车辆紧急救援计划

章欣

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》提出，科学课程学习中要培养学生的科学观念、科学思维、探究实践和态度责任等方面的核心素养[1]，这4 大科学核心素养是科学课程育人价值的集中体现。

“防灾减灾”是永恒的话题，长期以来中小学生因生活经验有限等原因导致防灾减灾意识淡薄，在应对城市里可能发生的自然灾害、人为灾害及其诱发的次生灾害时的思想准备与行动技能尚有待提高。在2021 年教育部发布的《生命安全与健康教育进中小学课程教材指南》中明确提出学校的灾难安全教育需“立足日常生活情境，引导学生学会科学应对自然灾害、事故灾害和社会危机事件，增强防灾减灾意识，提升危险预判、紧急避险、求生逃生等自救和他救技能”。

本文聚焦培育学生科学核心素养的项目式学习设计与实践策略，从郑州大雨这一社会热点新闻切入，聚焦于城市内涝中的车辆被困问题，学生通过实地调查走访、设计救援方案、优化迭代、立体模型制作、展示交流、反思修正等一系列学习过程，其间不断发现问题并解决问题，最终向全班同学、社会工作者及专家呈现各组的学习成果。项目成果是围绕城市内涝车辆被困这一问题让学生设计解决方案并形成模型产品。项目围绕4 大科学核心素养展开，以学生的实践创新能力为落脚点，在对学生进行指导时不仅注重小组如何对解决方案进行设计，还应注重如何应用多样化的工具将设计方案落地实现，以期为指向科学素养的项目式学习设计提供借鉴。

指向科学素养的真实性驱动问题

情境激疑，提出问题

好的驱动性问题应当来源于现实生活，并且具有一定的挑战性、开放性[2]，2021 年暑期的“7·20”郑州特大暴雨，进一步引发了全社会对于未来韧性城市防灾减灾治理与建设的思考。中小学生也是未来城市治理与建设的重要参与主体，这既符合我国学生核心素养提出的责任担当的要求，也有利于培养未来社会高素质公民。基于以上背景，项目可借助创境法与框架法创设真实而具有挑战性的开放劣构问题，以激发学生的思考与兴趣[3]。

創境法——创设真实情境，贯穿项目过程 项目的真实情境来源于2021 年夏季郑州特大暴雨所引发的城市内涝，如果杭州也遭受了台风暴雨的侵袭，低洼路段突发的积水可能会淹没困在水中的车辆，如何避免类似的灾害事件再次发生呢？为帮助学生更好地理解情境，可以向学生出示情境示意图等辅助工具。

框架法——把握关键要素，推动学习进展 通过借助“框架词+ 主体+ 行动+ 目的”的表达框架提出如下的驱动问题：“因连日台风暴雨，我校附近的主干道积水较深，车辆直接经过积水路段时很容易熄火搁浅，车内人员可能会有生命危险。我们如何帮助这辆汽车避免被困，快速且顺利地到达目的地？”

面对这样一个极具挑战性又具多元开放性的驱动问题，学生的思维很活跃也很发散，但是在实际操作时一些孩子的想法存在着想法过于超前，与当下现实不符，以及成本高昂，不具可复制性等问题，如有的学生提出“用一块巨大海绵把水吸走”“在积水上方搭一座浮桥”等。为此，项目对驱动性问题的成功标准和限制性条件又作了进一步的界定[4]，从而基本规避了这些问题，帮助学生更好地聚焦救援行动本身（见图1）。

回溯知识，拆解问题

确定知识点，锚定项目目标 基于义务教育课程标准中本项目所涉及的核心概念与知识，同时结合项目实施过程中的5 大任务，制订逐层细化的项目学习目标（见表1）。

拆解困难点，规划任务链条 在确定驱动性问题后，下一步还需要对驱动问题进行拆解。

这是因为驱动问题本身肯定是复杂的，在解决复杂问题的过程中天然地要拆分成可以解决的小问题，也就是项目式学习中的子问题或问题链[5]。驱动问题如何分解也直接决定着项目实施阶段各项活动的设计与实施。根据驱动问题，可以按照产品导向型项目的一般路径拆解为：①车辆在积水路段被困的原因有哪些？②怎样设计我们的救援方案？③如何验证我们的想法，将其变成物化产品？④我们的救援方案是否符合要求？⑤如何进行最终的展示和发布？拆解后的任务链条引导学生沿着“调查需求—设计构思—制作原型—改善修正—发布成果”的路径完成整个项目，同时帮助学生不易偏离项目目标。

指向探究实践的合作型学习策略

1.搭建可视的项目墙，助力合作探究

为了落实项目管理，可制订项目时间流程图（见图2），并在充分考虑学生的认知水平和任务难度的进阶性的基础上按照5E 教学法设计项目任务[6]，以5 大任务层层递进，每个任务下又分为2 ～ 3 个不同的活动阶段，以推动项目一步步进行。

在整个项目过程中怎样引导学生持续深入地进行探究卷入式的探究是项目式学习落地实践的难点[7]，因此在实施之初建议进行详细的项目管理。可以在充分考虑学生的认知水平和任务难度的进阶性的基础上，将驱动问题进行拆解。每个子问题对应1 个子任务，每个任务下又分为2 ～ 3 个不同的活动阶段，同时通过项目墙等工具帮助及时记录并直观呈现小组或班级的项目式学习活动进展。

2. 提供有效的调查单，促进深入实践

在设计任务中需要给学生提供有效的支持性工具促进深入探究，如给各项目小组1 个周末的时间自行走访调查。有些小组走访了附近的交警大队，调查了学校附近的积水多发地；有些小组采访了消防员，了解了车辆在积水中被困的常见原因。回过头看，学生在这次走访调查的学习活动中，对真实的车辆被困与救援情况有了更深入直观的了解，极大促进了他们对后续方案的深入思考。

在完成调查后，教师针对各组情况提醒学生适当转化自己的问题与思路，如引导学生将“把车变成气垫船”转化为“在车辆下面加装能便携充气和排气的气囊或气袋”，简单的转化不仅能激发学生的深入思考与主动建构，而且往往也为学生提供了解决的“诀窍”。在这个阶段允许并鼓励小组有多种不同的救援方案。在各组完成本组的设计迭代后将全班的解决方案汇总整理成预警类、排水类、漂浮类和牵引类4 类（见表2）。

指向项目推进的卷入式学习支架

合适且有效的学习支架在项目学习过程中十分重要，指向科学素养的项目式学习的学习支架可分为以下3 类：任务- 问题支架、思维-工具支架、整理- 反思支架。

增强学习连贯性的任务 -问题支架

任务- 问题支架包括师生互动、情境体验、问题驱动、递进式问题串、项目模板等[8]，任务-问题支架控制学习节点以使学生不易偏离问题或目标，增强学习的卷入性和连贯性。

提升知识迁移力的思维 -工具支架

在初步完成设计方案后，可以向学生介绍一些思维工具和支架，引导学生运用SWOT 法分析不同救援方案的优劣与成本，继续进行迭代；提供待解决问题清单让学生进行反思。欣喜的是，学生在分析完本组救援方案的可行性、成本与挑战后，主动提出了很多值得深入思考和探究的问题，如有学生提出“怎么保证把道路积水抽干？”“抽出的水怎么办？储水罐放在哪里最合适？”还有学生开始思考“如果驾驶员没看到预警信息怎么办？”“怎样保证车底气囊的浮力大小？如果中途气囊破了怎样保证人员安全？”等一系列问题，这些问题的提出既帮助各组完成设计的迭代，也反映了学生深度学习的参与和高阶思维的提升。值得注意的是，这些支架并非在项目刚开始就全部提供给学生，也不是把所有支架提供给所有学生，而是根据学生的层次水平，以及各团队项目进度与每阶段所遇瓶颈，真正做到“该出手时才出手”。

促进概念再建构的整理-反思支架

在项目过程中，特别是每次评价展示后，出示整理- 反思支架可以让学生养成经常反思、整理的好习惯。尤其是实施和验证自己方案的关键节点，应该进行制度化的交流、讨论。

在项目完成后的展示评价阶段，让学生通过完成观察与实验记录、实践报告、团队项目日志、评价单等可以帮助学生实现学科核心知识的再建构与迁移。

指向产品改进的多元化成果评价

项目式学习的成果主要由评价量规进行测量。指向科学素养的项目设计的评价量规，其评价维度和标准应涵盖从学习开始到结束的全过程，包括学生合作团队的组建与分工、知识的积累与问题的呈现、资料的收集与分析、项目成果、团队学习、项目展示。在评价时遵循定性与定量、形成性与终结性、自我与他人评价相结合的宗旨，坚持教学评一体化、评价内容多要素、评价等级多层次、评价主体多元化、评价任务更聚焦、评价量化易操作6 个原则。评价主体包含领域专家、社会公众、学校教师、学习同伴和学习者自身[9]。表3 列出了本项目的学生成果及评价方式。

营救大比拼——班级内部的救援方案比试

指向科学素养的项目式学习的最终成果有物化的成果，比如“车辆紧急救援计划”项目的一套完整救援方案，并进行现场救援展示。在结束现场制作和组间展示后，每组会有2 天的时间运用反思清单回顾总结整个项目学习。接下来每组依据综述评价表准备好演讲稿与PPT，以团队为单位进行综述演讲，回答驱动性问题，展示自己的救援行动是否达到项目开始时制订的成功标准，并接受全班同学的质询。

方案发布会——面向公众的项目成果展示

利用校园开放日向家长、媒体及教师等展示，录制视频在线上平台发布，收集观众的意见。

PDQ 迭代——聆听专家意见后的项目反思

项目成果的公开展示是优秀项目学习的必备要素，项目的展示环节可结合项目特点与区域优势。反思既是一种思维方式，也是一种元认知过程。

在反思过程中，学生进行的思辨和检验将显著地促进相关知识与技能的整合，促使其对认知活动过程进行审视，并改进学习策略。

研究成效与不足

促进学生真参与，素养深发展

学生经历了真实的工程技术工作流程，并通过对救援相关知识和技能的熟练运用最终完成了本组救援模型的搭建与救援方案的实施。

从刚开始觉得是“不可能的任务”，到最终达到了测试要求，运用科学技术抵挡了自然灾害的侵袭。灾害救援原本只是书本、电视中的案例，但在项目中却成为了孩子们亲手完成的珍贵体验。学生通过项目式学习中主动生发的问题解决，达成了对科学、工程、数学、信息技术等学科中的核心概念的主动学习与深入学习，在反复利用这些知识、技能解决问题的过程中实现反复学习和巩固，发展了自身的科学素养。

促进学生慧学习，能力深发展

团队协作能力 在项目中与同伴的合作能力是对学生的一大考验。项目进程中，每组或多或少都出现了争吵，但经过项目锤炼，孩子们更愿意倾听他人的意见，尝试合力解决问题。项目在学生进行合作评价时进行了数据统计，发现教师评价要比同伴互评得分高，可见孩子们的合作意识和对合作质量的自我要求相对高，对合作中的主动性和处理争执的决策能力让人满意。

创造性 每组的救援方式各异，每组学生都有自己的想法。有些想法非常具有创造性，连专家都忍不住为他们点赞。

沟通与表达 学生在项目中有独立的个体学习，也有从个体学习到团队的社会性学习，从项目的评价中也体现出对沟通和表达的指向，特别是学生的综述能力显著提高。

指向科学素养的科技创新项目式学习不仅解决了项目提出的驱动性问题，同时还培养了学生团结协作、沟通表达、主动探究等能力，发展了学生的科学素养。未来将沿着这个思路，融入更新的技术元素，继续开展与之相关的系列研究，让越来越多的学生通过项目式学习，学会像科学家或工程师一样思考与实践。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部．义务教育科学课程标准：2022 年版[M]．北京：北京师范大学出版社，2022．

[2] 夏雪梅．PBL 项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M]．上海：华东师范大学出版社，2018：11．

[3] 蒋永贵．指向核心素养的学习目标研制[J]．课程·教材·教法，2017（9）：7．

[4] 鲍雯雯．“大概念”理念下的美国技术与工程教学[J]．上海教育，2022（24）：66-67．

[5] 刘徽。“大概念”视角下的单元整体教学构型——兼论素养导向的课堂变革[J]．教育研究，2020，41（06）：64-77．

[6] 张丰．STEM：深刻影响基础教育改革与发展的观念与实践——美国STEM 教育考察报告[J]．上海教育科研，2020（04）：5-11．DOI：10.16194/j.cnki.31-1059/g4.2020.04.002．

[7] 夏雪梅，崔春华，刘潇，等．学习素养视角下的项目化学习：问题、设计与呈现[J]．教育视界，2020（10）：22-26．

[8] 袁磊，王健博乐．基于学科课程重构的小学STEAM 课程设计[J]．现代远距离教育，2019（02）：25-32.DOI：10.13927/j.cnki.yuan.2019.0014．

[9] 林琳， 沈书生． 设计思维与学科融合的作用路径研究——基础教育中核心素养的培养方法[J]．电化教育研究， 2 0 1 8 ， 3 9 （ 0 5 ） ： 1 2 - 1 8 ． D O I ： 1 0 . 1 3 8 1 1 / j . c n k i .eer.2018.05.002

专家点评

本文全面而完整地呈现了一个指向科学素养培育的科技创新项目式学习案例。案例以基于项目的学习为教学策略，围绕身边的问题设计驱动性问题，引导学生合作探究，完成任务设计。在驱动性问题提出后，引导学生按照一定的路径拆解问题，對于学生更加充分地理解问题和回答问题都有很强的指向意义。文章逻辑清晰，内容紧凑，叙述完整，语言朴实，值得广大一线科技教师认真研读。