基于项目式学习的地球空天信息科技课程设计

〔摘要〕航天科技高速发展，成果卓著，使得以北斗导航系统为代表的地球空天信息科技逐渐走进大众的视野。如何让地球空天信息科技成果走进课堂，让学生在学习中综合提升本领域的能力和素养，从小培养科技人才，成为教育工作者和科技工作者共同关心的话题。本文旨在探讨如何将项目式学习方法有效应用于小学5～6年级地球空天信息科技类课程，从而提高学生的科学素养与综合能力。文章首先分析了项目式学习与地球空天信息科技教学的适配性，随后提出了基于项目式学习的课程设计模式，并通过实践案例验证了其可行性与有效性。〔关键词〕小学科学；项目式学习；地球空天信息科技随着我国航天事业的蓬勃发展，北斗导航等成就激发了中小学生对空天信息科技的浓厚兴趣。鉴于遥感和定位导航技术广泛应用却鲜有人知其科学原理，我们亟须构建一套综合性课程，让人们从学生时代起就得以一窥这些“大国重器”的神秘面纱，培育未来科技人才。空天信息科技融合多学科理论技术，项目式学习以其主动实践、深入探索的特性，成为本主题教学的理想选择。本研究旨在将项目式学习引入小学5～6年级地球空天信息科技课程，通过设计富有探索实践的学习项目，激发学生参与热情，提升科学素养和跨学科实践能力，为未来的学习和职业发展奠定基础。一、基于项目式学习的地球空天信息科技课程设计模式（一）项目式学习与地球空天信息科技教学的适配性项目式学习强调以真实情景中的问题为任务驱动，将学习内容以项目活动的形式呈现，学生通过合作探究、发展创新，获得较全面的学科知识和能力提升。项目式学习最初是为了以真实案例教授医学生而由美国神经病学教授霍华德于1969年首创，之后被广泛应用。地球空天信息科技同样需要学生在处理实际问题的过程中掌握学科知识与技能，并灵活运用，项目式学习可以起到很好的效果。项目式学习与地球空天信息科技教学的适配性主要体现在以下几个方面：1.以项目为中心的学习导向。项目式学习以具体的项目为中心、以解决真实问题为目的展开学习。教师可以设计与地球空天信息科学相关的项目，如导航系统原理学习与创意应用等，让学生在项目中学习和掌握相关知识。2.实践性和创新性。学生可以在项目中运用所学的地球空天信息科技知识，如利用北斗导航进行定位、利用遥感图像进行地物识别等，通过实践加深对知识的理解和掌握，思考技术背后的科学原理。3.团队合作与交流。学生可以通过合作完成项目，如共同分析遥感图像、设计北斗导航应用方案等，提高学习质量。（二）基于项目式学习的地球空天信息科技课程设计流程本系列课程的设计，以项目式学习方法为主要思路，结合地球空天信息科技专业特点，依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）学科核心概念“12.技术、工程与社会”“13.工程设计与物化”及跨学科概念“系统与模型”进行设计，如图1所示。1.明确课程目标。空天信息科技课程涉及多个学习领域，注重综合知识与能力的培养，教师需要根据科学、数学、信息科技等学科课程标准，选择符合小学5～6年级学生发展特点的培养目标，并与项目式学习的培养目标充分融合。据此制定本课程项目式学习总目标如下：科学观念：理解北斗卫星导航系统的基本概念、发展历程及主要应用；通过项目式学习，形成对空间科学、卫星技术、定位系统等领域的初步科学观念，并能解释北斗相关的生活现象。科学思维：通过生活观察和应用，归纳北斗系统的组成，分析工作原理，概括主要应用场景；能够运用创造性思维方法，提出北斗系统的创新性应用，解决实际问题。探究实践：能够熟练运用提出问题、做出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价等科学探究步骤，完成项目任务；通过制作模型、编写程序、模拟实验等方式，加深对北斗系统技术的理解和应用。态度责任：提升对空天信息科技的兴趣和热情，培养尊重事实、乐于探究、追求创新的科学态度，以及合作分享、团队协作的精神；通过了解北斗系统的贡献，树立民族自豪感，形成用科技知识为祖国和人民服务的意识。2.选择项目主题。小学5～6年级的学生能够基于所学知识提出可探究的科学问题。因此教师可引导学生从身边与地球空天信息科技相关的实际问题出发，结合事物的结构、功能、变化及相互关系等展开讨论，再归纳全班讨论结果，最终形成课程的项目主题。3.设计教学流程。结合科学教育中工程设计领域的学习过程、地球空天信息科技领域特点，设计通用教学流程，如图2所示。4.筹备支持和指导内容。支持和指导包括技术上的帮助、方法上的指导以及遇到困难时的情感支持。外部支持如科研院所专家指导，能够为课程提供专业帮助。5.设计评价方案。项目式学习的评价强调主体的多元化，评价内容的综合性和全面性，评价方法、手段的多样性。因此，评价内容应包括空天科学基本原理及应用的掌握、科学思维和创造思维的提升、通过参与项目解决实际问题、作品完成、小组合作等。评价方式包括过程性评价和终结性评价。终结性评价结合学生项目式学习成果的展示活动进行。过程性评价可评估学生参与项目前后对于地球空天信息科技的理解掌握情况、项目式学习相关能力的培养效果等。为项目的后续迭代提供有效支持。二、实践案例分析：绘制校园地图项目“绘制校园地图”这一案例巧妙融合了北斗导航技术、地理信息系统，让学生在熟悉的场景中，利用北斗导航教学工具完成校园地图的简单测绘，并在自己绘制的校园地图上设计和实现创意应用。为落实“双减”政策，结合内容特点，本课程以社团形式开展，利用课后服务时段，每周进行1课时（1小时）的学习，本系列课程历时8课时。（一）项目背景与目标随着位置服务与导航技术的普及，校园地图的直观性和准确性成为提升校园生活品质的重要工具。本项目旨在利用北斗导航教学工具，让学生通过绘制校园地图，解决位置和路线相关的实际问题，并掌握地图测绘的基本技能，深入理解地理坐标、地理信息系统等科技知识，达到在实践中提升综合素养的目标。（二）教学流程与实际应用第一课时：讨论与分析。本课先由教师介绍项目背景：利用北斗导航系统绘制校园地图，解决校园生活中位置和路线相关的实际问题。学生分组讨论，提出如新生导航、紧急疏散等问题。通过全班交流，各组问题逐渐聚焦，形成具体可行的研究方向。教师随后介绍项目实施流程，为学生铺设清晰的行动指南。第二课时：需求分析。学生从设计者与用户双重视角出发，构想需要何种地图、搭载何种信息来解决实际问题。通过问卷调查收集师生意见，了解用户需求。通过展示与互评，师生站在用户角度提出改进意见，完善需求分析。第三课时：确定项目计划。学生团队制订项目计划，明确时间节点、任务分配及所需资源，并根据特长进行分工。同时考虑外部支持因素，如校内外专家、资源支持等。第四课时：测量校园经纬度。学生利用自行搭建的北斗卫星导航定位仪，实地测量校园预定点位经纬度，并记录周围环境信息，为地图绘制提供参考。第五课时：数据整理。学生利用教师自编程序计算各点之间的距离、不规则角度等，为地图绘制提供数据支持。第六课时：地图绘制。学生结合数学知识，运用尺规作图，绘制校园地图。第七课时：信息标注。学生在地图上标注位置和路线信息，使地图符合实际情况并易于使用。同时实地走访验证细节，如建筑入口、楼梯位置等，提升地图的实用性和准确性。第八课时：成果展示。学生以纸质地图或PPT等形式，汇报本项目需要解决的实际问题，地图的设计理念、使用方法和效果，分享项目实践过程中的经验和收获。（三）课后分析本项目实践性强，涉及多领域，能够使学生深度参与，掌握跨学科知识，有效提高学习兴趣和质量。同时在解决实际问题的过程中，培养综合能力和创新思维。此外，本项目存在一定技术门槛，需要指导教师具备较强专业技能，如单片机技术、经纬度相关知识、数学空间感等。同时，长周期、多阶段项目需要教师细致规划并严格执行，学生也需要团结协作、合理安排时间。三、结语通过上述研究我们发现，项目式学习教学法能有效激发小学