专题：科技创新项目式学习课程开发（上）

项目式学习（Project-based Learning）不仅能激发主动学习，而且能引导学习者运用高阶思维能力，是素养培养的有效途径，在培养青少年的科学知识、科学探究和科学精神方面有显著效果，是未来校内外科技教育发展的重要方向。

为了给广大教师开发科技创新项目式学习课程提供指导和示范，中国科协青少年科技中心与北京师范大学科学教育研究院联合组织一批中小学教师、教研员开发了科技创新项目式学习示范课程，并在课程开发的基础上，总结提炼出科技创新项目式课程开发设计、文本呈现的程序策略。我们将用2期专题，在详细介绍科技创新项目式学习课程开发理论的基础上，推荐解读示范案例，以期能为科技教师提供学习与参考，期待涌现出更多好的案例，服务于青少年科技教育。

本专题文章为北京师范大学科学教育研究院、中国科协青少年科技中心联合开展的“科技创新项目式学习示范课程开发”课题研究成果，课题主持人为魏锐、郑永和。

青少年科技创新项目式学习课程开发的思路与方法

作者：魏锐、唐珑畅（北京师范大学科学教育研究院）

项目式学习（Project-based Learning），简称项目学习，又常称作项目化学习、项目制学习、基于项目的学习等，在不同的表达语境和需求中又有项目式教学、项目式课程、项目学习课程等不同的表述。项目式学习不仅能激发主动学习，而且能引导学习者运用高阶思维能力，是素养培养的有效途径[1]。项目式学习倡导组织学生开展以建构主义理论为基础、以科学技术与合作为支撑、以学生为主导的科学探究活动，强调学生通过提出研究问题，设计与实施调查研究，收集、分析和解释信息与数据，得出结论，以及交流，解决现实生活中真实的问题[2]。

中国科协青少年科技中心建设“科创筑梦”科技创新项目式学习平台，旨在在全国范围内遴选、培育、推广科技创新项目式学习优秀案例与经验，建设基于项目式学习的科技教育协同推进、创新发展的生态。在课程开发基础上，我们进一步总结提炼出科技创新项目式课程开发设计、文本呈现的程序策略，以期为广大教师开发课程提供参考。

01

科技创新项目式学习的关键特征

关于项目式学习的特征，国内外不同研究者和团队从不同角度出发给出了不同的表述方式，但总体上都强调以具有挑战和驱动性的问题推动学生展开探索，以项目作品为学习成果，在项目推进过程中注重学生深度参与，鼓励学生进行合作，从而更好地促进素养发展。科技创新类的项目式学习强调创新、创造的过程与结果，我们认为项目式学习应该突出真实的问题、真实的问题解决过程和思路，将真实性的特点在项目式学习的每一个要素中加以突显。由此，提出立足于青少年科技创新项目式学习的关键特征：

● 基于社会发展现实生活的“真情景”设计项目驱动问题；

● 基于问题解决者实践中的“真作品”设计项目成果作品；

● 基于综合复杂问题解决的“真需求”设计项目式学习目标；

● 基于长周期的科学探索的“真过程”设计项目任务活动；

● 基于问题拆解与解决中的“真挑战”设计项目指导策略；

● 基于培养学生核心素养的“真发展”设计项目评价方式。

以上特点描绘了在科技创新项目式学习中如何设计“真实的”项目驱动性任务和“真实的”项目问题解决过程。真实的驱动性任务来自于“真情景”，产出“真作品”，指向“真需求”。基于真实的问题解决过程对学生学习路径进行规划，学生在项目任务活动展开中亲历“真过程”，面临“真挑战”，达成“真发展”。

为了培养面向未来的科技创新人才，科学教育必须与时俱进，适当引入科技发展的前沿成果，关注科技未来发展对教育的挑战与需求，增强课程内容的时代性；精选并设计联系学生生活实际、体现学科交叉融合特征的学习任务，促进学生在真情境中探究真科技。通过向学生呈现科技领域的未解难题，以及突破这些难题将对社会进步和人类福祉提升所起到的作用，从而激发学生探索科技未知和攻克科技难题的热情，这才是吸引学生学习科技的内在动力、真正动力[3]。

02

科技创新项目式学习的任务类型

从任务类型出发提炼问题解决的程序与思路

核心素养是一个人在面对和解决复杂问题时的综合性表现，是关键能力、必备品格和价值观念的整合[4]，科技创新项目式学习应发展学生的文化理解与传承素养、审辨思维、创新素养、沟通素养、合作素养等21世纪核心素养[5]，以提升学生解决真实复杂问题的能力，迎接未来世界的挑战。要实现素养的真发展，就不能够缺失对问题解决过程、思路和方法的培养、评价和发展。在项目式学习中除了将学习者置于具体的真实问题情景中，还要关注任务所指向的一般性的问题解决程序，这种程序从深层次提供了学习者分析所面临的任务情景，以及完成任务的框架。真实的问题解决程序是对科学探索、生产实践经验的归纳和抽提，是从过程角度描述问题解决者“怎么做事”的表述。

那么，在科技创新项目式学习课程中如何融入一般性问题解决的程序呢？其策略就是抓住问题解决的任务类型，挖掘、提炼、外显不同的类型任务中使用的不同的思维程序和行为过程，分析不同的任务类型下的问题拆解和解决的思路；继而将其按照学生认知规律转化为学生问题解决的思路，便可以作为项目进行过程中学生应然的思维程序，从而为项目式学习设计提供思路框架；同时，还能够帮助课程设计者设计项目活动和指导策略。由此，对于整体或局部活动的任务类型的识别与外显，对于课程设计与教学实施非常有意义。

科技创新项目式学习中常见的任务类型

科技创新项目式学习中的活动任务涉及到的重要任务类型通常有：①调查，指学生通过描述现象、获取信息、对信息进行组织加工形成对客观世界的描述，是一种建立在事实观察和归纳基础上的认识活动。②探究，指学生提出问题和猜想假设，通过设计方案、搜集证据和逻辑推理建立科学认识，形成科学解释，构建认识世界的知识结构的活动。③设计，面对要解决的问题或达成的目标，通过系统权衡自然规律、工程技术原理及社会价值观，有目的地设计方案或者产品。

不同的任务类型其解决问题的角度和方式不同。例如我们在科技创新示范性项目中，围绕二十四节气主题设计了不同的活动任务。其中，调查类任务让学生通过文献调研、数据库检索、观察、访谈等途径描述与节气有关的日影长度、气候、物候等特征，描述人们与节气有关的生活、生产与文化等行为特征；探究类任务要建立这些特征随时间的变化规律，基于某项规律或规律之间的关系划分节气，这是建立规律性模型的过程；设计类任务则会让学生根据某一理念或者需求设计一款节气文创产品，达到宣传节气的目的。

调查、探究与设计这3种类型的划分并不是并列互斥的，只是3种典型的取向，相互之间存在融合、交叉。3种类型之下还可划分出不同的子类型，例如调查有文献调查、自然调查、社会调查等，探究有描述现象、归纳分类、建立规律、作出解释、推论预测等，设计有抽象的解决方案设计、小尺度的实体产品设计、大尺度的工厂与城市设计、文学艺术或多媒体作品设计等。

真实的项目式学习往往存在多种任务类型的组合

在项目式学习中，一个项目所涉及的任务类型往往是并非单一的，随着问题解决进程的推进、子问题的拆解等会衍生出不同的任务类型，这便是真实问题解决的综合性与复杂性。

本期专题所收入的4项案例，从最终的成果形态看都属于“设计”类，分别是设计科学的锻炼方案、设计校园运动会导流图、设计月球基地和设计航天科普作品。尽管都是设计，但其项目成果却各不相同，锻炼方案属于抽象的解决方案，校园运动会导流图属于小尺度的实体产品，月球基地属于大尺度的工厂与城市，航天科普属于文学艺术或多媒体作品。

03

科技创新项目式学习课程的开发策略

打通日常工作经验与项目式学习课程设计间的本质联系

许多教师把项目式学习当作一种全新的、神秘的教学模式而望而生畏，或者教条地学习和运用项目式学习的理论开展教学，这些都会增大教师开展项目式学习的难度，同时影响其效果的达成。我们主张揭开项目式学习的面纱，将项目式学习的模式与我们的日常工作方式建立联系、类比迁移，这样项目式学习或许就变得简便易行了。

项目式学习是学生作为问题解决者解决问题的过程，通俗地说就是让学生“做一件事”，通过“做事”学习，发展学生“做事”的能力。而作为教师而言，每天都在“做事”，如果能追问并反思清楚“我做什么事”（任务类型）、“怎么做事”（问题解决思路）、“如何更好地做事”（问题解决过程指导）⋯⋯继而将“我做事”“我怎么做事”转化为“学生怎么做事”“怎么指导学生做事”，这样便能把我日常工作与项目式学习设计打通，从日常工作程序中就能体会项目开展的基本环节，进而理解和解构项目式学习的内涵，有助于将项目式学习的优势在真正的课堂中进行充分地发挥与落地。

基于任务类型及其问题解决过程规划项目式学习过程

将上述项目式学习展开的大环节进一步具体化，需要微观到各种类型的问题解决任务的过程、思路与方法，这对于调查、探究、设计等不同任务类型及其子类型来说具有各不相同的特征。例如，归纳分类的任务重在分析各个体的关键特征，对比分析异同，基于分类的目的抓主要矛盾；建立规律的任务重在分离与识别变量，建立变量之间的关系。

以任务类型及其问题解决思路给予学生指导，就能让学生的项目式学习更加有思维深度，从而超越过程“热热闹闹”“开开心心”、成果“漂漂亮亮”的浅表化的学习过程。抓住学生问题解决的思维过程，发展学生对具体问题与任务类型关系的认识，形成问题解决的思路，进而在头脑中储备结构化的问题解决类型与程序，以及有效的变式案例，建立抽象反思意识，增强独立思考能力。

04

科技创新项目式学习课程的呈现策略

项目式学习的整体规划

通过对真实问题解决过程与思路的提炼和转化，就能够基本确定项目展开的框架，设计出项目的核心任务活动。在教学模式和呈现形式上，一个项目通常包括项目导引、任务展开和成果展示3大环节。

项目导引承担介绍项目背景意义、提出问题与明确目标、问题拆解与规划进度等作用。项目的复杂程度会影响项目导引内容的深度和广度。如果项目包含多种任务类型，问题解决思维路径多次循环、整合，这种情况下项目导引就只是对任务展开的初步规划，具体化的实施方案必然是伴随多次任务拆解、子问题解决等过程之中不断完成的，即在任务展开过程中会反复不断地规划和调整。若项目比较简单，学生在项目导引中就可以实现对项目规划的具体设计，这样任务展开环节便只需要具体落实项目规划。

类似地，任务展开与成果展示也存在这样的关系。简单的项目可以单纯地在成果展示环节进行交流展示；复杂的项目则会在任务展开过程中有阶段性成果展示，在项目完成后进行总体性的成果展示。

任务展开过程中的任务活动，则是根据真实问题解决中不同子问题之间的关系进行拆解。例如，一串子问题层级递进的序列关系，不同子问题分别推进的平行关系，项目总体推进和子问题分别推进之间组合而成的总分关系，解决方案循环优化、不断升级的迭代关系，多种关系并存的组合关系等。

学习活动的主要形式

学习活动是项目式学习课程的灵魂，是实现学生做中学的具体实践方式，是发展学生认识和非认知能力的抓手，是提供支持、进行监控和评价的窗口。前述基于调查、探究和设计等任务类型、子类型及其问题解决过程对项目式学习过程进行拆解和规划，清楚了每个阶段学生要做什么、完成什么任务、达成什么阶段性目标和成果，但还没有从教学实施场景具象化描绘学生和教师的行为。从学生学习行为和教师指导行为的功能和形式出发，常见的活动形式有“看”（观察思考）、“读”（信息检索）、“思”（自主思考）、“做”（活动探究）、“说”（交流研讨）等；同时还有规划监控、思路外显、反思调节等外显问题解决思路，促进学生“学会思考”[6]的学生活动或教学指导。

课程文本的呈现策略

很多教师能够设计并开展项目式学习，也会介绍教学过程，但对于如何用文本把项目式学习课程清晰呈现出来却存在困难。我们给出的建议是：首先，将真实的教学过程或头脑中沙盘推演的教学过程用文字完整记录下来。其次，基于项目导引、任务展开和成果展示3大环节，以及拆解成的核心任务，抽提出文本的核心框架。再次，按照不同内容的教学功能选用不同的文本形式呈现，区分正文和栏目。最后，加工文字、图表等具体内容。

关于正文和栏目的区分，一般将教师引入、讲解、总结的内容作为正文，学生活动的部分作为栏目。栏目可分为：①活动类栏目，呈现学生通过看、读、思、做、说等实现任务推进的学习活动，即在文本中可设置观察思考、信息检索、自主思考、活动探究、交流研讨等栏目。②支撑性栏目，例如方法导引、资料卡片、拓展阅读等，支持学生更加有效地完成任务。③监控性栏目，例如检查进度、反思提炼等，指导学生把控项目进行的进度和方向，引导学生反思提炼。正文内容与栏目内容能够相互呼应，形成动态的、有机的统一体。

05

总结与展望

青少年是培养科技创新素养的关键时期，科技创新项目式学习为此目标提供了有效的实现路径。本文粗略地描述了项目式学习课程开发的思路与方法，如果欲使项目式学习更好地激发学生探究兴趣，引导学生问题解决，促进学生学会思考，增强科学精神与社会责任，提升沟通能力和合作素养⋯⋯还需要多角度、更加微观、更为深入的研究与实践，需要创生出丰富的优质课程案例，为中小学科技创新项目式学习的开展提供系统化的解决方案。为此，需要我们在以下方面作持续的努力。

第一，基于真人真事建设课程内容并充分阐释育人功能。强调教学内容对学生未来持续发展的功能是教育发展的方向，项目式学习应更加重视其过程和成果的意义。这种意义既包括项目作品对于现实社会的实用价值，也包括对学生科学兴趣、核心素养发展的价值。因此特别值得提倡从我国社会取得的重大成就和面临的关键问题中系统遴选真人真事，详细描述问题解决过程，充分外显问题解决思路，继而转化为项目式学习的内容。同时，从多角度挖掘这些内容所承载的育人功能，更好地提升学生认知层面的问题解决能力、沟通合作等非认知能力，以及科学家所具备的精神品格和价值观念。

第二，设计并实施能够培养学生长程问题解决能力的课程。短程问题解决往往在数个问答活动中就得以完成，学生在这个过程中难以发展综合复杂、流畅灵活的独立思考能力。而真实复杂问题的解决往往需要长期过程的探索，需要学生持续经历疑问、困顿、失败、突破、豁朗、成功交替的过程。在这个过程中学生将使用综合的跨学科知识，以及多种思维方法如发散思维、辐合思维、分析思维等达成目标，能够更好地培养学生问题表征、问题拆解、设计规划、问题解决、反思提升等长程有序思考的意识与能力，这些不仅是创新人才能力特征，过程中所表现出的好奇、开放、冒险、挑战（坚毅）、独立、自信、内驱等又是实现创新所需的人格特质[7]。因此，大驱动任务统领下培养长程问题解决能力，将是科技创新项目式学习课程发展的方向。

第三，建设多方式、多场域的学习资源。随着后疫情时代和5G时代线上线下融合学习方式的常态化实施，“双减”背景下校外教育与校内教育的指向学生素养培养的互动逐渐加强，使得科技创新项目式学习将融合多元的技术手段，在更丰富的场景中实践。从而呼唤社会各界协同参与，不同地域、不同领域的科研与技术人员、社会各行业工作者、课程开发和实践者共同构建支持学生进行项目式学习的环境与生态。

参考文献

[1] 刘晟，魏锐，周平艳，等．21世纪核心素养教育的课程、教学与评价．华东师范大学学报（教育科学版），2016，34（03）：38-45+116．

[2] Schneider, R. M., J. Krajcik, R. W. Marx, and E. Soloway. “Performance of Students in Project-based Science Classrooms on a National Measure of Science Achievement.” [J]. Journal of Research in Science Teaching. 2002,39 (5): 410-422.

[3] 魏锐．紧跟新时代步伐，推动中小学科技教育强起来．人民教育，2018（12）：1．

[4] 林崇德．中国学生发展核心素养：深入回答“立什么德、树什么人”．人民教育，2016（19），14-16．

[5] 魏锐，刘坚，白新文，等．“21世纪核心素养5C模型”研究设计．华东师范大学学报（教育科学版），2020，38（02）：20-28．

[6] 魏锐．科学教育如何促进学生“学会思考”[J]．科学与社会，2020，10（03）：22-31．

[7] 甘秋玲，白新文，刘坚，等．创新素养：21世纪核心素养5C模型之三[J]．华东师范大学学报（教育科学版），2020，38（02）：57-70．

原文刊载于《中国科技教育》2021年第12期专题栏目，作者：魏锐、唐珑畅（北京师范大学科学教育研究院）。原文有所删减，中国青少年科技辅导员协会会员可点击“阅读原文”登录杂志官网免费浏览全文。

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