基于PBL 理念的高中未來科學(xué)家素養(yǎng)課程設(shè)計
——以橋梁制作課程設(shè)計為例

江蘇省太倉高級中學(xué) 胡 蓓 肖麗英

未來科學(xué)家素養(yǎng)的培養(yǎng)需要突破現(xiàn)有的固化的教學(xué)模式，以一種新型的項目化學(xué)習(xí)的理念為支撐，以學(xué)生為主體，以項目為引領(lǐng)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)新型的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在具體活動中研究、探究、實踐與創(chuàng)新，為其成為“未來科學(xué)家”夯實基礎(chǔ)，提供先期體驗。課程建設(shè)是發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)的重要途徑，本文以“橋梁結(jié)構(gòu)與模型搭建”的橋梁制作課程為例，用項目化的教學(xué)方式來探索培養(yǎng)學(xué)生未來科學(xué)家素養(yǎng)的重要路徑。

一、概念界定

（一）PBL 理念

基于項目化的學(xué)習(xí)（projectbased learning， PBL），是一種通過讓學(xué)生展開一段時間的調(diào)研、探究，致力于用創(chuàng)新的方法或方案，解決一個復(fù)雜的問題、完成一個項目或創(chuàng)作一件展示品等，是在學(xué)習(xí)過程中可以掌握多學(xué)科綜合類的新知識和新技術(shù)的探究性學(xué)習(xí)模式。項目化學(xué)習(xí)是研究性學(xué)習(xí)的主要學(xué)習(xí)方式之一，強調(diào)以學(xué)生為主體，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；基于項目的學(xué)習(xí)旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意思維、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力、團隊合作能力以及研究性學(xué)習(xí)能力等綜合性能力。

（二）未來科學(xué)家素養(yǎng)

未來科學(xué)家素養(yǎng)指為了培育學(xué)生未來能夠成為科學(xué)家或適應(yīng)未來科學(xué)發(fā)展而應(yīng)具備的基本科學(xué)知識、關(guān)鍵的科學(xué)方法和能力，以及必備的科學(xué)思想、態(tài)度與精神品質(zhì)。基本的科學(xué)知識是對客觀世界的如實反映，比如科學(xué)史、地球發(fā)展、生命科學(xué)、科技生活、科普學(xué)術(shù)等知識，科學(xué)知識的范圍是很廣泛的，學(xué)生不可能把每一個知識都掌握，本素養(yǎng)旨在培養(yǎng)學(xué)生在普遍常識類知識基礎(chǔ)上再延伸提高拔尖的科學(xué)知識。科學(xué)方法是指培養(yǎng)學(xué)生在認(rèn)識和改造世界中遵循或運用的、符合科學(xué)一般原則的各種途徑和手段。未來科學(xué)家素養(yǎng)的培養(yǎng)更高層次的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想、態(tài)度與精神。

二、基于PBL 理念的橋梁制作課程體系建設(shè)

（一）課程目標(biāo)構(gòu)建

本課程目標(biāo)是以 《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出的“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”為核心，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)與模型搭建課程的特點，構(gòu)建以下課程目標(biāo)：

1.了解橋梁的基本結(jié)構(gòu)形態(tài)特征和受力方式，培養(yǎng)對結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學(xué)分析的興趣。

2.培養(yǎng)邏輯能力、計算能力、設(shè)計表達與創(chuàng)新能力。

3.培養(yǎng)團隊合作精神，自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。

（二）課程內(nèi)容設(shè)置（見下頁表）

（三）課程實施

1.教學(xué)模式

PBL 教學(xué)模式即是老師帶領(lǐng)學(xué)生圍繞《橋梁結(jié)構(gòu)與模型搭建》中包含的核心橋梁結(jié)構(gòu)知識和重點搭建橋梁模型的項目開展的一種研究性項目化學(xué)習(xí)。教師會創(chuàng)設(shè)具體的情境或提出具體的問題，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中完成知識的建構(gòu)，不僅將現(xiàn)實生活和課堂學(xué)習(xí)結(jié)合在一起，讓學(xué)生學(xué)以致用，還可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手實踐能力和探究創(chuàng)新能力。

2.教學(xué)策略

(1) 基于組織的先行準(zhǔn)備。根據(jù)課程項目的難易程度、學(xué)生的動手能力、合作素質(zhì)等對學(xué)生進行分組，以40 人的班級為例，可以4-6人一組，分7-8 組。教師為每組學(xué)生準(zhǔn)備2 份《橋梁結(jié)構(gòu)與模型搭建》材料包，材料包里面包含：木條2mm×4mm×0.5m（數(shù)條）、2mm×8mm×0.5m（數(shù)條）、4mm×4mm×0.5m（數(shù)條）、10mm×10mm×0.5m（數(shù)條）、8mm×8mm×0.5m（數(shù)條），木片1mm×55mm×0.25m（數(shù)片）、1mm×55mm×0.5m（數(shù)片），麻線繩（10 米），502 膠水，砂紙；另學(xué)生自行準(zhǔn)備美工刀（1 把）、剪刀（1把）、三角尺（1 套）、瓦楞紙板（若干）；教師還會為每組準(zhǔn)備砝碼一套。除此之外，學(xué)生在第七章的整理設(shè)計橋梁時也可自備或自制所需的裝飾零部件，將自己的橋梁模型設(shè)計成不同風(fēng)格的藝術(shù)品。

課程內(nèi)容設(shè)置表

（2）基于情境的項目設(shè)計。以某區(qū)域的人們因為河流阻擋而導(dǎo)致交通、生活不便為引入，提出建設(shè)橋梁的重要性，本課程項目的任務(wù)即明確了下來。問題提出后，學(xué)生需要掌握一些關(guān)于橋梁的基礎(chǔ)概念和技能，教師在第一章內(nèi)容里提供文本和視頻材料，結(jié)合學(xué)生小組進行分享交流。建立了橋梁整體觀后，再進行拆分，從第二章開始動手實踐操作，先從體驗橋梁的簡單構(gòu)造出發(fā)，對橋梁的各結(jié)構(gòu)與受力分析等任務(wù)完成后，再將橋梁部件進行整合，最后進行項目評比驗收。

（3）基于幫促的教師角色。在整個課程項目的學(xué)習(xí)過程中，教師為學(xué)生提供學(xué)習(xí)材料、布置學(xué)生收集材料、引導(dǎo)學(xué)生提出問題并幫助學(xué)生解決問題，起的是輔助者、引導(dǎo)者的作用，即形成幫促的教師角色。基于PBL 理念的教學(xué)要能使學(xué)習(xí)者更主動地投入到教學(xué)活動中去，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，構(gòu)建起學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)的理念和能力。

（4）基于合作的小組學(xué)習(xí)。根據(jù)“異質(zhì)同組、同組異質(zhì)”的原則進行分組，可以按照教師指定形成小組也可以學(xué)生自愿組織，既要保證小組內(nèi)每個成員都能夠為本組活動出力，也要能夠讓小組之間產(chǎn)生競爭力。合作學(xué)習(xí)既可以在課堂上交流討論、設(shè)計橋梁、動手制作等，也鼓勵學(xué)生在課余利用互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持組織收集材料、進行實地考察等。小組成員們在合作學(xué)習(xí)的過程中不斷迸發(fā)出來的思維的火花，使學(xué)生們都能盡己所能，得到最大程度的發(fā)展，為課程項目的實施提供取之不竭的動力源泉，合作學(xué)習(xí)也是未來科學(xué)家素養(yǎng)不可或缺的一種科學(xué)探究能力。

3.教學(xué)評價

對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評價要基于過程性、多樣性和發(fā)展性等特點，不僅要關(guān)注橋梁模型成果的評價，也要關(guān)注每節(jié)課上學(xué)生的表現(xiàn)；不僅可以從動手實踐操作角度進行評價，還可以圍繞本課題“未來科學(xué)家素養(yǎng)”角度具體地從橋梁知識的掌握、橋梁模型的設(shè)計、小組合作精神、創(chuàng)新探究精神等角度進行評價；不僅需要教師對學(xué)生進行評價，也需要學(xué)生對自己的評價以及學(xué)生小組之間的互相評價；為了基于PBL 理念的橋梁制作課程的可持續(xù)性發(fā)展，不僅要有教師對學(xué)生的評價，還要關(guān)注學(xué)生對教師的評價以及師生對課程的評價。

為了解決真實情境中的問題，教師基于PBL 理念引導(dǎo)學(xué)生在橋梁制作課程中綜合運用高中物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)、歷史、地理、美術(shù)、外語等多門學(xué)科基礎(chǔ)知識，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和科學(xué)探究精神，為其成為“未來科學(xué)家”提供了先期體驗。未來科學(xué)家素養(yǎng)課程不是要培養(yǎng)“思想的巨人，行動的矮子”，而是在重理論的同時更重實踐和創(chuàng)新。

三、結(jié)語

創(chuàng)新是當(dāng)今社會發(fā)展的必備要素，無論是科學(xué)思維的創(chuàng)新、科學(xué)技術(shù)和方法的創(chuàng)新都是本課程的目標(biāo)指向。而創(chuàng)新始于實踐，所謂實踐出真知，學(xué)生在模型的制作，實驗的真實操作中會逐漸感受到科學(xué)的魅力，體會到真實的“做科學(xué)研究”的感覺，而在一次次的強化中，思想的花火便擦亮了。