基于实际问题解决的项目式学习教学设计——以“急救利器AED进校园”为例.pdf

48生通报学物2023年第7 期总第58 卷基于实际问题解决的项目式学习教学设计以“急救利器AED进校园”为例*李玉莹1 花崔颖52*吕旺1安勐颖于雪莲（1 北京市第十八中学北京1000672北京教育学院丰台分院北京1000733北京市西罗园学校北京100077)摘要以“急救利器AED（自动体外除颤器）进校园”的真实事件为情境，聚焦核心任务：制作和展示AED进校园指导方案，引导学生以达成核心任务为目标进行问题拆解，探究AED和心肺复苏的作用原理，学习AED的实际操作和急救技能，合作完成AED进校园指导方案并分享交流。在项目式解决实际问题的过程中，启发学生将已有概念和科学原理应用到新的情境中，提升学生的创新精神与实践能力，发展学生核心素养。关键词项目式学习真实情境AED核心素养中国图书分类号：G633.91文献标识码：A义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版）（以下简称课程标准)中指出：“探究实践是源于对自然界的好奇心、求知欲和现实需求，解决真实情境中的问题或完成实践项目的能力与品格。倡导通过科学探究和跨学科实践扩展视野，增强本领。”项目式学习是一种指向素养的、严谨的学习系统设计，是支持学生通过解决真实问题培育素养的一种教与学的新样态。作为素养取向的学习方式，项目式学习已经成为深化中小学教育教学改革的突破方向之一。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任。在此次的项目式学习实践中，笔者从“急救利器AED（自动体外除颤器）进校园”的实际问题出发，聚焦核心任务：制作和展示AED进校园指导方案，引导学生拆分任务，在解决问题的过程中复习并应用人体呼吸系统、循环系统知识，学习急救操作，指导校园决策。启发学生“在做中学”，在解决问题的过程中学会像科学家一样思考，以期最终达到对决策的影响，促进学科知识的构建和多学科能力的迁移，提升思维水平，落实核心素养1项目简介统计数据显示，我国每年心源性猝死病例高达55万，平均每1 min就有1 人因为心脏骤停突然倒地，而目前心脏骤停抢救成功率不到1%，如果能够对患者及时进行AED除颤，可使患者生存率达到50%7 0%2 。学校因为人群密集，运动场所集中，突发疾病发生风险高，是AED配置的重点场所。随着AED进校园，教师借助项目式学习方式，引导学生以主人翁的心态助力校园AED的应用与推广，使AED急救设备能够发挥关键作用本文项目式学习依据的是课程标准课程内容（五）人体生理与健康和（七)生物学与社会跨学科实践的内容，通过2 个主题的学习，学生需形成大概念5“人体的结构和功能相适应，各系统协调统一，共同完成复杂的生命活动和大概念6“人体健康受传染病、心血管疾病、癌症及外部伤害的威胁，良好的生活习惯和医疗措施是健康的重要保障”，以及大概念9“真实情境中的问题解决，通常需要综合运用科学、技术、工程学和数学等学科的概念、方法和思想，设计方案并付诸实*基金项目：中国教育学会2 0 2 1 年度教育科研一般规划课题“新发展阶段区域整体推进项目学习的实现机制研究”（2 0 2 1 1 1 0 0 1 7 0 5B)*通信作者49通报学生物2023年第7 期月总第58 卷施，以寻求科学问题的答案或制造相关产品”。将人教版教材七年级下册“人体的呼吸”“人体内的物质运输”与八年级上册“用药与急救”的内容进行整合，在项目中学习“急救”新知识，复习运用人体部分已知概念，解决实际问题。2项目的学习目标依据课程标准对核心素养的要求，分别从生命观念、科学思维、探究实践、态度责任4 个方面制订了项目式学习不同阶段的学习目标（图1）。生命科学探究态度观念思维实践责任入项课：通过调查，发现问AED的重要性题，明确任务，规引出核心任务划问题解决步骤，提升逻辑思维通过对比心电图，通过资料分析，说出通过对比心电图，探子项目一探究心脏异常，分心脏骤停影响，判断究心脏异常，分析血AED及心肺复析血液循环障碍，最佳抢救时间，解释液循环障碍，明确苏作用原理明确AED作用，认胸外按压作用，提升AED作用，提升探究同结构与功能观科学思维实践能力通过小组模拟现实通过认识学习AED子项目二：急救场景，探讨最和心肺复苏术，掌AED配合心肺优急救方案，借助握急救步骤，明确复苏抢救心脏实践与探究，拓展急救要点，形成健骤停患者视野，增强本领康生活态度子项目三：通过学习AED与急小组合作制作AED进校园制作和展示指导方案并展示，提升理救，上升至向他人A E D 进校园性思维，为校园AED的应用推广宣传AED，普指导方案与推广助力及急救知识，落实社会责任图1项目式学习“急救利器AED进校园”的学习目标3项目内容项目逻辑上以“核心任务”为目标倒推确定“子项目任务”，在知识逻辑上，依据“作用原理到“实际操作”再到“指导决策”的正向逻辑展开，符合学生对事物的认知规律。项目逻辑和知识逻辑的相互平衡，旨在实现输人和输出的一体化，以及学习与应用的一体化，在探究实践中激发学生的探究欲、挑战欲和成就感。具体的设计方案见表1。表1“急救利器AED进校园”项目式学习方案设计项目名称驱动性问题活动内容项目成果课前活动：完成AED了解情况和急救意愿的调查问卷入项课：形成子项如何实现核心任务的拆分课上活动：确定核心任务为制作AED进校园指导方案，AED进校园的重要性目及任务讨论拆分子项目子项目1：判断心脏骤停对身体的影响；对比心电图，描述心脏异常明确“心脏面对突发的心脏骤停，AEDAED及心肺复苏作用的影响，说出AED的作用；分析资料，解释胸外按压作用及骤停”抢救和心肺复苏起到哪些作用原理原理方向子项目2：掌握AED使用方法；了解心肺复苏操作要领；小组考核比现场比拼AED配合心肺复苏抢急救操作规范拼，体验完整的急救过程和评价救心脏骤停患者子项目3：校园AED的布局？制订怎为校园AED布局出谋划策；制作校园突发心脏骤停应急预形成指导制作和展示AED进样的应急预案？如何协调案；完成并展示AED进校园指导方案方案校园指导方案AED的校园管理和维护50生通报学物2023年第7 期总第58 卷4项目实施4.1项目式学习主题的确立和任务拆分4.1.1项目式学习主题的确立教师播放北京地铁工作人员使用AED救人成功的视频，介绍AED设备已经配置在地铁各车站的醒目位置。提出问题：乘坐公共交通时，大家是否关注过站内的AED？北京地铁为什么如此重视AED的配备？通过问题将AED与学生日常生活关联，激发学习兴趣，启动学习过程。教师展示统计数据：“我国平均1 min就有1个人因为心脏骤停而倒地，且目前抢救成功率只有1%，但是如果能在黄金时间内使用AED配合心肺复苏急救，成功率将提升至50%7 0%。”并展示北京地铁、冬奥会场馆实现“AED覆盖”的新闻，最后回归学校，借助数据，展示学校AED设备对拯救生命的重要意义。教师现场展示AED设备并提出“我们不希望有机会用到AED，但是一旦出现意外，希望它成为救命利器。这就需要更多人了解它，能正确使用它”，由此引出项目主题4.1.2核心任务的拆分教师提出关键问题“如何实现校园AED的应用和推广？”并呈现课前问卷结果，在课前学生问卷调查中，学生及其家长整体对AED设备的了解程度不高，但是学习急救的意愿强，并且收到同学间点赞数最高的回答是：制作AED进校园指导方案，以期通过传阅、发放，实现AED的推广和普及。由此确定本项目的核心任务一制作AED进校园指导方案。教师针对核心任务提出要求：AED进校园指导方案是AED进校园的全流程指导方案，借助这份方案，人们可以获得AED从拆封到在校园安家及突发情况下使用的全流程的指导。教师提问：这份指导方案应该包括哪些环节？各环节的步骤和要用到的知识是什么？学生小组讨论并分享，确定子项目及对应任务：1）明确AED及心肺复苏作用和原理；2)应用AED配合心肺复苏抢救心脏骤停患者（实际操作）；3）制作和展示A E D 进校园指导方案，方案应包含校园AED布局、校园抢救的应急预案，以及AED设备的管理和维护。4.2子项目1：AED及心肺复苏作用原理4.2.1明确心脏骤停的症状及影响教师展示图片并提问：当一个人在公共场所晕倒，如何判断其发生了心脏骤停？学生运用所学人体知识，互相交流补充，说出心脏骤停患者无脉搏、胸部无起伏、呼叫患者时无反应等。教师出示心脏停搏后各器官不受损伤的最长时间（耐受时间）资料表（表2）及心脏骤停患者抢救成功率和开始抢救时间之间的关系（图2），并以数据介绍脑组织的质量、需氧量和需血量在全身的重要比例。引导学生结合所学人体生理相关知识和资料，分析心脏骤停对患者身体可能造成的影响，并判断患者晕倒后的最佳抢救时间。表2心脏骤停后各器官不受损伤的最长时间(耐受时间)3)组织器官心肌和大脑小脑肝脏肺名称肾小管耐受时间4610153060120120(min)100908070605040302010012345678910开始抢救时间（min）注：图中的抢救成功是以患者经抢救后能够恢复正常心跳为标准图2心脏骤停患者抢救成功率与开始抢救时间的关系 4 学生基于图表资料，结合所学的循环系统、神经系统、呼吸系统知识判断，心脏停搏后血液循环停止、呼吸停止，各器官处于缺血缺氧状态，继续分析，学生可知，因大脑在心脏停搏后的耐受时间为4 6 min，在各器官中耐受时间最短，而大脑皮层是调节人体生理活动的最高级中枢，一旦大脑受损后果严重，再结合线型图（图2），得出“最佳抢救时间是在4 min内”的结论。教师补充：据统计，北京市院前医疗急救中，救护车平均到达时间为1 8 min。学生在2 个时间的对比中明确了心脏骤停患者院前急救的重要意义，也为接下来分析AED和胸外按压的作用作好铺垫。通51报学生物2023年第7 期总第58 卷4.2.2探讨AED的作用经过上一环节的活动，学生已经明确，能否在4 min内提供有效救治将决定患者最终能否成功恢复心跳。教师追问：如何把握好黄金4 min？接着出示正常心脏跳动心电图（图3-a）和心脏骤停患者常见心电图（图3-b）并简单解释正常心电图中典型电波对应的心脏运a正常心脏跳动心电图（跳动频率6 0 1 0 0 次/min）心室心房收缩收缩电波电波b心脏骤停患者常见心电图（颤动频率2 0 0 50 0 次/min）注：图片来源于https:/ 标记心脏中正常的血液流动的方向，用“”标出心脏发生异常情况时，血液在心脏中主要的留存位置，并分析对血液循环带来的影响。左心房右心房左心室右心室图4心脏结构示意图学生在材料和已知的血液循环系统概念基础上作推理，可初步得出“患者心室收缩电波出现异常，心室高频率颤动”结论；具体分析“室颤”时血液的留存位置，可得出“大部分血液滞留于心室”的结论。进而明确，这样的异常会使血液循环系统无法正常工作，体循环和肺循环停止，全身器官处于缺氧缺血的危险情况下。教师追问：此时急需使用AED急救，所以AED的作用是什么？学生能够说出：AED作用是解除室颤，让心脏恢复规律地跳动。教师展示“心脏由室颤到借助电刺激恢复正常搏动”的动图，肯定学生结论。通过上述分析，在回顾心脏的结构与功能关系和血液运输原理的过程中，渗透结构与功能观，帮助学生理解生物体各层次之间的密切联系，认同人体是一个统一整体的观点。4.2.3分析心肺复苏的作用和原理教师提供文献资料介绍胸外按压时“胸廓下陷挤压肺泡”及“以人工泵手动完成心脏工作”的急救原理，学生在理解资料的基础上结合呼吸系统、血液循环系统的知识，可明确胸外按压对心脏收缩及呼吸作用的影响。在此基础上，教师追问：应用以上的结论，在实际抢救中，患者的哪种表现可以成为判断胸外按压有效的标准？提出备选选项：1 触摸患者的颈动脉，可触及与胸外按压一致的脉搏搏动；2)连接血压计，按压时可测出血压；3)患者嘴唇的青紫色逐渐消退。3 个问题引导学生将前期分析得到的新结论应用于实际的抢救场景中作推理判断。学生经过小组讨论，作出“3个现象均可判断胸外按压有效”的科学推理，并从“人工胸外按压使血液和氧气得以供应大脑”的角度解释原因在利用已有知识对胸外按压的作用和原理进行分析、推理、判断、解释的过程中，学生从新资料中获取和处理信息并进行科学解释的能力得到提升，实现“在项目中学习，在学习中做项目”的目标，教学过程中充分关注生物学学科的生活价值、生命价值。52通生报学物2023年第7 期总第58 卷4.3子项目2：AED配合心肺复苏抢救心脏骤停患者教师以课前调查问卷数据引人“在熟悉AED的使用并且接受过心肺复苏培训的前提下，9 0%以上的学生和家长，愿意对公共场所中发生心脏骤停的陌生人实施抢救”。因此，要完成AED进校园指导方案，学会AED的使用和心肺复苏的操作成为当务之急。4.3.1拿握AD的使用和儿爱办时正确操1教师展示AED设备，引导学生关注学案上“电极片和人体位置序号连线图（图5）”中的问题，观看AED的操作和使用视频，明确电极片贴放位置和AED操作方法。教师为各小组发放AED模拟机，学生以小组为单位相互配合，利用“急救假人安妮”“AED模拟机”模拟真实情况下心脏骤停患者的抢救，快速掌握AED的使用方法。?3图5电极片和人体位置序号连线图相比AED的使用，心肺复苏对操作步骤的专业性、规范性要求更高。教师将步骤拆解，利用“假人”，将“部位”“动作”“深度”“频率”“开放气道”“人工呼吸”等操作要领讲解演示。结合资料提出问题：为什么胸外按压的频率大大超过心脏正常收缩频率？为什么要用仰头提额法开放气道？在这部分实际操作的学习中，教师不只是讲“操作”而是“以问题牵动学习”“以操作促进落实”。学生带着问题思考，理解并判断易错步骤背后的必要性和科学性，将已知的科学原理应用到新情境中的问题解答和实际操作中，使每一步的操作不再是“记”而是“理解”和“设身处地服务患者”。4.3.2模拟救援比拼牛教师课前根据本班学生学情特点制作了“心肺复苏技能和AED使用测试表（表3）”，模拟“第一目击者”视角下的现场急救场景，表内包含紧急情况下学生能够达成的急救操作步骤和评价标准。学生在上一部分的学习中已经掌握AED和心肺复苏操作步骤，此时教师出示“心肺复苏技能和AED使用测试表”，作为学生“真实情境中初次尝试完整救援流程”的提示和评价指标表3心肺复苏技能和AED使用测试表表3心肺复苏技能和AED使用测试表考生姓名：测试日期：场景：你在公共场所看到有人突然摔倒在路面上，现场环境是安全的，靠近患者后，怀疑是心脏骤停，接下来你应该怎么做？检查和启动：检查患者有无反应检查（脉搏）呼吸启动应急反应系统：呼叫帮助、获取AED一旦考生呼叫帮助拨打1 2 0 获取AED，同组队员说：“防护装置在这儿，我去拿AED。放下一次性CPR屏障消毒面膜。心肺复苏：1)胸外按压高质量按压手掌根部放在两乳头连线中点胸骨下半部（1 5 1 8 s）进行3 0 次按压按压深度5 6 cm每次按压后胸廓完全回弹2）人工呼吸使用防护装置进行2 次人工呼吸压额提额开放气道每次人工呼吸持续1 s每次人工呼吸时产生可见胸廓隆起同组队员在2 次人工呼吸结束后说：“拿到AED了，我将在AED提示下接替按压。”AED（遵照所有的AED提示）开启AED上的电源正确粘贴电极片遣散人员以进行分析、按压电极键完成安全电击同组队员按照AED提示音接替继续按压确保电击后即刻继续按压学生小导师示意停止测试，如果考生顺利完成每一个步骤，请在口里打勾测试结果通过口未通过口小导师评语处：小导师签字：教师评语处：53通报学生物2023年第7 期总第58 卷实际学习AED和心肺复苏操作并参与比拼的环节中，学生不是简单地观摩体验，而是小组成员间相互配合、实际操作、反复研判、通力合作，形成“沉浸式”的学习，重视技能的落实和能力的达成。评价阶段，既有同伴的鼓励和点评，又有教师的评价和引导。无论是“参赛选手”“学生评委”还是“全程观摩的学生”，都在“教-学-评”一体化的体验中重新回顾了急救操作，在真实场景中扎实落实技能，为核心任务“制作和展示AED进校园指导方案 的达成搭好台阶4.4子项目3：制作和展示AED进校园指导方案4.4.1讨论校园AED布局教师介绍资料中国AED布局与投放专家共识推荐意见3，其中提到“建议单位或区域在公共场所配置AED时根据人口密度、人口流动量、分布距离等影响因素，可以按照第一目击者能够在3 5min之内获取AED并赶到患者身边为原则”。如何能够依据原则制订本校AED配置方案？教师补充可能用到的资料：1)本校各班级学生人数；2)各班级体育类课程每周时间安排表；3)包含“教学楼”“运动场”“餐厅”等标注的校区平面图。提出问题：在校园平面图中选择适合的位置放置AED，将“AED图标”贴在地图上，并说明理由。学生将专家意见中的投放原则，应用于本校“个性化”的场景中，作出AED配置位置的决策。小组讨论分析后，展开分享。有的小组表示将AED配置于操场，因运动过程中心脏负荷较大，突发心脏骤停的危险性高，配置于操场的AED能够第一时间抢救患者。有的小组认为应配置于教学楼学生人数最多的楼层，以期实现AED设备能够在最短时间内应用于患者的目标。还有学生想到学校与附近居民小区距离近，是否可以配置到学校门口处，既覆盖学校区域，又满足了附近小区的急救需要。组间的分享和评价也给了其他小组“新思路”“新想法”。教师肯定并鼓励学生，将这些有亮点的新思路都写在A E D 进校园指导方案里，以培养学生的责任意识和社会意识4.4.2制订校园突发心脏骤停应急预案校园AED成功安装后，提出新的任务：设计应急预案在校园突发心脏骤停事件时，指引第一目击者有序而有效地开展救援（以流程图形式呈现）。在小组讨论后的分享环节，学生从“检查倒地者是否发生心脏骤停”“有无其他学生在旁边协助”“能否在4 min内拿到AED等多角度，设计了环环相扣的应急救援预案。制订应急预案的环节，既能检测与应用前2个子项目获得的知识与技能，又能促进相关知识的迁移，借助有逻辑的思维链，解决现实生活中的实际问题。学生始终要在“灵活多变”的现实情境与困难中紧紧抓牢“急救知识与技能”的抓手，以严谨科学的思维不断突破难点4.4.3带制作和展示AED进校园指导方案经过前2个子项目和子项目3 中前半部分的知识技能与活动积累，教师提出核心任务：制作和展示AED进校园指导方案。要求：该方案应包括校园AED的布局图、校园突发心脏骤停应急预案、校园AED的管理和维护方案，以及小组成员能想到的其他方面。评价标准标示于板书：布局图要有理有据，应急预案要科学简明，管理和维护说明要全面细致。发给各组的材料包中包括：可粘贴的学校平面图、AED图标和流程图图标，以及其他材料工具。制作完成后，在学生展示的方案中，既有自已小组针对“应急预案流程”“AED管理维护标准”和“AED摆放位置”的独特见解，也融合了前期各组组间交流时的心得和经验。有的小组还提出“在地图上标注比例尺，用地理学学科的知识让大家明确AED的具体位置”；有的提出“考虑到AED需要充电，应尽可能避免雨水淋湿，如果在室外或操场可以与自动售卖机结合，设计成为一台设备，既方便寻找，也保证了供电和维护”；还有学生提出“了解周边小区AED的设置情况和居民对AED的了解情况，可以按照指南，组织志愿小队进社区宣传”。学生之间多角度的分享和评价使活动思路不断拓宽，活动方案得到进一步的完善图6 是部分学生AED进校园指导方案的作品展示。54通2023年第7 期月总第58 卷报学物AED大9第六乡组进校园学校突发心胜琳停点急换家指导方案指导方寨发现光者AED理依T确认意音意记一个月月一个串月品D过校园载人DB佳拍平便用AC送区2022/03/3112:56图6部分学生AED进校园指导方案的作品展示在教学过程中，学生和教师均实现了角色转变。学生转变为知识与技能的传播者和应用知识技能助力校园建设的决策者，在教师引导和帮助下，合作互助，完成核心任务，形成最终决策。5教学反思项目式学习急救利器AED进校园以真实的“AED进校园”事件为契机和主线，贯穿多个主题和学生活动，通过参与完成项目，激发学生好奇心，在解决真实问题的过程中，进行跨学科的思考和实践，学会学习与探究。1)选题“近生活”。AED进校园指导方案的选题是配合当下社会对AED等急救设备关注度不断提升和“AED设备开始在校园配置”的实际行动而确定的。选题与学生的实际生活关联非常紧密，能够较好地提升学生的参与程度 52)学生活动“重落实”。课堂上，学生通过小组活动，真实地评估“AED设备摆放”的科学性和合理性，实际操作AED抢救“患者”，学习心肺复苏技能并展开评比，无论是实际操作还是参与决策的过程都关注落实程度，强调过程性评价，实践操作过程中将“评价贯穿始终，以深度有效的评价促进活动开展03)核心素养“再提升”。学习活动中深度体现生物学课程的育人价值，包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任多方面的核心素养。通过对比心电图探究心脏异常，分析血液循环障碍，明确AED作用，认同结构与功能观,形成“证据-概念-新结论”的科学思维体系，提升基于证据和概念原理的分析判断能力。基于主题的活动内容，引导学生关注健康、关注生命，以主人翁精神参与校园建设。4)跨学科实践“重沉浸”。科学实践方面，重视跨学科的实践。参与“AED位置决策”时融人地理学和社会学知识，明确设备原理时应用物理学知识，强调用电安全。学生在活动过程中形成多学科的“沉浸式”体验。综合应用多学科知识，达成项目目标。将解决问题的想法和创意付诸实践，逐步形成团队合作意识、坚持不懈的探索精神、实践创新意识、审美意识和创意实现能力，提升核心素养。主要参考文献1中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版)S.北京：北京师范大学出版社，2 0 2 2.2Koster R W,Baubin M A,Bossaert L,et al.EuropeanResuscitation Council Guidelines for Resuscitation 2010Section 2.Adult basic life support and use of automatedexternal defibrillatorsJJ.Resuscition,2010,81(10):1277.3急诊医学.心脏骤停后的病理生理变化 M/CD.https:/ J.实用休克杂志（中英文），2 0 2 0，4（4）：2 3 5.5吕旺.应用中感悟知识的价值：以“关于流感那些事 初三复习课教学设计为例 J.生物学通报，2 0 2 0，55(2):15.6林佳.促进深度学习的生物项目式学习设计与实践.中学生物学，2 0 2 2,3 8（3)：7 5.(E-mail:)