当一个十几岁的孩子爬到书桌上，举着东西往下扔时，老师约翰尼·迪瓦恩（Johnny Devine）并没制止。恰恰相反——他和班上其他同学一样，急切地想知道接下来会发生什么。

在这一瞬间，该学生和他的队友们得到了其他同学积极的响应，因为这件东西是他们手工制作的。一个由塑料制成，用胶带固定的小降落伞按计划打开，减缓了下降的速度，使货物安全着陆。学生们一边记录着数据，一边交换着满意的笑容。尽管他们的任务还没有完成，但是今天的测试使他们更接近成功，甚至有望成为有抱负的航空工程师。

为了提高参与度，迪瓦恩让学生去解决专业科学家和工程师的问题。迪瓦恩说：“他们马上就知道，自己所学到的知识可以应用到实际工作中。学生之所以有动力，是因为这是一项真正的任务。”

“火星任务”项目，是华盛顿Science and Math Institute高中的高级预科物理课程中的五个项目式学习单元之一。这所小型的公立高中的特点是，强调通过实践来学习，并联络社区资源和专家。

登陆火星的任务一开始，学生们就知道当地航空航天公司的专家工程师，将评估他们火星着陆装置的最终工作模型。他们的模型必须反映出最佳思路，即如何在不破坏内部物品的情况下，从轨道上将有效载荷送入火星表面。虽然真正的火星登陆器需要花费数百万美元，学生试验的发射装置仅仅是携带4个易碎的鸡蛋，但其原理是一样的。

路线图

虽然这个项目给了学生相当大的自由，但它是分一系列精心设计的阶段展开的，每个阶段都有一个特定的学习目标。根据详细的项目计划，老师“为学生们创造了一个任务路线图，”迪瓦恩解释说，“让学生们真正地跟着工程师的进度，看看自己正在学习的东西是如何与相关问题联系在一起的，如工程师们是怎样成功在火星上着陆的?”

在介绍技术内容之前，迪瓦恩希望学生们能对太空科学家的实际工作有个大致了解。通过观看工程师为航天器设计入轨、下降和着陆系统的视频，学生们开始进入角色，准备接下来的工作。

迪瓦恩介绍了一系列实践活动作为项目展开，以帮助学生把物理概念付诸行动。例如，他们通过跌落试验和应对真正的问题，来了解空气阻力：他们将了解如何将着陆器减慢到合理的速度，以进入稀薄的火星大气层。

为了应用动量变化的概念，学生们设计了安全气囊系统，位于着陆器的底部——这个位置被称为防撞区。他们尝试使用气泡膜和其他材料，作为货物的潜在缓冲垫。

随着总决赛日期的临近，学生们继续使用所学到的知识来测试、分析和修改设计。“你必须在不同的试验中重复使用方程，”一名学生解释道，“一遍又一遍地使用数学方法，也有助于验证试验。”

迪瓦恩承认，这个PBL课堂上的大部分实践学习“可能看起来像在一个传统的物理实验室中发生的”，学生要通过探究调查来学习概念。与之不同的是，老师要不断提醒学生“一直保持系统工程师的角色”。

实验室的每个研究都是在解决问题，并给了迪瓦恩更多的机会，提出探索性的问题，并对学生的理解进行形式化的评估。这位老师解释说：“每节课结束后，我们都会进行大量的框架设计，这样学生们就有机会反思问题，并将理论与实际联系起来。 ”

与专家对话

当学生们终于可以将宝贵的货物从二楼着陆时，当地航空航天公司的工程师们就开始对他们的成果进行评估。

比测试数据更重要的是专家和学生之间的讨论。例如，一位工程师要求查看团队设计的早期版本，并听取了学生们修改的原因。当一个叫伊丽莎白的学生听到工程师们使用学生用过的专业词汇时，她兴奋不已。

“这是一种鼓励——实际上是一种让我们继续努力的动力。”她说。

迪瓦恩说：“他们之间进行了非常深入、有意义的对话，这样学生们就可以锻炼着陈述自己的设计理由。”听学生使用学术语言和应用物理概念告诉老师结果，就能感觉到，学生们深刻地理解了他们设计背后的科学。“说到底，这才是我最关心的。”他说。

像专业人士一样的管理

就像NASA的科学家在复杂的太空任务中进行合作一样，学生们也在火星任务项目上进行团队合作。迪瓦恩从以往的经验中感觉到，学生们可能不知道如何有效地进行合作，所以他教他们适用于专业人员的项目管理策略。

一个可行的策略是scrum。这是一个快节奏的日常团队会议的协议。学生们使用公告来跟踪进度和分配任务。每个小组成员通过回答三个关键问题来参与讨论：

1.自从上次会议到现在，我完成了什么?

2.从现在到下次会议我要做什么?

3.目前我对这个项目有什么问题或担心?

技术人员和软件开发人员使用相同的方法来解决问题，并使复杂的项目在正确的轨道上运行。迪瓦恩说，在PBL的课堂上，scrum“让学生们监督彼此说过的话”。他们一眼就能看出任务是否在团队成员中平均分配。对于老师来说，scrum是一个有用的工具。“它给了我一种温和的方式，在学生完不成任务时，我可以借此提示和督促他们。”迪瓦恩说。

参观迪瓦恩班级的工程师，强化了学生通过火星任务获得的价值。“让专家来告诉我们，‘这是我们每天要做的事情。这些都是我在你们这个年龄时渴望得到，而没有得到的东西’——会产生非常有意义的影响。”迪瓦恩说。

本文由微信公众号”智能观“编译，原文来源edutopia，原文作者Suzie Boss，原文来源。文章为作者独立观点，不代表芥末堆立场。