导读
项目化学习简称PBL，是一套设计学习情境的完整方法。通过真实的、有意义的、连贯的项目经验，促成学生对知识内容深入而全面的理解。不仅要让学生觉得有趣、着迷，更是“学习的核心”。就像在公司或组织的项目中工作一样，我们模拟学生在团队中的学习，让他们去探究、研究、合作和创造持久的解决方案来解决现实世界中的复杂问题，这就是PBL的要点。
- 本文作者单位系上海市建平中学 、上海市川沙中学，冯碧薇 魏岩冰
- 本文原载于《上海教育》杂志2019年8月AB刊
在美国，项目化学习手段非常常见，常用于STEM教学过程中，使学生掌握课题研究的方法。除此植物，项目化学习在常规课堂上也普遍应用，比如：在音乐课上，老师会发放不同年代的CD，让学生完成一个称为“Decades”的项目。学生通过欣赏音乐和查阅资料，来了解不同年代乐曲的特征；最后选择某个特殊年代的乐曲以小组为单位进行编舞和展示。
通过这个项目化学习的过程，让学生认识到不同年代音乐的风格和特征。在自然科学和工程学的课上，这样的案例更多。比如：Abraham Lincoln Elementary School的老师让学生探究在塑料瓶中添加不同量的水，充气后观察塑料瓶弹射的远近，通过学生完成这个项目来辅助学生理解能量和力的原理。
同样，国内目前也越来越多应用项目化学习手段，特别在开展STEM教育时常以项目化为基础。然而，在常规课程中很少使用项目化学习方法。一些常见的做法是先让学生学习相关知识点，然后在单元教学中穿插探究活动，这个过程并没有引导学生围绕一个核心问题或挑战寻找解决方案，因此和PBL有较大差别。PBL则是通过设立一个真实有意义的问题，学生通过解决问题来获得书本中教师需要传授的知识点。
生物学教学中项目化学习案例分析
生物学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学。生物学理论的建立离不开实验探究，利用项目化学习能够更好地帮助学生形成科学思维、提高科学探究能力。教师需要学会创设适宜学生成长的空间，帮助每一位学生成长为积极的、有创新能力、能够相互合作的创新人才。以下以“探秘植物叶片颜色的奥秘”为例具体分析跨学科项目设计的内容、特点和实施方法。
学科教学中项目化学习设计策略
项目化学习设计时通常教师需要设置一个与日常生活、自然现象或是生产实践相关的情境引导学生思考，学生通过小组讨论、文献检索等方法，对教师的提问形成初步的认识。随后，教师通过任务单形式明确学生实验任务，学生在实验的过程中学习相关知识，应用知识解决真实世界的问题。最后通过学生交流展示、教师总结等方式，使学生对书本中的知识进行内化。
项目化教学常设计跨学科知识。生物学学科常与化学、数学、物理学科交叉，需要相关学科教师共同参与进行项目设计。比如：生物教学中，教师可以提出如下问题“如何在当地种植可食用的植物”，学生可以通过观察植物形态、测量植物生长情况、识别并描述植物生命周期的不同阶段，解释和推断环境因素是如何影响植物的生长地点和生长时间的。相关分析记录可以利用数学统计方法来呈现，学生学习统计学知识和作图，相关结论可以通过论文或答辩形式来展示，学生学习写作来完成口头和书面形式的表述。
此外，生物学科还能够与社会科学调查、信息技术、写作等技能相结合。比如：国外生物学课上开展名为“Ebola-Going Viral”的项目化学习，学生需要完成几个任务：小组团队合作来了解埃博拉病毒如何传播，如何引起死亡以及公众对疾病的态度；制作一套问卷调查医护人员（调查传染病与社区人员之间的联系）和社区公众（调查公众如何识别传染病及看法）；收集数据并与全国统计数据（如CDC）进行比较，找出误解；开发一项产品，它通过以可访问的形式呈现科学数据来解决公众理解上存在的问题，基于调查提出一种控制埃博拉疫情蔓延的解决方法（须采用多媒体技术）。在完成任务的过程中，学生能够掌握生物学知识、社会科学调查方法、医学常识、信息技术和写作技能。
结语
生物学学科核心素养的落实是课改的重点和难点。其实，学科核心素养中提出的科学思维和科学探究能力的培养并不是一个孤立的阶段，也不是单纯通过常规课堂中理论教学的培养可以一蹴而就形成的，这是一个连续渐进的过程。中小学阶段，借鉴项目化学习教育方式，开展STEM教学，一定程度上已经提高了学生对自我、对社会和对科研的认识。在此基础上，将项目化理念推广，应用于常规生物学课程，或能增强学生对自然现象的好奇心和求知欲，掌握科学探究的基本思路和方法，提高解决真实情境的实际问题的品格和关键能力。
“探秘植物叶片颜色的奥秘”
项目化学习案例
一、活动开展背景分析
叶绿体色素种类、叶绿体色素的提取和分离是高中沪教版《生命科学》第一册第四章的相关理论教学和实验教学内容。常规的教学方式是通过理论教学使学生认识叶绿体色素的种类，通过实验教学使学生能够分离观察到不同叶绿体色素呈现的颜色。这个过程中，学生对于知识的理解往往停留在记忆的层面，无法用所学知识来解决日常生活中的问题。通过项目化学习的方式，不仅能够将跨学科知识融合在生物学教学中，也能够使学生在完成项目过程中，主动构建知识，提高问题解决的能力。
因此本项目通过抛出一个与自然现象相关的问题引导学生思考并进行实验探究：为什么自然界植物叶片的颜色多样（红色、绿色、黄色、甚至出现相间的颜色）？同时向学生明确 2 个实验任务：科学探究——不同颜色植物叶片中的色素如何提取与分离？工艺制作—— DIY 光谱仪，观测色素对不同波长光的吸收。通过实验任务来帮助学生主动构建知识。最后通过交流展示、教师总结使学生内化知识。
二、项目化学习内容
利用植物生理、化学物质的提取与分离、光的色散等原理进行提取并分离不同颜色植物叶片中的色素，观察色素的种类和颜色；利用化学萃取法认识不同颜色植物体内色素的性质；设计制作简易光谱仪，并使用 DIY 光谱仪观测色素对不同波长光的吸收情况。
三、相关科学原理
叶片中有叶绿素（通常呈现绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色）。花青素（液泡色素，通常呈现红色、紫色）等。由于不同色素含量差异，会导致植物叶片颜色变化。比如在秋冬季节，叶绿素降解使叶片呈现出黄色；有些植物在特殊季节能够合成更多的花青素，因此叶片会变红。植物叶片的颜色与色素的种类以及含量密切相关。
色素的提取和分离则与化学相似相溶的原理密切相关。色素化学性质方面分为两种，分别是不溶于水而溶于有机溶剂（如无水乙醇、石油醚、丙酮等）的色素，如叶绿素、叶黄素等；以及溶于水的液泡色素。利用纯水可以提取出液泡中的色素，利用无水乙醇则可提取叶绿体色素。如需对不同颜色色素的化学性质进行探究，可以利用化学萃取的方法，比如：使用无水乙醇提取紫色植物的色素（比如鸭跖草），可能同时提取到花青素和叶绿体色素，随后在分液漏斗中加入丙酮，则可通过分层观察到两种不同色素的溶解情况和颜色。
植物叶片的颜色还与物理层面的知识相关。植物通过叶绿体来进行光合作用，叶绿体色素对红光和蓝光吸收较多，而对绿光却不吸收，并把它反射出来，因此，我们看到的植物叶子呈现绿色。利用光源、三棱镜、光栅、植物色素提取液和光屏组装制作简易色谱仪，相关科学原理如下：当光源经过植物色素时会被吸收掉一部分颜色的光，随后通过三棱镜直射，在光屏上投射，能够观察到植物色素吸收的光的颜色。通过对光的进一步认识，以及制作色谱仪，可以帮助进一步认识物理学和生物学原理。
四、项目特点
通过实验、数据分析和工程制造，让学生通过查阅资料、阅读相关书籍了解身边的植物及其生理特征，帮助学生理解生物教学中光合作用的本质，认识光合色素的种类，认同生物与环境的多样性与统一性，从而使学生敬畏生命，敬畏大自然。在提取色素的过程中，学生能够通过实验认识化学中相似相溶的原理，更好地将抽象的知识和概念应用到科学研究中。学生进一步制作色谱仪，则可以帮助认识物理学中光的传播特点。
五、实施方法
1. 教师发放任务单，明确活动任务，学生资料检索（课后完成）
2. 学生分组设计并完成实验（2~4 课时）
3. 学生交流展示（1 课时）
4. 教师总结项目化学习中涉及的科学原理，巩固内化知识（1 课时）