項目式學習中學生科學思維的養成

代立超

學校的畢業課程中很重要的一部分是項目式學習，我們2016年以“My City”為主題開展科學探究活動，以提升學生的科學思維。

項目式學習（Project-Based Learning，PBL）是一種通過讓學生開展一段時期的調研、探究，致力于用創新的方法或方案，解決一個問題、困難或者挑戰，從而在這些真實的經歷和體驗中，習得新知識和獲得新技能的教學方法。在項目式學習中，學生由被動學習者變成主動學習者，可以通過聚焦某個感興趣的話題，明確想要學習的內容，讓學習具有實際的價值和意義。此時的教師，變成了引導者和輔助者。項目式學習更強調學生自主探究、創造、關聯知識和實際生活的能力。

“My City”項目式學習內容涉及廣泛，涵蓋學生感興趣的傳統文化、天文地理、經濟、科技等多個領域。對于涉及科學領域的項目式學習，科學組教師認為，應注重對學生科學思維的培養，幫助他們理清項目式學習的基本方法，如確定研究主題、制定學習計劃表、進行實驗、數據整理與分析、研究結果發表與展示。考慮到學生的年齡特點，要引導學生認識到選題應盡可能小，盡量與生活實際產生聯系，避免高端、深奧、可操作性差的選題。展示內容包括以下方面，如研究題目、摘要、問題、提出假設、研究背景、實驗材料、實驗步驟、實驗數據與分析、研究結果、討論與展望。

本文以我校六（10）班袁樂然同學對學齡前兒童使用門鏡問題展開的研究，動手制作門鏡潛望鏡裝置為例，談談如何才能有效開展項目式學習。她撰寫的研究報告參加海淀區青少年科技創新大賽，獲得評委的一致好評，成功晉級北京市青少年創新科技大賽。

1.確定研究題目

2016年夏天，5歲的小表妹來我家玩，當時我正在寫作業，突然聽到有人敲門，便讓表妹看看外面是誰。不一會兒，見她直接拿著一個快遞回來。因為個子矮，看不到貓眼，她一著急就直接把門打開了。幸好不是壞人假裝快遞員，不過也嚇得我驚出一身冷汗，于是便產生探究貓眼工作原理和設計一個方便兒童使用貓眼的裝置的想法。經過調查研究和實驗測試，我弄清了貓眼的光學知識，并提出利用潛望鏡原理設計門鏡潛望鏡的具體方案。

2.時間計劃表

3.收集數據、資料（簡略介紹步驟）

這一階段主要涉及：查找門鏡光學知識；查找潛望鏡光學知識；查找透鏡成像光學知識。

4.實地調查與訪談

在小區中調查了解學齡前兒童單獨在家的情況及對門鏡潛望鏡的需求和接受程度等。結論如下：（1）通過個別訪談，發現學齡前兒童在某些情況下確實會被短時間地單獨留在家里。（2）對兒童因身高夠不著門鏡，被訪者普遍反映，如果發明一種東西，無論孩子多高，拿在手里都能方便地看到防盜門外面的情況，非常有必要。

5.問題剖析

通過對門鏡和潛望鏡及透鏡成像原理進行分析，可得出如下結論：如果直接拿潛望鏡對著門鏡觀察，本質相當于人眼遠離門鏡大約有潛望鏡鏡筒長度那么遠的距離，可想而知，根本不可能看清外面的景物。實驗也驗證了以上結論。現在的問題是，能否將人眼觀察門鏡的位置適當外移（外移距離等于潛望鏡的長度）？如果能夠實現，人眼在外移后的位置處觀察門鏡，就相當于人眼直接在門鏡附近觀察。因此，門鏡觀察位置能否外移適當的距離，是本次研究的關鍵，也是門鏡潛望鏡設計成敗的決定因素。

6.研究過程（簡略介紹）

這個過程包括進行光路實驗、潛望鏡加工改造、透鏡加工改造、組裝等內容。

7.研究成果

經過仔細的調整與實驗，我終于制作完成門鏡潛望鏡裝置，如圖1所示。在本作品中，為了演示方便，直接將門鏡固定在潛望鏡上了。在實際應用中，可以將演示門鏡拆下來，直接手持，用物鏡靠近防盜門的門鏡進行觀察。

8.結論與體會

經過理論分析和實踐操作，利用透鏡對光線的折射、匯聚原理，我對潛望鏡進行改造，并利用透鏡鏡片組合，解決了門鏡觀察位置外移的關鍵問題，從而解決了學齡前兒童（包括殘疾人或腿腳不便的老人）使用門鏡的困擾。

通過這次研究，我學會如何系統地選題、上網查閱資料、訪談調研、實驗測試和撰寫論文，切身感受到科研工作的不易和科學精神的重要；體會到研究工作，特別是實驗測試，必須認真、嚴謹、一絲不茍，來不得半點兒馬虎。雖然我花費3個多月的時間和精力做這個研究，但在幫助學齡前兒童解決使用門鏡的困擾中發揮了小小的作用，感到非常充實和快樂。

9.建議

門鏡潛望鏡使用方便，實用性強，各零部件結構簡單。如果按照樣品做成產品，銷售給有學齡前兒童的家庭，既可以作為孩子的玩具，又可在日常生活中解決實際問題，具有較大的推廣價值。建議商家可以仿造樣品進行部分批量生產，讓更多的學齡前兒童方便、安全地使用門鏡。

此外，如果把上述裝置內嵌在防盜門中，不僅可以方便小孩和行動不便的老人使用門鏡，還可以防止小偷利用“貓眼”窺視室內，通過專用工具破壞“貓眼”，實施盜竊。真是一舉兩得。

除此之外，其他學生還開展了創新發明的項目式學習，如制作農事小日歷、書簽式讀書燈、便攜式折疊擔架、巧捕蟑螂裝置、乒乓球拾球器等。自項目式學習活動開展以來，科學教師在科學課上會帶領學生對自己感興趣的內容展開討論，讓學生“頭腦風暴”，說出自己有疑惑或感興趣的話題，探討選題是否可行。學生們自主開發出許多有趣的題目，如紙飛機機頭形狀與紙飛機飛行距離的關系、紙飛機機翼與飛行距離和時間的關系、香蕉與土豆誰更容易發霉、怎樣才能讓小蝸牛出殼、冰箱里的氣球、怎樣做出人造彩虹、蘋果氧化觀察實驗等。我們欣喜地發現，學生都有自己獨特的思維，所選擇的題目與生活實際聯系緊密。

項目式學習是一種知行合一的體驗式和實踐式的學習方法，可以讓學生帶著解決問題的目標去學習，而這個目標必須是某個現實目標，需要教師引導學生來把握，讓學生用他們自己的視角去發現問題并展開研究，這本身就是帶著一種內在驅動力的學習。不能按照成人的編排完成教科書上的任務，這與學校一直倡導的基于兒童立場的自主學習相吻合。相信在今后畢業課程的“My City”項目式學習中，學生一定能夠展示出一個又一個富有創造力的研究成果。

責任編輯：孫建輝