當(dāng)一個十幾歲的孩子爬到書桌上，舉著東西往下扔時，老師約翰尼·迪瓦恩（Johnny Devine）并沒制止。恰恰相反——他和班上其他同學(xué)一樣，急切地想知道接下來會發(fā)生什么。

在這一瞬間，該學(xué)生和他的隊(duì)友們得到了其他同學(xué)積極的響應(yīng)，因?yàn)檫@件東西是他們手工制作的。一個由塑料制成，用膠帶固定的小降落傘按計(jì)劃打開，減緩了下降的速度，使貨物安全著陸。學(xué)生們一邊記錄著數(shù)據(jù)，一邊交換著滿意的笑容。盡管他們的任務(wù)還沒有完成，但是今天的測試使他們更接近成功，甚至有望成為有抱負(fù)的航空工程師。

為了提高參與度，迪瓦恩讓學(xué)生去解決專業(yè)科學(xué)家和工程師的問題。迪瓦恩說：“他們馬上就知道，自己所學(xué)到的知識可以應(yīng)用到實(shí)際工作中。學(xué)生之所以有動力，是因?yàn)檫@是一項(xiàng)真正的任務(wù)?！?/p>

“火星任務(wù)”項(xiàng)目，是華盛頓Science and Math Institute高中的高級預(yù)科物理課程中的五個項(xiàng)目式學(xué)習(xí)單元之一。這所小型的公立高中的特點(diǎn)是，強(qiáng)調(diào)通過實(shí)踐來學(xué)習(xí)，并聯(lián)絡(luò)社區(qū)資源和專家。

登陸火星的任務(wù)一開始，學(xué)生們就知道當(dāng)?shù)睾娇蘸教旃镜膶＜夜こ處?，將評估他們火星著陸裝置的最終工作模型。他們的模型必須反映出最佳思路，即如何在不破壞內(nèi)部物品的情況下，從軌道上將有效載荷送入火星表面。雖然真正的火星登陸器需要花費(fèi)數(shù)百萬美元，學(xué)生試驗(yàn)的發(fā)射裝置僅僅是攜帶4個易碎的雞蛋，但其原理是一樣的。

路線圖

雖然這個項(xiàng)目給了學(xué)生相當(dāng)大的自由，但它是分一系列精心設(shè)計(jì)的階段展開的，每個階段都有一個特定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。根據(jù)詳細(xì)的項(xiàng)目計(jì)劃，老師“為學(xué)生們創(chuàng)造了一個任務(wù)路線圖，”迪瓦恩解釋說，“讓學(xué)生們真正地跟著工程師的進(jìn)度，看看自己正在學(xué)習(xí)的東西是如何與相關(guān)問題聯(lián)系在一起的，如工程師們是怎樣成功在火星上著陸的?”

在介紹技術(shù)內(nèi)容之前，迪瓦恩希望學(xué)生們能對太空科學(xué)家的實(shí)際工作有個大致了解。通過觀看工程師為航天器設(shè)計(jì)入軌、下降和著陸系統(tǒng)的視頻，學(xué)生們開始進(jìn)入角色，準(zhǔn)備接下來的工作。

迪瓦恩介紹了一系列實(shí)踐活動作為項(xiàng)目展開，以幫助學(xué)生把物理概念付諸行動。例如，他們通過跌落試驗(yàn)和應(yīng)對真正的問題，來了解空氣阻力：他們將了解如何將著陸器減慢到合理的速度，以進(jìn)入稀薄的火星大氣層。

為了應(yīng)用動量變化的概念，學(xué)生們設(shè)計(jì)了安全氣囊系統(tǒng)，位于著陸器的底部——這個位置被稱為防撞區(qū)。他們嘗試使用氣泡膜和其他材料，作為貨物的潛在緩沖墊。

隨著總決賽日期的臨近，學(xué)生們繼續(xù)使用所學(xué)到的知識來測試、分析和修改設(shè)計(jì)?！澳惚仨氃诓煌脑囼?yàn)中重復(fù)使用方程，”一名學(xué)生解釋道，“一遍又一遍地使用數(shù)學(xué)方法，也有助于驗(yàn)證試驗(yàn)?！?/p>

迪瓦恩承認(rèn)，這個PBL課堂上的大部分實(shí)踐學(xué)習(xí)“可能看起來像在一個傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生的”，學(xué)生要通過探究調(diào)查來學(xué)習(xí)概念。與之不同的是，老師要不斷提醒學(xué)生“一直保持系統(tǒng)工程師的角色”。

實(shí)驗(yàn)室的每個研究都是在解決問題，并給了迪瓦恩更多的機(jī)會，提出探索性的問題，并對學(xué)生的理解進(jìn)行形式化的評估。這位老師解釋說：“每節(jié)課結(jié)束后，我們都會進(jìn)行大量的框架設(shè)計(jì)，這樣學(xué)生們就有機(jī)會反思問題，并將理論與實(shí)際聯(lián)系起來。 ”

與專家對話

當(dāng)學(xué)生們終于可以將寶貴的貨物從二樓著陸時，當(dāng)?shù)睾娇蘸教旃镜墓こ處焸兙烷_始對他們的成果進(jìn)行評估。

比測試數(shù)據(jù)更重要的是專家和學(xué)生之間的討論。例如，一位工程師要求查看團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的早期版本，并聽取了學(xué)生們修改的原因。當(dāng)一個叫伊麗莎白的學(xué)生聽到工程師們使用學(xué)生用過的專業(yè)詞匯時，她興奮不已。

“這是一種鼓勵——實(shí)際上是一種讓我們繼續(xù)努力的動力?！彼f。

迪瓦恩說：“他們之間進(jìn)行了非常深入、有意義的對話，這樣學(xué)生們就可以鍛煉著陳述自己的設(shè)計(jì)理由?！甭爩W(xué)生使用學(xué)術(shù)語言和應(yīng)用物理概念告訴老師結(jié)果，就能感覺到，學(xué)生們深刻地理解了他們設(shè)計(jì)背后的科學(xué)?！罢f到底，這才是我最關(guān)心的。”他說。

像專業(yè)人士一樣的管理

就像NASA的科學(xué)家在復(fù)雜的太空任務(wù)中進(jìn)行合作一樣，學(xué)生們也在火星任務(wù)項(xiàng)目上進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。迪瓦恩從以往的經(jīng)驗(yàn)中感覺到，學(xué)生們可能不知道如何有效地進(jìn)行合作，所以他教他們適用于專業(yè)人員的項(xiàng)目管理策略。

一個可行的策略是scrum。這是一個快節(jié)奏的日常團(tuán)隊(duì)會議的協(xié)議。學(xué)生們使用公告來跟蹤進(jìn)度和分配任務(wù)。每個小組成員通過回答三個關(guān)鍵問題來參與討論：

1.自從上次會議到現(xiàn)在，我完成了什么?

2.從現(xiàn)在到下次會議我要做什么?

3.目前我對這個項(xiàng)目有什么問題或擔(dān)心?

技術(shù)人員和軟件開發(fā)人員使用相同的方法來解決問題，并使復(fù)雜的項(xiàng)目在正確的軌道上運(yùn)行。迪瓦恩說，在PBL的課堂上，scrum“讓學(xué)生們監(jiān)督彼此說過的話”。他們一眼就能看出任務(wù)是否在團(tuán)隊(duì)成員中平均分配。對于老師來說，scrum是一個有用的工具?！八o了我一種溫和的方式，在學(xué)生完不成任務(wù)時，我可以借此提示和督促他們。”迪瓦恩說。

參觀迪瓦恩班級的工程師，強(qiáng)化了學(xué)生通過火星任務(wù)獲得的價值?！白寣＜襾砀嬖V我們，‘這是我們每天要做的事情。這些都是我在你們這個年齡時渴望得到，而沒有得到的東西’——會產(chǎn)生非常有意義的影響?！钡贤叨髡f。

本文由微信公眾號”智能觀“編譯，原文來源edutopia，原文作者Suzie Boss，原文來源。文章為作者獨(dú)立觀點(diǎn)，不代表芥末堆立場。