教育科學規劃2025年度重點課題申報書、課題設計論證求知探理明教育，創新鑄魂興未來。基于項目式學習的高中生科學素養培育實踐研究課題設計論證一、研究現狀、選題意義、研究價值研究現狀目前，國內外在基于項目式學習的高中生科學素養培育方面都已取得了一定成果，但也還存在一些有待完善之處。在國內，高中科學教育整體上存在教育方式較為單一的情況，實踐環節的設置也不夠充足，使得很多學生對科學學習的興趣不夠濃厚。就項目式學習而言，其在計算機以及自然學科等學科中的應用正逐漸變得廣泛起來，不過在高中程序學科教育領域，關于項目式學習的應用探究相對較少。再聚焦到鄉村學校的科學教育，現狀更是不容樂觀，專職的科學教師數量缺乏，科學課堂大多是照本宣科式的教學，學生很難有充分的探究體驗，難以達到課程標準要求，缺乏學習科學的興趣。但鄉村學校也具備獨特優勢，可利用所處的地理位置優勢來整合各類資源開展項目式學習，進而提升學生的科學素養。而國外在高中程序教學方面，有著豐富的研究成果以及大量的實踐案例，項目式學習在計算機及自然學科等學科中的應用更為廣泛。選題意義高中階段對于學生科學素養的形成來說是極為關鍵的時期，而項目式學習作為一種新型的教學模式，有著重要的意義。它有助于改善當前高中科學教育中存在的諸多問題，比如改變陳舊的教學模式，讓學生從被動接受知識轉變為主動探索知識，切實提高學生的科學素養。對于鄉村學校而言，項目式學習更是能打破傳統的灌輸式教學，充分整合當地的資源，為學生創造更好的學習條件，縮小城鄉之間在學生科學素質發展方面的差距，推動教育公平發展。研究價值理論價值：本研究能夠進一步豐富項目式學習的理論體系，為高中科學教育改革提供堅實的理論依據，助力科學教育不斷發展，進而提高我國科學教育的整體水平，讓科學教育在理論層面更加完善、系統。實踐價值：通過研究，構建出基于項目式學習的教學模式，為高中科學教育實踐提供一種新穎且有效的教學方法。在實際教學中運用該模式，有助于提高學生的科學素養，培養學生的創新精神以及實踐能力，讓學生更好地將所學知識運用到實際生活中，提升解決實際問題的能力。社會價值：高中生科學素養的提升意味著為社會培養了更多具有創新思維和能力的人才，這些人才能夠在各個領域推動科學技術不斷進步，助力國家發展戰略的實現。同時，本研究也能為我國科學教育改革提供有益的借鑒和啟示，促進整個社會科學教育水平的提升，為國家長遠發展奠定良好的人才基礎。二、研究目標、研究內容、重要觀點研究目標分析項目式學習在提高高中生科學素養方面的優勢與不足：通過對項目式學習特點的剖析，以及研究其在高中科學教育中的應用現狀，深入探討其給高中生科學素養帶來的影響，進而明晰該學習方式在提升高中生科學素養方面所具備的優勢與存在的不足，比如項目式學習能激發學生主動探索知識的熱情，但可能在知識系統性傳授方面存在欠缺等，為后續教學模式的構建與完善提供依據。構建利用項目式學習提高高中生科學素養的教學模式：結合項目式學習本身所具有的以學生為中心、強調實踐操作與合作探究等特點，從項目設計、項目實施、項目評價、項目反思等多個關鍵環節著手，打造一套科學合理、切實可行的教學模式，使得該模式能夠充分發揮項目式學習的優勢，助力高中生科學素養的有效提升。例如在項目設計環節，要結合高中科學課程標準與學生實際情況，設計出具有趣味性和挑戰性的項目主題等。驗證該教學模式在提高高中生科學素養方面的有效性：運用實驗法、問卷調查法、訪談法等科學的研究手段，收集并分析相關數據，對比采用該教學模式前后學生在科學知識掌握程度、科學探究能力、科學態度與價值觀等體現科學素養的各方面所發生的變化，以此來驗證所構建的教學模式是否真的能夠有效提高高中生的科學素養，為教學模式的推廣應用提供有力支撐。研究內容項目式學習在提高高中生科學素養方面的優勢與不足分析：項目學習的特點：項目式學習是以真實問題或項目為驅動，學生圍繞其開展自主探究、合作學習的過程。它具有情境真實性，讓學生在解決實際問題中學習；強調學生的主體地位，學生可自主規劃、實施項目；注重多學科知識的融合以及團隊協作等特點，例如學生在開展關于環境保護的項目時，會涉及到化學、生物、地理等多學科知識，并且需要小組成員分工合作去完成調研、分析、提出方案等任務。在高中科學教育中的應用現狀：目前在高中科學教育領域，項目式學習的應用范圍正逐步擴大，但整體上仍未全面普及。部分學校和教師已經開始嘗試將其引入課堂，尤其在一些實驗性較強的學科如物理、化學、生物等學科中的應用相對較多，然而在不同地區、不同學校之間的應用程度差異較大，且在與課程標準的契合度、教學資源的配套等方面還存在諸多需要完善之處。對高中生科學素養的影響：積極影響方面，能夠增強學生對科學知識的理解與應用能力，培養學生科學探究的思維與方法，提升學生對科學學習的興趣和主動性，比如學生通過參與探究植物生長影響因素的項目，能更好地掌握生物學相關知識并學會科學探究的步驟。但同時也可能存在一定消極影響，例如若項目設計不合理或實施過程把控不當，可能導致學生對知識的掌握不夠系統全面等問題。構建教學模式：項目設計：要依據高中科學課程的教學目標和學生的認知水平、興趣愛好等，精心挑選或創設合適的項目主題，明確項目的具體任務、預期成果以及所需的資源等。例如在物理學科中，可以設計“設計并制作簡易的太陽能熱水器”這樣的項目，要求學生運用所學的熱學、光學等物理知識來完成。項目實施：包括組織學生成立項目小組，引導學生制定詳細的項目計劃，按照計劃開展探究活動，在過程中教師要做好指導與監督工作，確保學生能夠有序地進行資料收集、實驗探究、數據分析等環節，像學生小組在實施上述太陽能熱水器項目時，要進行材料選擇、模型制作、性能測試等具體操作。項目評價：構建多元化的評價體系，從項目成果的質量、學生在項目過程中的表現（如團隊協作能力、問題解決能力等）、知識技能的掌握程度等多維度進行評價。評價方式可以采用教師評價、學生自評、學生互評相結合的方式，比如對于太陽能熱水器項目的成果，可以評價其加熱效率、制作工藝等，同時對學生在小組中的合作貢獻等也進行評價。項目反思：在項目結束后，組織學生和教師一起對項目實施的整個過程進行回顧與反思，總結成功經驗以及存在的問題，為后續項目的開展以及教學模式的改進提供參考，例如反思在太陽能熱水器項目中是否存在設計缺陷、時間安排不合理等問題。通過實驗法、問卷調查法、訪談法等手段，對構建的教學模式進行有效性驗證：實驗法：選取若干水平相當的班級，將其分為實驗組和對照組，實驗組采用構建的項目式學習教學模式進行教學，對照組采用傳統教學模式，經過一段時間的教學后，通過科學素養測試等方式對比兩組學生的科學素養提升情況，分析數據以驗證教學模式的有效性。問卷調查法：設計科學合理的問卷，內容涵蓋學生對項目式學習的態度、在項目學習過程中的收獲、自身科學素養各方面的變化感受等，面向參與項目式學習的學生進行發放與回收，統計分析問卷數據來了解教學模式的效果。訪談法：選取部分教師和學生進行面對面的訪談，深入了解教師在運用該教學模式過程中的體會、遇到的問題以及學生在學習過程中的真實體驗、收獲等，從不同角度來驗證教學模式對于提高高中生科學素養的有效性。重要觀點項目式學習以學生為中心，通過整合多學科資源、融合校內資源等方式，能夠有效提高高中生科學素養：項目式學習改變了傳統教學中教師為主導的模式，讓學生成為學習的主體，主動去探索知識、解決問題。例如在開展關于校園生態系統的項目時，學生會整合生物學科中生態系統的知識、地理學科中關于地形地貌對生物影響的知識等多學科內容，同時利用校園內的花草樹木、池塘等校內資源進行實地觀察、調研，這樣能讓學生在實踐中更深入地理解科學知識，培養科學探究能力、創新能力等，進而有效提升科學素養。分析項目式學習在提高高中生科學素養方面的優勢與不足：這是全面認識項目式學習并合理應用它的基礎，只有清晰知曉其優勢所在，如激發學生學習興趣、提升實踐能力等，以及存在的不足，像可能耗時較長、對教師組織協調能力要求較高等，才能在教學中更好地發揮優勢、彌補不足，實現科學素養的有效提升。構建利用項目式學習提高高中生科學素養的教學模式：一套完善且適配高中科學教育的教學模式是實現科學素養提升目標的關鍵保障，從項目設計到實施、評價、反思各個環節緊密相連、相互影響，每個環節都需要精心打磨，使其符合高中教學實際和學生發展需求，才能借助項目式學習切實提高高中生的科學素養。驗證該教學模式在提高高中生科學素養方面的有效性：通過嚴謹的驗證手段，能夠為教學模式的科學性、可行性提供有力證據，讓教師們更有信心去應用該模式，也為進一步推廣該模式提供了依據，從而使更多的高中生能夠受益于項目式學習，實現科學素養的不斷提升。三、研究思路、研究方法、創新之處研究思路首先，對項目式學習進行全面且深入的文獻綜述，廣泛查閱國內外相關研究成果，系統梳理其理論體系、應用現狀以及在高中生科學素養培養方面的已有策略等內容，為后續研究奠定堅實的理論基礎。例如，了解國外在高中程序教學等領域項目式學習的豐富實踐案例，以及國內不同地區、不同學科中項目式學習的應用差異等情況。接著，通過多種方式分析高中生科學素養的現狀。可以采用問卷調查、實地觀察、測試評估等手段，掌握當前高中生在科學知識掌握程度、科學探究能力、科學態度與價值觀等體現科學素養的各方面的實際情況，進而結合項目式學習的特點，確定本研究具體的目標和內容，明確要解決的關鍵問題以及研究的重點方向。然后，依據研究目標和內容，精心設計項目式學習應用于高中科學教育的教學實驗。在實驗過程中，選取合適的班級作為實驗組和對照組，實驗組運用項目式學習教學模式開展教學活動，對照組采用傳統教學模式，以此對比分析項目式學習在提高高中生科學素養方面的有效性。例如，在實驗組開展如“設計并制作簡易的太陽能熱水器”這類項目式學習活動，讓學生運用物理知識去實踐操作，而對照組則按常規方式授課。之后，運用科學的統計分析方法，對實驗收集到的數據進行深入分析，比如對比實驗組和對照組學生在科學素養各維度上的數據變化情況，找出項目式學習對學生科學素養產生的具體影響，進而提出具有針對性和可行性的項目式學習在高中科學教育中的應用策略，涵蓋項目設計、實施、評價等多個環節應遵循的原則和方法。最后，系統總結整個研究過程和所取得的成果，將研究成果以清晰、規范的形式撰寫成研究報告，為高中科學教育領域中項目式學習的推廣應用提供有價值的參考依據，助力更多高中教師運用該模式提升學生科學素養。研究方法文獻法：通過查閱大量國內外相關文獻資料，深入了解項目式學習的理論體系，包括其起源、發展歷程、核心概念等內容。同時，關注項目式學習在不同學科、不同教育階段的應用現狀，掌握其在高中科學教育領域的具體實踐情況，例如在物理、化學、生物等學科中的應用案例及效果。此外，梳理高中生科學素養培養的各類策略，分析不同策略的優缺點，為構建適合高中生的項目式學習教學模式以及確定研究方向提供堅實的理論支撐。實驗法：選取若干水平相當的高中班級作為研究對象，將其隨機劃分為實驗組和對照組。在實驗班級中，按照預先設計好的項目式學習教學模式進行教學，例如組織學生開展“校園生態系統調查”等項目活動，讓學生自主探究、合作完成項目任務。對照組則采用傳統的教學模式進行正常授課。經過一段時間的教學實踐后，通過科學素養測試、項目成果評估等方式，對比分析兩組學生在科學素養各方面（如科學知識儲備、科學探究能力、科學態度等）的變化情況，以此來驗證項目式學習教學模式在提高高中生科學素養方面的有效性。問卷調查法：根據高中生科學素養的構成要素以及項目式學習的特點，精心設計科學合理的問卷。問卷內容涵蓋學生對項目式學習教學模式的接受程度、參與項目學習過程中的收獲體會、自身科學素養各維度在項目學習前后的變化感受等方面。將問卷面向參與項目式學習的學生進行廣泛發放與回收，運用統計學方法對回收的問卷數據進行整理和分析，從而直觀地了解項目式學習教學模式在提升高中生科學素養方面所產生的實際效果，為后續的研究改進提供依據。訪談法：選取參與項目式學習教學實驗的部分教師和學生作為訪談對象，進行面對面的深入訪談。針對教師，了解他們在運用項目式學習教學模式過程中的教學體驗，例如在項目設計、組織實施、引導學生等環節遇到的問題與困難，以及對該教學模式效果的看法等；對于學生，則重點了解他們在參與項目學習過程中的真實感受，如在項目探究中知識與技能的提升情況、團隊協作方面的收獲、遇到的困惑等內容。通過從不同角度收集的信息，全面驗證項目式學習教學模式對于提高高中生科學素養的有效性，并為教學模式的進一步優化提供參考建議。創新之處整合多學科資源提升學生科學素養：突破傳統單一學科教學的局限，將科學、美術、語文等多學科資源進行有機整合，開展項目式學習活動。比如在開展“環境保護”主題的項目式學習時，學生在科學學科中學習相關的環境科學知識，了解環境污染的成因、危害以及治理原理等；在美術學科中，通過繪畫、手工制作等形式展現他們心目中的美好環境或者設計環保宣傳海報等；在語文學科中，撰寫關于環境保護的倡議書、調查報告等文章，鍛煉文字表達能力的同時深化對環保主題的理解。這樣跨學科的整合方式，能夠讓學生在不同學科知識的交融中拓寬視野，培養綜合運用知識解決實際問題的能力，進而更有效地提升科學素養。融合校內資源開展項目式學習：充分利用學校內部的各種資源來開展項目式學習，以“快樂農夫”項目式學習為例，學校可以將閑置的校園土地開辟為種植區域，讓學生參與到從平整土地、挑選種子、科學種植到日常護理的整個過程中。在這個過程里，學生需要運用科學知識去研究土壤成分、植物生長習性、病蟲害防治等內容，同時還鍛煉了實踐操作能力、團隊協作能力以及觀察分析能力等，全方位提升綜合學習能力和科學素養，使學生感受到科學知識就在身邊，并且能學以致用，增強對科學學習的興趣和積極性。在高中物理教育中應用項目式學習：聚焦高中物理學科，發揮項目式學習的優勢，培養學生的科學思維、實驗能力、問題解決能力和團隊合作能力。例如設計“制作簡易投石機”的項目，學生需要運用物理中的力學知識進行投石機的結構設計，通過實驗不斷調整參數以達到理想的投石效果，在此過程中要思考如何解決諸如材料強度、投射角度、能量轉化等實際問題，并且與小組成員分工合作完成制作和測試任務。通過這樣的項目式學習，讓學生將抽象的物理知識具象化，在實踐操作中深化對物理概念和規律的理解，提升多種核心素養，為高中物理教學提供一種新穎且有效的教學思路和方法。四、研究基礎、條件保障、研究步驟研究基礎理論基礎：已有相關研究為課題提供了堅實的理論支持。例如《項目式學習促學生科學素養發展的實驗改進與創新》，以阿基米德原理驗證實驗為例，通過挖掘改進教材實驗、創新設計項目式實驗“產品”，探索出項目式學習對促進學生科學素養發展的重要途徑；《鄉村學校以項目式學習提升學生科學素養例談》則從實例出發，闡述了鄉村學校如何通過整合資源等方式開展項目式學習，提升學生科學素養。這些研究成果都為我們基于項目式學習的高中生科學素養培育實踐研究提供了寶貴的參考，幫助我們更好地理解項目式學習在不同情境下對科學素養提升的作用機制以及實踐方式。實踐基礎：部分學校已經開展了項目式學習的實踐探索，為課題研究積累了豐富的實踐經驗。像烏海市濱河小學嘗試在學校落地實施項目式學習，老師們從最初的摸索到后來進行學科融合探索，雖然過程中遇到諸多困難，但也取得了一定成果；張家港市城北小學依托“蓓蓓農場”開展項目式學習，讓學生運用多學科知識解決農場實際問題，學生在實踐中不斷發現新知識，獲得探索的快樂。這些學校的實踐探索讓我們看到項目式學習在高中生科學素養培育方面的可行性，也為我們進一步開展研究提供了可借鑒的實例和操作思路。條件保障資金支持：學校高度重視本課題的研究工作，將提供科研啟動經費、科研項目經費等充足的資金支持。這些資金能夠保障我們開展各項研究活動，例如購置相關的研究資料、組織課題研討會議、開展實驗研究所需的材料準備等，確保課題研究在經濟方面沒有后顧之憂，得以順利推進。人員保障：課題組成員具備扎實的相關學科知識，涵蓋教育學、學科教學論以及高中各學科專業知識等領域，并且有著豐富的教學實踐經驗和一定的教育研究能力。成員們能夠熟練運用教育研究方法，對項目式學習在高中生科學素養培育中的應用進行深入分析、實踐探索以及效果驗證，保證課題研究的專業性和科學性，從而保障課題研究的順利進行。文獻保障：學校擁有豐富的圖書資料，涵蓋了教育教學理論、各學科專業知識、課程與教學改革等多個方面的書籍和期刊，能夠滿足我們查閱資料、深入學習相關理論的需求。同時，學校具備完善的網絡資源平臺，方便我們及時獲取國內外最新的研究成果、案例等信息，為課題研究提供全面的文獻保障，有助于我們站在已有研究基礎上開展創新性的研究工作。研究步驟第一階段（第13個月）：全面收集與整理相關文獻資料，通過圖書館查閱、數據庫檢索等方式，廣泛搜集國內外關于項目式學習以及高中生科學素養培育的各類文獻，深入分析其研究現狀、成果與不足。在此基礎上，明確本課題的研究框架，確定具體的研究目標、內容、方法等關鍵要素，進而撰寫詳細的研究方案，為后續研究工作的有序開展奠定堅實基礎。第二階段（第46個月）：深入分析項目式學習在提高高中生科學素養方面的優勢與不足，通過課堂觀察、教師訪談、學生問卷調查等方式，了解項目式學習在高中實際教學中的應用情況以及對學生科學素養各維度產生的影響。結合相關理論和前期實踐經驗，從項目設計、實施、評價、反思等多個環節著手，構建一套符合高中科學教育特點、切實可行的項目式學習教學模式，明確各環節的具體操作要點和要求。第三階段（第79個月）：選取若干所高中學校的部分班級作為實驗對象，開展實驗研究。將選取的班級隨機分為實驗組和對照組，實驗組采用構建的項目式學習教學模式進行教學，對照組采用傳統教學模式。在實驗過程中，嚴格按照教學計劃實施教學活動，同時通過定期測試、項目成果評估、學生學習過程記錄等方式收集相關數據，對比分析兩組學生在科學素養各方面的變化情況，以此來驗證所構建的教學模式在提高高中生科學素養方面的有效性。第四階段（第1012個月）：系統總結