项目式学习空间的特点及概念模型属性越来越受到重视

项目式学习是基础教育领域一种重要的学习方法。它结合了用于解决现实世界问题的深度学习和基于实际环境的体验式学习。基于项目的学习是一种围绕项目组织的体验式主动学习模式，旨在使学生获得知识以解决项目中出现的问题，从而实现有意义的学习。项目式学习强调问题的真实性、知识的建构、过程的实用性、结果的开放性、跨学科的研究性学习。

2020年，教育部修订了2017年版《普通高中课程计划》和普通高中各学科课程标准，更加注重学生核心素养、空间感、联系、想象力和批判性思维。基于项目的学习由于其天然的跨学科属性而受到越来越多的关注。特定的学习空间激发和促进特定的学习活动。本研究结合我校工程项目式学习实践，提出项目式学习空间概念模型，分析学习者在学习空间内的学习行为。本文提出的项目式学习主要针对以学生为中心，

一、项目式学习空间的特征和概念模型

1.项目式学习的特点

项目式学习的关键是“项目”，它与其他学习方法相比是独一无二的。从学生的发展需求和中学学习环境的角度，可以得出项目式学习的两个显着特点。

一是在真实或模拟的真实场景中进行，旨在提高学生面对现实世界的解决问题的能力。其次，项目实施的过程需要不断的时间积累。尽管遵循了某些研究步骤，但步骤之间的顺序并不严格和灵活。

一般来说，基于项目的学习过程大致可以分为四个阶段：构思、设计、实施和操作。在实际实施过程中，还可以细分为：产生研究问题、制定研究计划、编写研究计划、原型制作、调试改进、沟通展示、评价反思等。后续还可能涉及产品创意， 等等。

每个阶段可能有多个循环，学生的学习过程呈现螺旋上升的轨迹。

2.基于项目的学习空间的概念模型

“空间”是一门与人类生活密切相关的古老学科。人类对空间的理解经历了从古希腊自然空间概念，到现代物理空间概念，再到现代社会空间概念的过程，逐渐有将空间视为人类产物的趋势。活动、个体感知空间、个体社会关系空间、个体在社会中的地位，都是空间的组成部分。

目前对于学习空间的定义还没有达成共识。与空间理论更紧密结合的定义是：学习空间是以学习者为实践和体验的主体，以知识的生产、继承、传播和消费为媒介，以学习活动为基础的学习空间。广度的扩大和深度的挖掘是为此目的的特殊领域。

结合空间理论与上述学习空间的定义和项目式学习的特点，作者将项目式学习空间描述为如图2所示的概念模型。模型中的外环是重叠物理学习空间、互动学习空间和自学空间；内环是以学习者为中心的项目式学习过程；中环是学习者在三个空间叠加和自我构建下的学习行为。

(1)物理学习空间

物理学习空间是可见的学习环境，对于基于项目的学习，包括正式（例如教室、图书馆、实验室）和非正式（例如校园区、讨论室、加工厂、材料市场、陈列室）、与项目相关的公共地方等）物理物理空间。过去，物理学习空间更多的是作为师生传递信息的空间。随着信息技术的发展，学生获取信息的渠道越来越多，物理学习空间也逐渐向两个方向扩展。

首先，通过现代信息技术的应用，扩展物理空间的功能，例如在普通的教室或实验室，增加智能手机、平板电脑、交互式电子白板等设备，以及录屏软件、可视化工具、教室等。等教学辅助平台等，重构物理空间。

二是通过现代交通工具和物联网技术扩大物理空间的范围。例如，学生可以使用各种交通工具在各个大学的实验室进行实验，或者通过物联网在异地操作实时物理实验系统。

(2)互动学习空间

互动学习空间是学习者与“他者”之间的互动环境。这里的“他者”包括存在和不存在的“人”和“物”（包括物理对象和虚拟对象）。对于基于项目的学习，“人”包括学校教师、实验室管理人员、专家学者、工程师、用户群体和材料供应商。现实世界中的实物包括实验设备、材料、场地设施、车辆等；虚拟对象包括软件、电子资料等。

学习者是互动的触发条件，影响互动的方式和结果，在互动中获得学习经验，促进意义的建构。随着云计算、物联网、虚拟现实、人工智能等技术的发展，交互的形式和深度不断扩展。例如，物联网实现了物与物与人之间的无处不在的连接；人工智能让这种联系更自然、更深入；虚拟现实就是将这种交互空间加深到分子内部，甚至延伸到空间中。

(3)自学空间

项目式学习是真正的问题导向学习，其本质是劳动实践。黑格尔曾经指出，劳动不仅在消费事物，而且在塑造事物，在塑造事物的同时，也在塑造人本身。基于项目的学习从最初的想法到最终的工作原型有一定的时间延迟。

这种时间延迟带来的空间扩展，形成了学生自我建构的空间。物理空间和交互空间是自我空间形成的基础。在自我空间中，学生将反思自己的行为和想法，以及与项目团队和其他群体的沟通方式，从而不断重构自己的知识和能力，重塑自己的价值观。理念，促进工程思维的形成。

二、学习者在基于项目的学习空间中的学习行为

学习行为是指学习者在一定动机的引导下，为了获得一定的学习结果而与周围环境进行的双向互动活动的总和。

在项目研究的不同阶段，学习者在不同的学习空间中表现不同。对他们的行为进行系统分析有助于设计和建立更有针对性的学习空间。我校针对理工科和工程实验班的学生开展了为期一年半的项目式学习。在课程学习的基础上，学生需要提出课题，并利用校园内的创新实验室和相关大学的专家、学者和实验室资源。，经历工程项目研究的全过程，最终完成项目并参加各种展览和技术竞赛。现以我校智能工程领域的项目式学习为例，

1.构思阶段

在项目构思阶段，学生需要组建项目团队，根据实际工程问题进行社会调研和市场调研，在调研分析的基础上结合各种数据和信息，对设计进行初步的多因素分析计划了解技术特点和细节，明确制约因素和各种影响因素。

以“盲人智能拐杖”项目为例，学生需要在教室、实验室等物理空间学习基础知识；去图书馆查阅资料，走上街头，满足盲人在城市公共场所出行的需求和现有需求。对城市公共设施进行实地调研；使用手机、笔记本电脑等访问网络数据库，了解现有的研究成果和产品。

在互动空间中，学生需要组建项目团队，明确分工，与学校导师沟通，联系理论专家、学者、工程师等专业人士，进一步分析项目的可行性。最重要的是，学生需要接触盲人并了解他们的真正需求。学生应根据用户需求、现有产品和技术考虑安全性、便携性、成本、可行性、可用的技术支持等。结合已有的基础知识和通过学习可以掌握的专业知识、项目实施时间和设备等条件，学生逐渐形成对项目的清晰认识。在这个过程中，学生需要不断地构建自己，包括自我调整、

2.设计阶段

在项目设计阶段，学习者团队需要结合概念阶段的调查和分析，应用工程语言描述用户特定需求，确定要解决的技术问题，提出符合一般设计原则和规范的多种解决方案，并能够应用数学和工程。方法，结合社会和文化因素进行比较权衡，使用更复杂的草图（使用手绘或计算机辅助设计）来表达设计思想，并根据计划综合选择材料和工具。

学生需要结合实验室现有材料，征求指导教师和专家学者的意见准备材料；在采购过程中，需要与供应商就材料的价格、性能、售后、技术信息等问题进行沟通。以“基于深度学习的老年人跌倒防护装置”项目为例，同学们基于市场调研和社会调研提出了多项解决方案。

在项目设计阶段，学生在课堂上参与工程设计课程的学习，在工程实验室完成控制器和传感器的测试，在讨论室和会议室进行小组讨论，咨询校内专家学者实验室。最终的解决方案是：设备检测到老人跌倒后，设备会自动给老人腰部佩戴的轻便安全气囊充气，减少身体跌倒时对髋关节等部位的冲击，从而起到最大程度的保护作用。跌倒时髋关节脆弱。等易损部位，减少跌倒对老人的伤害。

结合购物平台与商家的沟通，最终选定了Arduino 101开发板、加速度传感器、山地车应急充气阀、腰部安全气囊等材料，初步完成了设计图纸。这一阶段学生的自我建设包括：系统性和创造性思维的逐步形成，开始注重设计中的人文理念和美学原则，通过平衡不同的材料和成本来体验工程师的工作等。考虑。

3.实施阶段

在项目实施阶段，学生团队需要利用实验室的工具设备和项目提供的材料编写程序，完成机械部分、传感器部分和控制部分的组装，制作出产品原型。这个过程是基于项目的学习过程中持续时间最长的阶段，并且可以经历多次迭代，需要对设计进行不断的调整。

这个阶段对学生的专注力、抗挫折能力、计算思维、时间规划与管理、人际交往能力等提出了很高的要求。不同的人群。有效的沟通技巧。以“基于SLAM（Synchronous Localization and Map Construction）的移动垃圾桶”项目为例，实施阶段历时近一年。

这个项目涉及到ROS平台、SLAM技术等专业知识，对高中生来说是一个很大的挑战。因此，学生除了在课堂和实验室学习基础知识外，还需要去大学的博士课题组学习算法，学习SLAM。技术专家咨询、与实验平台和传感器供应商的技术人员交流，了解数据和系统建设细节计算机辅助设计是指，并在各种校园环境中进行广泛的测试。虽然多次考试失败，最终没有完全实现预期的功能，但学生的抗挫折能力、与不同人群的沟通能力、时间管理能力都有所提高。

4.运营阶段

操作阶段是工程项目化学习的最后阶段。学生团队需要对搭建的产品原型进行技术测试，编写技术测试方案和实验报告，从效率、形式、流程等方面对方案进行评估和优化。学生需要撰写研究报告，设计制作展板，在各种平台上向公众展示和解释自己的设计，并接受公众咨询。当学生反思整个项目时，他们会理解科学理论与工程现实之间的差异，并认识到现有工具和材料的局限性。

以“斜拉桥检测螺旋爬行机器人设计”项目为例，同学们对自己搭建的样机进行了大量的测试和调试，并不断与高校专家、学者和工程师进行讨论，改进结构根据测试数据。在参加英特尔国际科学与工程奖（Intel ISEF）的过程中，学生们通过与国外研究小组的交流了解到，后者使用了大量的专业分析软件，如MatLab、Simulink等，因此对各种数字化工具的应用对工程研究的巨大推动作用有了更深的认识，逐渐明白工程项目研究是一个不断迭代的过程，

三、项目式学习空间建设的几个关键点

1.物理学习空间需要灵活开放

基于项目的学习过程可能会重复很多次，而且是一个循序渐进的迭代过程。因此，需要讨论空间、设计空间、实验室和操作空间来支持项目开发的全周期。在校园物理空间的设计中，要注重灵活性和开放性。灵活多变的空间布局可以促进更多类型学习行为的发生，促进交流学习。在项目式学习中，每个学习小组可能同时处于项目的不同阶段，对物理空间的需求也不同。可以在更大的空间内合理布置不同大小的全开放或半开放空间，满足用户的需求。不同的需求。

未来，基于项目的学习空间设计还需要考虑基于物联网等技术的物理学习空间的扩展。

2.互动学习空间需要关注无处不在的沉浸式交流

项目式学习需要构建一个以学生为中心的泛在交互空间，让学习者随时随地以最简单的方式与人或物进行交互，与他们随手可得的设备进行交互，从而实现信息交流。项目式学习要求学生面对真实复杂的环境计算机辅助设计是指，在不断的交流中激发认知矛盾，形成探究的动力，完成知识、技能、价值观的内化。

因此，互动学习空间也需要注重面对面的沉浸式交流。比如与专业人士进行深入的面对面交流，不仅可以学习专业知识和研究方法，还可以从专业人士的习惯、言行中体验优秀工程师的素养和大师风范，让学生有对精神层面的深刻理解。

3.自学空间要求学习者提高信息分析能力和独立思考能力

信息技术的快速迭代不仅给高中工程项目的研究带来了便利，也对学生的自我建设产生了不利影响。

首先，信息的即时性和易得性会造成迷失感，使学生在项目研究过程中必须在海量和复杂的信息中进行识别和选择。因此，在项目式学习过程中，要求学生有效运用科学的信息分析方法和工具，不断关注问题，获取真实有用的信息，以免迷失方向。

其次，标准化的信息获取方式和信息来源的同质化导致思想趋同，使得学习者的思维方向被相似的信息所吸引，导致个体和团队的知识结构同质化，阻碍了创新能力的发展。.

对此，教师应通过物理空间内部区域的设计、研究轨迹的痕迹、互动过程中的面对面交流，为学习者提供促进独立思考的空间。工程项目式学习，让学习者体验个人风格、项目研究过程和个人认知轨迹，激发他们的创新思维和创造力。

来源丨《中国现代教育装备》