基于问题的学习（Problem-Based Learning, PBL）

基于问题的学习是一种强调让学生体验问题解决过程并在问题解决中获取知识的学习方式，它是以问题为核心，关注问题解决的一种教学策略。

基于问题的学习（PBL）的基本要素：以问题为学习的起点；学生的一切学习内容是以问题为主轴所架构的；问题必须是学生在专业领域可能遇到的“真实”的非结构化的问题，没有固定的解决方法和过程；偏向于小组合作学习和自主学习，较少讲述的教学；学习者能通过社会交往发展能力和协作技巧；以学生为中心，学生彼此分工且必须担负起学习的责任；教师的角色是在学习过程中提供脚手架与辅导陪伴等。

基于问题学习的教学设计

1.问题的质量：PBL中问题的结构（良构和非良构问题）和复杂性决定了学生解决问题的难度以及他们解决问题的意愿。并且问题必须是学生在专业领域可能遇到的“真实”的非结构化问题，没有固定的解决方法和过程。

2.脚手架：PBL中的脚手架能帮助学习者把握非良构问题，同时温和的引导学习者学习内容，完成推理目标。教师可以通过提出开放性问题并实施一系列策略来完成大部分的脚手架支持。

3.自主学习：PBL的学习过程需要学生明确自己的知识漏洞、计划研究，以处理学习要点和评价学习结果。这一过程需要使用自我监控的学习策略，从而促进自主学习的发生。

4.协作：协作要求学生在讨论其发展性理解和假说的时候，将想法可视化，从而使其能够公开讨论与修订。 5.对学习与转化的反思：教师要鼓励学生持续地对其所发展的理解进行反思，反思过程能够帮助学生进行推理、明确知识漏洞，以及为把问题解决策略、自主学习策略和知识迁移到新的情景而做准备。

基于问题的学习要求学习者面对一个结构不良的问题并在问题解决过程中扮演积极的角色，在开发问题解决策略的同时，获得学科基础知识与技能。学习者必须完成的学习任务有：  确定是否存在某一问题； 创设一种精确的问题陈述； 识别为理解问题所必需的信息； 确定可用于收集信息的资源；  产出可能的解答。

基于问题学习的教学案例解析：初中人工智能课堂教学实践——《揭秘人脸识别》

本案例以《义务教育信息科技课程标准 (2022 年版)》为依据，以“该作品为什么能识别人脸进行支付，背后的原理是什么”为核心驱动性问题，拆解形成“人如何识别人脸→机器如何识别人脸→机器在训练过程中如何提取特征”的递进式问题链，围绕问题链设计全流程教学活动，形成“体验—认知—分析”的认知闭环。

一、课前准备阶段

本阶段为课堂问题探究与活动实施做好前置铺垫，核心完成学情适配、情境搭建、工具与素材筹备工作：

学生前置任务：开展生活实践调查，发现超市购物结账排队过长、消费体验不佳的真实痛点，为课堂真实情境创设提供现实依据。

教师筹备工作：

（1）制作可实现人脸识别支付功能的教具“AI智荐果坊”，搭建课堂核心探究情境；

（2）设计学习任务单、人脸步骤排序卡片、人脸特征标记素材、核心素养评价量表、思维导图模板；

（3）调试全流程数字化工具链：英荔人工智能训练平台、讯飞星火大模型、Visage Technologies面部追踪和分析平台；

（4）准备配套教学素材：班级学生人脸照片、哪吒或者花木兰人脸标注图像、人脸识别技术伦理相关微课视频。

二、课堂教学核心实施流程

本课总时长45分钟，围绕驱动性问题与子问题链，设计5个递进式教学环节，实现问题探究与活动实践的深度融合：

环节一：作品演示问题激趣。

核心目标：创设真实情境，抛出核心驱动问题，锚定整节课的探究主线，激发学生学习兴趣。具体活动内容：（1）教师结合学生课前调查的超市结账痛点，演示教具AI智荐果坊的人脸识别支付功能，邀请学生上台亲身体验，近距离感受人脸识别技术的真实应用场景。（2）教师提出本节课核心驱动性问题：该作品为什么能识别人脸进行支付，背后的原理是什么？明确本节课将通过拆解问题、分步探究的方式，揭秘人脸识别的完整原理与实现过程。（3）教师简要铺垫学习路径，引导学生带着核心问题进入后续探究环节。

环节二：探究体验技术感知。

核心目标：通过两个递进式活动，依次解决子问题一人如何识别人脸、子问题二机器如何识别人脸，搭建人类识别到机器识别的认知桥梁，让学生完整体验人脸识别的全流程，完成从感性体验到理论认知的初步转化。

活动一：人脸识别活动体验——人如何识别人脸

（1）教师展示班级5位学生的照片，提出基础探究问题：你能找出指定的小明同学吗？你是通过什么步骤认出来的？（2）学生独立思考，在学习任务单上对人识别人脸的步骤进行排序，完成后在小组内交流讨论排序依据。（3）教师邀请学生上台分享成果，板书梳理并确认人识别人脸的核心步骤：①看人脸→②辨别外貌特征→③判断人脸→④确认人脸。（4）教师引导学生开展类比迁移，小组讨论并猜想机器识别人脸的过程，邀请学生进行口头汇报分享，为后续机器识别的探究搭建认知脚手架。

活动二：人脸验证活动模拟——机器如何识别人脸

本活动分为“平台实操全流程体验和生成式AI理论解析两个模块，实现操作与理论的双向落地：

平台实操：（1）任务示范与讲演结合：以学生为主体、教师为主导，师生共同在英荔人工智能训练平台完成基础人脸识别任务。教师在平台创建分类任务，拍摄自己与示范学生的正面照，标注标签后导入平台数据集；学生通过平台可视化界面，实时观察数据预处理→特征提取→模型训练的进度条与输出变化，直观理解机器从图像中学习特征、识别人脸的过程。（2）教师提出进阶思辨问题：当输出值为90%时，说明模型识别准确率如何？若增加20张侧面照，可能对结果产生什么影响？，引导学生建立数据多样性与模型泛化能力的关联认知。（3）同伴合作与实践操练：小组合作完成升级任务，每组拍摄3名成员的多角度照片，每组至少采集20张图像扩充数据集，自主完成模型训练与人脸验证实操，记录模型识别准确率。

生成式AI互动：（1）工具赋能，理论转化：教师向学生提供提示语示例，学生根据自身认知调整提示语，与讯飞星火大模型对话，获取符合初中生认知水平的人脸识别原理解析，弥补操作体验中的理论空白，将碎片化的操作体验整合为系统化知识。（2）回顾活动，凝练原理：教师提出核心总结问题“通过刚才的活动体验，同学们知道机器是怎样进行人脸识别的吗？”，学生小组讨论后分享成果，教师归纳并板书机器人脸识别的三大核心步骤：数据采集→模型训练→模型推理，完成从实践经验到理论知识的转化，落实本节课教学重点。

环节三：特征展示深研解析

核心目标：通过人脸特征提取深度活动，解决子问题三机器在训练过程中如何提取特征，将抽象的特征提取过程可视化，破解传统教学中特征提取黑箱的教学难点。

具体活动内容：（1）教师提出核心探究子问题，示范操作Visage Technologies面部追踪和分析平台，展示平台对人脸关键点的实时标注功能，以及用线条连接形成的“面部几何图”，讲解机器如何通过识别眼角、鼻尖等关键特征点，计算特征点之间的距离和角度，量化面部差异、提取人脸关键特征。（2）学生分组自主体验平台，上传人脸图像，实时观察机器对人脸特征点的识别、标注与量化过程，直观理解机器“看人脸、辨特征”的底层逻辑。（3）学生完成学习任务单进阶任务：在哪吒和花木兰的图像上，手动标记眼睛、鼻子、嘴巴等部位的关键特征点，对比机器自动识别的特征点，深化对特征提取核心逻辑的理解。（4）邀请小组上台汇报分享探究成果，教师总结机器特征提取的核心逻辑：将人脸的视觉特征转化为可计算的几何参数，通过量化差异实现人脸的精准识别。

环节四：视频感悟技术反思

核心目标：引导学生辩证看待人脸识别技术，落实信息社会责任核心素养，完善对人工智能技术的全面认知。

具体活动内容：（1）教师提出拓展思辨问题：人脸识别技术为生活带来了诸多便利，但在使用过程中应如何保护信息安全？学生带着问题观看人脸识别技术滥用、违法作案的微课视频，思考技术应用边界与信息安全保护方案。（2）学生开展小组思辨讨论，分享“使用人脸识别技术的注意事项”“个人人脸信息安全保护方法”等观点。（3）教师总结强调：人脸数据采集必须获得当事人的知情同意，需严格遵守相关法律法规，合法合规使用人脸识别技术，树立个人隐私与数据安全保护意识，坚守技术应用的伦理底线。

环节五：归纳总结表现评价

核心目标：梳理本节课知识体系，完成学习闭环，通过多元评价检验教学目标与核心素养的达成度。

具体活动内容：（1）学生借助流程图或思维导图，自主梳理本节课的知识要点，构建人脸识别原理的完整知识体系，回顾从核心驱动问题到子问题破解的全探究路径。（2）学生结合本节课课堂表现，利用配套评价量表，从学科核心素养、小组协作两大维度7个细分项，完成自评与互评。（3）邀请学生上台分享本节课的学习收获与感悟，教师补充总结，升华学习主题，引导学生将课堂所学迁移到真实生活的问题解决中。

三、课后延伸

课后拓展任务：让学生寻找生活中人脸识别技术的其他应用场景，分析其应用优势与潜在风险，完成一份简短的探究报告，深化对技术的辩证认知。

拓展资源：基于问题学习的实践应用

（1）在武汉大学口腔医学院教学中心的PBL教室内，8名学生围绕一份复杂病案热烈讨论：有人梳理口腔疾病与全身联系，有人分析经济可行的口腔修复方案，有人查阅最新文献。一旁的教师观察记录，适时引导。这是学院推行“以问题为中心的学习”（PBL）模式的生动缩影。摒弃早期单学科、浅层化病例，创新开发“多学科融合型PBL病案”。每个病案都是跨章节的“患者故事”，涵盖基础医学、临床诊疗、医学人文、社会心理等多维度内容。设计遵循“逐步展开、激发提问、预留空间”原则，分“三幕”呈现（3-3-3课时），模拟临床。组建学科专家与非专家结合的案例撰写小组，依托真实病例，经PBL核心小组筛选、学生试用反馈、持续修改，建成高质量、动态更新的病案库。评价显示，超93.0%的学生认为PBL显著提升自学能力，94.7%认可其提高解决实际问题能力的价值，90.5%表示PBL有助于培养知识获取和终身学习习惯。学生实现从“要我学”到“我要学”转变，批判性思维、团队协作、沟通表达得到全方位锤炼。

（2）苏州大学《儿科护理学》课程的PBL案例包括支气管肺炎观察案例：教师给出现场病例场景，提出驱动问题：“如何根据该病例，观察肺炎患儿的缺氧变化？”以引导学生探讨呼吸系统疾病。先天性心脏病案例：课前要求学生自主搜集先天性心脏病的相关图像（如心血管解剖图、血管造影图等）。课上结合病例，探讨并解释先天性心脏病的形成机制。新生儿发育照护案例：引入课本上未详细提及但具有重要临床意义的“新生儿发育照护”情境，要求学生结合病例进行护理问题分析，扩展知识面。

（3）雨生百谷，且惜春光教学案例（广东省中山市东区水云轩小学袁老师） ：《雨生百谷，且惜春光》属于《二十四节气》绘本系列课程围绕“二十四节气”这一中华优秀传统文化主题，利用中山市东区水云轩小学信息化2.0工程资源，围绕“二十四节气”这一中华优秀传统文化主题，融合语文、美术、音乐和信息，实现跨学科教学模式。

其教学理念贯彻基于问题的学习（PBL）： （1）本次二十四节气-谷雨课程聚焦于问题，学生通过三个任务单问题启动学习。 （2）课程的学习内容和学生获得的知识技能是围绕问题来组织，而不是等级的形式排列。 （3）知识与问题之间存在相互转化的关系，例如美术的问题就是请采用喜欢的艺术形式表达你心中的谷雨节气，注意构图饱满、色彩和谐、形式新颖，学生绘画获得的知识与创作就是问题给出的答案。 （4）在二十四节气-谷雨课程中，问题激发知识的学习，知识的学习反过来被用于问题的解决。 （5）本次课堂以学生为中心的，学生自我导向的，以独立或者协作的方式学习问题。

教学设计链接：https://mp.weixin.qq.com/s/FsFddxQ4MRDtAlAeG1XK6Q

具体视频案例详见学习元-资源部分。

第二小组汇报链接：https://musk-online.fbcontent.cn/pub-musk-ai-studio/workflow/file/document/T6yNzmcFtmBHhDaXxmLuuU.htm

思考与讨论： “科学只能从问题开始”（卡尔·波普）。问题意识和问题解决能力是现代社会持续发展的动力，也是现代人自主发展的动力。融进现代理念的问题化教学适应社会和个人发展的需要，适应在信息技术环境中学习的需要，是现代重要的教学模式。培养学生的问题意识应该是教育的永恒主题之一，但在现行评价和考试制度短期内不可能有重大改变的情况下，我们应该怎样运用基于问题的学习与问题化教学来培养学生的问题意识呢？

PS：请在下方讨论区进行讨论，点击活动名称处的“任务讨论区”即可进入讨论区。 要求： （1）小组讨论，在下方的讨论区发表看法，由组长先发布讨论，同组成员在组长观点下方采取评论和回复的方式进行讨论。 （2）组间讨论，浏览其他小组的观点，并在其他小组同学观点的基础上进行观点拓展或补充或点赞评论（至少对一位同学的观点进行拓展或补充）。 （3）可查阅相关资料或案例，并分享在讨论区或上传至拓展资源。

基于项目的学习中的“项目”是管理学科中的“项目”在教学领域的延伸、发展和具体运用。因此，基于项目的学习是以学科的概念和原理为中心，以制作作品并将作品推销给客户为目的，在真实世界中借助多种资源开展探究活动，并在一定时间内解决一系列相互关联着的问题的一种新型的探究性学习模式。基于项目的学习主要由内容、活动、情境和 结果四大要素构成。

基于项目的学习主要有如下特征：

1.有一个驱动或引发性的问题。问题是用来组织和激发学习活动的，学习活动则是有意义的基于项目学习的主体。

2.有一个或一系列最终作品。而且学生之间要就作品制作进行交流和讨论，从而在交流和讨论中得出结论和发现一些新的问题。

3.关注的是多学科交叉的知识。来源于现实生活的问题是一种多种学科交叉的问题。在学习过程中，面对现实生活中的问题，学生需综合运用多种学科知识来理解和分析，单纯地依靠一门学科知识则无法解决所遇到的问题。

4.强调学习活动中的合作。老师、学生以及涉及该项活动的所有人员相互合作，形成“学习共同体”。在“学习共同体”中，成员之间是一种密切合作的关系。

5.学习具有一定的社会效益。基于项目的学习能促使师生与广大的社区进行联系，学生的作品，如学习过程所需的文献资料和学生的最终作品都能够与老师、家长以及商业团体进行交流和分享，学生制作的作品可以提供给商家在市面上销售，从而获得一定的经济效益。

6.学习是在现实生活中进行探究。基于项目的学习要求学生对现实生活中的问题进行探 究，学生通过探究获得学科知识的核心概念和原理，从而掌握一定的技能。

7.学习过程中需运用到多种认知工具和信息资源。在学习过程中，学生会使用各种认知工具和信息资源来陈述他们的观点，支持他们的学习。这些认知工具和信息资源有计算机实验室、超媒体、图像软件和远程通讯等。

在《学习科学与技术》课程中，为支持学生更好地理解课程理论并参与协作学习，本课程设计了一款学习伙伴智能体（Learning Companion Agent）。该智能体并不是传统意义上的“知识问答工具”，而是一个参与学习过程的人机协同学习伙伴。在课堂学习与项目任务开展过程中，它通过提问引导、概念解释、讨论支持与知识整合等方式，帮助学生逐步理解学习科学与教育技术的重要概念，并促进小组成员之间的协作讨论与知识建构。智能体强调启发式对话而非直接提供标准答案，通过持续互动引导学生表达观点、修正理解并形成更深入的学习认知，从而在课堂中形成一种人机协同的学习环境。

在本节“基于项目的学习（PBL）”主题学习中，该学习伙伴智能体能够在多个学习环节发挥支持作用。首先，在项目学习的概念理解阶段，智能体可以通过概念解释功能，帮助学生理解PBL的核心理念、驱动性问题设计、学习支架以及评价方式等关键内容。其次，在学生进行项目讨论或提出初步想法时，智能体能够通过动态提问机制生成层级化问题，引导学生对自己的理解进行澄清、拓展和反思，从而促进更深入的思考。再次，在小组协作讨论过程中，智能体可以分析讨论中的不同观点，提示潜在冲突点或遗漏内容，并提供结构化对比框架，以支协作学习中的意义协商过程。最后，在项目学习成果形成阶段，智能体还能够帮助学生整合讨论内容，并生成具有可迁移价值的实践建议。

通过在课程中引入学习伙伴智能体，课堂学习不仅能够获得即时的学习支持，还可以记录学生在概念理解、问题生成、协作讨论与知识整合过程中的互动数据，为后续学习分析和研究提供重要依据。从教学设计角度来看，该智能体为PBL学习活动提供了一种新的支持工具，从而更好地促进学习者在项目学习中的深度参与与知识建构。

学习伙伴智能体链接：https://www.coze.cn/store/agent/7628158558442012706?bot_id=true

      温馨提示: 可以复制链接至浏览器打开或点击链接直接打开。

1.秘鲁亚马逊国立大学开展了一项关于基于项目的学习（PBL）的实地案例（Case Study）研究。该项目以《物理化学II》课程为依托，带领化学工程专业学生深入当地农场，对真实的养鱼场水渠进行水文测绘与水动力学分析，旨在评估该水体的微型水力发电潜能以应对当地的能源可持续性挑战。实践结果表明，这种PBL模式成功促成了理论知识向工程实践的转化，学生们科学测算出该水渠具备 18.37 kW 的实际潜能和 84.19 kW 的理论潜能；其中，100%的参与学生认为该项目显著提升了他们的实践操作技能与复杂问题解决能力，并且这种直击本地真实痛点的教学模式，极大地激发了学生的学习动机与职业使命感，为拉美地区的可持续能源教育提供了创新的范本。

2.中国温州大学开展了一项关于融入元认知支架的基于项目的学习（PBL）的准实验（Quasi-experimental）研究。该项目以小学编程课程为依托，对比分析了70名9至11岁小学生在带有元认知支架的PBL与传统PBL环境下的学习表现，旨在系统评估该脚手架对学生计算思维、学业成绩及元认知能力的综合影响。研究结果表明，与传统项目式教学相比，引入元认知支架的PBL模式能显著提升小学生的编程学业成绩和计算思维倾向；尽管受限于较短的实验周期（5周），该模式未能显著提高学生整体的元认知能力总分，但它成功地在子维度上强化了学生的元认知调节能力，有效帮助初学者在面对复杂编程挑战时理清逻辑、自主监控进度并降低了任务难度。

基于项目学习的教学案例解析：《今天我做小导游》（四川省成都市双流区教育科学研究院、四川省成都市双流区棠湖小学）

以“在线学习与生活”模块中的“在线学习”单元为基础，通过“今天我做小导游”项目主题构筑任务主线开展单元教学，引导学生将生活中掌握的在线沟通和交流能力迁移到学习中，从而感悟在线学习的便利与创新性，体验信息对解决问题的帮助，逐步适应在线社会的学习方式。

该课程围绕新课标“在线学习与生活”模块的内容要求（3）对比实际案例，将生活中掌握的在线沟通与交流能力迁移到学习中，通过线上平台与他人开展协作学习活动，讨论学习规划，分享学习资源，感悟在线学习的便利与创新性；（4）根据学习、生活中的任务情境，使用恰当的在线平台获取文字、图片、音频与视频等资源，设计、创作简单作品。本项目按照问题解决的一般模式进行教学。整个项目分为“确定景点（主题）—项目规划—素材收集—创作作品—展示分享”五个环节（如下图），通过完成五个环节中不同的具体事项来培养学生的在线协作学习与交流、在线获取资源、数字化学习与创新、信息处理与输出等能力。

项目环节图

（1）激发认知冲突——情境引入

为了让学生在课堂上能够顺利运用在线交流平台，教师课前会发布以下任务：请学生在父母的帮助下申请微信和QQ，并提供线上的指导。在项目开始环节，教师在“云旅游”的基础上，提出任务情境：四川旅游局正在招聘小导游，希望你们来应聘。学生迁移已有的在线生活、交流经验，对任务进行思考、讨论，分析完成本单元任务的要点。在这个过程中，学生发现已有知识、经验不足以完成本单元任务，由此引发认知冲突，激发求知欲，为本单元新知的学习奠定基础。

（2）寻求解决策略——任务分析

为了完成单元任务，学生需要根据教师引导，对问题进行分析，讨论出方案初稿，并通过WPS在线文档、腾讯文档等在线文档进行记录，便于课后进一步修改优化。由于课后需要交流讨论、协作学习，学生会根据已有的生活经验提出通过QQ、微信、钉钉等在线交流平台实现远程互通。在探索实践的过程中，任务完成方式进一步明确。

（3）建构知识结构——新知学习

在这一环节中，根据规划方案，学生需要利用在线资源平台下载相关的素材，如文字、图片、音频、视频，为下一环节“创作简单作品”打下基础。由于学生缺乏相关知识经验，教师可为学生提供学习微课，或利用网盘提供下载链接。同时，资源下载后如何保存、共享也是学生在实践过程中要面临的问题，这时，教师可引导学生探索在线交流软件的另一大功能：资源共享。

（4）应用知识技能——问题解决

在这个环节中，学生需要运用数字化工具创作简单作品。由于学习对象是三年级的学生，对作品的精美度与质量不做过高要求，只需要检验学生是否有意识地按照学习规划来完成作品的创作、是否能够为自己应聘小导游演讲做多媒体支持即可。

在本项目中，教师为学生介绍客户端（如H5）、在线剪辑工具、AI创作工具等数字化工具，引导学生思考采用何种工具进行作品创作，并要求小组合作完成作品的简单制作。

（5）重塑认知结构——反思优化

在本环节中，小组成员利用有限的时间，进行正式的演讲，学生变身应聘者，在多媒体作品的支撑下，对景点进行介绍，教师变身评委，根据评分标准对小组进行考评，评选出优秀的小导游。最后，在教师的引导下，对本课例进行总结、反思、优化。

教学主要任务

项目核心实施流程（4 课时课堂教学）

本阶段为项目核心环节，围绕 4 个驱动性任务，以问题链驱动探究实践，逐课时推进，形成完整的探究闭环。

第 1 课时：探究桥梁的科学美

核心目标：破解桥梁结构的力学原理，完成桥梁承重实验探究，感受桥梁的科学美，落实物理学科核心素养。

核心驱动问题：桥梁的结构设计遵循怎样的力学原理？不同结构的桥梁承重能力有何差异

具体活动具体流程：（1）力学视角认识桥梁的结构美

教师导入：展示学生课前拍摄的各类桥梁照片，提出递进式驱动问题：① 桥梁按照结构形式可分为哪些类型？② 桥梁承重或桥面受到压力会产生哪些效果？③ 不同结构的桥梁受力特点是什么？

教师展示自制的梁桥、拱桥、桁架桥等典型桥梁模型，演示讲解各类桥梁的受力特点，引导学生完成简单的受力分析。

学生分组探究：用纸板制作平面桥、凸面桥、凹面桥，完成简易承压实验，观察不同结构桥体的受力形变效果，解释力的作用差异，搭建力学认知脚手架。

活动 2：数字化实验测量自制纸桥的最大承压能力（约 20 分钟）

教师讲解：介绍朗威无线数据采集器、力传感器的使用方法，明确实验目标，提出驱动问题引导学生设计实验方案：① 如何使用数据采集器和力传感器精准测量压力？② 如何制作简单的纸桥？采用哪些措施可以增强纸桥的稳固性？③ 如何规范测量纸桥的承压大小，保证实验数据准确？

学生分组实践：小组合作设计实验方案，用 A4 纸、胶带制作纸桥，应用力传感器测量纸桥能承受的最大压力，记录实验数据，撰写简易实验报告。

活动 3：成果交流与反思总结（约 10 分钟）

各小组展示自制纸桥，分享实验方案、测量结果与实验结论，教师提出驱动问题引导深度反思：① 设计时，你是如何提高桥梁稳定性的？② 实验测量结果是否达到了设计要求？存在的问题及原因是什么？③ 物理知识在桥梁设计中的应用体现在哪些方面？你对 “物理科学美” 有怎样的认识？

教师总结：梳理桥梁结构的核心力学原理，引导学生体会物理学对工程实践的支撑作用，完成科学美认知的落地。

第 2 课时：探究桥梁的人文和艺术美

核心目标：建立桥梁审美分析框架，挖掘桥梁的人文底蕴与艺术价值，落实语文、艺术学科核心素养。核心驱动问题：如何从多维度欣赏桥梁的人文美与艺术美？桥梁的美是如何实现功能、形式与环境的统一的？具体活动流程：

审美认知导入（约 10 分钟）

教师导入：通过诗句 “你在桥上看风景，看风景的人在楼上看你” 引发学生思考，提出核心问题：我们该如何欣赏桥梁的美？

师生交流：梳理桥梁不仅具备交通实用功能，更承载着城市文化、历史底蕴与艺术审美价值，以西安昆明池七夕公园的鹊桥为核心案例，开展深度探究。

桥梁审美维度拆解与探究（约 20 分钟）

教师提出递进式驱动问题，引导学生搭建审美分析框架：① 如何认识鹊桥的外在美、品味桥梁的底蕴文化美？② 桥梁的人文美和艺术美表现在哪些方面？③ 如果请你设计一座桥，你会如何兼顾它的功能、外观与周围环境的关系？

教师引导学生从外形、色彩、环境、人文4 个核心维度，拆解桥梁的艺术美与人文美，分组完成《桥梁审美因素分析表》，梳理艺术美（造型、色彩、景观亮化等）、人文美（时代背景、人文故事、自然环境适配等）的核心评价维度。

实践拓展与分享（约 15 分钟）

学生分组开展 “寻找身边最美的桥” 探究活动，结合课前收集的素材，用搭建的审美框架分析所选桥梁的艺术美与人文美，说明推荐理由。

小组分享交流，教师总结：桥梁的美是功能美、形式美与环境协调美的融合，引导学生体会桥梁背后的人文底蕴与艺术价值，建立科学与人文融合的认知。

第 3 课时：探究桥梁的工程建造与数学美

核心目标：掌握桥梁建造中的数学原理，完成简易桥梁搭建实践，感受工程与数学融合的美感，落实数学、工程技术核心素养。核心驱动问题：桥梁建造中遵循了哪些数学原理？如何用数学知识优化桥梁的结构与设计？具体活动流程：

数学原理认知导入（约 10 分钟）

教师展示各类桥梁的实拍图，引导学生观察桥梁中的拱形、三角形等几何结构，提出递进式驱动问题：① 如何应用三角形的稳定性增强桥体的承重能力？② 制作拱桥时如何设计拱宽和拱高？③ 如何认识桥梁建造中的数学美？

师生共同探究：讲解桥梁建造流程，分析三角形稳定性、圆与抛物线的几何原理、黄金比例在桥梁设计中的应用，拆解拱桥过船问题中的数学逻辑，让学生理解 “数学是桥梁工程设计的核心语言”。

工程实践：简易木桥搭建与加固（约 25 分钟）

学生分组实践：用木棍、胶带等材料搭建简易木桥，应用三角形稳定性原理对桥体进行加固优化，完成桥梁承重测试，记录优化前后的承重差异。

教师巡回指导，为学生提供工程设计脚手架，引导学生用数学眼光分析桥体结构，优化尺寸比例与结构设计。

成果分享与总结（约 10 分钟）

各小组展示搭建的木桥，分享设计思路、数学原理的应用方式、加固优化的效果。

教师总结：梳理桥梁工程中数学原理的核心应用，引导学生感受数学与工程、科学、艺术的深度融合，建立用数学眼光观察现实世界的核心素养。

第 4 课时：研究成果展示与交流

核心目标：梳理项目探究成果，完成跨学科成果展示与多元评价，形成科学 - 人文 - 艺术融合的完整认知，落实 “教 - 学 - 评” 一体化。具体活动流程：

成果展示准备（约 5 分钟）

教师明确展示要求：各小组提前制作短视频，结合桥梁模型、实验报告、审美分析成果，从科学、人文、艺术三个维度，展示项目探究过程、设计理念与核心收获，展示时长 3-5 分钟。

发放项目学习评价量表，明确评价维度与标准，引导学生带着评价标准观看展示。

小组成果展示（约 25 分钟）

各小组依次上台展示短视频与实物成果，补充阐述项目探究中的发现、感悟与创新点，完整呈现跨学科探究成果。

台下学生与教师针对展示内容提问交流，展示小组现场回应，形成思维碰撞。

多元评价与总结升华（约 15 分钟）

学生依据评价量表，从语言表述、过程展示、小组合作三个维度，对各小组展示成果进行评分，完成小组互评与自评，同时提出改进建议。

教师对各小组成果进行点评总结，梳理项目全流程的核心知识与能力目标，升华主题：桥梁的美是科学、人文、艺术的深度融合，现代科技为艺术发展提供了手段，艺术也为科技进步提供了创意与灵感。

布置课后拓展任务：完善项目成果，撰写科技小论文，完成桥梁主题的手抄报、绘画等创意作品。