基于項目式學習的地球空天信息科技課程設計

〔摘 要〕 航天科技高速發(fā)展，成果卓著，使得以北斗導航系統(tǒng)為代表的地球空天信息科技逐漸走進大眾的視野。如何讓地球空天信息科技成果走進課堂，讓學生在學習中綜合提升本領域的能力和素養(yǎng)，從小培養(yǎng)科技人才，成為教育工作者和科技工作者共同關心的話題。本文旨在探討如何將項目式學習方法有效應用于小學5～6年級地球空天信息科技類課程，從而提高學生的科學素養(yǎng)與綜合能力。文章首先分析了項目式學習與地球空天信息科技教學的適配性，隨后提出了基于項目式學習的課程設計模式，并通過實踐案例驗證了其可行性與有效性。

〔關鍵詞〕 小學科學；項目式學習；地球空天信息科技

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 04 068-070

隨著我國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，北斗導航等成就激發(fā)了中小學生對空天信息科技的濃厚興趣。鑒于遙感和定位導航技術廣泛應用卻鮮有人知其科學原理，我們亟須構建一套綜合性課程，讓人們從學生時代起就得以一窺這些“大國重器”的神秘面紗，培育未來科技人才。

空天信息科技融合多學科理論技術，項目式學習以其主動實踐、深入探索的特性，成為本主題教學的理想選擇。本研究旨在將項目式學習引入小學5～6年級地球空天信息科技課程，通過設計富有探索實踐的學習項目，激發(fā)學生參與熱情，提升科學素養(yǎng)和跨學科實踐能力，為未來的學習和職業(yè)發(fā)展奠定基礎。

一、基于項目式學習的地球空天信息科技課程設計模式

（一）項目式學習與地球空天信息科技教學的適配性

項目式學習強調(diào)以真實情景中的問題為任務驅動，將學習內(nèi)容以項目活動的形式呈現(xiàn)，學生通過合作探究、發(fā)展創(chuàng)新，獲得較全面的學科知識和能力提升。

項目式學習最初是為了以真實案例教授醫(yī)學生而由美國神經(jīng)病學教授霍華德于1969年首創(chuàng)，之后被廣泛應用。地球空天信息科技同樣需要學生在處理實際問題的過程中掌握學科知識與技能，并靈活運用，項目式學習可以起到很好的效果。

項目式學習與地球空天信息科技教學的適配性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.以項目為中心的學習導向。項目式學習以具體的項目為中心、以解決真實問題為目的展開學習。教師可以設計與地球空天信息科學相關的項目，如導航系統(tǒng)原理學習與創(chuàng)意應用等，讓學生在項目中學習和掌握相關知識。

2.實踐性和創(chuàng)新性。學生可以在項目中運用所學的地球空天信息科技知識，如利用北斗導航進行定位、利用遙感圖像進行地物識別等，通過實踐加深對知識的理解和掌握，思考技術背后的科學原理。

3.團隊合作與交流。學生可以通過合作完成項目，如共同分析遙感圖像、設計北斗導航應用方案等，提高學習質(zhì)量。

（二）基于項目式學習的地球空天信息科技課程設計流程

本系列課程的設計，以項目式學習方法為主要思路，結合地球空天信息科技專業(yè)特點，依據(jù)《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）學科核心概念“12.技術、工程與社會”“13.工程設計與物化”及跨學科概念“系統(tǒng)與模型”進行設計，如圖1所示。

1.明確課程目標。空天信息科技課程涉及多個學習領域，注重綜合知識與能力的培養(yǎng)，教師需要根據(jù)科學、數(shù)學、信息科技等學科課程標準，選擇符合小學5～6年級學生發(fā)展特點的培養(yǎng)目標，并與項目式學習的培養(yǎng)目標充分融合。

據(jù)此制定本課程項目式學習總目標如下：

科學觀念：理解北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展歷程及主要應用；通過項目式學習，形成對空間科學、衛(wèi)星技術、定位系統(tǒng)等領域的初步科學觀念，并能解釋北斗相關的生活現(xiàn)象。

科學思維：通過生活觀察和應用，歸納北斗系統(tǒng)的組成，分析工作原理，概括主要應用場景；能夠運用創(chuàng)造性思維方法，提出北斗系統(tǒng)的創(chuàng)新性應用，解決實際問題。

探究實踐：能夠熟練運用提出問題、做出假設、制訂計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價等科學探究步驟，完成項目任務；通過制作模型、編寫程序、模擬實驗等方式，加深對北斗系統(tǒng)技術的理解和應用。

態(tài)度責任：提升對空天信息科技的興趣和熱情，培養(yǎng)尊重事實、樂于探究、追求創(chuàng)新的科學態(tài)度，以及合作分享、團隊協(xié)作的精神；通過了解北斗系統(tǒng)的貢獻，樹立民族自豪感，形成用科技知識為祖國和人民服務的意識。

2.選擇項目主題。小學5～6年級的學生能夠基于所學知識提出可探究的科學問題。因此教師可引導學生從身邊與地球空天信息科技相關的實際問題出發(fā)，結合事物的結構、功能、變化及相互關系等展開討論，再歸納全班討論結果，最終形成課程的項目主題。

3.設計教學流程。結合科學教育中工程設計領域的學習過程、地球空天信息科技領域特點，設計通用教學流程，如圖2所示。

4.籌備支持和指導內(nèi)容。支持和指導包括技術上的幫助、方法上的指導以及遇到困難時的情感支持。外部支持如科研院所專家指導，能夠為課程提供專業(yè)幫助。

5.設計評價方案。項目式學習的評價強調(diào)主體的多元化，評價內(nèi)容的綜合性和全面性，評價方法、手段的多樣性。因此，評價內(nèi)容應包括空天科學基本原理及應用的掌握、科學思維和創(chuàng)造思維的提升、通過參與項目解決實際問題、作品完成、小組合作等。

評價方式包括過程性評價和終結性評價。終結性評價結合學生項目式學習成果的展示活動進行。過程性評價可評估學生參與項目前后對于地球空天信息科技的理解掌握情況、項目式學習相關能力的培養(yǎng)效果等。為項目的后續(xù)迭代提供有效支持。

二、實踐案例分析：繪制校園地圖項目

“繪制校園地圖”這一案例巧妙融合了北斗導航技術、地理信息系統(tǒng)，讓學生在熟悉的場景中，利用北斗導航教學工具完成校園地圖的簡單測繪，并在自己繪制的校園地圖上設計和實現(xiàn)創(chuàng)意應用。

為落實“雙減”政策，結合內(nèi)容特點，本課程以社團形式開展，利用課后服務時段，每周進行1課時（1小時）的學習，本系列課程歷時8課時。

（一）項目背景與目標

隨著位置服務與導航技術的普及，校園地圖的直觀性和準確性成為提升校園生活品質(zhì)的重要工具。本項目旨在利用北斗導航教學工具，讓學生通過繪制校園地圖，解決位置和路線相關的實際問題，并掌握地圖測繪的基本技能，深入理解地理坐標、地理信息系統(tǒng)等科技知識，達到在實踐中提升綜合素養(yǎng)的目標。

（二）教學流程與實際應用

第一課時：討論與分析。

本課先由教師介紹項目背景：利用北斗導航系統(tǒng)繪制校園地圖，解決校園生活中位置和路線相關的實際問題。學生分組討論，提出如新生導航、緊急疏散等問題。通過全班交流，各組問題逐漸聚焦，形成具體可行的研究方向。教師隨后介紹項目實施流程，為學生鋪設清晰的行動指南。

第二課時：需求分析。

學生從設計者與用戶雙重視角出發(fā)，構想需要何種地圖、搭載何種信息來解決實際問題。通過問卷調(diào)查收集師生意見，了解用戶需求。通過展示與互評，師生站在用戶角度提出改進意見，完善需求分析。

第三課時：確定項目計劃。

學生團隊制訂項目計劃，明確時間節(jié)點、任務分配及所需資源，并根據(jù)特長進行分工。同時考慮外部支持因素，如校內(nèi)外專家、資源支持等。

第四課時：測量校園經(jīng)緯度。

學生利用自行搭建的北斗衛(wèi)星導航定位儀，實地測量校園預定點位經(jīng)緯度，并記錄周圍環(huán)境信息，為地圖繪制提供參考。

第五課時：數(shù)據(jù)整理。

學生利用教師自編程序計算各點之間的距離、不規(guī)則角度等，為地圖繪制提供數(shù)據(jù)支持。

第六課時：地圖繪制。

學生結合數(shù)學知識，運用尺規(guī)作圖，繪制校園地圖。

第七課時：信息標注。

學生在地圖上標注位置和路線信息，使地圖符合實際情況并易于使用。同時實地走訪驗證細節(jié)，如建筑入口、樓梯位置等，提升地圖的實用性和準確性。

第八課時：成果展示。

學生以紙質(zhì)地圖或PPT等形式，匯報本項目需要解決的實際問題，地圖的設計理念、使用方法和效果，分享項目實踐過程中的經(jīng)驗和收獲。

（三）課后分析

本項目實踐性強，涉及多領域，能夠使學生深度參與，掌握跨學科知識，有效提高學習興趣和質(zhì)量。同時在解決實際問題的過程中，培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新思維。

此外，本項目存在一定技術門檻，需要指導教師具備較強專業(yè)技能，如單片機技術、經(jīng)緯度相關知識、數(shù)學空間感等。同時，長周期、多階段項目需要教師細致規(guī)劃并嚴格執(zhí)行，學生也需要團結協(xié)作、合理安排時間。

三、結語

通過上述研究我們發(fā)現(xiàn)，項目式學習教學法能有效激發(fā)小學5～6年級學生對地球空天信息科技主題的學習興趣，并提升實踐能力和綜合素養(yǎng)。這樣的學習經(jīng)歷讓學生在解決問題的過程中，提升創(chuàng)新思維能力，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定基礎。

在未來的教育實踐中，我們會繼續(xù)打磨教學模式，隨著地球空天信息科技的發(fā)展，靈活迭代教學內(nèi)容。同時將繼續(xù)結合“雙減”背景深入研究，嘗試由小學5～6年級拓展至小學1～4年級，惠及更多學生。

【本文系北京師范大學基礎教育發(fā)展管理部“擷英計劃”基礎教育改革試驗項目“‘雙減’背景下基于地球空天信息科技的課后服務課程開發(fā)與實踐研究”的階段性成果，社團學生作品獲“北斗杯”全國青少年空天科技體驗與創(chuàng)新大賽北京賽區(qū)二等獎14人、三等獎9人、優(yōu)秀獎7人】

參考文獻

[1]胡舟濤.英語項目式教學的探索與實踐[J].教育探索，2008（2）：70-71.

[2]薛靜靜.項目式學習在職業(yè)素養(yǎng)課堂的應用初探[J].2024（2）：15.

[3]桑國元.教師如何理解項目式學習的內(nèi)涵[J].教師教育論壇，2022（10）：21-23.

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

[5]張文蘭，張思琦，林君芬，等.網(wǎng)絡環(huán)境下基于課程重構理念的項目式學習設計與實踐研究[J]電化教育研究，2016（2）：38-45