基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的地球空天信息科技課程設(shè)計(jì)

〔摘 要〕 航天科技高速發(fā)展，成果卓著，使得以北斗導(dǎo)航系統(tǒng)為代表的地球空天信息科技逐漸走進(jìn)大眾的視野。如何讓地球空天信息科技成果走進(jìn)課堂，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中綜合提升本領(lǐng)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(guān)心的話題。本文旨在探討如何將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法有效應(yīng)用于小學(xué)5～6年級(jí)地球空天信息科技類課程，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與綜合能力。文章首先分析了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與地球空天信息科技教學(xué)的適配性，隨后提出了基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課程設(shè)計(jì)模式，并通過實(shí)踐案例驗(yàn)證了其可行性與有效性。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；地球空天信息科技

〔中圖分類號(hào)〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A 〔文章編號(hào)〕 1674-6317 （2025） 04 068-070

隨著我國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，北斗導(dǎo)航等成就激發(fā)了中小學(xué)生對(duì)空天信息科技的濃厚興趣。鑒于遙感和定位導(dǎo)航技術(shù)廣泛應(yīng)用卻鮮有人知其科學(xué)原理，我們亟須構(gòu)建一套綜合性課程，讓人們從學(xué)生時(shí)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(xué)科理論技術(shù)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以其主動(dòng)實(shí)踐、深入探索的特性，成為本主題教學(xué)的理想選擇。本研究旨在將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引入小學(xué)5～6年級(jí)地球空天信息科技課程，通過設(shè)計(jì)富有探索實(shí)踐的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生參與熱情，提升科學(xué)素養(yǎng)和跨學(xué)科實(shí)踐能力，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

一、基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的地球空天信息科技課程設(shè)計(jì)模式

（一）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與地球空天信息科技教學(xué)的適配性

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)以真實(shí)情景中的問題為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將學(xué)習(xí)內(nèi)容以項(xiàng)目活動(dòng)的形式呈現(xiàn)，學(xué)生通過合作探究、發(fā)展創(chuàng)新，獲得較全面的學(xué)科知識(shí)和能力提升。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)最初是為了以真實(shí)案例教授醫(yī)學(xué)生而由美國神經(jīng)病學(xué)教授霍華德于1969年首創(chuàng)，之后被廣泛應(yīng)用。地球空天信息科技同樣需要學(xué)生在處理實(shí)際問題的過程中掌握學(xué)科知識(shí)與技能，并靈活運(yùn)用，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)可以起到很好的效果。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與地球空天信息科技教學(xué)的適配性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.以項(xiàng)目為中心的學(xué)習(xí)導(dǎo)向。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以具體的項(xiàng)目為中心、以解決真實(shí)問題為目的展開學(xué)習(xí)。教師可以設(shè)計(jì)與地球空天信息科學(xué)相關(guān)的項(xiàng)目，如導(dǎo)航系統(tǒng)原理學(xué)習(xí)與創(chuàng)意應(yīng)用等，讓學(xué)生在項(xiàng)目中學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識(shí)。

2.實(shí)踐性和創(chuàng)新性。學(xué)生可以在項(xiàng)目中運(yùn)用所學(xué)的地球空天信息科技知識(shí)，如利用北斗導(dǎo)航進(jìn)行定位、利用遙感圖像進(jìn)行地物識(shí)別等，通過實(shí)踐加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握，思考技術(shù)背后的科學(xué)原理。

3.團(tuán)隊(duì)合作與交流。學(xué)生可以通過合作完成項(xiàng)目，如共同分析遙感圖像、設(shè)計(jì)北斗導(dǎo)航應(yīng)用方案等，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。

（二）基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的地球空天信息科技課程設(shè)計(jì)流程

本系列課程的設(shè)計(jì)，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法為主要思路，結(jié)合地球空天信息科技專業(yè)特點(diǎn)，依據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）學(xué)科核心概念“12.技術(shù)、工程與社會(huì)”“13.工程設(shè)計(jì)與物化”及跨學(xué)科概念“系統(tǒng)與模型”進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。

1.明確課程目標(biāo)。空天信息科技課程涉及多個(gè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，注重綜合知識(shí)與能力的培養(yǎng)，教師需要根據(jù)科學(xué)、數(shù)學(xué)、信息科技等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)，選擇符合小學(xué)5～6年級(jí)學(xué)生發(fā)展特點(diǎn)的培養(yǎng)目標(biāo)，并與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的培養(yǎng)目標(biāo)充分融合。

據(jù)此制定本課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)總目標(biāo)如下：

科學(xué)觀念：理解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展歷程及主要應(yīng)用；通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，形成對(duì)空間科學(xué)、衛(wèi)星技術(shù)、定位系統(tǒng)等領(lǐng)域的初步科學(xué)觀念，并能解釋北斗相關(guān)的生活現(xiàn)象。

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

探究實(shí)踐：能夠熟練運(yùn)用提出問題、做出假設(shè)、制訂計(jì)劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià)等科學(xué)探究步驟，完成項(xiàng)目任務(wù)；通過制作模型、編寫程序、模擬實(shí)驗(yàn)等方式，加深對(duì)北斗系統(tǒng)技術(shù)的理解和應(yīng)用。

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

2.選擇項(xiàng)目主題。小學(xué)5～6年級(jí)的學(xué)生能夠基于所學(xué)知識(shí)提出可探究的科學(xué)問題。因此教師可引導(dǎo)學(xué)生從身邊與地球空天信息科技相關(guān)的實(shí)際問題出發(fā)，結(jié)合事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等展開討論，再歸納全班討論結(jié)果，最終形成課程的項(xiàng)目主題。

3.設(shè)計(jì)教學(xué)流程。結(jié)合科學(xué)教育中工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)過程、地球空天信息科技領(lǐng)域特點(diǎn)，設(shè)計(jì)通用教學(xué)流程，如圖2所示。

4.籌備支持和指導(dǎo)內(nèi)容。支持和指導(dǎo)包括技術(shù)上的幫助、方法上的指導(dǎo)以及遇到困難時(shí)的情感支持。外部支持如科研院所專家指導(dǎo)，能夠?yàn)檎n程提供專業(yè)幫助。

5.設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方案。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)主體的多元化，評(píng)價(jià)內(nèi)容的綜合性和全面性，評(píng)價(jià)方法、手段的多樣性。因此，評(píng)價(jià)內(nèi)容應(yīng)包括空天科學(xué)基本原理及應(yīng)用的掌握、科學(xué)思維和創(chuàng)造思維的提升、通過參與項(xiàng)目解決實(shí)際問題、作品完成、小組合作等。

評(píng)價(jià)方式包括過程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)。終結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)合學(xué)生項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成果的展示活動(dòng)進(jìn)行。過程性評(píng)價(jià)可評(píng)估學(xué)生參與項(xiàng)目前后對(duì)于地球空天信息科技的理解掌握情況、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)相關(guān)能力的培養(yǎng)效果等。為項(xiàng)目的后續(xù)迭代提供有效支持。

二、實(shí)踐案例分析：繪制校園地圖項(xiàng)目

“繪制校園地圖”這一案例巧妙融合了北斗導(dǎo)航技術(shù)、地理信息系統(tǒng)，讓學(xué)生在熟悉的場景中，利用北斗導(dǎo)航教學(xué)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(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意應(yīng)用。

為落實(shí)“雙減”政策，結(jié)合內(nèi)容特點(diǎn)，本課程以社團(tuán)形式開展，利用課后服務(wù)時(shí)段，每周進(jìn)行1課時(shí)（1小時(shí)）的學(xué)習(xí)，本系列課程歷時(shí)8課時(shí)。

（一）項(xiàng)目背景與目標(biāo)

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

（二）教學(xué)流程與實(shí)際應(yīng)用

第一課時(shí)：討論與分析。

本課先由教師介紹項(xiàng)目背景：利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)繪制校園地圖，解決校園生活中位置和路線相關(guān)的實(shí)際問題。學(xué)生分組討論，提出如新生導(dǎo)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(xiàng)目實(shí)施流程，為學(xué)生鋪設(shè)清晰的行動(dòng)指南。

第二課時(shí)：需求分析。

學(xué)生從設(shè)計(jì)者與用戶雙重視角出發(fā)，構(gòu)想需要何種地圖、搭載何種信息來解決實(shí)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(píng)，師生站在用戶角度提出改進(jìn)意見，完善需求分析。

第三課時(shí)：確定項(xiàng)目計(jì)劃。

學(xué)生團(tuán)隊(duì)制訂項(xiàng)目計(jì)劃，明確時(shí)間節(jié)點(diǎn)、任務(wù)分配及所需資源，并根據(jù)特長進(jìn)行分工。同時(shí)考慮外部支持因素，如校內(nèi)外專家、資源支持等。

第四課時(shí)：測量校園經(jīng)緯度。

學(xué)生利用自行搭建的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位儀，實(shí)地測量校園預(yù)定點(diǎn)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(shí)：數(shù)據(jù)整理。

學(xué)生利用教師自編程序計(jì)算各點(diǎn)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(shí)：地圖繪制。

學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)，運(yùn)用尺規(guī)作圖，繪制校園地圖。

第七課時(shí)：信息標(biāo)注。

學(xué)生在地圖上標(biāo)注位置和路線信息，使地圖符合實(shí)際情況并易于使用。同時(shí)實(shí)地走訪驗(yàn)證細(xì)節(jié)，如建筑入口、樓梯位置等，提升地圖的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。

第八課時(shí)：成果展示。

學(xué)生以紙質(zhì)地圖或PPT等形式，匯報(bào)本項(xiàng)目需要解決的實(shí)際問題，地圖的設(shè)計(jì)理念、使用方法和效果，分享項(xiàng)目實(shí)踐過程中的經(jīng)驗(yàn)和收獲。

（三）課后分析

本項(xiàng)目實(shí)踐性強(qiáng)，涉及多領(lǐng)域，能夠使學(xué)生深度參與，掌握跨學(xué)科知識(shí)，有效提高學(xué)習(xí)興趣和質(zhì)量。同時(shí)在解決實(shí)際問題的過程中，培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新思維。

此外，本項(xiàng)目存在一定技術(shù)門檻，需要指導(dǎo)教師具備較強(qiáng)專業(yè)技能，如單片機(jī)技術(shù)、經(jīng)緯度相關(guān)知識(shí)、數(shù)學(xué)空間感等。同時(shí)，長周期、多階段項(xiàng)目需要教師細(xì)致規(guī)劃并嚴(yán)格執(zhí)行，學(xué)生也需要團(tuán)結(jié)協(xié)作、合理安排時(shí)間。

三、結(jié)語

通過上述研究我們發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)法能有效激發(fā)小學(xué)5～6年級(jí)學(xué)生對(duì)地球空天信息科技主題的學(xué)習(xí)興趣，并提升實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)。這樣的學(xué)習(xí)經(jīng)歷讓學(xué)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(chǔ)。

在未來的教育實(shí)踐中，我們會(huì)繼續(xù)打磨教學(xué)模式，隨著地球空天信息科技的發(fā)展，靈活迭代教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)將繼續(xù)結(jié)合“雙減”背景深入研究，嘗試由小學(xué)5～6年級(jí)拓展至小學(xué)1～4年級(jí)，惠及更多學(xué)生。

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

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