“護(hù)眼矯正器的誕生”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)

劉屹

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）是使用各類(lèi)探究性和挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目激發(fā)學(xué)生掌握和完善各類(lèi)技能的擴(kuò)展性學(xué)習(xí)過(guò)程。在此過(guò)程中，學(xué)生不僅能獲得知識(shí)，還可學(xué)以致用，將這些知識(shí)用于解決實(shí)際問(wèn)題，體會(huì)到“做”的成功和樂(lè)趣，并養(yǎng)成通過(guò)“動(dòng)手做”解決問(wèn)題的習(xí)慣。學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中，能獲得更綜合的知識(shí)、創(chuàng)新的思維、實(shí)用的技能和溝通與協(xié)作的技巧，更深刻地理解科學(xué)技術(shù)的本質(zhì)。筆者將從以下幾方面詳細(xì)闡述項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程。

一、真實(shí)而有意義的項(xiàng)目來(lái)源于學(xué)生需求

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)是一個(gè)真實(shí)而有意義的項(xiàng)目。在PBL環(huán)境中，“真實(shí)”就是學(xué)習(xí)的理由。所謂真實(shí)，即指該項(xiàng)目要聯(lián)系現(xiàn)實(shí)世界或者親身經(jīng)歷。

（一）組織調(diào)查活動(dòng)，挖掘?qū)W生需求

在“護(hù)眼矯正器的誕生”這一項(xiàng)目中，我并沒(méi)有急于告訴學(xué)生中國(guó)青少年的近視率有多高，愛(ài)眼護(hù)眼有多重要，也沒(méi)有強(qiáng)制要求學(xué)生設(shè)計(jì)制作矯正器。雖然這是一個(gè)關(guān)注學(xué)生視力的有意義的項(xiàng)目，但是學(xué)生想要做的愿望還不夠強(qiáng)烈。我從五年級(jí)學(xué)生的一次體檢入手，尋找學(xué)生的需求。學(xué)生體檢后總是抱怨，自己的視力又下降了。學(xué)生視力下降是個(gè)別現(xiàn)象還是班級(jí)的普遍現(xiàn)象呢？我找來(lái)了學(xué)生的健康卡，讓學(xué)生從健康卡上收集自己從一年級(jí)到現(xiàn)在的視力信息，填寫(xiě)在表格中，并繪制成折線(xiàn)統(tǒng)計(jì)圖，觀(guān)察自己視力的變化情況。接著，收集整理全班或全年級(jí)的視力信息，用Excel制成全班視力折線(xiàn)統(tǒng)計(jì)圖，觀(guān)察全班或全年級(jí)學(xué)生視力變化趨勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，我校2000多名學(xué)生中，左眼或者右眼的裸眼視力在5.0以下的有1060人，近視率高達(dá)53%，并呈上升趨勢(shì)。有56名學(xué)生左眼或者右眼的裸眼視力僅為4.4。通過(guò)調(diào)查，學(xué)生意識(shí)到近視已成為危害身體健康的重要問(wèn)題。

為了讓學(xué)生規(guī)范“一尺、一拳、一寸”的正確讀寫(xiě)姿勢(shì)，很多家長(zhǎng)給學(xué)生買(mǎi)了護(hù)眼矯正器。使用情況如何呢？不使用矯正器的原因是什么呢？針對(duì)這些問(wèn)題，我組織學(xué)生開(kāi)展了調(diào)查活動(dòng)。通過(guò)訪(fǎng)談學(xué)生，我了解到我校1258名近視的學(xué)生中，只有40多人長(zhǎng)期使用矯正器，使用率較低。原因是市面上的矯正器種類(lèi)很多，但存在很多問(wèn)題，如可調(diào)節(jié)高度范圍有限，移動(dòng)不方便，等等。由此，設(shè)計(jì)制作新型的矯正器成為學(xué)生的目標(biāo)，護(hù)眼矯正器項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

幫助學(xué)生設(shè)計(jì)基于問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的調(diào)查。教師首先要確定好調(diào)查的模式，并讓學(xué)生提建議。然后，學(xué)生根據(jù)問(wèn)題或者提示設(shè)計(jì)自己的調(diào)查，教師要及時(shí)給予反饋。在調(diào)查過(guò)程及數(shù)據(jù)收集完畢后，要指導(dǎo)學(xué)生分析、解釋他們所發(fā)現(xiàn)的事實(shí)。每個(gè)學(xué)生都開(kāi)展調(diào)查研究，調(diào)查的范圍會(huì)更大，收集的數(shù)據(jù)會(huì)更多，得到的結(jié)果會(huì)更加準(zhǔn)確，更能全面地剖析驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，從而提出更多的解決方案。就該項(xiàng)目而言，學(xué)生開(kāi)展相關(guān)調(diào)查后，更能清晰地知道制作護(hù)眼矯正器的功能目標(biāo)。

（二）調(diào)查學(xué)生知識(shí)需求，構(gòu)建有意義的項(xiàng)目

眼睛是人體的重要器官之一，關(guān)于眼睛的知識(shí)在首師大版科學(xué)教材中出現(xiàn)得很少。學(xué)生是否了解眼睛的結(jié)構(gòu)？是否了解眼睛的成像原理？是否了解近視的成因？針對(duì)以上問(wèn)題，我通過(guò)電子問(wèn)卷的形式對(duì)我校1060名學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查問(wèn)題及結(jié)果如下。

1.下面這些眼睛的結(jié)構(gòu)中，屬于眼睛外部結(jié)構(gòu)的有哪些？

A.視網(wǎng)膜? ? B. 虹膜? ? C.玻璃體? ? D.角膜

E.瞳孔? ? F.鞏膜? ? G.晶狀體

H.眼瞼? ? I.眼睫毛

2.外界光線(xiàn)進(jìn)入眼睛到達(dá)視網(wǎng)膜要經(jīng)過(guò)下列哪些結(jié)構(gòu)

A.虹膜? ? B.鞏膜? ? C.晶狀體? ? D.眼瞼

E.眼睫毛? ? F.玻璃體? ? G.瞳孔? ? H.角膜

3.當(dāng)人患近視時(shí)，與眼睛哪種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)異常有關(guān)

A.玻璃體? ? B.角膜? ? C.鞏膜? ? D.晶狀體

4.你認(rèn)為導(dǎo)致視力下降的原因有哪些

第一題調(diào)查學(xué)生對(duì)眼睛結(jié)構(gòu)的了解情況，完全正確率是2.8%。第二題調(diào)查學(xué)生對(duì)眼睛成像原理的認(rèn)識(shí)情況，完全正確率是5.9%。第三題調(diào)查學(xué)生對(duì)近視成因的認(rèn)知情況，完全正確率是27.3%。第四題調(diào)查學(xué)生對(duì)視力下降原因的了解情況，43%的學(xué)生認(rèn)為長(zhǎng)時(shí)間使用電子產(chǎn)品會(huì)影響視力，40%的學(xué)生認(rèn)為不正確的書(shū)寫(xiě)姿勢(shì)會(huì)影響視力，9%的學(xué)生認(rèn)為握筆姿勢(shì)會(huì)影響視力，7%的學(xué)生認(rèn)為光線(xiàn)的強(qiáng)或弱會(huì)影響視力，1%的同學(xué)則認(rèn)為和遺傳有關(guān)系。

通過(guò)調(diào)查，我發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生對(duì)人體眼睛結(jié)構(gòu)、眼睛成像原理以及近視成因缺乏了解，對(duì)于眼睛知識(shí)的學(xué)習(xí)也是學(xué)生的需求。所以本項(xiàng)目不僅要讓學(xué)生完成矯正器作品，還要讓他們了解眼睛，關(guān)注用眼衛(wèi)生，提升保護(hù)意識(shí)，體會(huì)合理用眼的重要性，使項(xiàng)目更有意義。

二、 利用認(rèn)知工具為學(xué)生提供“腳手架”

認(rèn)知工具是指能幫助學(xué)習(xí)者完成信息收集、整理、處理、創(chuàng)造和表達(dá)并有效地進(jìn)行思考和認(rèn)知的操作工具。認(rèn)知工具可以擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍及能力。

（一）用多種圖表分析數(shù)據(jù)

圖表是常用的認(rèn)知工具，它能使數(shù)據(jù)可視化，幫助學(xué)習(xí)者分析數(shù)據(jù)。在認(rèn)識(shí)眼睛的活動(dòng)中，用Excel圖表將全班視力信息繪制成折線(xiàn)統(tǒng)計(jì)圖，方便觀(guān)察全班學(xué)生視力變化趨勢(shì)。還可以利用條形統(tǒng)計(jì)圖和扇形統(tǒng)計(jì)圖等多種形式呈現(xiàn)每年學(xué)生的近視人數(shù)，這更有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)到近視問(wèn)題的嚴(yán)重性。

（二）用三視圖繪制或改進(jìn)立體作品

三視圖是能夠正確反映物體長(zhǎng)、寬、高尺寸的正投影工程圖，主視圖、俯視圖和左視圖為三個(gè)基本視圖，這是工程界的一種對(duì)物體幾何形狀約定俗成的抽象表達(dá)方式。三視圖既能基本完整地呈現(xiàn)物體的結(jié)構(gòu)，還具有繪制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。三視圖的知識(shí)在人教版數(shù)學(xué)四年級(jí)和五年級(jí)教材中均有涉及，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能繪制出立體作品的三視圖。學(xué)生要完成一個(gè)立體作品的項(xiàng)目，直接繪制立體設(shè)計(jì)圖是很困難的，所以用三視圖進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)符合學(xué)生的能力水平和認(rèn)知水平。

1.繪制立體作品三視圖

小學(xué)五年級(jí)的學(xué)生空間想象力剛剛建立，直接用三視圖設(shè)計(jì)一個(gè)立體作品是有難度的，但是學(xué)生能畫(huà)出初代產(chǎn)品的三視圖，并根據(jù)存在的問(wèn)題進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)。

在“護(hù)眼矯正器的誕生”項(xiàng)目中，為了能更好地表達(dá)學(xué)生的創(chuàng)意，我為學(xué)生提供了樂(lè)高機(jī)器人零件作為制作材料。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)搭建一個(gè)滿(mǎn)足距離要求（眼睛離書(shū)本一尺，胸離桌子一拳）的坐姿矯正器，并分別畫(huà)出正視圖、左視圖和俯視圖。機(jī)器人零件的孔比較多，如果都畫(huà)出來(lái)，圖會(huì)顯得很亂，所以只要求學(xué)生畫(huà)出零件外形即可。例如，用長(zhǎng)方形表示橫梁零件，用回字形表示框梁零件，連接用的零件不用特別表示。用文字和數(shù)字詳細(xì)標(biāo)注零件的名稱(chēng)和長(zhǎng)度，形成設(shè)計(jì)圖，其中各邊長(zhǎng)度用孔數(shù)表示，例如，長(zhǎng)15個(gè)孔。對(duì)于正視圖應(yīng)該畫(huà)哪個(gè)面的問(wèn)題，學(xué)生在數(shù)學(xué)課上已有豐富的經(jīng)驗(yàn)，不需要教師過(guò)多講解。

2.利用三視圖呈現(xiàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)并相互論證

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了初代產(chǎn)品存在的問(wèn)題，如高度不可調(diào)節(jié)的問(wèn)題、放置的問(wèn)題（矯正器后面使用很多零件用來(lái)阻隔身體，為了保持平衡，將矯正器前面加長(zhǎng)，導(dǎo)致放置時(shí)影響學(xué)生書(shū)寫(xiě)）等。要激發(fā)學(xué)生不斷完善作品，在改進(jìn)過(guò)程中用三視圖呈現(xiàn)本組的改進(jìn)想法。針對(duì)本組的作品，每個(gè)人可能都有解決的方案，這時(shí)需要留給學(xué)生充足探討問(wèn)題的時(shí)間和機(jī)會(huì)，讓持有不同方案的學(xué)生在一起爭(zhēng)辯，對(duì)相互矛盾的事實(shí)做出判斷，得出合理的解決方案，以此來(lái)鍛煉其協(xié)作與溝通技能。

以解決矯正器調(diào)節(jié)高度問(wèn)題為例，我提出一個(gè)調(diào)節(jié)高度范圍的最低標(biāo)準(zhǔn)，作為評(píng)價(jià)各組作品的基礎(chǔ)，并且在不影響使用的前提下，鼓勵(lì)學(xué)生適當(dāng)擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍，以滿(mǎn)足更多人的需求。三視圖中哪些圖最能體現(xiàn)學(xué)生的想法，就修改哪些圖，不限制學(xué)生的想法。為了讓學(xué)生更加關(guān)注修改部分，我在每組的材料袋里放了幾張便利貼。把想修改的部分用便利貼蓋上，用黑筆在便利貼上進(jìn)行修改;把不需要修改的部分露出來(lái)。說(shuō)完要求后，把剩下的時(shí)間交給學(xué)生，他們每個(gè)人會(huì)根據(jù)所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)提出各式各樣的方案。我需要做的就是組織學(xué)生進(jìn)行有效論證，如，說(shuō)清楚自己的想法，傾聽(tīng)別人的意見(jiàn)，并有理有據(jù)地質(zhì)疑別人的想法。各組的方案都會(huì)有亮點(diǎn)或者不同程度的缺陷，比如，有的方案高度調(diào)節(jié)范圍大，但是調(diào)節(jié)之后無(wú)法固定，也就無(wú)法保持這一高度;有的方案會(huì)讓使用者不舒服;還有的方案調(diào)節(jié)方式煩瑣;等等。面對(duì)這些情況，教師不要直接肯定或者否定學(xué)生的想法，可以在小組交流環(huán)節(jié)由其他組的學(xué)生提出來(lái)，并組織全班學(xué)生進(jìn)行論證。這樣做，一方面能讓更多的人參與處理沖突性意見(jiàn)的過(guò)程，集思廣益，找到更優(yōu)化的方案;另一方面也能讓其他組的學(xué)生取長(zhǎng)補(bǔ)短，及時(shí)修改自己的方案，在不斷的論證和質(zhì)疑中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，在一次又一次的產(chǎn)品優(yōu)化中，推出不同的迭代產(chǎn)品。學(xué)生像工程師那樣，經(jīng)歷一項(xiàng)產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程，從而提升其創(chuàng)新思維能力。

（三）用仿真軟件呈現(xiàn)作品

各種形式的仿真軟件可以被認(rèn)為是認(rèn)知工具，它們能更好地幫助完成學(xué)習(xí)中的各種任務(wù)。矯正器項(xiàng)目中的軟件屬于結(jié)構(gòu)仿真，軟件包含很多機(jī)器人零件，并且操作簡(jiǎn)單，零件可隨意拖拽。學(xué)生就像玩積木游戲一樣可以隨意增加或刪除零件。只需為每個(gè)學(xué)生提供平板電腦或者筆記本電腦，學(xué)生就能展示自己與眾不同的創(chuàng)意，而且不用擔(dān)心因畫(huà)圖不準(zhǔn)確造成的設(shè)計(jì)偏差。

三、用問(wèn)題鏈引導(dǎo)學(xué)生思考與表達(dá)

由維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)理論”可知，教師幫助學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架，可使學(xué)生掌握、建構(gòu)、內(nèi)化那些能讓其從事更高認(rèn)知活動(dòng)的知識(shí)與技能。問(wèn)題鏈?zhǔn)菐椭鷮W(xué)生建立認(rèn)知結(jié)構(gòu)、避免碎片化思考、提升思維品質(zhì)的重要工具。此外，教師提供的問(wèn)題鏈能有效促進(jìn)學(xué)生彼此協(xié)作、交流思想。當(dāng)項(xiàng)目比較復(fù)雜時(shí)，需要學(xué)生考慮的因素很多，而學(xué)生想清楚、完整地表達(dá)自己的想法，也有一定的難度，有的甚至沒(méi)有明確的方向。此時(shí)，教師可以在學(xué)生活動(dòng)與交流前，將需要考慮的因素以問(wèn)題鏈的形式呈現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生通過(guò)回答問(wèn)題的方式思考學(xué)習(xí)的方向和細(xì)節(jié)，并在交流時(shí)闡述自己的想法，使思維更加有序，使表達(dá)更加清楚、完整，讓交流更加有效。

以“護(hù)眼矯正器的誕生”項(xiàng)目解決調(diào)節(jié)高度問(wèn)題為例，在改進(jìn)設(shè)計(jì)論證階段，我提出了以下問(wèn)題：對(duì)哪些視圖進(jìn)行修改？為什么？選擇哪種方式進(jìn)行修改？它有什么功能？選擇它的理由是什么？如何調(diào)節(jié)高度？高度范圍是多少？還有哪些未解決的問(wèn)題？

在制作與產(chǎn)品展示階段，我提出了以下問(wèn)題：如何調(diào)節(jié)高度？調(diào)節(jié)范圍能滿(mǎn)足要求嗎？制作過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)哪些新問(wèn)題？對(duì)哪些視圖修改完善？為什么？選擇哪種方式解決問(wèn)題？它有什么作用？

“護(hù)眼矯正器的誕生”項(xiàng)目屬于創(chuàng)建類(lèi)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生要?jiǎng)?chuàng)造出能解決實(shí)際問(wèn)題、滿(mǎn)足具體需要的產(chǎn)品。教師和學(xué)生需要對(duì)創(chuàng)造出來(lái)的作品有明確的規(guī)定，明確怎樣的作品是能夠被接受的。案例中改進(jìn)設(shè)計(jì)論證階段，學(xué)生需要明確改進(jìn)設(shè)計(jì)圖的繪制、調(diào)節(jié)高度的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)方式以及調(diào)節(jié)范圍等問(wèn)題，需要考慮的因素很多，思路容易散亂。所以，我將學(xué)生需要考慮的因素以問(wèn)題的形式呈現(xiàn)，把多個(gè)有結(jié)構(gòu)的問(wèn)題形成問(wèn)題鏈。讓學(xué)生通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的思考與表達(dá)，一方面明確需要改進(jìn)的方向，并且更加關(guān)注產(chǎn)品細(xì)節(jié);另一方面他們?cè)诒磉_(dá)與交流時(shí)，會(huì)圍繞產(chǎn)品調(diào)節(jié)高度這一關(guān)鍵問(wèn)題，而不是其他無(wú)關(guān)緊要的地方。在制作與產(chǎn)品展示階段，學(xué)生需要思考改進(jìn)后的產(chǎn)品是否實(shí)現(xiàn)了之前的設(shè)想、制作過(guò)程中又遇到哪些問(wèn)題、需要怎么改進(jìn)等。通過(guò)問(wèn)題鏈的引導(dǎo)，使學(xué)生從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段到實(shí)施階段始終在思考，邊做邊反思，以求自己的作品更加完美。這也實(shí)現(xiàn)了讓學(xué)生在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）中主動(dòng)學(xué)習(xí)，而不是光由教師死板地教。除了各組最后的作品質(zhì)量，教師更應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的思考與合作質(zhì)量，這才是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)帶給學(xué)生的樂(lè)趣。