基于混合式理念的PBL学习

冯子娇

科技创新项目式学习符合青少年认知发展与教育发展的趋势，是一种教学方式的变革，更是青少年科学素养培养的新实践。基于项目的学习是通过安排围绕项目的真实学习任务，综合各学科已学的知识，在合作学习的环境下，设计、实施一系列探究活动，并把探究成果进行表达和交流的学习方式。提出问题、分析问题、解决问题是项目学习的核心。典型的项目式学习更具跨学科的本质，从多学科的角度研究问题，以满足从学生需要和兴趣出发的个人学习目标和标准。基于混合式理念的科技创新项目式学习包括学习理论的混合、学习资源的混合、学习环境的混合和学习方式的混合，需要多种学习理论的指导，使学习者参与多个正式、非正式的学习活动，围绕网络学习和课堂活动开展自主学习、讨论学习、协作学习，倡导以学习者为中心，开展主动探索式的学习，以适应不同的学习者、不同类型的学习目标、不同学习环境和不同学习资源的要求。

学习环境准备，问题引入

确定问题

酷暑天气，草原上的动物没有地方避暑，作为动物保护志愿者，你需要为动物设计搭建避暑装置，所需材料可在所提供的材料中进行选择，注意考虑材料的隔热功能;可以利用紫外线测试卡、紫外线辐射照度计和紫外线变色珠子充当的“动物”，检测遮阳装置阻挡紫外线的效果;同时，温度计可用来检测遮阳装置隔绝高温的效果。

头脑风暴

太阳光中含有哪些射线？紫外线和可见光有什么区别吗？这些光线是如何影响地球的？通过观看视频或查阅资料说出对上述问题的理解。

人们能从太阳获得什么能量？这些能量对人类生活有什么影响？

说一说你在太阳下是如何保持凉爽的？生活中有哪些防晒降温的装置？隔热、防晒是一回事吗？讨论二者的区别。

颜色是否影响热量吸收？你在生活中有哪些经验或常识？

了解太阳能和太阳光中的射线，以及对人类生活的影响通过视频（ 图1） 和PhET 仿真软件演示（ 图2）（https：//phet.colorado.edu/sims/html/blackbodyspectrum/latest/blackbody-spectrum_en.html），带领学生了解什么是太阳辐射，什么是太阳能吸收、转换和储存。

项目初探——前置探究环节铺垫

活动1：探究黑、白布料吸热能力的区别

活动简介 2 块质量和厚度相同的布料，一块是白色的，另一块是黑色的， 同时放入同一盆水中，浸湿后同时拿起，绞在一起拧水（使它们保留等量水分），然后同时挂在阳台上晾晒，观察随着时间的变化，不同颜色布料晾干的程度和状态。

设计意图 从不同颜色布料晾干时间不同，迁移到不同颜色布料吸热能力不同。通过填写记录表格，比较在相同条件下，浸湿的黑色布料和白色布料吸热能力的大小。

引出新问题 黑色布料比白色布料吸热能力强，那么其他物体的吸热能力又如何呢？

活动2：探究不同颜色的其他物体吸热能力的区别

活动简介 除颜色外，其余完全一样的黑、白2 个

盒子， 盒内装了等量的水， 将初始温度相同的2 支温度计分别伸入盒内，在顶楼阳光充裕或温度较高的地点进行实验，填写记录表格，详细记录不同时间点温度计读数的变化。

设计意图 利用控制变量法，引导学生通过观察和记录，分析不同颜色盒子里水温的变化规律，并能归纳总结出不同颜色的物体吸热能力不一样这一结论。

活动3：理解辐射和如何反辐射

材料 灯泡（每组1 个）、铁环架（每组1 个）、若干张铝箔纸、棉布等其他材质的布料。

活动简介 多层铝箔纸压在一起有利于反射光线、防止热传递，是感受光线效果比较明显且便捷的方法（应确保学生与灯保持安全距离）。

教师活动 准备铝箔纸和其他棉布等多种不同的材料，让学生轮流体验。

学生活动 轮流将手放在灯下的台子上，然后将光滑的铝箔纸放在灯和手之间，会立即感觉到热量的传递减少了，再试一下其他材料的效果。

设计意图 这项活动可帮助学生理解辐射是一种几乎发生在瞬间的热传递，而且光很容易被光滑的材料反射，让学生深刻体会热传递立刻被阻隔的现象。

学生活动 讨论铝箔纸为什么能隔绝热量，隔绝的热量去哪儿了？想一想，其他材料为什么没有铝箔纸隔热效果好？

项目探究——建构模型，测试改进

认识活动材料，形成想法

活动目标 识别技术中使用材料的性质，理解在技术中使用合适材料的重要性。

活动材料 弹性绳5 米、UV 紫外线变色小珠子500 颗、松紧线绳、紫外线测试卡10 张、挂钩10 个、纸杯20 个、温度计10 支（放置安全不易打破）、纸盘、胶带、黑色和白色的厚纸板、枯草、蜡纸、纸板、铝箔、毛毡、透明的塑料片、不同防晒系数的防晒霜等;热成像仪、紫外线辐射照度计。

教师活动 介绍备选材料的特性。

学生活动 通过教师介绍，了解这些材料的属性，确定自己要选择的遮光材料。

探讨可行性，确定方案

教师引导 选择材料前，鼓励学生预测哪种材料效果最好或最差。

学生活动 说一说哪些材料最适合用在模型建造及屋顶遮阳中;画出设计草图，也可用图形化仿真软件LEGODigital Designer 进行设计;确定用于遮阳装置结构的材料，构思搭建方法。

建立模型或原型

教师为学生提供制作说明、图解或者网络资源，帮助学生更好地建立动物模型。

学生利用所选择的材料，参照结构图设计出遮阳装置的结构。遮阳装置需要独立站立，高度应高于“动物”，棚顶要能遮住“动物”。

测试设计的产品

学生通过观察UV 变色珠子的颜色变化、热成像仪和紫外线辐射照度计数据，判断所选遮阳材料对紫外线和温度的阻隔效果， 并做好记录（图3）。

完善设计

改进或替换遮阳材料， 重新测试遮阳装置下紫外线和温度的数值， 与之前的结果进行比较， 判断哪组材料效果更好。同时，还可进一步加固原来的模型。

解释讨论

让学生了解现实生活中工程师为住房、学校和其他建筑设计创新材料，用于防止热传递，不仅能够节约能源，还能降低对环境的负面影响。

拓展设计——理解空气中的对流和光的辐射

你能设计出2 层的遮阳装置吗？上、下2 层空间的温度有什么区别吗？记录数据并用曲线图对结果进行展示。

结合图表，试着说一说为什么阁楼温度比一楼高？

如何改进装置，才能让遮陽装置实现自动开合？

评估

在项目式学习中采用过程性评估可让学生及时得到反馈，激发学生持续学习的动力;总结性评估可以从整个项目的角度，了解学生哪些方面表现优异，哪些方面需要加强;同时，学生也可通过总结性呈现发现自己的优势和不足。