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

江蘇省太倉(cāng)高級(jí)中學(xué) 胡 蓓 肖麗英

未來(lái)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(xiàng)目化學(xué)習(xí)的理念為支撐，以學(xué)生為主體，以項(xiàng)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(dòng)中研究、探究、實(shí)踐與創(chuàng)新，為其成為“未來(lái)科學(xué)家”夯實(shí)基礎(chǔ)，提供先期體驗(yàn)。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(xiàng)目化的教學(xué)方式來(lái)探索培養(yǎng)學(xué)生未來(lái)科學(xué)家素養(yǎng)的重要路徑。

一、概念界定

（一）PBL 理念

基于項(xiàng)目化的學(xué)習(xí)（projectbased learning， PBL），是一種通過(guò)讓學(xué)生展開(kāi)一段時(shí)間的調(diào)研、探究，致力于用創(chuàng)新的方法或方案，解決一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題、完成一個(gè)項(xiàng)目或創(chuàng)作一件展示品等，是在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以掌握多學(xué)科綜合類的新知識(shí)和新技術(shù)的探究性學(xué)習(xí)模式。項(xiàng)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(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；基于項(xiàng)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(tuán)隊(duì)合作能力以及研究性學(xué)習(xí)能力等綜合性能力。

（二）未來(lái)科學(xué)家素養(yǎng)

未來(lái)科學(xué)家素養(yǎng)指為了培育學(xué)生未來(lái)能夠成為科學(xué)家或適應(yīng)未來(lái)科學(xué)發(fā)展而應(yīng)具備的基本科學(xué)知識(shí)、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)?；镜目茖W(xué)知識(shí)是對(duì)客觀世界的如實(shí)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(shí)，科學(xué)知識(shí)的范圍是很廣泛的，學(xué)生不可能把每一個(gè)知識(shí)都掌握，本素養(yǎng)旨在培養(yǎng)學(xué)生在普遍常識(shí)類知識(shí)基礎(chǔ)上再延伸提高拔尖的科學(xué)知識(shí)。科學(xué)方法是指培養(yǎng)學(xué)生在認(rèn)識(shí)和改造世界中遵循或運(yùn)用的、符合科學(xué)一般原則的各種途徑和手段。未來(lái)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(guó)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(diǎn)，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(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析的興趣。

2.培養(yǎng)邏輯能力、計(jì)算能力、設(shè)計(jì)表達(dá)與創(chuàng)新能力。

3.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)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(jiàn)下頁(yè)表）

（三）課程實(shí)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(shí)和重點(diǎn)搭建橋梁模型的項(xiàng)目開(kāi)展的一種研究性項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。教師會(huì)創(chuàng)設(shè)具體的情境或提出具體的問(wèn)題，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中完成知識(shí)的建構(gòu)，不僅將現(xiàn)實(shí)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(dòng)手實(shí)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(xiàng)目的難易程度、學(xué)生的動(dòng)手能力、合作素質(zhì)等對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，以40 人的班級(jí)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(huì)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(jì)橋梁時(shí)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(jì)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(xiàng)目設(shè)計(jì)。以某區(qū)域的人們因?yàn)楹恿髯钃醵鴮?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(xiàng)目的任務(wù)即明確了下來(lái)。問(wèn)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(jìn)行分享交流。建立了橋梁整體觀后，再進(jìn)行拆分，從第二章開(kāi)始動(dòng)手實(shí)踐操作，先從體驗(yàn)橋梁的簡(jiǎn)單構(gòu)造出發(fā)，對(duì)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(jìn)行整合，最后進(jìn)行項(xiàng)目評(píng)比驗(yàn)收。

（3）基于幫促的教師角色。在整個(gè)課程項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過(guò)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(wèn)題并幫助學(xué)生解決問(wèn)題，起的是輔助者、引導(dǎo)者的作用，即形成幫促的教師角色?；赑BL 理念的教學(xué)要能使學(xué)習(xí)者更主動(dòng)地投入到教學(xué)活動(dòng)中去，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)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(jìn)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(gè)成員都能夠?yàn)楸窘M活動(dòng)出力，也要能夠讓小組之間產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)力。合作學(xué)習(xí)既可以在課堂上交流討論、設(shè)計(jì)橋梁、動(dòng)手制作等，也鼓勵(lì)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(jìn)行實(shí)地考察等。小組成員們?cè)诤献鲗W(xué)習(xí)的過(guò)程中不斷迸發(fā)出來(lái)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(xiàng)目的實(shí)施提供取之不竭的動(dòng)力源泉，合作學(xué)習(xí)也是未來(lái)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(píng)價(jià)

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)要基于過(guò)程性、多樣性和發(fā)展性等特點(diǎn)，不僅要關(guān)注橋梁模型成果的評(píng)價(jià)，也要關(guān)注每節(jié)課上學(xué)生的表現(xiàn)；不僅可以從動(dòng)手實(shí)踐操作角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，還可以圍繞本課題“未來(lái)科學(xué)家素養(yǎng)”角度具體地從橋梁知識(shí)的掌握、橋梁模型的設(shè)計(jì)、小組合作精神、創(chuàng)新探究精神等角度進(jìn)行評(píng)價(jià)；不僅需要教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，也需要學(xué)生對(duì)自己的評(píng)價(jià)以及學(xué)生小組之間的互相評(píng)價(jià)；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(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，還要關(guān)注學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)以及師生對(duì)課程的評(píng)價(jià)。

為了解決真實(shí)情境中的問(wèn)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(yùn)用高中物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)、歷史、地理、美術(shù)、外語(yǔ)等多門學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，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(shí)踐創(chuàng)新能力和科學(xué)探究精神，為其成為“未來(lái)科學(xué)家”提供了先期體驗(yàn)。未來(lái)科學(xué)家素養(yǎng)課程不是要培養(yǎng)“思想的巨人，行動(dòng)的矮子”，而是在重理論的同時(shí)更重實(shí)踐和創(chuàng)新。

三、結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的必備要素，無(wú)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(shí)踐，所謂實(shí)踐出真知，學(xué)生在模型的制作，實(shí)驗(yàn)的真實(shí)操作中會(huì)逐漸感受到科學(xué)的魅力，體會(huì)到真實(shí)的“做科學(xué)研究”的感覺(jué)，而在一次次的強(qiáng)化中，思想的花火便擦亮了。