基于混合式理念的PBL學(xué)習(xí)

馮子?jì)?/p>

科技創(chuàng)新項(xiàng)目式學(xué)習(xí)符合青少年認(rèn)知發(fā)展與教育發(fā)展的趨勢(shì)，是一種教學(xué)方式的變革，更是青少年科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的新實(shí)踐。基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)是通過(guò)安排圍繞項(xiàng)目的真實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)，綜合各學(xué)科已學(xué)的知識(shí)，在合作學(xué)習(xí)的環(huán)境下，設(shè)計(jì)、實(shí)施一系列探究活動(dòng)，并把探究成果進(jìn)行表達(dá)和交流的學(xué)習(xí)方式。提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的核心。典型的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)更具跨學(xué)科的本質(zhì)，從多學(xué)科的角度研究問(wèn)題，以滿(mǎn)足從學(xué)生需要和興趣出發(fā)的個(gè)人學(xué)習(xí)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)?；诨旌鲜嚼砟畹目萍紕?chuàng)新項(xiàng)目式學(xué)習(xí)包括學(xué)習(xí)理論的混合、學(xué)習(xí)資源的混合、學(xué)習(xí)環(huán)境的混合和學(xué)習(xí)方式的混合，需要多種學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)，使學(xué)習(xí)者參與多個(gè)正式、非正式的學(xué)習(xí)活動(dòng)，圍繞網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和課堂活動(dòng)開(kāi)展自主學(xué)習(xí)、討論學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)，倡導(dǎo)以學(xué)習(xí)者為中心，開(kāi)展主動(dòng)探索式的學(xué)習(xí)，以適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)者、不同類(lèi)型的學(xué)習(xí)目標(biāo)、不同學(xué)習(xí)環(huán)境和不同學(xué)習(xí)資源的要求。

學(xué)習(xí)環(huán)境準(zhǔn)備，問(wèn)題引入

確定問(wèn)題

酷暑天氣，草原上的動(dòng)物沒(méi)有地方避暑，作為動(dòng)物保護(hù)志愿者，你需要為動(dòng)物設(shè)計(jì)搭建避暑裝置，所需材料可在所提供的材料中進(jìn)行選擇，注意考慮材料的隔熱功能;可以利用紫外線測(cè)試卡、紫外線輻射照度計(jì)和紫外線變色珠子充當(dāng)?shù)摹皠?dòng)物”，檢測(cè)遮陽(yáng)裝置阻擋紫外線的效果;同時(shí)，溫度計(jì)可用來(lái)檢測(cè)遮陽(yáng)裝置隔絕高溫的效果。

頭腦風(fēng)暴

太陽(yáng)光中含有哪些射線？紫外線和可見(jiàn)光有什么區(qū)別嗎？這些光線是如何影響地球的？通過(guò)觀看視頻或查閱資料說(shuō)出對(duì)上述問(wèn)題的理解。

人們能從太陽(yáng)獲得什么能量？這些能量對(duì)人類(lèi)生活有什么影響？

說(shuō)一說(shuō)你在太陽(yáng)下是如何保持涼爽的？生活中有哪些防曬降溫的裝置？隔熱、防曬是一回事嗎？討論二者的區(qū)別。

顏色是否影響熱量吸收？你在生活中有哪些經(jīng)驗(yàn)或常識(shí)？

了解太陽(yáng)能和太陽(yáng)光中的射線，以及對(duì)人類(lèi)生活的影響通過(guò)視頻（ 圖1） 和PhET 仿真軟件演示（ 圖2）（https：//phet.colorado.edu/sims/html/blackbodyspectrum/latest/blackbody-spectrum_en.html），帶領(lǐng)學(xué)生了解什么是太陽(yáng)輻射，什么是太陽(yáng)能吸收、轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存。

項(xiàng)目初探——前置探究環(huán)節(jié)鋪墊

活動(dòng)1：探究黑、白布料吸熱能力的區(qū)別

活動(dòng)簡(jiǎn)介 2 塊質(zhì)量和厚度相同的布料，一塊是白色的，另一塊是黑色的， 同時(shí)放入同一盆水中，浸濕后同時(shí)拿起，絞在一起擰水（使它們保留等量水分），然后同時(shí)掛在陽(yáng)臺(tái)上晾曬，觀察隨著時(shí)間的變化，不同顏色布料晾干的程度和狀態(tài)。

設(shè)計(jì)意圖 從不同顏色布料晾干時(shí)間不同，遷移到不同顏色布料吸熱能力不同。通過(guò)填寫(xiě)記錄表格，比較在相同條件下，浸濕的黑色布料和白色布料吸熱能力的大小。

引出新問(wèn)題 黑色布料比白色布料吸熱能力強(qiáng)，那么其他物體的吸熱能力又如何呢？

活動(dòng)2：探究不同顏色的其他物體吸熱能力的區(qū)別

活動(dòng)簡(jiǎn)介 除顏色外，其余完全一樣的黑、白2 個(gè)

盒子， 盒內(nèi)裝了等量的水， 將初始溫度相同的2 支溫度計(jì)分別伸入盒內(nèi)，在頂樓陽(yáng)光充裕或溫度較高的地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，填寫(xiě)記錄表格，詳細(xì)記錄不同時(shí)間點(diǎn)溫度計(jì)讀數(shù)的變化。

設(shè)計(jì)意圖 利用控制變量法，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察和記錄，分析不同顏色盒子里水溫的變化規(guī)律，并能歸納總結(jié)出不同顏色的物體吸熱能力不一樣這一結(jié)論。

活動(dòng)3：理解輻射和如何反輻射

材料 燈泡（每組1 個(gè)）、鐵環(huán)架（每組1 個(gè)）、若干張鋁箔紙、棉布等其他材質(zhì)的布料。

活動(dòng)簡(jiǎn)介 多層鋁箔紙壓在一起有利于反射光線、防止熱傳遞，是感受光線效果比較明顯且便捷的方法（應(yīng)確保學(xué)生與燈保持安全距離）。

教師活動(dòng) 準(zhǔn)備鋁箔紙和其他棉布等多種不同的材料，讓學(xué)生輪流體驗(yàn)。

學(xué)生活動(dòng) 輪流將手放在燈下的臺(tái)子上，然后將光滑的鋁箔紙放在燈和手之間，會(huì)立即感覺(jué)到熱量的傳遞減少了，再試一下其他材料的效果。

設(shè)計(jì)意圖 這項(xiàng)活動(dòng)可幫助學(xué)生理解輻射是一種幾乎發(fā)生在瞬間的熱傳遞，而且光很容易被光滑的材料反射，讓學(xué)生深刻體會(huì)熱傳遞立刻被阻隔的現(xiàn)象。

學(xué)生活動(dòng) 討論鋁箔紙為什么能隔絕熱量，隔絕的熱量去哪兒了？想一想，其他材料為什么沒(méi)有鋁箔紙隔熱效果好？

項(xiàng)目探究——建構(gòu)模型，測(cè)試改進(jìn)

認(rèn)識(shí)活動(dòng)材料，形成想法

活動(dòng)目標(biāo) 識(shí)別技術(shù)中使用材料的性質(zhì)，理解在技術(shù)中使用合適材料的重要性。

活動(dòng)材料 彈性繩5 米、UV 紫外線變色小珠子500 顆、松緊線繩、紫外線測(cè)試卡10 張、掛鉤10 個(gè)、紙杯20 個(gè)、溫度計(jì)10 支（放置安全不易打破）、紙盤(pán)、膠帶、黑色和白色的厚紙板、枯草、蠟紙、紙板、鋁箔、毛氈、透明的塑料片、不同防曬系數(shù)的防曬霜等;熱成像儀、紫外線輻射照度計(jì)。

教師活動(dòng) 介紹備選材料的特性。

學(xué)生活動(dòng) 通過(guò)教師介紹，了解這些材料的屬性，確定自己要選擇的遮光材料。

探討可行性，確定方案

教師引導(dǎo) 選擇材料前，鼓勵(lì)學(xué)生預(yù)測(cè)哪種材料效果最好或最差。

學(xué)生活動(dòng) 說(shuō)一說(shuō)哪些材料最適合用在模型建造及屋頂遮陽(yáng)中;畫(huà)出設(shè)計(jì)草圖，也可用圖形化仿真軟件LEGODigital Designer 進(jìn)行設(shè)計(jì);確定用于遮陽(yáng)裝置結(jié)構(gòu)的材料，構(gòu)思搭建方法。

建立模型或原型

教師為學(xué)生提供制作說(shuō)明、圖解或者網(wǎng)絡(luò)資源，幫助學(xué)生更好地建立動(dòng)物模型。

學(xué)生利用所選擇的材料，參照結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)出遮陽(yáng)裝置的結(jié)構(gòu)。遮陽(yáng)裝置需要獨(dú)立站立，高度應(yīng)高于“動(dòng)物”，棚頂要能遮住“動(dòng)物”。

測(cè)試設(shè)計(jì)的產(chǎn)品

學(xué)生通過(guò)觀察UV 變色珠子的顏色變化、熱成像儀和紫外線輻射照度計(jì)數(shù)據(jù)，判斷所選遮陽(yáng)材料對(duì)紫外線和溫度的阻隔效果， 并做好記錄（圖3）。

完善設(shè)計(jì)

改進(jìn)或替換遮陽(yáng)材料， 重新測(cè)試遮陽(yáng)裝置下紫外線和溫度的數(shù)值， 與之前的結(jié)果進(jìn)行比較， 判斷哪組材料效果更好。同時(shí)，還可進(jìn)一步加固原來(lái)的模型。

解釋討論

讓學(xué)生了解現(xiàn)實(shí)生活中工程師為住房、學(xué)校和其他建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新材料，用于防止熱傳遞，不僅能夠節(jié)約能源，還能降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

拓展設(shè)計(jì)——理解空氣中的對(duì)流和光的輻射

你能設(shè)計(jì)出2 層的遮陽(yáng)裝置嗎？上、下2 層空間的溫度有什么區(qū)別嗎？記錄數(shù)據(jù)并用曲線圖對(duì)結(jié)果進(jìn)行展示。

結(jié)合圖表，試著說(shuō)一說(shuō)為什么閣樓溫度比一樓高？

如何改進(jìn)裝置，才能讓遮陽(yáng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)合？

評(píng)估

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中采用過(guò)程性評(píng)估可讓學(xué)生及時(shí)得到反饋，激發(fā)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力;總結(jié)性評(píng)估可以從整個(gè)項(xiàng)目的角度，了解學(xué)生哪些方面表現(xiàn)優(yōu)異，哪些方面需要加強(qiáng);同時(shí)，學(xué)生也可通過(guò)總結(jié)性呈現(xiàn)發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢(shì)和不足。