拔尖創(chuàng)新人才指在具備創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上，追求卓越發(fā)展目標(biāo)，未來能夠引領(lǐng)各行業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍人才?？鐚W(xué)科項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)是落實(shí)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要路徑。本文以“設(shè)計(jì)碳中和校園”為例，探討如何依托跨學(xué)科項(xiàng)目活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新，追求卓越。

一、自主提出研究問題，激活思維

在人教版生物七年級(jí)第六章《愛護(hù)植被，綠化校園》的學(xué)習(xí)中，大部分學(xué)生對(duì)課后設(shè)置的“設(shè)計(jì)校園綠化方案”實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出濃厚興趣。然而，在初步探討校園綠化方案的過程中，學(xué)生產(chǎn)生了諸多疑惑。如，簡單地增加校園植被，把所有空地都種上高大的植物，似乎并不是最佳的綠化方案；武漢極端高溫天氣容易導(dǎo)致綠植枯死；等等。一名學(xué)生根據(jù)我國提出的“雙碳”目標(biāo)，即二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，力爭2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，提出校園綠化就是要控制二氧化碳排放量。由此，筆者鼓勵(lì)學(xué)生化宏大命題為身邊議題，結(jié)合本校實(shí)際情況，思考切實(shí)可行的校園綠化方案，并給活動(dòng)確定一個(gè)合適的主題，還要求每名學(xué)生需在查詢文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)“碳中和校園綠化方案”進(jìn)行解構(gòu)，提出自己的科學(xué)分析和基礎(chǔ)建議。

各組學(xué)生積極提出問題，如從碳排放角度考慮，需要了解學(xué)校的碳排放總量；從碳吸收角度考慮，需要測(cè)量現(xiàn)有植被量；從碳中和目標(biāo)角度考慮，需要找到平衡碳排放和碳吸收的辦法；從植物種類角度考慮，需要選擇能高效吸收二氧化碳的植物。最終，學(xué)生匯總問題，形成“設(shè)計(jì)碳中和校園”方案的具體目標(biāo)：一是在現(xiàn)有綠化基礎(chǔ)上科學(xué)增加植被，使植物吸收的二氧化碳量與校園活動(dòng)排放的二氧化碳量基本持平；二是設(shè)計(jì)要符合校園景觀美化的需求。

二、自主設(shè)計(jì)實(shí)施方案，激發(fā)創(chuàng)新

根據(jù)確定的研究主題和初步設(shè)想，學(xué)生分階段、分小組實(shí)施任務(wù)。

一是設(shè)置基礎(chǔ)任務(wù)，開展初步調(diào)研和設(shè)計(jì)。為了結(jié)合校園地圖設(shè)計(jì)綠化方案，學(xué)生首先要學(xué)會(huì)使用地圖，運(yùn)用地理學(xué)科所學(xué)的地圖要素和閱讀方法確定方向，根據(jù)數(shù)學(xué)比例尺計(jì)算現(xiàn)有綠化面積。隨后，學(xué)生要設(shè)計(jì)植被調(diào)查表，了解校園植被的種類、生長狀況和分布情況。實(shí)際操作中，學(xué)生在校園內(nèi)觀察，標(biāo)注現(xiàn)有綠植區(qū)域，并以小組為單位進(jìn)行分塊調(diào)研，提出“增加綠化面積”的初步建議。

二是分解復(fù)雜任務(wù)，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。這個(gè)階段的重點(diǎn)是“如何增加校園綠化使之達(dá)到碳中和目標(biāo)”。這個(gè)問題讓學(xué)生覺得棘手。筆者提示學(xué)生將復(fù)雜任務(wù)拆解成易于理解、能夠操作的子任務(wù)，比如將“確定校園碳中和綠化目標(biāo)”任務(wù)分解為“校園有多少碳排放”“校園碳排放量的中和需要多少株植物”，在此基礎(chǔ)上分析“設(shè)計(jì)什么方案改進(jìn)校園綠化”。具體行動(dòng)時(shí)，學(xué)生產(chǎn)生新的疑惑——學(xué)校的碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)去哪找兒呢？通過查閱資料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)雖然生物每時(shí)每刻都會(huì)呼吸、排出二氧化碳，但是它其實(shí)是自然碳循環(huán)的一部分，而碳排放測(cè)算的重點(diǎn)是人為活動(dòng)，如化石燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)等會(huì)打破生物圈碳循環(huán)的平衡，這些數(shù)據(jù)與學(xué)校水、電、氣使用量和食堂食物購買等數(shù)據(jù)有關(guān)，需要學(xué)校后勤部門幫助提供。由此，筆者引導(dǎo)每個(gè)小組安排一人，一起查看學(xué)校能源使用數(shù)據(jù)，再在網(wǎng)上查閱如何換算成碳排放量。在查閱資料的過程中，學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)，一項(xiàng)一項(xiàng)計(jì)算確實(shí)能算出具體數(shù)值，但是如果有工具能更方便快捷地給出排放量和建議種植樹木的量就更好。這樣，學(xué)生在數(shù)學(xué)老師和信息技術(shù)老師的幫助下，確定了碳排放量的計(jì)算方式——使用碳中和計(jì)算器網(wǎng)頁。借助這個(gè)工具學(xué)生估算出學(xué)校碳排量一年為961噸，要達(dá)到碳中和需要種植53418顆樹。落實(shí)這個(gè)方案不太現(xiàn)實(shí)，學(xué)生借助讀秀數(shù)據(jù)庫查閱到“樹木每生長1立方米的蓄積，平均吸收1.83噸二氧化碳，釋放1.62噸氧氣”的信息，通過進(jìn)一步運(yùn)算，他們最終確定“為學(xué)校增加534立方米綠化蓄積”的目標(biāo)。

三是挑戰(zhàn)難度任務(wù)，完善方案。每個(gè)小組結(jié)合前期調(diào)研結(jié)果與校園碳中和目標(biāo)，設(shè)計(jì)具體的校園綠化方案。筆者強(qiáng)調(diào)，適合學(xué)校的才是最好的，每個(gè)小組的方案需要有自己的著重點(diǎn)和特色，并不一定要完全按照數(shù)據(jù)目標(biāo)落實(shí)。由此，有的小組向信息技術(shù)教師請(qǐng)教智能澆灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，加入太陽能板節(jié)能設(shè)計(jì)；有的小組綜合成員特長，制作了校園立體模型，設(shè)計(jì)了墻面綠化方式；有的小組在美術(shù)教師和地理教師的指導(dǎo)下，畫出漫畫版綠色校園平面圖，并實(shí)地測(cè)量或估算出增加的綠化面積。

最終，各小組設(shè)計(jì)的方案各具特色。例如，創(chuàng)客智能養(yǎng)護(hù)小組設(shè)計(jì)了一套簡易自動(dòng)灌溉裝置，通過土壤濕度傳感器控制水泵抽水灌溉；平面設(shè)計(jì)小組對(duì)校園綠化進(jìn)行平面設(shè)計(jì)，重點(diǎn)改進(jìn)了利用不充分的地方；立體綠化小組則設(shè)置了屋頂花園、墻面攀援和窗臺(tái)垂吊綠化，在有限空間內(nèi)增加了綠化面積。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，借助學(xué)習(xí)資源（包括知網(wǎng)、AI、學(xué)科教師等）解決疑難問題，學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知能力、跨學(xué)科融合創(chuàng)新能力都得到了提升。

三、自主迭代優(yōu)化探索行動(dòng)，追求卓越

具有創(chuàng)新意識(shí)和引領(lǐng)意識(shí)的方案是迭代改進(jìn)出來的，自我評(píng)價(jià)、同伴互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等有助于學(xué)生在改進(jìn)方案中發(fā)展創(chuàng)新思維、追求卓越目標(biāo)。

首先，學(xué)生評(píng)價(jià)是方案迭代的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。為了引導(dǎo)學(xué)生有方向地評(píng)價(jià)，筆者給出方案的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，包括目標(biāo)達(dá)成情況、方案可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全性、創(chuàng)新性五個(gè)方面。學(xué)生形成初步方案后，對(duì)照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)互相討論“我們（其他）小組的方案有什么可借鑒的地方，我們的方案還存在什么問題”，并在反思中明晰進(jìn)一步研究的方向。班級(jí)展示方案時(shí)，各小組進(jìn)行互評(píng)。如一個(gè)小組提出校園立面充分種植綠化方案后，其他小組紛紛表示這個(gè)方案造價(jià)較高，植物長大后對(duì)樓頂防水有影響，墻體側(cè)面的藤蔓綠化可能影響教室采光。面對(duì)質(zhì)疑，該小組成員承認(rèn)方案存在不合理之處并給出解決方案：樓頂只種植根系不太深的草本植物或灌木；方案成本主要在于運(yùn)輸土壤到頂樓時(shí)產(chǎn)生的費(fèi)用，組員可以自行解決；影響采光的窗臺(tái)部分可以請(qǐng)專業(yè)人員維護(hù)。在自評(píng)與互評(píng)過程中，學(xué)生不僅明確了自身方案的優(yōu)勢(shì)與短板，還厘清了后續(xù)研究的方向。

其次，教師的評(píng)價(jià)起到至關(guān)重要的引導(dǎo)作用。在評(píng)價(jià)校園立面綠化方案時(shí)，筆者強(qiáng)調(diào)了該方案對(duì)綠化面積不足問題的創(chuàng)新性解決辦法——多樣化的垂直綠化設(shè)計(jì)，并提出學(xué)生制作的校園立體模型展現(xiàn)了他們的數(shù)學(xué)測(cè)算能力、建模思維及工程學(xué)知識(shí)和技能。這樣的評(píng)價(jià)不僅放大了學(xué)生的亮點(diǎn)，還能鼓勵(lì)全體學(xué)生相互學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生參與項(xiàng)目學(xué)習(xí)的自信心。經(jīng)過總結(jié)，學(xué)生意識(shí)到“設(shè)計(jì)碳中和校園方案”不僅要重視前期設(shè)計(jì)，還要重視后期對(duì)綠化的維護(hù)。由此，師生共同制定出一套校園新增綠化的長期管理機(jī)制。

為了拓寬學(xué)生的視野，筆者組織學(xué)生參觀了紫陽湖公園、沙湖公園及城市污水處理廠等地，讓他們近距離感受綠化設(shè)計(jì)的魅力。在研學(xué)過程中，小組成員提出，紫陽湖公園的水生植物豐富多樣，學(xué)校也可以建造水池，培植一些水生植物，增加校園植物種類的多樣性。

（作者單位：湖北省水果湖第一中學(xué)）

（本文系湖北省教育科學(xué)規(guī)劃2023年度重點(diǎn)課題“中小學(xué)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)與實(shí)施策略的區(qū)域行動(dòng)研究”的研究成果。課題編號(hào)：20231A120）