一等奖 | 乡村振兴视角下项目式学习在科技教育中的运用

来源：农业人才网 时间：2024-02-19 17:57:20 作者：农业人才网 浏览量：

2022年“全国青少年科技教育工作者论文征集活动”获奖论文专栏

乡村振兴视角下项目式学习在科技教育中的运用

作

者

顾冰／浙江省科技馆（浙江省青少年科技活动中心）

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，初步了解关于物质科学、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。

图 1　“纸艺与科学”项目式学习

“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]。

图 2　“纸艺与科学之疯狂足球赛”项目式学习材料

图 3　“纸艺与科学之元宵节”“纸艺与科学之端午节”项目式学习材料

“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。

图 4　“纸艺与科学之斐波那契与树”项目式学习材料

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。

图 5　“纸艺与科学之负泊松比材料”项目式学习材料

参考文献

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

[2] 宋歌，王祖浩．国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]．2022-03-25．http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-04/21/content_5686535.htm．