車(chē)輛緊急救援計(jì)劃

章欣

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》提出，科學(xué)課程學(xué)習(xí)中要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任等方面的核心素養(yǎng)[1]，這4 大科學(xué)核心素養(yǎng)是科學(xué)課程育人價(jià)值的集中體現(xiàn)。

“防災(zāi)減災(zāi)”是永恒的話題，長(zhǎng)期以來(lái)中小學(xué)生因生活經(jīng)驗(yàn)有限等原因?qū)е路罏?zāi)減災(zāi)意識(shí)淡薄，在應(yīng)對(duì)城市里可能發(fā)生的自然災(zāi)害、人為災(zāi)害及其誘發(fā)的次生災(zāi)害時(shí)的思想準(zhǔn)備與行動(dòng)技能尚有待提高。在2021 年教育部發(fā)布的《生命安全與健康教育進(jìn)中小學(xué)課程教材指南》中明確提出學(xué)校的災(zāi)難安全教育需“立足日常生活情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害、事故災(zāi)害和社會(huì)危機(jī)事件，增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)，提升危險(xiǎn)預(yù)判、緊急避險(xiǎn)、求生逃生等自救和他救技能”。

本文聚焦培育學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與實(shí)踐策略，從鄭州大雨這一社會(huì)熱點(diǎn)新聞切入，聚焦于城市內(nèi)澇中的車(chē)輛被困問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)實(shí)地調(diào)查走訪、設(shè)計(jì)救援方案、優(yōu)化迭代、立體模型制作、展示交流、反思修正等一系列學(xué)習(xí)過(guò)程，其間不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，最終向全班同學(xué)、社會(huì)工作者及專(zhuān)家呈現(xiàn)各組的學(xué)習(xí)成果。項(xiàng)目成果是圍繞城市內(nèi)澇車(chē)輛被困這一問(wèn)題讓學(xué)生設(shè)計(jì)解決方案并形成模型產(chǎn)品。項(xiàng)目圍繞4 大科學(xué)核心素養(yǎng)展開(kāi)，以學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力為落腳點(diǎn)，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)時(shí)不僅注重小組如何對(duì)解決方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，還應(yīng)注重如何應(yīng)用多樣化的工具將設(shè)計(jì)方案落地實(shí)現(xiàn)，以期為指向科學(xué)素養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)提供借鑒。

指向科學(xué)素養(yǎng)的真實(shí)性驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

情境激疑，提出問(wèn)題

好的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題應(yīng)當(dāng)來(lái)源于現(xiàn)實(shí)生活，并且具有一定的挑戰(zhàn)性、開(kāi)放性[2]，2021 年暑期的“7·20”鄭州特大暴雨，進(jìn)一步引發(fā)了全社會(huì)對(duì)于未來(lái)韌性城市防災(zāi)減災(zāi)治理與建設(shè)的思考。中小學(xué)生也是未來(lái)城市治理與建設(shè)的重要參與主體，這既符合我國(guó)學(xué)生核心素養(yǎng)提出的責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)囊?，也有利于培養(yǎng)未來(lái)社會(huì)高素質(zhì)公民。基于以上背景，項(xiàng)目可借助創(chuàng)境法與框架法創(chuàng)設(shè)真實(shí)而具有挑戰(zhàn)性的開(kāi)放劣構(gòu)問(wèn)題，以激發(fā)學(xué)生的思考與興趣[3]。

創(chuàng)境法——?jiǎng)?chuàng)設(shè)真實(shí)情境，貫穿項(xiàng)目過(guò)程 項(xiàng)目的真實(shí)情境來(lái)源于2021 年夏季鄭州特大暴雨所引發(fā)的城市內(nèi)澇，如果杭州也遭受了臺(tái)風(fēng)暴雨的侵襲，低洼路段突發(fā)的積水可能會(huì)淹沒(méi)困在水中的車(chē)輛，如何避免類(lèi)似的災(zāi)害事件再次發(fā)生呢？為幫助學(xué)生更好地理解情境，可以向?qū)W生出示情境示意圖等輔助工具。

框架法——把握關(guān)鍵要素，推動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)展 通過(guò)借助“框架詞+ 主體+ 行動(dòng)+ 目的”的表達(dá)框架提出如下的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：“因連日臺(tái)風(fēng)暴雨，我校附近的主干道積水較深，車(chē)輛直接經(jīng)過(guò)積水路段時(shí)很容易熄火擱淺，車(chē)內(nèi)人員可能會(huì)有生命危險(xiǎn)。我們?nèi)绾螏椭@輛汽車(chē)避免被困，快速且順利地到達(dá)目的地？”

面對(duì)這樣一個(gè)極具挑戰(zhàn)性又具多元開(kāi)放性的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，學(xué)生的思維很活躍也很發(fā)散，但是在實(shí)際操作時(shí)一些孩子的想法存在著想法過(guò)于超前，與當(dāng)下現(xiàn)實(shí)不符，以及成本高昂，不具可復(fù)制性等問(wèn)題，如有的學(xué)生提出“用一塊巨大海綿把水吸走”“在積水上方搭一座浮橋”等。為此，項(xiàng)目對(duì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的成功標(biāo)準(zhǔn)和限制性條件又作了進(jìn)一步的界定[4]，從而基本規(guī)避了這些問(wèn)題，幫助學(xué)生更好地聚焦救援行動(dòng)本身（見(jiàn)圖1）。

回溯知識(shí)，拆解問(wèn)題

確定知識(shí)點(diǎn)，錨定項(xiàng)目目標(biāo) 基于義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中本項(xiàng)目所涉及的核心概念與知識(shí)，同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的5 大任務(wù)，制訂逐層細(xì)化的項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)（見(jiàn)表1）。

拆解困難點(diǎn)，規(guī)劃任務(wù)鏈條 在確定驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題后，下一步還需要對(duì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行拆解。

這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)問(wèn)題本身肯定是復(fù)雜的，在解決復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程中天然地要拆分成可以解決的小問(wèn)題，也就是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的子問(wèn)題或問(wèn)題鏈[5]。驅(qū)動(dòng)問(wèn)題如何分解也直接決定著項(xiàng)目實(shí)施階段各項(xiàng)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。根據(jù)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，可以按照產(chǎn)品導(dǎo)向型項(xiàng)目的一般路徑拆解為：①車(chē)輛在積水路段被困的原因有哪些？②怎樣設(shè)計(jì)我們的救援方案？③如何驗(yàn)證我們的想法，將其變成物化產(chǎn)品？④我們的救援方案是否符合要求？⑤如何進(jìn)行最終的展示和發(fā)布？拆解后的任務(wù)鏈條引導(dǎo)學(xué)生沿著“調(diào)查需求—設(shè)計(jì)構(gòu)思—制作原型—改善修正—發(fā)布成果”的路徑完成整個(gè)項(xiàng)目，同時(shí)幫助學(xué)生不易偏離項(xiàng)目目標(biāo)。

指向探究實(shí)踐的合作型學(xué)習(xí)策略

1.搭建可視的項(xiàng)目墻，助力合作探究

為了落實(shí)項(xiàng)目管理，可制訂項(xiàng)目時(shí)間流程圖（見(jiàn)圖2），并在充分考慮學(xué)生的認(rèn)知水平和任務(wù)難度的進(jìn)階性的基礎(chǔ)上按照5E 教學(xué)法設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)[6]，以5 大任務(wù)層層遞進(jìn)，每個(gè)任務(wù)下又分為2 ～ 3 個(gè)不同的活動(dòng)階段，以推動(dòng)項(xiàng)目一步步進(jìn)行。

在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中怎樣引導(dǎo)學(xué)生持續(xù)深入地進(jìn)行探究卷入式的探究是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)落地實(shí)踐的難點(diǎn)[7]，因此在實(shí)施之初建議進(jìn)行詳細(xì)的項(xiàng)目管理?？梢栽诔浞挚紤]學(xué)生的認(rèn)知水平和任務(wù)難度的進(jìn)階性的基礎(chǔ)上，將驅(qū)動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行拆解。每個(gè)子問(wèn)題對(duì)應(yīng)1 個(gè)子任務(wù)，每個(gè)任務(wù)下又分為2 ～ 3 個(gè)不同的活動(dòng)階段，同時(shí)通過(guò)項(xiàng)目墻等工具幫助及時(shí)記錄并直觀呈現(xiàn)小組或班級(jí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)展。

2. 提供有效的調(diào)查單，促進(jìn)深入實(shí)踐

在設(shè)計(jì)任務(wù)中需要給學(xué)生提供有效的支持性工具促進(jìn)深入探究，如給各項(xiàng)目小組1 個(gè)周末的時(shí)間自行走訪調(diào)查。有些小組走訪了附近的交警大隊(duì)，調(diào)查了學(xué)校附近的積水多發(fā)地；有些小組采訪了消防員，了解了車(chē)輛在積水中被困的常見(jiàn)原因?；剡^(guò)頭看，學(xué)生在這次走訪調(diào)查的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，對(duì)真實(shí)的車(chē)輛被困與救援情況有了更深入直觀的了解，極大促進(jìn)了他們對(duì)后續(xù)方案的深入思考。

在完成調(diào)查后，教師針對(duì)各組情況提醒學(xué)生適當(dāng)轉(zhuǎn)化自己的問(wèn)題與思路，如引導(dǎo)學(xué)生將“把車(chē)變成氣墊船”轉(zhuǎn)化為“在車(chē)輛下面加裝能便攜充氣和排氣的氣囊或氣袋”，簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化不僅能激發(fā)學(xué)生的深入思考與主動(dòng)建構(gòu)，而且往往也為學(xué)生提供了解決的“訣竅”。在這個(gè)階段允許并鼓勵(lì)小組有多種不同的救援方案。在各組完成本組的設(shè)計(jì)迭代后將全班的解決方案匯總整理成預(yù)警類(lèi)、排水類(lèi)、漂浮類(lèi)和牽引類(lèi)4 類(lèi)（見(jiàn)表2）。

指向項(xiàng)目推進(jìn)的卷入式學(xué)習(xí)支架

合適且有效的學(xué)習(xí)支架在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中十分重要，指向科學(xué)素養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)支架可分為以下3 類(lèi)：任務(wù)- 問(wèn)題支架、思維-工具支架、整理- 反思支架。

增強(qiáng)學(xué)習(xí)連貫性的任務(wù) -問(wèn)題支架

任務(wù)- 問(wèn)題支架包括師生互動(dòng)、情境體驗(yàn)、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、遞進(jìn)式問(wèn)題串、項(xiàng)目模板等[8]，任務(wù)-問(wèn)題支架控制學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)以使學(xué)生不易偏離問(wèn)題或目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的卷入性和連貫性。

提升知識(shí)遷移力的思維 -工具支架

在初步完成設(shè)計(jì)方案后，可以向?qū)W生介紹一些思維工具和支架，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用SWOT 法分析不同救援方案的優(yōu)劣與成本，繼續(xù)進(jìn)行迭代；提供待解決問(wèn)題清單讓學(xué)生進(jìn)行反思。欣喜的是，學(xué)生在分析完本組救援方案的可行性、成本與挑戰(zhàn)后，主動(dòng)提出了很多值得深入思考和探究的問(wèn)題，如有學(xué)生提出“怎么保證把道路積水抽干？”“抽出的水怎么辦？?jī)?chǔ)水罐放在哪里最合適？”還有學(xué)生開(kāi)始思考“如果駕駛員沒(méi)看到預(yù)警信息怎么辦？”“怎樣保證車(chē)底氣囊的浮力大小？如果中途氣囊破了怎樣保證人員安全？”等一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題的提出既幫助各組完成設(shè)計(jì)的迭代，也反映了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的參與和高階思維的提升。值得注意的是，這些支架并非在項(xiàng)目剛開(kāi)始就全部提供給學(xué)生，也不是把所有支架提供給所有學(xué)生，而是根據(jù)學(xué)生的層次水平，以及各團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目進(jìn)度與每階段所遇瓶頸，真正做到“該出手時(shí)才出手”。

促進(jìn)概念再建構(gòu)的整理-反思支架

在項(xiàng)目過(guò)程中，特別是每次評(píng)價(jià)展示后，出示整理- 反思支架可以讓學(xué)生養(yǎng)成經(jīng)常反思、整理的好習(xí)慣。尤其是實(shí)施和驗(yàn)證自己方案的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，應(yīng)該進(jìn)行制度化的交流、討論。

在項(xiàng)目完成后的展示評(píng)價(jià)階段，讓學(xué)生通過(guò)完成觀察與實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)踐報(bào)告、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目日志、評(píng)價(jià)單等可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心知識(shí)的再建構(gòu)與遷移。

指向產(chǎn)品改進(jìn)的多元化成果評(píng)價(jià)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的成果主要由評(píng)價(jià)量規(guī)進(jìn)行測(cè)量。指向科學(xué)素養(yǎng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)量規(guī)，其評(píng)價(jià)維度和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)涵蓋從學(xué)習(xí)開(kāi)始到結(jié)束的全過(guò)程，包括學(xué)生合作團(tuán)隊(duì)的組建與分工、知識(shí)的積累與問(wèn)題的呈現(xiàn)、資料的收集與分析、項(xiàng)目成果、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、項(xiàng)目展示。在評(píng)價(jià)時(shí)遵循定性與定量、形成性與終結(jié)性、自我與他人評(píng)價(jià)相結(jié)合的宗旨，堅(jiān)持教學(xué)評(píng)一體化、評(píng)價(jià)內(nèi)容多要素、評(píng)價(jià)等級(jí)多層次、評(píng)價(jià)主體多元化、評(píng)價(jià)任務(wù)更聚焦、評(píng)價(jià)量化易操作6 個(gè)原則。評(píng)價(jià)主體包含領(lǐng)域?qū)＜?、社?huì)公眾、學(xué)校教師、學(xué)習(xí)同伴和學(xué)習(xí)者自身[9]。表3 列出了本項(xiàng)目的學(xué)生成果及評(píng)價(jià)方式。

營(yíng)救大比拼——班級(jí)內(nèi)部的救援方案比試

指向科學(xué)素養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的最終成果有物化的成果，比如“車(chē)輛緊急救援計(jì)劃”項(xiàng)目的一套完整救援方案，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)救援展示。在結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)制作和組間展示后，每組會(huì)有2 天的時(shí)間運(yùn)用反思清單回顧總結(jié)整個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)。接下來(lái)每組依據(jù)綜述評(píng)價(jià)表準(zhǔn)備好演講稿與PPT，以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行綜述演講，回答驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，展示自己的救援行動(dòng)是否達(dá)到項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)制訂的成功標(biāo)準(zhǔn)，并接受全班同學(xué)的質(zhì)詢。

方案發(fā)布會(huì)——面向公眾的項(xiàng)目成果展示

利用校園開(kāi)放日向家長(zhǎng)、媒體及教師等展示，錄制視頻在線上平臺(tái)發(fā)布，收集觀眾的意見(jiàn)。

PDQ 迭代——聆聽(tīng)專(zhuān)家意見(jiàn)后的項(xiàng)目反思

項(xiàng)目成果的公開(kāi)展示是優(yōu)秀項(xiàng)目學(xué)習(xí)的必備要素，項(xiàng)目的展示環(huán)節(jié)可結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)與區(qū)域優(yōu)勢(shì)。反思既是一種思維方式，也是一種元認(rèn)知過(guò)程。

在反思過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)行的思辨和檢驗(yàn)將顯著地促進(jìn)相關(guān)知識(shí)與技能的整合，促使其對(duì)認(rèn)知活動(dòng)過(guò)程進(jìn)行審視，并改進(jìn)學(xué)習(xí)策略。

研究成效與不足

促進(jìn)學(xué)生真參與，素養(yǎng)深發(fā)展

學(xué)生經(jīng)歷了真實(shí)的工程技術(shù)工作流程，并通過(guò)對(duì)救援相關(guān)知識(shí)和技能的熟練運(yùn)用最終完成了本組救援模型的搭建與救援方案的實(shí)施。

從剛開(kāi)始覺(jué)得是“不可能的任務(wù)”，到最終達(dá)到了測(cè)試要求，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)抵擋了自然災(zāi)害的侵襲。災(zāi)害救援原本只是書(shū)本、電視中的案例，但在項(xiàng)目中卻成為了孩子們親手完成的珍貴體驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中主動(dòng)生發(fā)的問(wèn)題解決，達(dá)成了對(duì)科學(xué)、工程、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)等學(xué)科中的核心概念的主動(dòng)學(xué)習(xí)與深入學(xué)習(xí)，在反復(fù)利用這些知識(shí)、技能解決問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)反復(fù)學(xué)習(xí)和鞏固，發(fā)展了自身的科學(xué)素養(yǎng)。

促進(jìn)學(xué)生慧學(xué)習(xí)，能力深發(fā)展

團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力 在項(xiàng)目中與同伴的合作能力是對(duì)學(xué)生的一大考驗(yàn)。項(xiàng)目進(jìn)程中，每組或多或少都出現(xiàn)了爭(zhēng)吵，但經(jīng)過(guò)項(xiàng)目錘煉，孩子們更愿意傾聽(tīng)他人的意見(jiàn)，嘗試合力解決問(wèn)題。項(xiàng)目在學(xué)生進(jìn)行合作評(píng)價(jià)時(shí)進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)教師評(píng)價(jià)要比同伴互評(píng)得分高，可見(jiàn)孩子們的合作意識(shí)和對(duì)合作質(zhì)量的自我要求相對(duì)高，對(duì)合作中的主動(dòng)性和處理爭(zhēng)執(zhí)的決策能力讓人滿意。

創(chuàng)造性 每組的救援方式各異，每組學(xué)生都有自己的想法。有些想法非常具有創(chuàng)造性，連專(zhuān)家都忍不住為他們點(diǎn)贊。

溝通與表達(dá) 學(xué)生在項(xiàng)目中有獨(dú)立的個(gè)體學(xué)習(xí)，也有從個(gè)體學(xué)習(xí)到團(tuán)隊(duì)的社會(huì)性學(xué)習(xí)，從項(xiàng)目的評(píng)價(jià)中也體現(xiàn)出對(duì)溝通和表達(dá)的指向，特別是學(xué)生的綜述能力顯著提高。

指向科學(xué)素養(yǎng)的科技創(chuàng)新項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅解決了項(xiàng)目提出的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、溝通表達(dá)、主動(dòng)探究等能力，發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。未來(lái)將沿著這個(gè)思路，融入更新的技術(shù)元素，繼續(xù)開(kāi)展與之相關(guān)的系列研究，讓越來(lái)越多的學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)像科學(xué)家或工程師一樣思考與實(shí)踐。

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專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

本文全面而完整地呈現(xiàn)了一個(gè)指向科學(xué)素養(yǎng)培育的科技創(chuàng)新項(xiàng)目式學(xué)習(xí)案例。案例以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)為教學(xué)策略，圍繞身邊的問(wèn)題設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生合作探究，完成任務(wù)設(shè)計(jì)。在驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題提出后，引導(dǎo)學(xué)生按照一定的路徑拆解問(wèn)題，對(duì)于學(xué)生更加充分地理解問(wèn)題和回答問(wèn)題都有很強(qiáng)的指向意義。文章邏輯清晰，內(nèi)容緊湊，敘述完整，語(yǔ)言樸實(shí)，值得廣大一線科技教師認(rèn)真研讀。