乡村振兴视角下项目式学习在科技教育中的运用

顾冰

摘要：在我国全面推进乡村振兴的背景下，培养新时代科技人才成为实施乡村振兴战略的重要基础，但乡村青少年科技教育存在资源匮乏、教育模式陈旧、家庭教育缺位等问题，本文从STEAM 项目式学习、科学体验项目式学习及资源下沉项目式学习的角度探索乡村振兴视角下项目式学习在科技教育中的运用，助力乡村青少年科技教育提质增效，不断激发乡村青少年对科学的兴趣，培养勇于创新、敢于探索的科学精神，提高跨学科核心素养和创新实践能力。

关键词：乡村振兴 项目式学习 乡村青少年 科技教育

项目式学习是培育青少年核心素养的重要方式，强调根据青少年的生理、心理年龄特点，创造真实有效的项目情境，进行课程内容重构和资源开发，鼓励青少年以小组合作探究形式，在学习过程中发现问题、分析问题，通过拆解项目、任务突破，运用已有的知识技能尝试解决实际生活中的问题。在乡村振兴视角下，项目类型的设计需要站在更贴近乡村青少年科技教育需求的层面上，本文在此基础上浅析浙江省科技馆STEAM 项目式学习、科学体验项目式学习和资源下沉项目式学习对于促进乡村青少年科技教育高质量发展的助力作用。

一、STEAM 项目式学习助力乡村青少年跨学科核心素养提升

VUCA—— 易变（volatility）、不确定性（uncertainty）、复杂性（complexity）和模糊性（ambiguity）是描述未来的新创词[1]，其中复杂性和模糊性要求面向未来的青少年需要具备所学知识在学科间有效迁移运用的能力。多维度整合的跨学科素养是21 世纪青少年应具备的一种高阶素养，但现行的乡村青少年科技教育模式较为单一，农村科学教师队伍整体存在专业度不高、知识结构老化、教学理念落后等问题，学科教育偏重应试训练，学生沦为考试机器，缺乏处理复杂生活情境中实际问题的综合素养。

STEAM 项目式学习引入乡村青少年科技教育，可以帮助乡村青少年加强学科对话，提升跨学科核心素养，建立多学科、多层面、多视域联结，丰富认识事物现象的视角，强调科学的整体性与协作性，体现了未来公民和人才特质对当今科学教育的基本诉求[2]。但乡村中小学开展STEAM 项目式学习面临教育资源短缺、教学设施落后等问题，应挖掘有效资源，助力开展长期且深入的STEAM 项目式学习。浙江省科技馆的“纸艺与科学”项目即是为乡村中小学量身定制的可持续发展的STEAM项目式学习。该项目的资源要素——教具、学具等学习材料及师资需求门槛较低，全国普遍的乡村中小学均可以持续满足，项目学习材料主要是手工纸，可以用废弃纸张、废旧书报替代，遵循低碳环保理念；师资方面，由于许多中西部地区乡村中小学科学、美术、音乐、综合实践等课程原本就没有专职教师授课，而是由语文、数学等科目授课教师兼任，一些乡村数学、科学教师美育艺术素养反较城区教师有所提升。“纸艺与科学”项目主要是通过制作折纸、衍纸、纸雕、纸编作品的形式，让乡村青少年在纸艺美育实践中建立几何图形和数理概念，发展逻辑思维，初步了解关于物質科学、生命科学等领域的科学知识，学习用科学的思维及语言与他人沟通交流，保持和发展对生活中科学现象的好奇心和热情，培养创新意识、环保意识，形成尊重事实、乐于研究、与他人合作的科学态度。

“纸艺与科学”项目融合了科学、技术、工程、艺术、数学等学科的知识技能与思维方式（见图1）。纸艺美育实践首先能够培养乡村青少年的空间想象能力，提升其空间视觉化技能。从平面的纸变成立体的几何形状，从单一的三角形、正方形到三棱锥、正方体、圆柱体等复杂多面体，仅靠乡村中小学课堂上教师的图例讲解，学生很难有具体的感知，而通过动手制作、手脑并用则可以比较深入地锻炼乡村青少年立体思维，以及空间想象的能力。

“纸艺与科学”项目与科学深度融合，如用纸艺的形式模型化抽象的物质结构，在人教版初中《化学》九年级上册第六单元“碳和碳的氧化物”课题1碳单质C60 的结构特征这个知识点的学习过程中，开展“纸艺与科学之疯狂足球赛”STEAM 项目式学习（见图2），提出项目目标，让学生小组合作探究制作纸质足球，开展一场“疯狂纸足球赛”，在制作纸质足球的过程中，庖丁解牛剖析足球的结构是由12 个正五边形和20个正六边形组成，而这个结构也正是碳单质C60 的结构模型，因此C60 又被称为“足球烯”。学生在动手实践过程中加深了对于C60 稳定结构的认识，在合作探究中还能培养学生解决问题的能力、科学核心素养及创新创造精神。同类的还有“纸艺与科学之元宵节”“纸艺与科学之端午节”等项目（见图3），也贯彻STEAM 教育理念，从中华传统节日文化引入，利用纸艺形式，积极开展动手实践活动制作元宵灯笼和粽子香囊，帮助学生在真实情境中感悟点、线、面、体的关系，逐步形成空间观念，使学生从实际情境和跨学科问题中增强空间量感和几何直观，深度契合课程标准中注重探究和实践，通过多种教学活动展现人们认识自然现象和规律的思维方式，选用身边熟悉素材鼓励学生动手操作感知立体图形特点，以及课程方案中“加强课程综合，注重关联”“统筹设计综合课程和跨学科主题学习”的多元化要求[3]。

“ 纸艺与科学之斐波那契与树”STEAM 项目式学习（见图4）主要面向7 年级学生及学有余力的小学高段学生，项目融合7 年级生物和数学的相关知识，利用纸艺的形式，帮助学生在真实情境中理解数的意义，加深学生对于斐波那契数列抽象数量关系和运算结果，以及生物学鲁德维格定律的理解，加强学生从实际情境和跨学科问题中抽象出核心变量及变量规律的能力。

一些纸艺作品所蕴含的数学知识和创作灵感甚至启迪了国内外顶尖数学、科学方面的人才，美国航空航天局喷射推进实验室的工程师受到折纸启发制造出了折叠的太阳能太空板，解决了太阳能板巨大的面积给运输带来极大阻碍的问题。通过三浦折叠得到的负泊松比材料受到外界巨大的拉力时，会反向膨胀起来，这一独特的物理特性被广泛应用于心脏冠状动脉支架的设计制造当中，使得心脏支架在置入目的位置前可以保持尽可能小的体积，保证其不伤及人体其他组织就可顺利通过动脉血管并在目的位置有效反向膨胀解决血栓隐患，减少术中出血。“纸艺科学之负泊松比材料”STEAM 项目式学习（见图5）模拟三浦折叠，在纸艺基础的山折、谷折动手实践中让青少年感受科技给社会、人类带来的巨大影响。

二、科学体验项目式学习助力乡村青少年创新实践能力提升

建构主义理论认为学习是学生主动建构知识的过程，学习的发生来源于学生对环境的积极适应，教师更多地是在这一过程中提供指引，当所发生的刺激被同化到学生的认知结构中时，学生才能做出正确反应[4]。“学习的发生来源于学生对环境的积极适应”，要求乡村青少年科技教育工作者必须重视真实情境的创设，选择与学生实际生活密切相关的项目开展教学活动，引导学生积极开展科学实践探究活动。青少年科学调查体验活动就是非常好的载体，引导青少年在合作过程中主动参加探究学习，相互协作，根据已有经验探索新知，建构新的知识层次，根据实际情境逐步解决实际问题。

2022 年浙江省青少年科学调查体验活动围绕能源资源、生态环境、安全健康等主题，重点面向浙江省山区26县乡村中小学开展了一系列线上线下相结合的科技实践活动，重点推出“节约粮食”“低碳生活”主题，进行研究性学习，组织青少年以科学小组的形式开展知识学习、科学调查与实验、数据收集与分析，以及交流拓展等活动，并进行优秀学生调查报告、优秀教师科技教育实践活动报告等征集评比。通过丰富活动手段，结合科学课、中小学综合实践活动课程、校本课程、地方课程，拓展活动的外延和内涵，促进学校科技教育和校外科普活动有效衔接。

围绕“节约粮食”主题，宁波的学校带领学生参观水稻种植数字化技术集成示范基地，了解集农机、灌溉等设备与物联网、无人机遥感、无人驾驶应用、水稻大田数字化为一体的种植体系，使之成为学生的课后研究学习、调查探究的新资源，感受数字现代化对传统农业效率的积极提振作用。围绕“低碳生活”主题，绍兴的学校引导学生对水生植物的固碳能力进行调查研究，加深对河、湖生态系统的了解，助力减排“碳中和”，学生在体验中观察、思考、发现、想象，创新素养和综合能力得到进一步提升。

三、资源下沉项目式学习助力乡村中小学“双减”课后服务质量提升

乡村教育现代化的一个重要受制因素是乡村家庭教育的缺失，留守儿童、空巢老人、流动人口等问题制约乡村青少年的发展。2021 年7 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，学生的课后活动时间显著增加，但对于家庭教育隐性缺失、父母缺位的乡村留守儿童来说，如何有效支持学校开展课后托管服务尤为重要。

2022 年，浙江省科技馆开展的“山海连心，科学牵手——科学精神进校园”项目通过整合各类资源下沉的项目式学习活动，有效助力乡村中小学“双减”课后服务质量提升。项目统筹省市县各级科普资源及各类社会资源逐级下沉，向山区26 县及海岛地区乡村学校发放青少年科学调查体验活动资源包近300 套、青年科普创新实验暨作品大赛科普实验资源包120 套、《科学24 小时》杂志及合刊60 册，组织多场院士专家科普报告、科普大篷车及流动科技馆巡展、科学实验秀、科普剧表演、科学院公益课堂及家庭科学教育项目展示，并与多所学校签订馆校合作共建协议，在学生活动、教师培训、课程建设、科技辅导员素养提升等方面开展广泛合作，丰富学校拓展课程的教育资源，提高教师综合利用校外资源开展体验型、探究型、项目式学习教学指导的能力，通过将科普教育资源及科普服务送到山区26县及海岛县所属乡村中小学，帮助其开展各类项目式学习活动，进一步缩小了浙江省城乡科普服务供给差距。

通过STEAM 项目式学习、科学体验项目式学习与资源下沉项目式学习三管齐下，浙江省科技馆积极探索乡村振兴视角下项目式学习在科技教育中的运用及青少年科技教育新模式，着力提高乡村青少年科学素养和创新实践能力，助力实现城乡一体化教育高速发展。

参考文献

[1] Fadel， C. Bialik， M. ＆ Trilling， B.Four-Dimensional Education： The CompetenciesLearners Need to Succeed [M]. Boston， MA：Center for Curriculum Redesign， 2015．

[2] 宋歌，王祖浩．國际科学教育中的跨学科素养：背景、定位与研究进展[J]．全球教育展望，2019，48（10）：28-43．

[3] 教育部． 教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准（2022 年版） 的通知[EB/OL]．2 0 2 2 - 0 3 - 2 5 ． h t t p ： / / w w w . g o v . c n / z h e n g c e /zhengceku/2022-04/21/content_5686535.htm．

[4] 李秋菊．高中信息技术项目式学习活动设计与实施研究[D]．哈尔滨师范大学，2022．DOI：10.27064/d.cnki.ghasu.2022.000682．