项目式学习中学生科学思维的养成

学校的毕业课程中很重要的一部分是项目式学习，我们2016年以“My City”为主题开展科学探究活动，以提升学生的科学思维。

项目式学习（Project-Based Learning，PBL）是一种通过让学生开展一段时期的调研、探究，致力于用创新的方法或方案，解决一个问题、困难或者挑战，从而在这些真实的经历和体验中，习得新知识和获得新技能的教学方法。在项目式学习中，学生由被动学习者变成主动学习者，可以通过聚焦某个感兴趣的话题，明确想要学习的内容，让学习具有实际的价值和意义。此时的教师，变成了引导者和辅助者。项目式学习更强调学生自主探究、创造、关联知识和实际生活的能力。

“My City”项目式学习内容涉及广泛，涵盖学生感兴趣的传统文化、天文地理、经济、科技等多个领域。对于涉及科学领域的项目式学习，科学组教师认为，应注重对学生科学思维的培养，帮助他们理清项目式学习的基本方法，如确定研究主题、制定学习计划表、进行实验、数据整理与分析、研究结果发表与展示。考虑到学生的年龄特点，要引导学生认识到选题应尽可能小，尽量与生活实际产生联系，避免高端、深奥、可操作性差的选题。展示内容包括以下方面，如研究题目、摘要、问题、提出假设、研究背景、实验材料、实验步骤、实验数据与分析、研究结果、讨论与展望。

本文以我校六（10）班袁乐然同学对学龄前儿童使用门镜问题展_的研究，动手制作门镜潜望镜装置为例，谈谈如何才能有效开展项目式学习。她撰写的研究报告参加海淀区青少年科技创新大赛，获得评委的一致好评，成功晋级北京市青少年创新科技大赛。

1.确定研究题目

2016年夏天，5岁的小表妹来我家玩，当时我正在写作业，突然听到有人敲门，便让表妹看看外面是谁。不一会儿，见她直接拿着一个快递回来。因为个子矮，看不到猫眼，她一着急就直接把门打开了。幸好不是坏人假装快递员，不过也吓得我惊出一身冷汗，于是便产生探究猫眼工作原理和设计一个方便儿童使用猫眼的装置的想法。经过调查研究和实验测试，我弄清了猫眼的光学知识，并提出利用潜望镜原理设计门镜潜望镜的具体方案。

2.时间计划表

3.收集数据、资料（简略介绍步骤）

这一阶段主要涉及：查找门镜光学知识；查找潜望镜光学知识；查找透镜成像光学知识。

4.实地调查与访谈

在小区中调查了解学龄前儿童单独在家的情况及对门镜潜望镜的需求和接受程度等。结论如下：（1）通过个别访谈，发现学龄前儿童在某些情况下确实会被短时间地单独留在家里。（2）对儿童因身高够不着门镜，被访者普遍反映，如果发明一种东西，无论孩子多高，拿在手里都能方便地看到防盗门外面的情况，非常有必要。

5.问题剖析

通过对门镜和潜望镜及透镜成像原理进行分析，可得出如下结论：如果直接拿潜望镜对着门镜观察，本质相当于人眼远离门镜大约有潜望镜镜筒长度那么远的距离，可想而知，根本不可能看清外面的景物。实验也验证了以上结论。现在的问题是，能否将人眼观察门镜的位置适当外移（外移距离等于潜望镜的长度）？如果能够实现，人眼在外移后的位置处观察门镜，就相当于人眼直接在门镜附近观察。因此，门镜观察位置能否外移适当的距离，是本次研究的关键，也是门镜潜望镜设计成败的决定因素。

6.研究过程（简略介绍）

这个过程包括进行光路实验、潜望镜加工改造、透镜加工改造、组装等内容。

7.研究成果

经过仔细的调整与实验，我终于制作完成门镜潜望镜装置，如图1所示。在本作品中，为了演示方便，直接将门镜固定在潜望镜上了。在实际应用中，可以将演示门镜拆下来，直接手持，用物镜靠近防盗门的门镜进行观察。

8.结论与体会

经过理论分析和实践操作，利用透镜对光线的折射、汇聚原理，我对潜望镜进行改造，并利用透镜镜片组合，解决了门镜观察位置外移的关键问题，从而解决了学龄前儿童（包括残疾人或腿脚不便的老人）使用门镜的困扰。

通过这次研究，我学会如何系统地选题、上网查阅资料、访谈调研、实验测试和撰写论文，切身感受到科研工作的不易和科学精神的重要；体会到研究工作，特别是实验测试，必须认真、严谨、一丝不苟，来不得半点儿马虎。虽然我花费3个多月的时间和精力做这个研究，但在帮助学龄前儿童解决使用门镜的困扰中发挥了小小的作用，感到非常充实和快乐。

9.建议

门镜潜望镜使用方便，实用性强，各零部件结构简单。如果按照样品做成产品，销售给有学龄前儿童的家庭，既可以作为孩子的玩具，又可在日常生活中解决实际问题，具有较大的推广价值。建议商家可以仿造样品进行部分批量生产，让更多的学龄前儿童方便、安全地使用门镜。

此外，如果把上述装置内嵌在防盗门中，不仅可以方便小孩和行动不便的老人使用门镜，还可以防止小偷利用“猫眼”窥视室内，通过专用工具破坏“猫眼”，实施盗窃。真是一举两得。

除此之外，其他学生还开展了创新发明的项目式学习，如制作农事小日历、书签式读书灯、便携式折叠担架、巧捕蟑螂装置、乒乓球拾球器等。自项目式学习活动开展以来，科学教师在科学课上会带领学生对自己感兴趣的内容展开讨论，让学生“头脑风暴”，说出自己有疑惑或感兴趣的话题，探讨选题是否可行。学生们自主开发出许多有趣的题目，如纸飞机机头形状与纸飞机飞行距离的关系、纸飞机机翼与飞行距离和时间的关系、香蕉与土豆谁更容易发霉、怎样才能让小蜗牛出壳、冰箱里的气球、怎样做出人造彩虹、苹果氧化观察实验等。我们欣喜地发现，学生都有自己独特的思维，所选择的题目与生活实际联系紧密。

项目式学习是一种知行合一的体验式和实践式的学习方法，可以让学生带着解决问题的目标去学习，而这个目标必须是某个现实目标，需要教师引导学生来把握，让学生用他们自己的视角去发现问题并展开研究，这本身就是带着一种内在驱动力的学习。不能按照成人的编排完成教科书上的任务，这与学校一直倡导的基于儿童立场的自主学习相吻合。相信在今后毕业课程的“My City”项目式学习中，学生一定能够展示出一个又一个富有创造力的研究成果。