中学理科教育中项目式学习的内涵与特征

卢姗姗， 毕华林

摘要： 立足当前中学理科教育中项目式学习的实践现状，通过辨析“项目”的含义，与情境、活动、问题等进行区分，明确项目式学习的内涵；阐明了项目式学习的关键特征，包括学习开端有待解决的真实问题，学习结果必须制得产品，学习活动必须应用技术。最后针对教学实践中的问题，给出具体的教学建议。

关键词： 项目式学习； 中学理科教育； 教学方法

文章编号： 1005-6629（2023）02-0003-05    中图分类号： G633.8    文献标识码： B

当前在我国中学理科教育教学中，项目式学习受到广泛关注。项目式学习起源于16世纪意大利建筑艺术学校开展的项目工作［1］。1918年，克伯屈（Kilpatrick）首次提出项目式教学方法，明确该教学方法基于杜威“做中学”的理念，是为满足学生当前或今后生活的需要而开展的一种有目的的教学［2］。2011年美国发布《新一代科学教育框架》，将工程实践的思想纳入课程改革［3］，以整合科学、技术、工程和数学等多学科知识的STEM课程成为教育领域研究与实践的热点。作为STEM课程重要学习方式的项目式学习倡导解决生活中的真实问题，这类问题多是复杂的、开放性的，需要融合多学科的知识，能够促进学生核心素养的发展［4］。

然而，教学实践中实施项目式学习却遇到了一些困难。对广大教师来说，首要的问题是对“项目”没有清晰的认识，甚至存在误解，常常将问题情境、探究活动、学习任务等当作项目，于是将原有情境教学、探究教学等贴上项目式学习或项目式教学的标签。“项目”是什么？项目式学习有哪些关键的特征？它与情境教学、探究教学有什么区别？从理论上对项目式学习的内涵与特征进行辨析，将有利于在实践中更好地开展项目式教学。需要说明的是，项目式学习还有其他的一些名称，如项目式教学、基于项目的学习（PBL或PjBL）［5］、基于項目的科学教学［6］等。以下主要采用项目式学习这一表述方式，侧重于“学”的角度描述，但当描述教师教学时也会用到项目式教学，二者没有本质区别，只是论述的视角不同。

1  项目式学习中“项目”的内涵辨析

项目式学习有很多定义。例如，项目学习指的是一套能使教师指导学生对真实世界主题进行深入研究的课程活动，具体表现为构想、验证、完善、制造出某些东西［7］；项目式学习是以建构主义理论为指导，以小组合作方式进行规划和解决项目任务的学习方式［8］；“基于项目”的科学教学是指教师通过驱动性问题组织、引导、展开教学活动，学生在这些活动中相互合作、运用新的学习技术去参与探究以解答问题，开发和呈现表征问题解决的成果［9］。虽然研究者普遍承认项目是项目式学习的核心，但很少有研究者在定义中对“项目”给出明确的界定。

要深入把握项目式学习的内涵，对“项目”的理解是关键。有研究者曾对项目进行过界定，认为项目是一种能引起学生兴趣、值得努力去对真实世界作深入调查研究的活动［10］。这个描述同样适用于科学探究等其他活动，从项目式学习的起源去认识项目的内涵，可以更好地帮助教师清楚地判断一项活动是否为项目。实际上，克伯屈在提出项目式教学方法时，给出了项目的三个标准，分别为：（1）带有生活目的；（2）学生全身心地投入；（3）需要应用知识［11］。根据这三个标准，通过辨析项目与情境、活动与问题的区别，从而明确项目式学习的内涵。

1.1  项目是带有生活目的的情境

从情境的内涵及本质来看，情境是知识产生的背景和发展脉络［12］。教师创设情境的目的是帮助学生理解将要学习的科学知识，可以是教师改造的经验、加工的史实、真实的事件等。因此，情境的来源比较广泛，可以是学生的日常生活、科学发展史、社会的热点话题、科技前沿等。

然而，教师在课堂上创设的很多情境对学生来说并不带有生活目的。生活目的是满足学生的生活需要，需要产生于学生对当前生活环境感受到的一种缺乏感和不满足。只有让学生感受到情境中发生的情况曾经（或将会）出现在学生生活中，并且已经（或可能）对他们的生活造成干扰，他们才会感受到完成项目与自己的生活密切相关。

项目是带有生活目的的情境。项目有时被误解为真实的生产、生活情境。例如，合成氨的工业生产被当作一个项目。合成氨工业虽然是真实的生产情境，但是能否当作项目，还需要判断该项目对学生是否具有生活目的。对企业工作人员来说，提高氨合成的效率，直接带来工业利益，随之提高自己的生活质量，具有生活目的，是一个项目；然而，对学生来说，合成氨发生在学生生活中的可能性很小，无法直接对学生的生活产生影响。换句话说学生可能不太关心合成氨之后会对自己的生活产生多大的改进。从这个角度看，学生利用已有知识模拟解决生产情境中的问题，而不带有生活目的，则不能当作项目。

1.2  项目是需要全身心投入的活动

根据活动理论的观点，活动是为完成特定目标必须执行的一系列行动［13］。活动是以完成目标为导向的，可以是学生在开展探究过程中进行的一些计划、预测、想象等心理活动；可以是学生动手做实验、查阅资料、拼插模型、绘制概念图等行为活动。

然而，当前课堂上学生进行的一些活动，多是为了完成教师提出的探究任务而执行的一系列操作，学生在活动过程中常常表现为被动的、机械化的行为。例如，按照既定的操作步骤开展实验，动手模仿制作一个物品，这类的探究活动不是项目。需要说明的是，实践探究中学生也会有全身心投入的过程，但更多是由兴趣激发的，与项目强调个人生活需求驱动的全身心投入是不同的。

项目是学生全身心投入的活动。例如，制作果酒这项活动，一种情况是学生为了完成教师布置的任务，按照给定制作步骤进行操作，这种情况只能当作活动。项目式学习的情况是学生有制作果酒的生活需要，比如家里剩余许多水果，一时吃不完，想利用这些水果制作果酒。在生活需要的驱动下，学生会主动查阅资料了解果酒发酵的过程、条件、发酵技巧、注意事项、保存装置等。在整个过程中，学生密切观察和记录果酒发酵的一系列变化，时刻关注着每一个阶段的情况。项目式学习中的活动是学生基于生活目的而开展的，不仅仅是感兴趣，还有专注和钻研的态度，是全身心地投入和心甘情愿地付出。

1.3  项目是应用综合知识解决的问题

问题是思维的源泉和动力。有的教师混淆了项目与开放性问题。项目是学生在日常生活中已经面临或即将面临的真实问题，它具有复杂性、开放性等特点。从学习心理的角度来看，著名教育心理学家梅耶（R.E. Mayer）认为问题的产生是学生想让某种情况从一种状态转变为另一种不同的状态，但是不知道如何扫除两种状态之间的障碍［14］。与其称作问题，不如称为学生在日常生活中遇到的难题、困扰、麻烦，更容易让人理解和区分项目中的问题与课堂教学中教师提出的问题。项目中的问题是学生生活中面临的一种不满足的状态，他们的生活需求则是转变为一种更加美好的状态，但是如何达到实现美好生活的目的，学生并不清楚。

解决项目的问题需要应用综合知识，包括：了解问题产生的原因及背后的科学原理，应用技术手段，进行数学演算，实施工程实践制造一个目标产品。解决项目的问题主要依靠的是工程技术，关键是设计和建造（物化），设计过程中需要技术思维，建造过程中需要技术手段。最后还要评价产品是否解决了问题，满足生活需要，如果不能还需要持续改进和优化产品。

2  项目式学习的关键特征

关于项目式学习的研究持续了近一个世纪。2016年，哈斯尼（Hasni）等人对项目式学习的研究进行了综述，总结概括了研究者普遍认同有关项目式学习的五个特征［15］，分别是：（1）必须有待解决的真实生活问题；（2）学生参与调查和设计的实践活动；（3）结果必须制得产品；（4）学生之间有合作；（5）活动过程中使用技术。这些特征为教师开展项目式教学提供了比较明确的参考。在这五个特征中，项目式学习必须具备三个关键特征。

2.1  项目式学习必须有待解决的真实问题

项目式学习的开端必须有需要解决的真实问题。这类问题是学生在日常生活中曾经或者即将遇到的真实问题，與学生的生活密切相关；问题是开放的、复杂的，需要学生付出高水平的智力活动才能解决；问题最终得以解决的成果不限定。项目式学习的问题与课堂上教师提出的探究问题是不同的。一个具有探究价值的问题可以来源于日常生活，也可以来源于学科发展，它回答“是什么”“如何”以及“为什么”这类的问题，关注的是问题背后的科学原理。而项目式学习回答的是“如何”解决问题，关注的是如何处理生活中的问题，有没有得到有效的解决，是否改善了学生的生活质量。

问题的真实性体现在与学生的生活需求紧密相关。如前所述，需求是学生对生活状态的一种不满足，通过项目式学习来改进。例如，学习乙酸乙酯制备时，有的教师会布置任务，要求学生制备肥皂，提出问题“如何制备肥皂”，这个问题指向的活动是学生动手制备肥皂。如果学生只是照方抓药似地仿制一个日常生活中已经存在的物品，就不是项目式学习。由于学生在日常生活可以买到各式各样的肥皂，这些都要比自己在实验室制作的更好用、更好看。换句话说，学生仿制的肥皂并没有给学生带来生活的便利，没有改进生活条件，甚至在生活中无法使用，没有体现需要解决的真实生活问题。

同样是制备肥皂，一项关于洗涤的项目式学习案例可以借鉴［16］。该项目式学习提出一个问题：辛辛那提居民在俄亥俄河里洗衣、洗澡，他们的肥皂经常会滑进水里，普通肥皂一旦掉进河里就很难找到。虽然这个情境发生的地点、事件会让学生感觉到与自己的日常生活很遥远，但是情境中蕴含的真实问题是学生感到熟悉的、曾经或者今后可能会遇到的。即便每个人的生活经历不同、情况各异，但是面临的问题可能会相似。这个情境中对学生来说真实的问题是：光滑的肥皂掉到水深之处，很难捞出。例如，用浴桶洗澡时肥皂掉到桶底，光滑的肥皂打捞起来很费劲。再如，肥皂掉入马桶底部很难打捞，造成堵塞等。这个项目包含了需要解决的真实问题，不只是让学生动手制备肥皂，而是根据日常生活出现的问题研制一种新的产品，或者也可以看作是改进产品。学生通过“制作一种漂浮的肥皂”项目式学习，最终的结果可以改善自己的生活，感受到科学知识在生活中的实用价值。

2.2  项目式学习必须有目标产品

项目式学习的结果一定要有一个目标产品。这个产品必须是真实的、可见的物品，而不是学生思维的产物、个人理解层面的东西或者交流收获的结果。这个产物是有形的物品、能够直接解决自己面临的生活问题的。项目式学习制备的产品不是唯一固定的，以是否解决了生活问题为标准衡量产品的质量，根据生活需要不断改进和优化产品。

目标产品是学生通过自己动手制作出来的，是个人实践的产物。在当前开展的一些项目式学习中，教师有意识地引导学生制备一些产品。例如，自制洗手液［17］、制作镀铜纽扣［18］等。这些产品都是真实的、可见的，符合项目式学习的这一特征。也有一些教师对产品产生误解，将学生绘制的思维导图、课堂知识总结或者宣传海报看作是项目式学习的产品，由于这些成果体现的是学生个人理解层面的东西，不符合项目式学习的这一关键特征。还有的教师将实验得到的产物当作产品，虽然这些产品是真实、可见的，但是并不具备满足生活需要的目的，也不符合项目式学习的这一关键特征。

一项关于电解池项目式学习的案例可以借鉴［19］。该项目式学习提出问题：“纽扣是牛仔服饰的审美元素。如何通过电解制备好看的铜纽扣呢？”学生最后制备了不同色泽的铜纽扣就是目标产品，它们不是唯一固定的。在该案例中，教师继续引导学生从审美的角度对比目标产品（铜纽扣）的质量。学生讨论之后，总结提出用色彩亮丽、铜膜均匀、致密等各项标准评价产品的质量。这些活动体现了项目式学习对目标产品质量的关注。

2.3  项目式学习活动中要应用技术

项目式学习的活动过程要应用技术，这一关键特征在当前开展的项目式教学实践中经常被忽略。项目式学习具有工程设计的思想，工程设计是人类改造世界的活动，核心是技术，出发点是人类需求，而不是客观世界本身，它考虑的是如何应用客观事物的各种属性从而满足需求或要求的功能［20］。工程设计与科学探究不同，科学探究是人类认识世界的活动，通过科学思维和方法形成对自然、人类社会及其发展规律的理论；而工程设计是将想法做成产品，从而满足人的需求，这个过程离不开技术。为了区分项目式学习与探究式学习，表1从问题、过程和结果三个方面对比了两者的异同。

通過分析项目式学习和探究式学习的不同，说明项目式学习重视工程设计，重视技术路线的设计和技术手段的运用。学校教育中的技术包括三类［21］：（1）用于科学研究的技术工具，例如实验仪器；（2）应用科学知识制备的技术产品，例如利用二氧化硅的半导体性质制作的光导纤维；（3）技术方案或技术路线，主要对产品结构设计和生产流程设计。

项目式学习中的技术是技术工具和技术方案。技术方案体现在对目标产品进行结构设计和制作流程设计；技术工具体现在根据技术路线，采用仪器制作产品。以制作纽扣的项目式教学为例，技术方案体现在电解质溶液的种类、浓度、电压、电镀时间等因素，设计纽扣的形状、材质等结构特征和生产流程；技术工具体现在使用库仑法电子测厚仪测量铜膜是否均匀进而评价产品的质量。

3  中学理科教学中开展项目式学习的建议

针对当前教师在实践中开展项目式教学的一些困惑，结合项目式学习的特征，提出以下实施建议。

3.1  协调好项目式学习与课堂学习内容的关系

在当前的教学实践中，教师反映项目式学习涉及的知识很多不是课堂上要讲的重点内容。如果不涉及这些知识，学生会有很多疑惑；如果讲授这些知识，需要延伸拓展的课外内容太多，很多是与学科不相关或者不重要的知识。教师还提到项目式学习很难协调学科课程知识衔接和深度的问题。例如，在初中开展的一项海带提碘的项目式学习，大部分都是高中化学课程的知识［22］。

教师在组织项目式学习时需要协调好跨学科知识与学科知识之间的关系。项目式学习具有跨学科性质，它很难依靠单一学科知识得到完善的解决。项目式学习是培养学生学科核心素养的有效教学方式，而学科核心素养的培养是一个循序渐进的过程，不能忽视系统学习学科知识的基础作用。当前学校课堂教学仍旧以系统学习学科知识为目的，教师要意识到项目式学习与之相比所要求的学习方式是不同的。因此，教师对项目式学习不要盲目跟风，亦不能夸大它在课堂教学环境下的功能，而是应当将其作为一种可以选择的教学方式，与已有的探究式学习、情境教学、问题解决教学等教学方式结合起来。

3.2  留意收集日常生活中合适的项目

教师常常为确定一个合适的项目感到困难。一些教师将反映学科知识发展脉络的情境当作项目，脱离了学生的实际生活；还有教师将课堂演示实验或实验室中的学生实验当作项目，而实际上这些实验在学生的日常生活中很少遇到；还有在课堂中开展的探究活动当作项目，而往往在课堂上教师开展的活动仅限于学生的口头交流和动手模仿等，这些不合适的活动导致了项目式学习的泛化。

教师寻找一个合适的项目可以通过以下几种方式：（1）借鉴和改造教科书中提供的微项目；（2）借鉴项目式学习已有研究的经验；（3）收集学生日常生活中遇到的难题，从中进行筛选和鉴别与学科内容关联度较大的项目；（4）从校外活动、校本课程的课题中选择。例如，一项关于甘露醇剂的项目式学习，教师就是在医院敏锐发现了与学科密切相关并且适合学习的项目，通过与医院协调提供袋装医用甘露醇试剂，为开展项目式学习收集到合适的资源［23］。

3.3  合理协调校内资源和校外资源

教师反映实施项目式学习耗时长，完成一个项目需要耗费学生大量课外时间和超出预计学时的课堂时间。据不完全统计，完成一个项目一般需要持续3～7天的校外时间，包括查阅资料，在家制备产品等。例如，文献显示一项电解池电镀的项目式学习课外时间持续3天，主要用来查阅资料、研讨方案、制作产品和测试产品效果；同时花费3节课堂时间用来进行实验设计和探究［24］。项目式学习侧重的是解决学生校外的、日常生活的问题，被一些研究者认为具有非正式学习的特征［25］。教师应意识到耗时长、主要在校外开展正是项目式学习的一种外在表现形式，如果人为缩短项目开展的时间，项目式学习的效果就会受到很大的影响。

虽然项目式学习对培养学生的核心素养具有重要作用，但并不意味着课堂教学要采用项目式学习的方式。教师应当意识到项目式学习对校外资源的依赖性，结合当前学校现有资源找到合适的实施途径。教师可以协调教育管理者，与学校的课外活动、综合实践活动、校本课程之间融合，并且利用好各自学校、社区的教育教学资源。例如，有的教师已经开始进行探索，开展基于项目式学习的综合课程活动的设计，并取得一些成效［26］。

参考文献：

［1］Knoll， M.. The project method： Its vocational education origin and international development ［J］. Journal of Industrial Teacher Education， 1997， （34）： 59～80.

［2］［11］Kilpatrick， W. H.. The project method ［J］. Teachers College Record， 1918， （19）： 319～335.

［3］王旭卿. 面向STEM教育的创客教育模式研究［J］. 中国电化教育， 2015， （8）： 36～41.

［4］胡红杏. 项目式学习： 培养学生核心素养的课堂教学活动［J］. 兰州大学学报（社会科学版）， 2017， 45（6）： 165～172.

［5］Thomas， J. W. A review of research on projectbased learning. San Rafael， CA： The Autodesk Foundation. 2000. Retrieved from http：//www.bobpearlman.org/BestPractices/PBL_Research.pdf.

［6］［9］克拉耶克， 等. 王磊， 等译. 中小学科学教学——基于项目的方法与策略［M］. 北京： 高等教育出版社， 2004.

［7］［10］夏惠贤. 多元智力理论与项目学习［J］. 全球教育展望， 2002， （9）： 20～22.

［8］侯肖， 胡久华. 在常规课堂教学中实施项目式学习——以化学教学为例［J］. 教育学报， 2016， 12（4）： 39～44.

［12］Gilbert J K. On the nature of ‘context in chemical education ［J］. International Journal of Science Education， 2006， 28（9）： 957～976.

［13］项国雄， 赖晓云. 活动理论及其对学习环境设计的影响［J］. 全球教育展望， 2004， （12）： 43～49.

［14］皮连生， 王小明， 王映学. 现代认知学习心理学： 打开有效学习之门的钥匙［M］. 北京： 警官教育出版社， 1998： 203.

［15］Abdelkrim Hasni， Fatima Bousadra， Vincent Belletête， Ahmed Benabdallah， MarieClaude Nicole & Nancy Dumais. Trends in research on projectbased science and technology teaching and learning at K-12 levels： a systematic review ［J］. Studies in Science Education， 2016， （52）： 2， 199～231.

［16］［17］周玉芝. “洗涤的学问”项目式教学［J］. 化学教育（中英文）， 2020， 41（13）： 22～27.

［18］［19］［24］张青杨， 梁德娟. “电解池”新授课的项目式教学实践与探索［J］. 化学教育（中英文）， 2020， 41（21）： 16～21.

［20］叶宝生， 曹温庆. 技术思维的形象思维特征及其教学策略［J］. 课程·教材·教法， 2020， 40（10）： 112～118.

［21］叶宝生. 小学科学课程中的技术教育因素及教学策略［J］. 课程·教材·教法， 2015， 35（10）： 79～83.

［22］［23］詹发云. 初中化学“溶解现象”项目式教学——从海带中提取碘和甘露醇［J］. 化学教育（中英文）， 2021， 42（7）： 37～42.

［25］Stocklmayer S M， Rennie L J， Gilbert J K. The roles of the formal and informal sectors in the provision of effective science education ［J］. Studies in Science Education， 2010， 46（1）： 1～44.

［26］陳丽丽. 基于项目式学习的综合实践活动课程设计［J］. 小学教学研究， 2021， （2）： 16～17.