跨學科探索：問題解決式項目化學習的路徑架構、實施策略及評價標準設計本文目錄結構一、項目化學習分類二、問題解決式項目化學習的特征三、問題解決式項目化學習的路徑架構四、問題解決式項目化學習有效實施的策略（一）精心設計兩條主線的契合點（二）以真實問題的建模分析為著手點（三）關注對失效過程的分析和反思（四）注重學習體驗的分享、交流、評價和展望五、問題解決式項目化學習的多元評價標準經濟合作與發展組織（OECD）頒布的《PISA2024科學的戰略愿景和方向》將科學素養測評框架劃分為三個維度——科學知識、科學能力和科學身份認同。在科學知識維度，新增“信息科學”等三個領域，與上一輪的PISA2015科學素養測評框架相比，更加注重信息技術素養，使科學與技術的融合趨勢越發清晰。在科學能力維度，新增“將科學知識用于決策和行動”等兩項能力，針對傳統教學中存在的注重知識“輸入”的現象，更加強調基于“輸入”的高階“智力輸出”。在科學身份認同維度，凸顯“人”的核心地位，引導教師在科學教育中更加注重學習者的主體地位、學習興趣和成就感、科學使命感和社會責任感，關注與科學知識、方法、實踐等相關的倫理道德和價值觀，以發展的眼光看待科學技術的局限性。近年來，我國中小學科學教育改革步入新賽道。2023年5月，教育部等十八部門聯合印發《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》（以下簡稱《意見》），系統部署了在新時代背景下，如何在教育“雙減”中做好科學教育加法，服務科技強國戰略，助推中國式現代化。《意見》要求，強化實驗教學以及學科實踐和綜合主題活動，增加場景式、體驗式的實踐活動。《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》在實施建議中提出，為促進學生物理學科核心素養的發展，課程學習中要倡導基于項目的學習或整合學習等方法。《義務教育科學課程標準（2022年版）》優化了課程內容結構，通過設立跨學科主題學習活動，加強學科間相互關聯，帶動課程綜合化實施，強化實踐性要求。“跨學科實踐”被多個學科確定為課程內容一級主題，倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究以及技術與工程實踐的過程。當前，科學教育改革強調核心素養的培育，提倡通過主題式、項目化的學習，讓學生在面向實際的問題解決過程中，經歷完整的科學探究，提升科學思維素養，發展科學探究能力、創新意識、批判性思維、信息技術能力等未來社會必備的品格和技能。在教學實踐中，項目化學習面臨教學主題難以選擇、教學過程難以設計、項目主線和學科知識主線難以有效契合、教學難度難以準確把握、學科綜合性較強、學生基礎知識欠缺、不同學科教師之間難以協調教學工作等困境。加之受到課時限制，項目化學習在實踐中開展相對較少。因此，明晰項目化學習的種類、路徑架構、實施策略和評價標準等，具有重要的實踐指導意義。一、項目化學習分類項目化學習作為教師教學理念、教學行為和學生學習方式發生積極變革的教育新樣態，通過提供真實而富有挑戰性的問題情境，引導和支持學生以項目為主線持續探究，創造性地解決問題并展現學習成果，能夠有效提升學生的科學素養和在未來生活與工作中的個體競爭力，增強職業體驗。根據活動形式和項目主線的不同，項目化學習可分為主題式進階學習、活動探究式學習、課題研究式學習、問題解決式學習四種類型。主題式進階學習既可以是在某個學科內部開展的圍繞學科核心概念的主題學習，如物理學科中圍繞質量、干涉、多普勒效應、勢能等主題的教學，可幫助學生建構學科整體認知，提升物理學科核心素養；也可以是圍繞跨學科共通概念的主題學習，如關于波（機械波和地震波）、能量（化學能和勢能）、慣性力（慣性力和地轉偏向力）等的教學，可幫助學生建構更宏觀的物理觀念并深化物理學科知識在其他領域中的應用理解。郭玉英等人指出，在學科教學過程中，圍繞學科核心概念或共通概念的學習進階，能夠同步促進學生的核心概念理解和能力發展。活動探究式學習是一種圍繞活動展開的學習過程，如去植物園觀察植物形態、去科技館的相關主題場館參觀學習、實地探究周邊橋梁的材料和結構等。它通過近乎開放的學術研究環境，引導學生主動參與，讓他們獨立自主地開展發現問題、實驗調查、信息處理、交流展示等探索活動，從而獲得知識、養成探索精神和問題發現能力。課題研究式學習是一種以學生為中心，引導學生自主選擇課題、主動探究和思考的學習方式。在這種學習方式下，學生需要經歷選擇和確定研究課題、設計研究目標和內容、制訂研究方案和步驟、收集和分析數據、撰寫課題研究報告、結題等過程。這種完整、長程的研究既能培養學生的創新思維和問題研究能力，也能增強學生開展學術研究的自信心，使他們習慣于從研究視角去發現和探索生活中的問題。課題研究式學習需要學生充分了解課題信息，掌握相關的研究方法和技能，既要具備獨立思考和解決問題的能力，也要具備團隊合作精神，能夠與他人協作完成研究任務。問題解決式學習以問題解決為導向，要求學生先從真實情境中識別問題，明確問題的具體要求和限制條件，突出問題的主要方面，基于關鍵因素建構模型；在模型建構的基礎上，再運用科學思維方法從定性和定量兩個角度對相關問題進行科學探究和推理論證，提出問題的解決方案，并由此明確項目任務；在項目任務的驅動下，組織開展科學實踐活動，在此過程中尋找并不斷優化問題解決的思路與方法。問題解決式學習旨在培養學生的問題解決能力和創新思維，也可以幫助學生更好地理解和掌握知識。上述四類項目化學習是基礎教育階段較為常見的項目化學習樣態。主題式進階學習以主題整合為抓手，注重學科知識結構的建構，體現了學科知識本位和大觀念旨歸。活動探究式學習以實踐學習為路徑，注重知識的探索與發現，體現了學習中心本位和實踐旨趣。課題研究式學習以學術研究為樣態，體現了研究本位和科學身份認同旨意。問題解決式學習以問題為導向，注重真實問題的解決，體現了社會本位和素養旨向。這四類項目化學習體現了不同的教學本位，彼此交叉，并不完全獨立。下面以問題解決式項目化學習為例，探討其特征、路徑架構、實施策略和評價標準設計。二、問題解決式項目化學習的特征一是情境性特征。在問題解決式項目化學習中，學生需要面對的是來自生活場景中的真實問題，因此，這種學習方式具有情境性特征。學生在探究實踐過程中，需要主動地將所學知識與實際情境相聯系，這有助于他們提高在實際情境中運用知識解決問題的能力。二是挑戰性特征。問題解決式項目化學習以項目任務為驅動，具有一定的挑戰性，主要體現為問題的復雜性及其解決的長程性。學生所面臨的通常是實際的工程問題，與傳統學習方式中的一般抽象問題和短程問題相比更加復雜和困難。這種學習方式和面臨的問題要求學生從被動接受轉向主動探索，需要他們具備一定的自我約束和自我規劃能力；要求學生運用多個學科的知識和技能創造性地解決實際問題，需要他們具備一定的跨學科能力和工程素養；要求學生進行實踐性和操作性的探究學習，需要他們具備一定的實踐能力和動手能力。這種學習方式也要求教師具備較高的教學把控能力和綜合素養，能夠在恰當的時機提供驅動性的問題引領和有效的學科知識啟發。三是實踐性特征。問題解決式項目化學習作為一種融合了技術能力與工程素養的學習方式，具有實踐性特征。這種學習方式要求學生對工程原理、工程設計、工程實踐等有基本的理解和掌握，能像工程師一樣思考問題，從整體上理解問題和解決問題。這樣的學習實踐過程可以使學生的工程思維得到鍛煉與提升。四是創新性特征。問題解決式項目化學習需要學生綜合運用所學的知識和技能，發揮想象力，創造性地提出問題解決方案，蘊含著創新性特征。這種學習方式綜合了科學、技術、工程、數學等多個學科的知識和技能，具有一定的跨學科性，有助于培養學生的跨學科意識和能力。通過問題解決式項目化學習，學生能在科學推理和科學探究等思維活動中經歷不同科學思維方法的靈活運用，有助于對高階思維的培養。五是開放性特征。問題解決式項目化學習具有開放性特征，通常以現實生活中的復雜問題為核心，這些問題往往沒有唯一的或標準的答案。學生可以從多角度、多層面去探索和解決問題，形成創新意識和批判性思維。綜上所述，問題解決式項目化學習的特征如圖1所示。三、項目化學習的路徑架構問題解決式項目化學習更加注重學科本質的深度理解和學科核心素養的有效培養。其中，創設的真實情境源自學生熟悉的生活環境，確保了學習的嚴謹性以及與真實世界的關聯性，強化了學生的體驗感與參與度；通過情境識別和問題理解，實現了對復雜問題的聚焦，明確了研究問題；通過分析綜合和推理論證，幫助學生從定性或定量的角度分析問題，診斷情境識別和問題理解的正確與否，判斷是否需要修正物理模型，最終明確問題解決方案，提出問題解決方法。由此，問題解決式項目化學習的路徑架構如圖2所示。值得注意的是，確定項目任務并提出任務目標后，教師需圍繞任務目標精心設計關鍵活動，賦予活動目標性和實踐性特征。在任務的引領和驅動下，學生能在科學問題和工程問題之間建立有效聯系，將對科學知識的學習轉變為認識世界、改造世界的過程，有效激活自身科學思維，激發創新創造熱情和科學探究欲望，通過問中學、做中學、創中學的學習方式，實現核心素養的全面發展。在問題解決式項目化學習中，教師需要給予學生充分的指導，幫助學生掌握正確的問題解決方法和技能，并鼓勵他們發揮自身的創造力和想象力。同時，教師還需要為學生提供充足的學習資源支持（如圖書館、實驗室、網絡資源等），并就資源檢索和使用的方法做必要的指導說明。四、問題解決式項目化學習有效實施的策略（一）精心設計兩條主線的契合點教師是項目化學習的總設計師，學生則是探究過程的主體。問題解決式項目化學習包括項目和學科知識兩條主線。項目是探究過程得以開展和推進的載體，包含項目情境、項目任務、項目資源等。學科知識包括學生開展項目化學習時已經具備的以及將要習得的學科知識，具有綜合性、主題性、跨學科性等特點。教師需重視兩條主線的有效契合，設計關鍵知識節點和項目節點，關注學生在節點處的表現并引導學生以節點為支撐螺旋式地推進兩條主線，以問題為引領，以任務為驅動，尋找問題解決思路，提出問題解決方案，以提升核心素養為項目化學習的終極目標。（二）以真實問題的建模分析為著手點問題解決式項目化學習更加注重對科學思維和科學探究素養的培養。開展項目化學習所需的關鍵能力之一就是建立物理模型的能力，建立物理模型是進行科學分析、科學推理、科學論證的基礎。在項目化學習中，由于真實的項目載體結構復雜，為將項目和物理知識緊密結合并在其間建立有效聯系，需要先將復雜問題簡單化，將實際研究對象模型化。這一過程既能培養學生的建模能力，又能培養他們分析復雜問題的素養。教師要引導學生體驗如何從真實復雜的結構中抽取主要因素，建構科學的物理模型，并進行實踐分析。對復雜問題建模后，學生需要利用所學的物理、數學等知識分析問題并不斷探究問題解決的有效方案，必要時還需進一步查閱相關資料。這種面向實際的問題解決過程，能培養學生的創新意識、創造能力、批判性思維，幫助學生充分發展知識、能力、品格等學科核心素養要素。（三）關注對失效過程的分析和反思問題解決式項目化學習既包括問題解決的有效過程與成功過程，也包括無效過程或失敗過程（以下簡稱“失效過程”）。失效過程恰是思維的生長點、有效方案的創生點。對失效原因的分析，即“人”“項目”“方案”“方法”的交互過程，是解決問題、完成任務的必經之路。項目化學習的過程不可能是完全線性的，而是一個動態交互、不斷修正甚至反復折回的過程。對失效原因的分析和反思可以使學生進一步認識問題、分析問題，能夠培養他們面對復雜問題理性分析、冷靜處理的綜合素養，發展解決問題的關鍵能力。（四）注重學習體驗的分享、交流、評價和展望基于問題解決的項目作品凝聚了師生智慧，具有較強的創新性和創意價值。因此，在充滿創意、設計、建造、探究、協作的項目化學習過程中，學生能獲得豐富的體驗感受，激發自身的批判性思維。分享和交流的過程，是對項目化學習過程的梳理、總結和反思，是學習過程的進一步顯性化，是學習成果的輸出與再輸入，有助于學生加深對科學本質的理解，增強問題意識，提升問題分析和解決的綜合能力。對項目作品的評價包含正向評價和批判性評價。正向評價是對作品設計理念和創意實施的認同，是師生思維的正向碰撞，是項目化學習的重要過程。批判性評價是對作品設計理念和創意實施的質疑或改進建議，能使問題更加清晰，并促使學生迸發出更好的設計理念或問題解決創意，是項目化學習的高級階段。項目化學習是基于學生現有知識儲備、課程資源、情境問題和項目任務等條件開展的活動。情境是不斷變化的，知識儲備和課程資源也是不斷發展的，因此，項目化學習具有開放性，是學生知識理解、思維進階、關鍵能力提升的重要途徑。五、項目化學習的多元評價標準PISA2015框架將科學素養定義為科學地解釋現象、評估和設計科學探究、科學地解釋數據和證據。《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出，科學課程要培養的核心素養主要包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面。在問題解決式項目化學習中，需要制定能夠體現科學課程育人價值、科學素養評估需要的多元評價標準。過程性評價和結果性評價是教學評價中相輔相成的兩種手段