以“设计”为核心的项目教学实践.doc

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1、以“设计”为核心的项目教学实践作者：李情义/何彩霞 作者简介：李情义，何彩霞，北京教育学院（北京100120）。原文出处：化学教学内容提要：以学生科学精神和实践创新能力的培养为目标，提出以“设计”为核心的项目框架，开发“制作净水器”项目教学案例。通过让学生经历运用科学和技术进行设计、制作产品和解决实际问题的过程，感受科学、技术与社会的联系，培养学生理性思维、批判性思维和勇于探究的科学精神。并且结合教学实践，从凸显设计思维培养、体现科学概念及原理的理解及应用、小组合作探讨实际问题的解决三个主要方面阐述以“设计”为核心的项目教学的教育价值实施策略。期刊代号：G3

2、7分类名称：中学化学教与学复印期号：2019年02期关键词：科学教育 设计 项目学习       在大力提倡发展学生核心素养的教育改革背景下，科学教育强调学生科学精神和实践创新能力的培养。与之相对应，新颁布的《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》[1]增设了“技术与工程”领域方面的内容，《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》[2]也设有“技术设计”主题内容，期望通过这些内容的学习，学生能够运用科学和技术进行设计和制造产品以解决相关实际问题，发展学生的实践创新能力。如何在科学教学中开展体现以“设计”为核心的项目教学已成为教学研究的重要内容。    

3、  一、以“设计”为核心的项目框架及教学案例      1.项目框架      项目学习是学生面对复杂、真实问题展开的探究过程，也是精心设计项目作品、规划和实施项目任务的过程[3]。以“设计”为核心的项目是指从实际需求出发，通过设计、制作及测试、改进，形成能够解决实际问题的产品[4]，其基本框架（见图1），包括：实际需求——设计与制作产品（模型或原型）——产品测试与改进优化等要素。其中，“设计与制作产品”的过程体现了科学和技术的融合，即学生运用科学和技术进行设计，针对实际问题，从科学原理分析问题的实质，并依据科学原理从材料、结构及工艺等技术角度找寻解决问题的

4、思路与方法；“产品测试与改进优化”是从产品效果、效率等方面测试产品功能，进而改进设计方案、优化产品，最终解决实际问题，这一过程重在培养学生质疑、批判性思维和不断改进创新的科学精神。            2.“制作净水器”项目教学案例      以上述项目框架为依据，结合不同阶段学生学习和发展需要，在科学教学和化学教学中开展“制作净水器”项目教学，其教学流程包括“明确任务——设计制作净水器——产品测试与改进——分享与反思”（见下页表1）[5]。该项目教学以生活中产生大量污水、造成水资源的浪费为问题，引导学生明确设计简易净水器净化生活废水的任务；学生在小组中开

5、展学习，通过观察教师提供的一杯“污水”，分析讨论得出污水中杂质的种类大致可分为难溶物、可溶物、微生物等。在教师问题引导下，学生了解混合物分离的先后顺序：先分离水中的难溶物杂质，再分离水中可溶性杂质；并且在分离难溶物杂质时还需要遵从颗粒由大到小的先后分离顺序。基于这样的分离顺序，学生从结构、性质、用途的角度分析教师所提供的多种材料（包括小砾石、石英砂、脱脂棉纱布、高密度PP棉、低密度PP棉、厚PP棉、活性炭和矿泉水瓶）的特点并进行选择。在充分理解科学原理和材料属性之后，学生通过小组交流画出设计草图，进一步讨论确定设计方案，画出净水器设计图。按照设计方案和图纸制

6、作净水器，在设计和制作的过程中，学生依据需要使用一些工具，如剪刀、裁纸刀、直尺、镊子、搅拌棒等。对所制作的净水器进行测试，记录实验数据进行分析，反思并优化设计方案和改进产品，展示与交流心得。      二、以“设计”为核心的项目教学的教育价值实施策略      1.凸显学生设计思维的培养      设计思维是指人们在遭遇复杂现实问题时，能够综合运用自己已有智能，通过设计与思维双螺旋结构的相互依赖与促进，不断生成新问题解决策略，进而创造性地形成解决问题的思路与方案[6]。培养学生设计思维，是为了学生在面对复杂实际问题时，能够对已有知识和经验进行检索和应用，搭建

7、一个问题解决体系，并找到知识与现实问题之间的联系。以“设计”为核心的项目，在规划设计方案过程中学生需要对科学、数学、技术、艺术等领域知识进行联合与集成，通过产品应用对象、应用情境分析，确定产品技术要求和目标，分析得出问题解决的框架，根据材料属性寻找实现目标的方案。这一系列学生活动体现应用设计思维解决问题的过程。                  在“制作净水器”项目学习中（见图2），学生确定产品应用对象和应用情境，分析得出“净水器”产品要求，包括结构稳定、易于制作、过滤效率高等。想要达到这样设计目标，学生确定问题解决框架，即材料、结构和功能，从这三个方面去思

8、考每一个产品的要求，最终得到解决方案。例如想要净水器