直觀的了解，極大促進了他們對后續(xù)方案的深入思考。

在完成調查后，教師針對各組情況提醒學生適當轉化自己的問題與思路，如引導學生將“把車變成氣墊船”轉化為“在車輛下面加裝能便攜充氣和排氣的氣囊或氣袋”，簡單的轉化不僅能激發(fā)學生的深入思考與主動建構，而且往往也為學生提供了解決的“訣竅”。在這個階段允許并鼓勵小組有多種不同的救援方案。在各組完成本組的設計迭代后將全班的解決方案匯總整理成預警類、排水類、漂浮類和牽引類4 類（見表2）。

指向項目推進的卷入式學習支架

合適且有效的學習支架在項目學習過程中十分重要，指向科學素養(yǎng)的項目式學習的學習支架可分為以下3 類：任務- 問題支架、思維-工具支架、整理- 反思支架。

增強學習連貫性的任務 -問題支架

任務- 問題支架包括師生互動、情境體驗、問題驅動、遞進式問題串、項目模板等[8]，任務-問題支架控制學習節(jié)點以使學生不易偏離問題或目標，增強學習的卷入性和連貫性。

提升知識遷移力的思維 -工具支架

在初步完成設計方案后，可以向學生介紹一些思維工具和支架，引導學生運用SWOT 法分析不同救援方案的優(yōu)劣與成本，繼續(xù)進行迭代；提供待解決問題清單讓學生進行反思。欣喜的是，學生在分析完本組救援方案的可行性、成本與挑戰(zhàn)后，主動提出了很多值得深入思考和探究的問題，如有學生提出“怎么保證把道路積水抽干？”“抽出的水怎么辦？儲水罐放在哪里最合適？”還有學生開始思考“如果駕駛員沒看到預警信息怎么辦？”“怎樣保證車底氣囊的浮力大??？如果中途氣囊破了怎樣保證人員安全？”等一系列問題，這些問題的提出既幫助各組完成設計的迭代，也反映了學生深度學習的參與和高階思維的提升。值得注意的是，這些支架并非在項目剛開始就全部提供給學生，也不是把所有支架提供給所有學生，而是根據(jù)學生的層次水平，以及各團隊項目進度與每階段所遇瓶頸，真正做到“該出手時才出手”。

促進概念再建構的整理-反思支架

在項目過程中，特別是每次評價展示后，出示整理- 反思支架可以讓學生養(yǎng)成經(jīng)常反思、整理的好習慣。尤其是實施和驗證自己方案的關鍵節(jié)點，應該進行制度化的交流、討論。

在項目完成后的展示評價階段，讓學生通過完成觀察與實驗記錄、實踐報告、團隊項目日志、評價單等可以幫助學生實現(xiàn)學科核心知識的再建構與遷移。

指向產(chǎn)品改進的多元化成果評價

項目式學習的成果主要由評價量規(guī)進行測量。指向科學素養(yǎng)的項目設計的評價量規(guī)，其評價維度和標準應涵蓋從學習開始到結束的全過程，包括學生合作團隊的組建與分工、知識的積累與問題的呈現(xiàn)、資料的收集與分析、項目成果、團隊學習、項目展示。在評價時遵循定性與定量、形成性與終結性、自我與他人評價相結合的宗旨，堅持教學評一體化、評價內容多要素、評價等級多層次、評價主體多元化、評價任務更聚焦、評價量化易操作6 個原則。評價主體包含領域專家、社會公眾、學校教師、學習同伴和學習者自身[9]。表3 列出了本項目的學生成果及評價方式。

營救大比拼——班級內部的救援方案比試

指向科學素養(yǎng)的項目式學習的最終成果有物化的成果，比如“車輛緊急救援計劃”項目的一套完整救援方案，并進行現(xiàn)場救援展示。在結束現(xiàn)場制作和組間展示后，每組會有2 天的時間運用反思清單回顧總結整個項目學習。接下來每組依據(jù)綜述評價表準備好演講稿與PPT，以團隊為單位進行綜述演講，回答驅動性問題，展示自己的救援行動是否達到項目開始時制訂的成功標準，并接受全班同學的質詢。

方案發(fā)布會——面向公眾的項目成果展示

利用校園開放日向家長、媒體及教師等展示，錄制視頻在線上平臺發(fā)布，收集觀眾的意見。

PDQ 迭代——聆聽專家意見后的項目反思

項目成果的公開展示是優(yōu)秀項目學習的必備要素，項目的展示環(huán)節(jié)可結合項目特點與區(qū)域優(yōu)勢。反思既是一種思維方式，也是一種元認知過程。

在反思過程中，學生進行的思辨和檢驗將顯著地促進相關知識與技能的整合，促使其對認知活動過程進行審視，并改進學習策略。

研究成效與不足

促進學生真參與，素養(yǎng)深發(fā)展

學生經(jīng)歷了真實的工程技術工作流程，并通過對救援相關知識和技能的熟練運用最終完成了本組救援模型的搭建與救援方案的實施。

從剛開始覺得是“不可能的任務”，到最終達到了測試要求，運用科學技術抵擋了自然災害的侵襲。災害救援原本只是書本、電視中的案例，但在項目中卻成為了孩子們親手完成的珍貴體驗。學生通過項目式學習中主動生發(fā)的問題解決，達成了對科學、工程、數(shù)學、信息技術等學科中的核心概念的主動學習與深入學習，在反復利用這些知識、技能解決問題的過程中實現(xiàn)反復學習和鞏固，發(fā)展了自身的科學素養(yǎng)。

促進學生慧學習，能力深發(fā)展

團隊協(xié)作能力 在項目中與同伴的合作能力是對學生的一大考驗。項目進程中，每組或多或少都出現(xiàn)了爭吵，但經(jīng)過項目錘煉，孩子們更愿意傾聽他人的意見，嘗試合力解決問題。項目在學生進行合作評價時進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)教師評價要比同伴互評得分高，可見孩子們的合作意識和對合作質量的自我要求相對高，對合作中的主動性和處理爭執(zhí)的決策能力讓人滿意。

創(chuàng)造性 每組的救援方式各異，每組學生都有自己的想法。有些想法非常具有創(chuàng)造性，連專家都忍不住為他們點贊。

溝通與表達 學生在項目中有獨立的個體學習，也有從個體學習到團隊的社會性學習，從項目的評價中也體現(xiàn)出對溝通和表達的指向，特別是學生的綜述能力顯著提高。

指向科學素養(yǎng)的科技創(chuàng)新項目式學習不僅解決了項目提出的驅動性問題，同時還培養(yǎng)了學生團結協(xié)作、溝通表達、主動探究等能力，發(fā)展了學生的科學素養(yǎng)。未來將沿著這個思路，融入更新的技術元素，繼續(xù)開展與之相關的系列研究，讓越來越多的學生通過項目式學習，學會像科學家或工程師一樣思考與實踐。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部．義務教育科學課程標準：2022 年版[M]．北京：北京師范大學出版社，2022．

[2] 夏雪梅．PBL 項目化學習設計：學習素養(yǎng)視角下的國際與本土實踐[M]．上海：華東師范大學出版社，2018：11．

[3] 蔣永貴．指向核心素養(yǎng)的學習目標研制[J]．課程·教材·教法，2017（9）：7．

[4] 鮑雯雯．“大概念”理念下的美國技術與工程教學[J]．上海教育，2022（24）：66-67．

[5] 劉徽?！按蟾拍睢币暯窍碌膯卧w教學構型——兼論素養(yǎng)導向的課堂變革[J]．教育研究，2020，41（06）：64-77．

[6] 張豐．STEM：深刻影響基礎教育改革與發(fā)展的觀念與實踐——美國STEM 教育考察報告[J]．上海教育科研，2020（04）：5-11．DOI：10.16194/j.cnki.31-1059/g4.2020.04.002．

[7] 夏雪梅，崔春華，劉瀟，等．學習素養(yǎng)視角下的項目化學習：問題、設計與呈現(xiàn)[J]．教育視界，2020（10）：22-26．

[8] 袁磊，王健博樂．基于學科課程重構的小學STEAM 課程設計[J]．現(xiàn)代遠距離教育，2019（02）：25-32.DOI：10.13927/j.cnki.yuan.2019.0014．

[9] 林琳， 沈書生． 設計思維與學科融合的作用路徑研究——基礎教育中核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方法[J]．電化教育研究， 2 0 1 8 ， 3 9 （ 0 5 ） ： 1 2 - 1 8 ． D O I ： 1 0 . 1 3 8 1 1 / j . c n k i .eer.2018.05.002

專家點評

本文全面而完整地呈現(xiàn)了一個指向科學素養(yǎng)培育的科技創(chuàng)新項目式學習案例。案例以基于項目的學習為教學策略，圍繞身邊的問題設計驅動性問題，引導學生合作探究，完成任務設計。在驅動性問題提出后，引導學生按照一定的路徑拆解問題，對于學生更加充分地理解問題和回答問題都有很強的指向意義。文章邏輯清晰，內容緊湊，敘述完整，語言樸實，值得廣大一線科技教師認真研讀。