1. 引言
1.1. 当代青少年“自然缺失”现象日益严重，社会警钟已然敲响
如今，在城市化进程的持续推动下，人与自然之间的鸿沟正不断扩大，这已然成为现代世界中无可争议的事实。在城市化过程中出生成长的新一代青少年，在童年缺乏与真实的自然环境之间的接触，少有在自然环境中进行体验、探索和学习的机会。这使得很多青少年在自然认知、自然责任和身心健康等方面都出现了一定的问题，并影响到其未来的发展。2010年，美国作者理查德·洛夫在其著作《林间最后的小孩》中对以上现象进行了整理和总结，将它们统一定义为“自然缺失症”[1]。而研究表明，青少年“自然缺失”现象的日益严重和近几年“宅”的趋势暗暗相合，如疫情期间，青少年与自然的联系、心理健康、幸福感和户外活动参与度都有大幅度的下降[2]。
1.2. 科学教育大势所趋，新政策助力自然教育
近年来，我国基础教育体系不断完善，国民受教育水平提升，对自然教育理念的接受度越来越高。同时，青少年时期是认知发展和道德观念构建的关键期，此阶段形成的价值观影响深远。为青少年提供持续接触自然的户外空间，是他们从自然中学习、与自然建立情感联结、实现自我成长发展的重要途径[3]。
2021年6月，国务院颁布实施《全民科学素质行动规划纲要(2021~2035年)》，提出青少年科学素质提升行动，要求建立校内外科学教育资源有效衔接机制，引导中小学充分利用户外科普场所广泛开展各类学习实践活动。7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》并提出双减：减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担，这为青少年走进自然开展户外探究活动提供了实践支持。总之，相关政策为中小学以及相关组织开展科学教育活动打下了良好的基础，也为中国自然教育提供了绝佳的发展机遇。
1.3. 融合项目化学习，户外科学探究凸显多元价值
探究、调查以及在新情境中运用知识来解决新问题，可以有效地促进学生认知发展和实践技能提升 [4]。以大自然为课堂的户外科学探究活动，能够引导青少年通过质疑、观察、提问、假设、实验、推理、评价和交流等一系列实践活动，发现自身科学知识体系中的不足，纠正错误认知，不断更新和完善自己的知识储备[5]。
项目化学习(Project-Based Learning, PBL)是一种学生通过积极参与现实世界和个人有意义的项目来学习的教学方法[6]。其思想源自于杜威的“做中学”，而后，威廉·克伯屈首次提出并实践了项目化学习。后来，随着建构主义与学习科学的发展，使得项目化学习在医学、教育、管理、经济等领域获得了广泛的认同与推崇[7]。基于项目化学习的户外科学探究活动，把项目化学习理念和户外科学实践融合，让学生在真实的户外环境探索科学，具有重要的价值。它能强化知识应用，锻炼探究技能，提升综合素养；同时，还能激发兴趣，增强环保意识，并有益身心健康。
2. 温州市三垟湿地户外科学探究活动设计
2.1. 活动原则
设计依据《环境教育教程》[8]来确定以下活动原则：
(1) 综合性和整体性原则
本次活动内容具有明显的跨学科性，因此在活动的设计上要综合各科教学，进行正确地整合，重在培养学生各方面的能力。在综合的基础上强调目标的达成，提高自然教育的效果。
(2) 互动性和学生本位原则
本次活动采用互动式教育策略，让学生在活动时与自然环境进行互动。在与自然的互动过程中，教师要引导学生自我安排、自我设计和自我管理，以主人公的身份参与到探究活动中来。
(3) 思想性和审辩性原则
自然教育强调培养学生的自然认知、生态意识和环境道德感，因此，教师要在活动的过程中融入可持续发展理念，引导学生在探究中进行正确的思考，更正自己的知识谬误。
2.2. 活动目标
(1) 引导学生通过亲身的自然体验，深入了解温州市三垟湿地的生物多样性，以及其丰富的自然和人文资源，同时清晰认识湿地的生态功能。
(2) 指导学生学习并熟练运用基本的科学研究方法，有效提升学生自主学习与探索实践的能力；帮助学生树立尊重自然、热爱自然的精神品格。
(3) 激发青少年主动了解三垟湿地的兴趣，使其深刻意识到人类与自然休戚与共的关系，以及当前保护环境的紧迫性。
(4) 鼓励学生在活动中主动与其他成员合作交流，积极且全身心地参与各个项目活动。
2.3. 项目设计
2.3.1. 设计维度
活动依据以下六个维度进行设计[7]：
(1) 核心知识
核心知识将从两个方面进行研究，分别是学科核心知识和跨学科核心知识。
(2) 驱动性问题
跨学科项目化学习中的本质问题是整合的，因此，设计时需要进一步将本质问题转换为适合学生年龄段的驱动性问题。
(3) 项目目标
活动主要在自然环境中开展，其目标参照《中小学环境教育实施指南》[9]，从知识与能力、过程与方法、情感、态度与价值观三方面结合实际的项目教学活动具体制定。
(4) 学习实践
夏雪梅通过分析大量的项目化学习实践后，构建了五种实践类型：探究性实践、调控性实践、社会性实践、技术性实践和审美性实践[7]。本次活动则以探究性实践活动为主，根据不同的项目活动，有选择地结合其他实践活动类型，并将驱动性问题的特点和项目经历融于相应的实践活动中。
(5) 成果展示
项目化学习成果能够比较直观的反映出学生在活动的习得性表现，它可以是个人成果，也可以是团队成果。
(6) 全程评价
活动以全程性评价为主，设计了以下评价体系：
① 对学生的评价：
活动结束后，为了解学生在此次活动中的学习情况，除了教师对学生的评价，还要进行学生互评、学生自评。评价方式以过程性评价和形成性评价为主，分为探究过程评价表和学习成果展示评价表，两种评价表以打星的方式呈现学生具体的情况，星星越多，说明表现越好。
② 对活动的评价：
活动结束后，学生对这次活动进行评价，主要从目标设置、内容设计、实施方法和实施过程这几个角度进行评价。评价表同样采用打星的方式。
2.3.2. 项目群设计
Table 1. Outdoor scientific inquiry activity project group at Sanyang Wetland
表1. 三垟湿地户外科学探究活动项目群
活动项目 |
开展形式 |
活动目的 |
我是一名植物观察家 |
观察、识别、记录、讨论 |
通过对三垟湿地植物的观察、识别，了解生物的多样性和统一性，发现不同生物具有不同生境。 |
鸟类观察员 |
观察、识别、记录、讨论 |
了解三垟湿地周围鸟类的种类、特征及其主要聚集点。 |
树的“专访” |
观察、测量、记录、讨论 |
通过对不同大树的“专访”，了解植物的生长和分布与环境的关系，培养吃苦耐劳精神。 |
三垟“小河长” |
观察、测量、发现问题、讨论、提出对策 |
采集三垟湿地内的水样进行分析测定， 了解水质与健康的关系， 理解当地环境因素对健康的影响。 |
生态小记者 |
旅游、观察、发现问题、讨论、提出对策 |
通过对三垟湿地工作人员和游客们的采访调查，发现旅游性污染的表现类型，培养环保行为。 |
三垟湿地怀古 |
参观、记录、发现问题、讨论、提出对策 |
通过对三垟湿地人文景观和民俗文化的考察， 了解生态环境对经济和文化的作用与意义。 |
做个湿地小景观 |
观察、记录、设计、动手操作 |
通过对三垟湿地形成原因的分析，尝试制作一个湿地小景观，理解生态环境的统一性。 |
现阶段，自然教育有比较多的形式，如自然游戏、自然观察、自然记录、自然调查、自然监测、自然探索等。为全方位提升学生的综合能力，确保学生在活动中得到充分锻炼，活动设计将博采众长，融合多种形式。本次活动以“多彩的湿地”为主题，结合三垟湿地不同景区的特点，设计了三垟湿地户外科学探究活动项目群(见表1)，相关活动地点见图1。
Figure 1. Relevant activity locations
图1. 相关活动地点
2.3.3. 设计模板
作为跨学科的户外探究活动，设计借鉴“4 + 1”项目化课程模式进行设计[10]，具体设计模板参照表2。
Table 2. Design template
表2. 设计模板
项目活动： |
单元主题： |
建议时间： |
项目简述： |
项目的基本信息： 类型：£A. 社会类项目化学习 £B. 科技类项目化学习 £C. 其它(综合) 学段：£小学 £初中 £高中 |
主要关联技能： |
主要关联学科： |
驱动性问题： |
核心知识： 学科核心知识： 跨学科核心知识： |
项目目标： |
材料准备： 教师： 学生： |
人数安排： |
作品结果表现方式： |
项目步骤 |
教师支架 |
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项目评价 |
1. 探究过程评价 2. 学习成果评价 3. 对此次活动的评价 |
学生档案袋材料收集 |
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2.3.4. 具体案例设计——我是一名植物观察家
该项目对学生所掌握的探究技能有着较高的要求，尤其考验他们在观察、记录以及解决问题方面的能力。通过前期实地调查，确定温州市三垟湿地“万寿园”景区为项目开展地点，并对周边植物予以了解(见图2)。
Figure 2. Location of the “I am a plant observer” activity and surrounding plants
图2. “我是一名植物观察家”活动地点及周边植物
在该项目中，学生将以小组协作的方式，深入景区对各类植物展开细致的观察、精准的判断以及详实的记录。在此过程中，学生不仅要熟知植物的名称、颜色、形状等基础特征，还要充分发挥主观能动性，依据自身的独特视角和兴趣偏好，将植物的特点以个性化的方式记录下来。
观察和认识植物的过程，学生需要运用多种科学方法，这不仅涉及到对生物多样性的认知，帮助他们理解自然界中生命的丰富性和独特性，还会借助增强现实(Augmented Reality, AR)技术，更直观、更深入地探索植物的奥秘，解决在观察过程中遇到的问题。
在制定研究计划以及编辑观察笔记时，学生们需要运用书面写作技巧与文字表达能力；而通过绘画的形式把植物记录在自然笔记中，则是对学生美术能力的直接考验。此外，小组之间的交流讨论以及共同完成观察任务，为学生提供了锻炼综合实践能力的平台。
具体实施方案见表3：
Table 3. Implementation plan for the “I am a plant observer” project
表3. “我是一名植物观察家”项目实施方案
项目活动：我是一名植物观察家 |
单元主题：多彩的湿地 |
建议时间：1~2个小时 |
项目简述： 运用多种科学观察方法，从多个方面对三垟湿地的植物进行观察，完成三垟湿地植物观察自然笔记。 |
项目基本信息： 类型：RA. 社会类项目化学习 £B. 科技类项目化学习 £C. 其它(综合) 学段：R小学 £初中 £高中 |
主要关联技能：探究技能、审美技能、交流技能 |
主要关联学科：科学、美术、语文、综合实践活动 |
驱动性问题：三垟湿地景区内的植物有如此多的色彩，它们又有哪些特点呢？请你当个小小植物观察家，将它们记录下来吧！ |
核心知识： 学科核心知识： 科学：生态环境、生物的多样性、利用技术解决问题 语文：口语交际、书面报告写作 美术：美术表现、审美技能 综合实践活动：责任担当、问题解决 跨学科核心知识： 团队沟通与合作、审辩思维与担当、问题解决与创新 |
项目目标： 知识与能力：1. 了解植物观察的方法。 2. 认识三垟湿地的植物。 过程与方法：1. 观察并分析三垟湿地不同植物的特点。 2. 通过多种方法和途径，主动并有效地搜集与植物有关的信息。 3. 在讨论的过程中能有效表达自己的观点，并与他人有效沟通。 情感、态度与价值观：1. 关爱自然，尊重生命。 2. 善待他人，能积极、平等地与他人合作，并学会尊重不同的观点。 |
材料准备： 教师：1. 放大镜；2. 计时工具；3. 评价量表；4. 学生平板 学生：1. 彩色笔；2. 笔记本；3. A4纸若干张 |
人数安排：2~3名指导教师；20~30名学生 |
作品结果表现方式：三垟湿地植物观察自然笔记 |
项目步骤 |
教师支架 |
介绍活动 放眼三垟湿地，我们能看见许许多多的颜色：蓝色的天、绿色的草、红色的花……今天，就让我们走进三垟湿地，一起探究一下这里的植物为三垟湿地增添了哪些色彩？ (一) 明确活动目的 在三垟湿地生态园内用多种方式了解三垟湿地的植物，并完成植物观察自然笔记。 (二) 师生讨论，约定规则 1. 活动过程中要遵守纪律，听从指挥。 2. 以小组为单位进行活动，出现意外及时报告。 3. 严禁破坏湿地环境的行为。 4. 注意安全，禁止攀爬。 5. 在规定时间内完成任务，及时集合。 |
教师在介绍规则的时候，注意聆听学生的反馈意见，并及时解答。 |
二、制定计划 (一) 小组讨论 1. 从“五感”体验法中明确观察植物的四种手段，即听觉、嗅觉、视觉和触觉。 2. 通过网络资料了解植物。 3. 通过植物识别软件，利用AR技术了解植物。 (二) 制定计划，明确要求 1. 明确观察植物的要素(如叶、花、果实)。 2. 明确自然笔记记录要素(如植物形态、名称等)。 (三) 交流计划，统一要求 建议每份自然笔记要有规定要素和自选要素：规定要素包括植物的名称、颜色、形态等；自选要素可以是植物的简单介绍或者跟植物有关的诗句。 |
“五感”体验提醒：任何植物都不能尝，危险植物不能碰，可以尝试“扇闻法”。 根据学生了解植物的方法，提供一定的AR 技术帮助和支持：1. 提供网络资料，向学生介绍一些常见的网络科普网站，如百度百科。2. 介绍“形色”软件，并借助手机或平板来示范使用方式。 根据学生制定的研究计划，帮助学生总结观察植物的记录要素。 |
三、完成自然笔记 学生根据观察到的植物要素以及所了解到的信息，在 规定时间内完成三垟湿地植物观察自然笔记。 |
根据学生的研究情况，随机指导学生观察植物的特征。 帮助学生进行时间管理。 |
组内交流 每个学生将自己完成的自然笔记和他人交流，并及时 更新、完善自己的作品。 |
引导学生认真倾听别人发言，学会等待。 |
作品展示 每个小组选出组内最佳作品，用张贴方式公开展示。所有队员参观后投票，选出本次活动“最佳自然笔记”。 |
在学生参观评选的过程中，引导学生表达“最佳自然笔记”好在哪里。 |
项目评价 |
1. “最佳自然笔记”评选 2. 活动过程评价表 3. 学习成果评价表 4. 对此次活动的评价 |
学生档案袋材料收集 |
三垟湿地植物观察自然笔记 三张评价表 3. 奖状/小奖品 |
3. 建议
3.1. 精准把握青少年兴趣需求，巧妙设计户外科学探究项目
在开展户外科学探究活动设计前，全面深入地了解青少年的基本情况至关重要。首先要明确他们的年龄层次，不同年龄段的青少年认知水平和能力发展存在差异，这直接影响活动难度的设定。例如，对于年龄较小的青少年，活动项目应相对简单、有趣，侧重于基础科学知识的感知和体验；而对于年龄稍大的青少年，则可以设计更具挑战性和深度的探究项目。同时，了解他们之前是否参与过类似活动，若有相关经验，可适当提高活动难度和复杂性；若没有，则从基础的探究方法和知识入手。
此外，充分了解青少年的兴趣和需求是提升活动吸引力的关键。可以通过问卷调查、小组讨论等方式，了解他们期望参与的活动类型，以及希望通过活动在哪些方面提升自己的能力，如观察能力、动手能力、团队协作能力等。将这些兴趣和需求融入到活动内容的设计中，比如对于喜欢动物的青少年，设计“公园鸟类观察与记录”项目；对于对自然现象感兴趣的青少年，开展“天气变化的户外探究”活动。
3.2. 严格筛选活动地点，有效管控活动中的不稳定因素
户外探究活动为青少年提供了亲近自然、探索自然的机会。为确保活动的顺利开展和学生的安全，教育者在活动前务必对活动地点进行严格考察。提前前往活动地点进行实地踩点，全面了解周边环境的安全性，包括是否存在交通隐患、地形是否复杂、有无潜在的危险区域等。只有确保活动地点的安全，才能让学生安心参与活动。
活动地点作为户外科学探究的主阵地，需要具备能够支持活动顺利进行的必要条件。因此，除了考察安全因素外，还需对活动地点进行详细的调研。一方面，深入了解当地的自然环境特点，如动植物种类、地形地貌、气候条件等，以便根据这些特点设计与之相契合的探究项目。另一方面，了解当地居民对开展自然教育活动的态度和配合程度，提前与相关部门和居民进行沟通协调，解决可能出现的问题，如场地使用权限、环境保护要求等。通过这些措施，有效控制活动中的不稳定因素，为活动的完美开展奠定坚实基础。
3.3. 博采国内外优秀案例之长，持续优化活动方案
一个优质的户外科学探究活动方案需要经过反复的打磨和完善。为了设计出更具合理性和价值的活动方案，教育者需要提前做好充分的准备工作。在全面了解青少年情况和考察活动地点的基础上，积极借鉴国内外优秀的户外科学探究活动案例。通过研究这些案例，学习其中的创新理念、活动组织形式、教学方法以及评价体系等方面的成功经验。
在设计活动方案时，教育者需充分发挥自身的创造力，将新颖独特的想法与创意巧妙融入其中，确保活动方案既彰显个性特色，又能精准契合青少年的学习需求。通过引入项目化学习的理念，以具体的项目为载体，让青少年在解决实际问题的过程中，提升综合素养与实践能力。同时，积极践行在地化教育，深度挖掘当地自然与人文资源，使活动内容紧密关联本土实际，增强青少年对家乡生态环境的认知与情感认同。通过持续优化，活动方案在项目化学习和在地化教育的双重加持下，更加科学、合理，将为青少年提供更优质、更具深度与广度的户外科学探究学习体验。
基金项目
浙江省教育科学规划课题(2022SCG189)；温州大学“大学生创新创业训练计划”项目(JWXC2024048)。
NOTES
*通讯作者。