项目式学习中探究活动的设计和实施

黄淑燕

项目式学习是以问题为起点，以取得项目成果为目标，以解决真实问题为手段，以知识应用为导向的教学方法，该方法强调学生对知识的学习和运用。项目式学习的最大优势是有利于学生自主探究和合作学习。学生针对问题进行探究是项目式学习的核心环节。学生是在活动过程中发现问题。教师需要结合问题设计探究活动。探究活动因问题而来，探究的成果迭代形成解决方案（项目成果）。学生的自主学习、合作学习，以及问题与冲突的解决，这些都发生在探究活动中。但是，项目式学习特别是探究环节往往存在如下问题：探究流于表面，有探究形式无探究内容;探究层次单一、内容过浅;探究偏离项目问题等。笔者以“设计自助点餐程序”为例，尝试从教与学两方面对上述问题提出解决方案，即优化教学设计引导学生发现问题，提供充足资源支持学生深入探究，有序组织探究活动引导学生进阶并迭代项目成果。

一、精心设计教学方案帮助学生发现问题

项目探究活动的设计和实施包括问题引出（情境创设）、内容设计、活动实施、活动排序等。发现问题是探究活动的起点。教师设计项目时，为学生设置了融合学科知识与技能和真实问题的情境，精心埋线、布局，多角度、分层次提出系列任务，逐步逼近核心问题。项目启动时，教师积极引导学生发现问题，让他们围绕核心问题进行“真探究”。

（一）在项目情境中布局

【项目情境】学校食堂每到用餐时间总出现排长龙的现象。为提高管理效率和点餐结算速度，学校决定开发用餐管理程序。程序功能包括但不限于：师生自助点餐结算、营业额统计、分析每天（或每周、每月）最受欢迎和最不受欢迎的菜品……

程序动态收集每天师生用餐数据，便于食堂更科学高效地管理，提供更符合师生口味的餐食。

案例中，教师选择了学生熟悉的“食堂打饭”作为项目情境，提出了现实世界的需求“点餐结算及统计分析”，也提出了问题，明确了“开发程序”的任务目标。学生需要编制程序，完成分析问题、抽象建模、设计算法、编写程序、调试运行等工作。核心内容“运用算法及程序设计知识解决问题”覆盖了程序开发的整个过程，无论学生最后开发的程序是“朴素”的或是“豪华”的，学生进入“开发”环节就要经历整个过程，就可能发现问题，投入探究活动。

（二）在项目要求中埋线

针对项目情境，教师结合学科要求和内容要求，设计项目要求，帮助学生突破难点，建构核心知识。学生参与“设计自助点餐程序”项目式学习，需要学习的核心知识是算法设计，需要掌握的关键能力是编写程序实现算法，难点在于建立从现实世界到计算机世界转换的过程，主要的素养要求是发展计算思维能力。思维的转换及能力的提升只能通过学生感受、体验，在解决问题的过程中实现。教师可对学生活动进展的各个部分（环节）提出具体要求，通过层进式的设计，埋下探究的线索。“编程实现算法”教学能极好地将编程知识的学习和计算思维的培养、实际问题的解决融合在一起，同时体现“优化迭代”的学科思想。针对这一部分，教师设计了具体要求并预设可被发现的探究线索（见表1）。

随着活动的深入，学生必然碰到并发现问题，区别仅在于有的学生发现的问题多一些，有的少一些。

二、充足的资源助力学生深入探究

建构主义认为人的发展水平包括现实的和潜在的，现实水平与潜在水平之间的区域是学生的最近发展区。教师设计项目式学习的要求时，应基于学生的现实发展水平将目标设置在学生的最近发展区;同时也要为学生提供充足的学习支架，包括核心知识和各种资源以及探究指引，有效支持学生探究。

（一）铺垫核心知识和必备能力

核心知识和必备能力是学生进行探究的基础。学生参与探究活动必须以其已有的知识和经验为基础，通过不断地发现问题和解决问题来学习新知识，掌握新技能。教师将学生的探究活动分为三个层次：一是学习知识;二是运用知识;三是提出解决方案。在这里，知识是基础，运用知识是手段，提出解决问题的方案是目标。学生只有掌握一定的知识和技能，才能运用知识创造性地解决问题。

例如，“设计一个点餐程序”项目涵盖的知识内容、学科技能和涉及的学科思想包括：（1）分析需求;（2）提取数据，抽象特征，建立模型，设计算法;（3）设计程序;（4）迭代优化。项目涉及核心知识和必备能力如下（见表2）。

学生在设计算法之前，必须了解需求分析方法、提取事物特征方法、用数据描述事物的方法、用计算机解决问题的过程等知识。教师通过课堂活动或探究活动帮助学生获得核心知识，提升必备技能。对于程序设计知识，学生可以通过探究来获得。对于算法的设计，学生通过教师引导，在课堂上共同分析完成。教师根据需要可将核心知识的学习安排在项目开始前，也可以在活动过程中穿插进行。

（二）设计“通关任务”，促进知识建构与问题解决的融合

为帮助学生掌握核心知识，教师设计了“通关任务”，让学生在探究活动中融合应用核心知识。教师根据知识建构的需要，设置相应层级的任务，引导学生在探究中构建知识。“通关任务”探究活动与项目实施步骤是交替进行的：学生参与探究活动，解决项目实施中的关键问题，其结果用于推进项目实施;学生在项目推进中又会发现新的问题，参与新的探究。

例如，在“设计一个点餐程序”项目中，为帮助学生掌握“编写程序实现三种结构”这一核心知识，教师设计了如下探究活动（见表3）。

这一组三个活动，同属一个主题，难度逐渐提升，与项目要求有一定联系，探究活动所获取的知识运用于解决相应的项目问题，推动项目进展：完成顺序模型的构建，就可以进入基础版的探究;完成选择结构模型的构建，就可以开启进阶版的探究;完成循环结构模型的构建，积累前面的经验，就可以升级探究了。

（三）搭建支持探究活动的数字化学习空间

一般的探究活动包括问题讨论（头脑风暴）、观察思考、实践实验、调查分析（数据收集）、拓展提升等类型。教师可利用各种数字化工具或平台搭建数字化学习空间支持学生探究。教师可以使用如思维导图、共享文档、在线调查等数字化工具来辅助学生开展活动，也可以使用集成的数字化学习平台来支持学生探究。

1.学习资源支持学生建构知识

例如，教师用UMU建立覆盖项目学习全流程的专题课程，设置微课、课件、教程、阅读材料支持学生学习知识。笔者在数字化学习平台上搭建了“设计校园自助程序”项目专题课程探究空间。

2.即时反馈促使学生主动学习

学生在探究过程中如能获得成功的体验，他们将会有更大热情投入学习。教师在引导学生探究时，可以依托数字化平台，设置学习测评与反馈、成果交流展示等交互活动，使用调查结果分析、测试情况分析、作品展示等即时反馈功能，适时为学生提供展示学习成果的平台。例如，笔者使用学习榜单功能表扬先进学生，激发他们的学习热情，引导他们自主学习。

3.借助工具引领学生探究

以讨论环节为例，教师提供问题列表引导讨论，让学生在平台上发表意见。平台即时统计数据并图形化展示讨论结果。教师、学生、工具三者协力，将“说过就算”的现场讨论转成数字化平台上看得到的讨论成果。此外，如项目实施记录表、活动评价表、项目报告范例等，都是引导学生探究的有效工具。教师使用这些数字化工具，能更方便地引领学生探究。

三、有序探究推进项目成果落地

“不能则学，不知则问。”（《荀子》）项目式学习的最大好处是创造了一个真实或接近真实的情境，使学生感觉到、触摸到新事物，引发疑问。一旦学生有疑问，教师要做的，就是努力让这个疑问带动学生开启探索之旅。学生探究离不开问题，否则就是无源之水、无本之木。疑问的产生要有土壤，问题的解决要有引子，学生的探究通常是从提出问题开始的。

（一）以问题驱动探究活动

当一个项目活动开启的时候，学生从教师提供的情境中获取信息，了解问题（确定活动起点）。学生阅读项目规划和设计文本，明晰解决问题的路径。在项目任务要求中，教师以核心问题为基础埋下探究线索。学生在推进项目，完成任务时，不同组别（选题、探索方向不同）学生可能从教师埋下的线索中发现不同的问题。这些问题是学生推进项目绕不开的。以问题和需求为导向，学生的探究不再停留于“是”或“不是”的浅表判断。

如前所述，对“设计点餐程序”项目，教师依据项目核心问题“分析问题设计算法”“用选择结构、循环结构实现算法”“提升要求优化迭代”，将项目要求分为三级。基础版（1.0）：能点餐、能结算。进阶版（2.0）：优化界面提高用户体验，实现多菜式点餐。高级版（3.0）：多人次点餐、结算;数据分析。

在基础阶段，学生要解决的问题是“了解用程序解决问题的过程;学会程序的编制、调试和运行”;在进阶阶段，学生要解决的问题是“理解问题解决的逻辑顺序;用选择结构、循环结构实现算法”;在高级阶段，学生要解决的问题是“优化问题解决过程，迭代提升算法效率”。这些问题的难度是螺旋递进的，学生在探究过程既能获得成功体验，又不断被适时发现的新问题牵引前进。

在教学过程中，教师在项目要求中布下的线索不一定会被每组学生发现。不同小组在参与项目活动的过程中因成员基础不同、选题不同，发现的问题也不同，探究结果也呈现不同状态，这正是项目式学习的魅力所在。学生在深入体验生活解决实际问题过程中，体验了解决问题方式的多样性，认识到生活中的细节和问题处理方式的合理性，感悟使用计算机解决问题与用人工解决问题的不同之处，从而建构起自己的知识体系，转变思维方式，提升信息素养。

（二）以探究活动推动项目进展

在不偏离方向的前提下，学生完成项目活动任务存在多种探究路径。师生双方在各个探究活动和项目实施步骤的次序安排上，可以有多种选择。探究序列不同，项目进展的方向也不同。教师在做项目设计时，梳理整个项目涉及的知识和技能，预设可能发生的问题，提出合理的探究活动序列建议，同时给出了一个开放的探究地图（如图1）。

以“点餐程序”为例，教师将列菜单作为点餐程序开发的出发点，将出账单作为项目终点。项目被分为菜单、点餐、结算三个部分，每个分支的细化是对各自功能的优化。教师在项目框架上加上相应的拓展空间和知识点、技能点，为学生搭建了一个三维的探究空间。教师根据知识的承接关系给出建议性的探究路线。学生按照探究地图中虚线箭头所示的探究路线，能理解变量、运算、输入、输出以及程序的基本结构、顺序结构，完成基础阶段的任务。学生参考探究地图，既可在横向上对某部分深入探究，又可在纵向上完善框架，或者在知识和技能上得到提升。

项目式学习是教与学双方的同频共振，教与学在探究活动的设计和实施这一点上交会。教师对于学生的知识学习、能力提升和问题解决进程进行科学安排，引导学生在学习中发现问题并通过探究活动解决问题，最终教会学生如何学知识和用知识。

（作者系广东省汕头市聿怀中学教师）