为贯彻党的二十大精神，落实立德树人根本任务，办好人民满意的教育，2023年5月，教育部印发《基础教育课程教学改革深化行动方案》，要求各地各校明确责任分工，建立健全推进机制，不断将基础教育课程教学改革引向深入。我们一起来看地方和学校的阶段性经验与做法——

2023年5月，教育部颁发的《基础教育课程教学改革深化行动方案》（以下简称“行动方案”）提出“落实党的二十大关于教育、科技、人才三位一体布局战略要求，针对讲得多做得少，学生对科学技术缺乏内在兴趣等问题，深化中小学科学教育改革，强化做中学、用中学、创中学，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，提升学生解决实际问题的能力，发展学生科学素养。”宁波市海曙区围绕《行动方案》中“教学方式变革行动”中的教学重难点攻坚任务，以项目化学习为切入点，聚焦学生工程思维的培养，积极开展教学方式变革的探索。

一、问题审视

《义务教育科学课程标准（2022年版）》提出了科学核心素养的教学目标，明确了工程实践能力的培养目标、具体的工程设计与物化标准。审视目前的初中科学教学，发现以下的几个问题：

（一）无源之水，重科学轻技术——难以把握工程思维之“根”

当前初中科学教育课程体系中的科学知识领域得以重视，但技术与工程教育明显脱节，表现在：技术教育仍处在边缘化地位，工程教育缺乏整体化设计，教师对技术与工程内容的教学缺乏了解，基于项目学习拓展课程的设计要素中缺少工程设计等。

（二）按图索骥，重知识轻思维——难以抓住问题解决之“本”

目前学生在科学学习中面对问题时更多是按图索骥，解决复杂问题的能力比较缺乏；学习时更重视科学知识的获得，但是逻辑性、系统性、创新性等思维品质不高，缺少知识的内化和迁移；对于问题的理解比较片面、思考停留在浅层，深层思考问题的能力不足，难以构建学习的认知框架体系。

（三）舍本逐末，重结果轻过程——难以激活项目学习之“脉”

项目化学习是一种基于真实情境的有意义建构，能够为学生提供实践式、体验式的学习形式，是一种以产品为导向、注重实际应用的学习方式。在这种学习模式中，学生通过解决实际问题、制作实际产品，来获得知识和技能。然而，有些学生可能过于关注产品的制作结果，而忽视了实践过程和自主体验。

二、整体思路

基于科学课程标准，结合单元教学，开发项目化学习的典型案例，规划连贯完整的项目体系；在项目化学习设计中提炼设计要素，架设“6环”设计路径；在项目化学习的实施中建构“教学评一体化”模式，提炼培育工程思维的“345”策略；探索工程化项目中支持性学习工具，助力工程思维培育。通过区域推进，实现区域课堂样态的转型。在开展项目化学习的设计与实践探索中，根据实际情况不断调整和优化、迭代设计和评价总结，最后完善项目设计，汇总项目实施方案，形成学习指南（图1）。

▲图1 聚焦工程思维培养的项目化学习实践研究思路

三、主要举措

（一）内容重构——重构项目体系

1.聚焦核心知识，统整基于工程思维的单元项目体系

依据新课程标准中对科学知识、工程设计与物化的学习内容的规定和要求，按照项目化学习的路径，结合基于工程设计的项目化学习的模式和策略，开发出一些典型的指向工程思维的项目案例，如八年级开发的部分案例（表1）。

▼表1 单元项目体系——以八年级上下册为例

2.结合进阶理念，解构基于工程思维的大单元项目

把大项目分解成进阶性子项目，循序渐进地落实子项目，学生通过序列性的项目化学习学懂知识、培育思维。如“电与磁”大单元设计的工程项目是“设计制作电话机”，指向的核心知识是“通电导体在磁场中运动和电磁感应”（图2）。电话机可以看作话筒和扬声器的组合，设计共振扬声器是制作电磁扬声器的基础，因此把该单元项目分解成三个子项目：设计制作共振扬声器、设计制作电磁扬声器和设计制作话筒，循序渐进，最终为完成单元项目奠定基础。

▲图2 大单元项目及其子项目的分解图

（二）路径架构，架构“6环”设计路径

工程思维的核心是在规定成本、材料和时间等限定条件内完成计划目标。项目化学习主张学生在项目、任务、活动中进行自主探究学习，制作相关作品，在解决问题的过程中完成知识的意义构建。工程设计的特征和要素包括目标导向、限制条件、设计流程、活动形式和实施过程。明确工程设计中的要素和特征，为探索以培育工程思维为导向的项目学习设计路径提供理论基础。（图3）

▲图3 项目化学习工程设计要素和特征图

根据工程设计的要素和特征，初步铺设以下“6环”路径：1.明确核心概念、找准工程项目；2.创设真实情境、分析约束限制；3.设计驱动问题、建构问题结构；4.设置任务进程、设计迭代任务；5.设计学习实践、搭建工程支架；6.凸显工程思维、实际分级量表。在工程设计中凸显工程思维，通过设计分级评价量表进行项目检验评估，进一步优化培育工程思维的项目化学习的“6环”设计（图4）。

▲图4 “6环”设计路径

（三）模式建构：探索“教学评一体化”模式

项目设计路径为项目的实施提供了基础。课题组结合《科学课程标准》对技术与工程内容的要求，将工程设计融入项目化学习，经过反复实践理论研究，提炼项目化学习的五步流程，建构了培养工程思维项目化学习的路径：吸引、探索、解释、延伸、评估。吸引：创设情境吸引注意；探索：探索工程方案的初设计；解释：对初设计的方案作出解释和评价；延伸：在方案优化的基础上进行物化；评估：对过程、成果作出评价。每一个环节中对学生和教师的活动进行了总结，形成了包括工程流程、学习路径、学生和教师活动的初中科学项目化学习的“教学评一体化”模式（图5）。

▲图5  “教学评一体化”模式

通过工程流程、教师活动、学生活动和教学评价四个环节的工程设计项目化学习模型建构，使学生不仅能够设计与制作有形的作品，还能在复杂问题的解决过程中，经历系统、比较、权衡、决策等工程思维过程，在经历约束条件迭代、优化方案的过程中，了解工具使用、材料选择、工艺规划、模型制作、技术试验的过程，形成对技术与工程的亲近感、敏感性，以及与其相关的规范意识、质量意识、环保意识、伦理意识。

（四）探索“345”策略

1.“3W驱动”策略搭建真实性的工程项目环境（图6）

▲图6 “3W”驱动策略

（1）WHERE：驱动物理环境感知——搭设场景，沉浸体验

学生观察学习空间中的情境场景、环境布置、设施设备，引导学生思考工程设计中的各种问题，如安全性、精确性、效率等。

（2）WHAT：驱动学习任务感知——铺设任务，项目挑战

选择和设计具有明确工程目标的任务，如设计一个结构模型、制作一个机械装置等。这些任务需要涵盖科学原理和技术的应用，同时注重任务的复杂性和挑战性，使学生能够在完成任务的过程中不断接受挑战，促进其工程思维的发展。

（3）WHO：驱动社会要素感知——建设团队，角色扮演

将真实的工程项目引入课堂，让学生了解工程项目的实施和管理过程。在教师的引导下，学生可以扮演不同的角色，如项目经理、工程师、技术工人等，通过模拟工程实施过程，如制作甘特图来了解工程项目的实际运作和管理体系。

2.“4步管理”策略实现规范性的工程项目管理（图7）

▲图7 “4步”管理策略

（1）物料管理，有章可循：帮助学生理解物料管理的重要性，并教导他们如何规划和管理物料。在工程项目设计中，学生需要明确需要哪些材料，如何在项目中使用它们，同时引导学生理解物料的可追溯性和质量保证的重要性。

（2）团队管理，规则意识：学生是学习的主体，通过分配任务、建立团队互动、提供反馈和激励等方式，帮助学生建立责任感、自主性和团队合作精神，这些都是工程思维的重要组成部分。

（3）过程管理，操作规范：指导学生制定并执行项目计划，监控项目的进展情况，并确保项目按时、按质量完成。这涉及对时间、成本、质量等各方面进行全面管理，需要学生理解并掌握项目管理的基本原则和方法。

（4）产品管理，迭代更新：教师需要帮助学生理解产品生命周期的概念，例如学生需要了解产品的需求分析、设计、制造、测试和改进等各个阶段，教师还可以引导学生理解产品对环境的影响以及如何进行可持续性设计。

3.“5种形态”，拓展项目学习的实践形态

明确界定项目化学习中“技术与工程”5种实践形态的特征（表2）。深入探讨其丰富内涵，并将其融入工程项目的实践。特别强调实地调研、采访、测试、参观等学习方式的转变，以及学生面对真实问题时的实践形态。

▼表2 技术与工程教育中的实践形态及特征

（五）开发现代技术支架

现代技术是赋能智慧教育的重要手段，能有效促进工程教育与技术教育的深度融合，推动从知识传授向能力素质为主的教学方式转变。“工欲善其事，必先利其器。”我们重点探索和开发现代技术支持性学习工具。除了实验室购置的传感器，我们聘请专家研发单板计算机、开发视频拍摄技术、移植红外线热成像仪等，应用于教师的工程项目化教学（表3）。

▼表3 现代技术支架

其中基于BASIC语言的教学用嵌入式程序控制器，即带微型显示器的单板计算机，通过嵌入应用系统进行程序控制，用于项目产品的迭代升级。该技术应用广泛，但凡需要自动控制的项目都可以应用，目前已应用到自动遮光帘、智能小车、晾衣架、气垫船、宠物狗饮水器等多个项目中，以实现工程项目的智能优化。

四、成效影响

指向工程思维培养的初中科学项目化学习在区域实践后，取得了显著的成效。这一创新性的教学方式不仅提升了学生的科学素养和工程思维，还对整个区域的教育生态产生了积极的影响。

（一）学生工程思维培育成效显著

通过参与项目化学习，学生们学会了如何运用科学知识解决实际问题，培养了创新思维和动手能力。他们在项目中分工合作，共同探讨，不仅提升了团队协作能力，还增强了解决实际问题的能力。项目化学习注重实践探究，让学生在动手操作中深入理解科学原理、掌握科学知识。同时，通过工程项目的实施，学生们对科学技术的应用有了更直观的认识，对科学精神有了更深刻的理解。教学方法的变革带来了区域内教育质量的整体提升。2024年1月《工程思维视域下的初中科学项目化学习的区域实践》获评浙江省“基础教育课程改革深化行动”的典型案例，是5个科学素养提升行动案例中唯一一个区域案例。

（二）教师教学科研能力快速提升

项目化学习要求教师在引导学生解决问题的过程中，不仅要有深厚的学科知识，还需具备跨学科的整合能力和创新思维。教师在项目实践中不断探索新的教学方法和策略，将工程思维与科学知识有机融合，提升了课堂的吸引力和实效性。同时，区域实践也为教师提供了更多的交流和合作机会，教师们在共同研讨中相互启发、共同进步，形成了浓厚的教研氛围。这种氛围进一步激发了教师的科研热情，促使他们更深入地研究教学问题、探索教育规律，从而实现了教学科研能力的双重提升。

（三）推动区域教育改革发展

随着指向工程思维培养的初中科学项目化学习的推广，越来越多的学校开始关注并引入这种教学方式，不仅促进了教育资源的共享和优化配置，还推动了区域教育模式的创新和变革。在推动区域内辐射的同时，我们以公开课和报告的形式在省内外分享和交流。同时，这种教学方式也得到了家长和社会的广泛认可和支持，推动了整个区域的教育改革和发展。