促進學生學習的PBL方案設計探究

鄧煒琴

【摘要】基于科學、技術、工程和數學的項目式學習（STEM PBL）能夠激發學生的主觀能動性，促進學生自主學習和終身學習能力提升，為應對未來復雜、快速變化的社會要求做準備。關注、支持、科學地引導PBL中學生的方案設計，能夠促進學生有價值的學習行為的發生。

【關鍵詞】PBL;方案設計;教師支持;學生學習

一、什么是PBL

PBL即基于項目的學習（Project-Based Learning），作為一種普通教育的方法，最早是起源于農業和工藝中的理論依據，強調在“現實世界”的問題中學習。但由于缺乏明確的定義，在20世紀的教育實踐中，該方法因為沒有平衡好學生興趣與社會需要之間的關系而漸漸淡出學界視野。

今日的PBL與STEM教育整合后被重新提起，它不單單提出了與現實生活相關的真實任務，同時提出了設計要求與限制。有學者用模糊的任務和明確的結果來描述STEM項目學習的兩個特征。模糊的任務給予了學生根據自己的興趣和特點完成任務的自由;明確的結果則能考量學生對STEM各個學科概念理解和掌握的情況。

二、PBL中的方案設計

（一）PBL的步驟

社會發展到今天，我們每個人都能感受到科學技術的快速發展和知識信息的大爆炸。今天的社會和20世紀截然不同，學生僅僅了解掌握知識概念已然不能應付未來，甚至明天的挑戰。STEM項目學習關注的就是學生懂得了什么，學生能夠利用懂得的知識去做什么，學生能夠創造什么。如何開展STEM項目學習呢？一般可以分為以下幾個步驟：

1.識別問題：通常來說，項目開展前首先就要識別項目要達到的目標，期望和限制因素。2.調查研究：在開始工作前對項目進行調查研究，包括之前的解決方案，材料和環境的制約等等。3.方案設計：對項目形成概念，進行頭腦風暴，思考可行性的方案;對可行性的方案進行分析和評估，研究每個方案的優缺點，選出最佳方案。4.測試和優化方案：對方案進行測試和評估，識別出需要改善的地方進行優化。5.交流和反思：分享自己的想法，分享自己的最終方案，在與他人溝通中反思。

從上面我們可以看出，識別問題和調查研究是項目開展的準備工作;方案設計是項目深度挖掘的關鍵;測試和優化方案是項目落地的支撐條件。

（二）學生方案設計與學生學習

在方案設計中，學生對復雜的問題進行分析，可能羅列出多種解決問題的方法。有些問題并不能一次解決，還會再細分為幾個小問題。通過頭腦風暴，識別這些方法是否滿足項目所要達到的目標和限制因素。在這些環節當中，學生不斷進行著概念的學習，概念的應用和概念間的相互作用。因此方案設計與學生的學習間存在著以下的關系：

1.可以檢驗學生先前學習

對復雜的問題進行分解、分析，思考可能解決問題的方法，學生就必須不斷的回憶起先前的知識體系，在概念與概念間不斷的發生聯系。在頭腦風暴中，學生得出的解決方法越多，先前知識被喚醒的次數就越多，知識間的聯系就越緊密。筆者在組織學生開展《設計停車場》的項目中發現，學生對先前學習調查的成果印象越深，在設計自己的停車場中被提起的次數和重視的程度就越高。比如說參觀過智能立體停車場后，大部分學生都會加入立體車庫的概念。高年級成績好的學生在設計方案中會不斷強調車庫模型比例的計算;小組同學間經過討論還能夠將植物的根的結構應用到車庫柱子的支撐結構去……

2.可以檢驗學生現行學習的成果

學生在設計過程中不斷利用科學知識指導自己的行動，并且對變化的條件做出反應。并不是所有問題解決的方法學生都已經掌握，有時候還涉及到更高層次的知識體系，這恰恰是學生學習的好機會。它可以發生在自我的感悟中，可以發生在向他人學習中，也可以發生在教師的引導中。教師只需觀察學生在任務中的行動就能夠掌握學生的學習情況。

3.存在著學生自主發現概念的驚喜

STEM項目學習以學生為中心，創建以自然且貼近學生生活的活動，學生自主探究得到新的知識喜悅更大。這種喜悅更能激發學生深層次學習的欲望，帶來更有效的學習行為。比如筆者在實踐《制作紙陀螺》項目中，學生根據生活經驗制作自己的紙陀螺，在失敗中去不斷摸索影響紙陀螺轉動時間長短的因素。剛開始學生只猜測到一個影響因素，但是在與同學的玩樂競技中，他們迫切地想提升陀螺旋轉的時間，只要多發現一個影響因素，就像發現新大陸一樣。這個過程和科學家們發現科學原理、工程師們解決工程問題的喜悅是相似的，能支撐著他們走向更遠的未來。

三、促進學生學習的幾點建議

項目的學習如果只偏向學生所關注的內容，絕不可能取得良好的教育成果。一個項目即使具有項目的特征，如果不能帶來學生高質量、有價值的學習行為的發生，再好的項目都稱不上是一個好的教學程序。因此學生方案的設計環節值得教師苦下功夫，幫助和促進學生的學習。

（一）關注方案設計環節，提供足夠多的知識儲備

筆者在教育實踐中發現，學生在方案設計環節之前需要大量的知識儲備。他們需要不斷地喚醒知識體系，構建聯系，解決問題。在方案設計之前，學生首先要理解認識問題，要將問題與已有的知識相關聯，充分的理解問題才能夠開展下面的活動。

以筆者開展的《流芳百世香云紗活動》為例，雖然選擇主題活動為本土非物質文化遺產香云紗為主題，但是學生粗淺的了解香云紗是遠遠不夠的。他們需要深入認識香云紗的文化寓意、香云紗的面料特性、香云紗的制作流程。在前期工作準備過程中，學生才算慢慢了解了香云紗：能夠全面理解香云紗的各項特性，能夠用科學的詞語準確描述出來，能夠確定香云紗各項特性的影響因素，理清它們之間的關系，能夠根據香云紗的生產過程詳盡的列出香云紗與其他材料的不同之處。這些在方案設計前期花了大量時間儲備的已知知識是后面順利解決問題的先決條件，同時也是評價學生問題解決能力的指標之一。

因此筆者建議，學生的方案設計前要做好知識的預準備。筆者就開展的三項活動來幫助學生深入理解香云紗：1.香云紗主題講座，幫助學生認識香云紗初概念，了解香云紗面料的基礎知識，知道香云紗的人文歷史;2.社會實踐調查，幫助學生了解香云紗市場推廣和受歡迎情況，了解香云紗與人民生活生產的關系;3.實地走訪出真知，實地考察探訪?；~塘和香云紗博物館，認識順德絲綢業和香云紗的發展背景，知道香云紗生產的特殊性。

（二）支持方案設計環節，幫助疏通項目要素

在STEM項目學習中，如果讓每個學生完全獨立自主、根據自己的感覺做出反應，而不向學生建議學習的計劃與方向，這將會帶來無秩序的混亂狀態。同時，并非學生所有的興趣與活動都是有價值的，教師在這里的支持是非常重要的。在實踐《流芳百世香云紗》 項目中發現，即使教師已經幫助學生明確了探究香云紗面料特殊性的活動任務，學生在活動時仍會出現摸不著頭腦的情況。他們在面對香云紗面料生產、染整技術、面料的特性等等問題不知從何下手。為了避免學生進入混亂、無秩序的學習環境中，同時提高課堂的效率，教師應該在方案設計時幫助學生疏通項目要素。這種幫助可以在學生已經熟練掌握STEM項目學習技巧后停止。筆者在幫助學生疏通項目要素采取的是程序式，以香云紗為例：

提出問題1（香云紗服裝生產）→拆分問題（服裝生產流程）→達成目標（了解服裝是如何生產出來的）→解決辦法1（ ）2（ ）→優缺點對比→確定方案（ ）

提出問題1（香云紗染整探究）→拆分問題（染整方法）→達成目標（認識香云紗是如何染整的）→解決辦法1（ ）2（ ）→優缺點對比→確定方案（ ）

提出問題1（香云紗面料特性）→拆分問題（染劑選擇、水質選擇、制作溫度、抗菌性、耐磨性）→達成目標（了解香云紗面料各項特性）→解決辦法1（ ）2（ ）→優缺點對比→確定方案（ ）

學生根據流程，明確了總體目標，設定詳細的子目標，并提出可用的解決策略，制訂詳細的解決方案或策略，這也是后續有效評價學生問題解決能力的第二個指標。

（三）豐富方案設計環節，提供可能相關的知識領域支撐

PBL中的方案設計并不完全意味著不同項目要素間的平衡考量，更重要的是培養學生學習并吸收新知識用于解決問題的能力。如果沒有知識內容的增進，那么課堂上的學習就與日常生活中的農作、家務沒有什么區別了。教師在項目設計初要考慮到學生在方案設計時可能用到的知識結構，學科專業知識。

學生并未學過的知識：（1）對項目重要的概念性知識?？梢栽谧R別問題和調查研究環節中讓學生接觸了解。比如《流芳百世香云紗》項目中，學生從未了解過香云紗的生產原材料、香云紗的染整方法、香云紗的推廣現狀。因此在實地調查研究，筆者就指導學生通過交流訪談，問卷調查等方式引導學生在實地考察研究中了解認識這些知識內容。（2）最近發展區的知識。教師可以通過提問題、給資料、做引導等方法幫助學生突破瓶頸知識。比如《流芳百世香云紗》系列探究實驗中學生并未在科學課上學習過不同植物染料染色效果的探究實驗。因此在課上，教師可以通過系列問題幫助學生梳理實驗思路：

做不同植物染料染色效果的探究實驗需要準備多少對比組對比實驗效果呢？

實驗過程中有哪些影響因素呢？

為了保證實驗公平，我們需要控制哪些因素保持相同呢？

教師還應在實驗前分發了不同植物染料的資料卡片和顏料提取實驗方法卡片幫助學生通過學習和討論，請教老師等方法完成探究實驗。

至于學生已經學過的知識：（1）將在項目中應用的知識，可以等待學生在方案設計中喚醒知識。比如在《流芳百世香云紗》系列探究實驗中學生之前已經在科學課上學習了如何進行面料的對比方法，在比較香云紗與其他布料的不同時，教師只需要提醒學生回憶課堂上是如何進行此項實驗探究，學生就可以順利完成此項活動了。（2）能夠為項目增色的知識，可以制成資料包發給學生，也可以鼓勵多查閱資料，多開展頭腦風暴。

（四）引導方案設計環節，使其健康良性的進行

當然我們也要考慮如何保障學生積極的參與，保障學生學習的秩序和良好的課堂環境。學生設計了探究方案，還要能夠按照確定的計劃實施方案。教師監控每個階段實現目標的進度。在剛開始的教育實踐中，筆者嘗試放手，把課堂還給學生，依賴學生的自主性，發現學生方案有時進行到某些階段就會停滯下來。因此筆者嘗試提出一些固定規則，比如說學生要遵守項目流程，要在合作中提出自己的意見并與他人溝通，不對他人意見進行批評和諷刺，可以在活動中尋求教師幫助等常規做法，并在學生的評價表都給予體現。這些方式都收到了較好的成效。下面截取部分香云紗案例相關評價展示：

執行解決：榜樣（能夠按照確定的計劃實施研究方案;能夠推進各項實驗的進度，根據實驗過程和實驗結果反思實驗方案的合理性;能夠批判性地評估實驗方案，對實驗的不合理處進行及時的調整）合格（能夠按照確定的計劃實施研究方案;能夠按照計劃完成各項探究實驗;能夠在他人的幫助下及時調整實驗并完成計劃）待改進（不能夠按照確定的計劃實施方案研究;不能夠完成各階段的進度，探究實驗基本沒有達成;不能夠在他人的幫助下及時調整實驗并完成計劃）。

評價總結：榜樣（能夠反思并總結問題解決的整個過程;能夠對過程中遇到的問題進行分類;能夠梳理總結出此類實驗方案的詳細步驟）合格（能夠在他人的幫助下反思問題解決的整個過程;能夠列舉出過程中遇到的問題;能夠在他人的幫助下說出此類實驗方案的步驟）待改進（不能夠在他人的幫助下反思問題解決的整個過程;不能夠列舉出過程中遇到的問題;不能夠在他人的幫助下說出此類實驗方案的步驟）。

結語

學生的方案設計是STEM項目學習深度挖掘的關鍵，也是學生不斷進行著概念的學習，概念的應用和概念間的相互作用的重要環節。通過關注、支持、科學地引導PBL中學生的方案設計，在教育實踐中能夠較為有效促進學生有價值的學習行為的發生。

參考文獻：

[1]趙中建.基于項目的STEM學習[M].上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2016（5）：11.