劉芷程 王玉龍 楊飛燕 王藝霖

摘要：本文探究C-STEAM教育理念下實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的契合性，將傳統(tǒng)文化融入初中編程內(nèi)容中，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的操作流程為主，結(jié)合C-STEAM的6C模式，構(gòu)建了C-STEAM理念下的初中編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)流程，并運(yùn)用Arduino開源硬件與Mixly圖形化編程工具，設(shè)計(jì)了以“佛山彩燈”為文化主題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)案例，以期為初中編程與傳統(tǒng)文化相關(guān)課程的教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：C-STEAM教育理念；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；初中編程；傳統(tǒng)文化

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2023）14-0053-04

引言

《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》將人工智能加入到中學(xué)階段的學(xué)科課程內(nèi)容中，以期培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用人工智能的思維方式解決問題?！吨行W(xué)加強(qiáng)和改進(jìn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育工作方案》《中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化進(jìn)中小學(xué)課程教材指南》等政策文件指出了加強(qiáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育研究，開設(shè)有關(guān)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化課程，推進(jìn)優(yōu)秀文化進(jìn)校園。由此可知，將傳統(tǒng)文化與學(xué)科相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)學(xué)科教學(xué)與文化育人的路徑之一。同時(shí)，我國(guó)高度重視科技發(fā)展，且十分重視學(xué)科教育與傳統(tǒng)文化的融合，相關(guān)政策也表明了傳統(tǒng)文化亟須推進(jìn)校園，構(gòu)建合適的教學(xué)課程迫在眉睫。因此，本文將優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入初中編程課程中，讓學(xué)生在習(xí)得編程知識(shí)的同時(shí)，提升文化自信與文化認(rèn)同感，促進(jìn)創(chuàng)新能力、問題解決能力與邏輯思維的養(yǎng)成。

C-STEAM教育理念下實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的契合性

為了將本土的優(yōu)秀文化與STEAM跨學(xué)科教育理念融合，詹澤慧教授等學(xué)者[1]提出了面向文化傳承的學(xué)科融合教育，簡(jiǎn)稱C-STEAM，C-STEAM以文化傳承為目標(biāo)導(dǎo)向，基于真實(shí)文化情境，運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)的融合，通過項(xiàng)目、學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的文化素養(yǎng)與文化認(rèn)同感，樹立文化自信，并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)與能力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)基于真實(shí)情境，以項(xiàng)目任務(wù)為導(dǎo)向，通過互助合作學(xué)習(xí)，循序漸進(jìn)地解決一系列問題，從而建構(gòu)知識(shí)體系，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)。

研究C-STEAM教育理念、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的概念可以發(fā)現(xiàn)兩者的共同教學(xué)特征，具體如下。

1.強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境，注重跨學(xué)科學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與C-STEAM教育理念都強(qiáng)調(diào)基于真實(shí)情境并綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)開展項(xiàng)目活動(dòng)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)側(cè)重學(xué)科知識(shí)，知識(shí)覆蓋面廣，學(xué)生通過活動(dòng)能構(gòu)建知識(shí)體系。C-STEAM教育理念則以傳統(tǒng)知識(shí)為重點(diǎn)，融合不同學(xué)科知識(shí)，學(xué)生通過解決實(shí)際問題，深刻理解文化知識(shí)，從而達(dá)到文化傳承效果。因此，基于C-STEAM教育理念設(shè)計(jì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，可以更好地將學(xué)科知識(shí)有機(jī)融合，提高學(xué)生的跨學(xué)科思維與能力。

2.重視合作探究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與C-STEAM教育理念重視以小組形式展開學(xué)習(xí)，學(xué)生在探究活動(dòng)中，明確小組共同任務(wù)，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。在項(xiàng)目活動(dòng)中，除了注重結(jié)果，更注重的是學(xué)習(xí)過程，一方面通過作品反映學(xué)生的知識(shí)掌握情況，另一方面通過作品的創(chuàng)作培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力。因此，在C-STEAM教育理念下實(shí)踐項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生能運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)對(duì)傳統(tǒng)文化知識(shí)進(jìn)行深入探討，在合作探究中，對(duì)傳統(tǒng)文化進(jìn)行文化創(chuàng)新，加深對(duì)傳統(tǒng)文化的認(rèn)識(shí)。

綜上所述，C-STEAM教育理念與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)都運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)對(duì)真實(shí)問題進(jìn)行解決，進(jìn)而達(dá)成育人的教學(xué)效果，這與兩者著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與問題解決能力的教育理念十分契合。[2]因而，在C-STEAM教育理念下進(jìn)行初中編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)，還能樹立文化素養(yǎng)與意識(shí)，提高跨學(xué)科教學(xué)效率。

C-STEAM教育理念下初中編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)流程構(gòu)建

筆者基于C-STEAM教育理念，借鑒劉景福、鐘志賢學(xué)者[3]提出的“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)的操作流程”為主要學(xué)習(xí)活動(dòng)流程（包括選定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動(dòng)探究、作品制作、成果交流和活動(dòng)評(píng)價(jià)六個(gè)基本步驟），結(jié)合C-STEAM的6C模型，構(gòu)建了C-STEAM教育理念下初中編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)流程（如圖1），其中共有六個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)文化情境，明確任務(wù)；制訂項(xiàng)目計(jì)劃，理解文化內(nèi)涵；合作探究，解決問題；作品創(chuàng)作，感受文化；成果展示與交流；總結(jié)與評(píng)價(jià)。在六個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，第二與第五環(huán)節(jié)是迭代過程，學(xué)生對(duì)作品進(jìn)行分享與交流，是重新感受與深化文化知識(shí)的過程。第三與四環(huán)節(jié)是迭代循環(huán)的過程，且是教學(xué)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在文化創(chuàng)作的過程中，如遇到問題，可回到問題探究環(huán)節(jié)，當(dāng)問題得到驗(yàn)證與解決時(shí)，再次回到作品創(chuàng)作環(huán)節(jié)，以此不斷優(yōu)化與完善文化作品。

C-STEAM教育理念下初中編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)案例

筆者以“佛山彩燈”為文化主題開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。佛山彩燈俗稱燈色，是廣東省佛山市民間傳統(tǒng)美術(shù)，是中國(guó)傳統(tǒng)彩燈藝術(shù)的主要流派之一，也是嶺南民間藝術(shù)的代表作。佛山彩燈于2008年6月被納入第二批國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。目前，受市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展因素影響，佛山彩燈傳承狀況危機(jī)重重，亟須青少年樹立文化保護(hù)與傳承意識(shí)，承擔(dān)起傳承、弘揚(yáng)中華傳統(tǒng)文化的責(zé)任。

1.教學(xué)工具的選擇

Arduino是目前較為流行的開源硬件，其具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，受到眾多學(xué)者的熱愛。Mixly圖形化編程系統(tǒng)（Mixly_Arduino）是由北京師范大學(xué)傅騫教授團(tuán)隊(duì)基于javafx與blockly研發(fā)的[3]一款圖形化編程工具。相對(duì)于其他Arduino圖形化編程工具，Mixly的編程操作界面簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)便，學(xué)生容易掌握。Mixly圖形化編程與Arduino硬件相結(jié)合，有助于學(xué)生更好地將想法表達(dá)與物化，并激發(fā)其學(xué)習(xí)編程的興趣。

2.教學(xué)目標(biāo)分析

編程知識(shí)與技能：理解順序結(jié)構(gòu)語句。掌握“數(shù)字輸出”“延時(shí)”“初始化”與“停止程序”代碼塊。嘗試?yán)L制算法流程圖與編程程序代碼塊。理解彩燈閃爍工作原理，不斷調(diào)試與優(yōu)化程序代碼，實(shí)現(xiàn)佛山彩燈閃爍效果。（計(jì)算思維）

思維與能力：學(xué)習(xí)彩燈的制作步驟，了解彩燈的文化基礎(chǔ)知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際生活進(jìn)行文化創(chuàng)新。小組合作共同探討與解決問題，主動(dòng)質(zhì)疑與發(fā)表看法，思維碰撞，設(shè)計(jì)與制作方案。運(yùn)用信息技術(shù)搜索素材，分析信息的有效性，進(jìn)而解決遇到的難題，加深對(duì)佛山彩燈文化與編程知識(shí)的理解。（信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）

綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)等學(xué)科知識(shí)設(shè)計(jì)彩燈作品外觀與內(nèi)部構(gòu)造，提高跨學(xué)科思維能力。通過作品的不斷優(yōu)化與完善，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意想法，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，提高動(dòng)手實(shí)踐能力。（計(jì)算思維）

文化傳承意識(shí)：了解佛山彩燈的文化特征與制作工序，激發(fā)學(xué)習(xí)傳統(tǒng)文化的熱情，培養(yǎng)保護(hù)傳統(tǒng)文化的精神。通過佛山非遺文化與現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)作，感受佛山彩燈文化魅力，提高文化自信與認(rèn)同感。通過作品的創(chuàng)作與分享，深入理解佛山彩燈文化價(jià)值與工匠精神，樹立對(duì)傳統(tǒng)文化的創(chuàng)新傳承意識(shí)。

3.教學(xué)內(nèi)容的重組

筆者以佛山市教育部門編寫的信息技術(shù)教材為內(nèi)容依據(jù)，以編程知識(shí)為技術(shù)載體，以佛山彩燈的制作工藝為主線，有機(jī)融合跨學(xué)科知識(shí)，設(shè)計(jì)了“佛山彩燈”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)內(nèi)容。筆者根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)對(duì)知識(shí)進(jìn)行整合，由易到難，層層遞進(jìn)深入探討佛山彩燈文化，且將文化知識(shí)融入Arduino編程知識(shí)中，以此創(chuàng)作佛山彩燈作品。通過動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生不僅掌握了編程知識(shí)與技能，還能運(yùn)用編程知識(shí)創(chuàng)作文化作品，從而培養(yǎng)創(chuàng)新能力、問題解決能力、跨學(xué)科能力與動(dòng)手實(shí)踐能力，增強(qiáng)文化傳承意識(shí)與責(zé)任感。[4]“佛山彩燈”涉及的跨學(xué)科知識(shí)點(diǎn)如圖2所示。

4.“佛山彩燈”教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

（1）創(chuàng)設(shè)文化情境，明確任務(wù)

筆者將佛山彩燈文化融入現(xiàn)代化的日常作品，如大紅燈籠等，并提出“佛山彩燈是用什么制作的？”“制作的步驟是什么？”等一系列問題，引發(fā)學(xué)生思考并理解彩燈相關(guān)的文化知識(shí)。學(xué)生通過觀看彩燈紀(jì)錄片，了解彩燈制作材料與工藝等基礎(chǔ)知識(shí)，之后提出疑問：“彩燈與編程融合起來會(huì)迸發(fā)出什么火花？”接著，學(xué)生根據(jù)各小組的項(xiàng)目目標(biāo)與任務(wù)進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。

（2）制訂項(xiàng)目計(jì)劃，理解文化內(nèi)涵

在各小組明確目標(biāo)后，筆者引導(dǎo)學(xué)生制訂出詳細(xì)的小組計(jì)劃，計(jì)劃內(nèi)容包括項(xiàng)目名稱、制作佛山彩燈的材料、小組分工等。在制訂計(jì)劃的過程中，筆者繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生理解彩燈文化的內(nèi)容，如“佛山彩燈的種類有哪些？”“它的文化特征是什么？”等，同時(shí)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)材料，并引導(dǎo)學(xué)生自主上網(wǎng)搜索相關(guān)的資料，以深入理解彩燈文化的內(nèi)涵，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)傳統(tǒng)文化的興趣。

（3）合作探究，解決問題

在學(xué)生對(duì)彩燈文化有初步的理解后，筆者引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)進(jìn)行深入探討，如彩燈要實(shí)現(xiàn)的效果、彩燈的外觀設(shè)置等，同時(shí)提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)支架與指導(dǎo)建議，引導(dǎo)學(xué)生將問題分成若干小問題，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)形成初步解決方案。

學(xué)生對(duì)初步的解決方案進(jìn)行深度探討，明確解決方案的可行性。在探討的過程中，學(xué)生通過思維碰撞不斷對(duì)解決方案進(jìn)行迭代優(yōu)化，從而形成最終方案。

（4）作品創(chuàng)作，感受文化

制作佛山彩燈作品共有三個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)，分別是設(shè)計(jì)彩燈模型、程序設(shè)計(jì)、搭建彩燈。

①設(shè)計(jì)彩燈模型。小組成員運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)測(cè)量彩燈的尺寸，了解彩燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，結(jié)合佛山彩燈文化的藝術(shù)造型等跨學(xué)科知識(shí)設(shè)計(jì)彩燈圖紙與模型。接著，教師展示彩燈實(shí)物閃爍的效果，引導(dǎo)學(xué)生了解彩燈閃爍的原理，進(jìn)而引出實(shí)現(xiàn)彩燈效果的編程知識(shí)。

②程序設(shè)計(jì)。在學(xué)生理解彩燈的閃爍原理后，教師引導(dǎo)學(xué)生畫出算法流程圖，并嘗試編寫實(shí)現(xiàn)彩燈閃爍的程序代碼塊。在這個(gè)過程中，教師提供學(xué)習(xí)支架，助力學(xué)生理解相關(guān)程序知識(shí)，同時(shí)，選擇個(gè)別有代表性的程序作品進(jìn)行展示，以此深化學(xué)生對(duì)順序結(jié)構(gòu)、“數(shù)字輸出”代碼塊等編程知識(shí)的理解。

③搭建彩燈。學(xué)生運(yùn)用Arduino硬件搭建彩燈的外觀，再將已編寫程序與Arduino硬件進(jìn)行調(diào)試，檢驗(yàn)程序能否正常運(yùn)行。教師則需要不斷地引導(dǎo)學(xué)生解決難題，協(xié)助學(xué)生完成作品。

（5）成果展示與交流

學(xué)生進(jìn)行成果展示與學(xué)習(xí)交流，交流的內(nèi)容主要是“創(chuàng)作彩燈作品的靈感來源”“創(chuàng)作過程中遇到哪些困難”等。通過對(duì)作品的展示與交流，學(xué)生能夠獲得新的文化感知與想法，從而優(yōu)化自己的作品。

（6）總結(jié)與評(píng)價(jià)

①個(gè)人自評(píng)（課堂表現(xiàn)表），包括學(xué)習(xí)態(tài)度、合作精神、探究過程與評(píng)價(jià)交流。②小組自評(píng)與互評(píng)（小組作品評(píng)價(jià)表），包括思想性與科學(xué)性、知識(shí)體系、藝術(shù)性、技術(shù)性、創(chuàng)新性。③學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)（學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)表），包括課程內(nèi)容、課程實(shí)踐方式、學(xué)習(xí)態(tài)度、跨學(xué)科知識(shí)、文化傳承意識(shí)與反思報(bào)告表。④教師對(duì)學(xué)生創(chuàng)作過程進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。教師運(yùn)用思維導(dǎo)圖引導(dǎo)學(xué)生回顧編程知識(shí)，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的查漏補(bǔ)缺。同時(shí)，回顧佛山彩燈文化知識(shí)，讓學(xué)生鞏固佛山彩燈的文化內(nèi)涵與價(jià)值，提高學(xué)生文化創(chuàng)新傳承意識(shí)。在這一環(huán)節(jié)，主要是培養(yǎng)學(xué)生的反思能力、評(píng)價(jià)能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)編程知識(shí)與佛山彩燈文化知識(shí)的深化理解。

結(jié)語

將優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入編程知識(shí)中，對(duì)編程與傳統(tǒng)文化都是一種新的教學(xué)嘗試。在編程知識(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段創(chuàng)新文化傳承，不僅能夠讓學(xué)生通過實(shí)踐操作增長(zhǎng)編程知識(shí)與技能，養(yǎng)成文化保護(hù)與傳承意識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、問題解決能力與邏輯思維。本文基于C-STEAM教育理念，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的活動(dòng)流程為主，結(jié)合C-STEAM的6C模式，構(gòu)建了C-STEAM教育理念下初中編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)流程，并以初中編程內(nèi)容為依托，融入“佛山彩燈”文化，設(shè)計(jì)了C-STEAM課程“佛山彩燈”，開展了教學(xué)實(shí)踐且獲得較好的教學(xué)效果。后續(xù)，筆者將會(huì)不斷完善相關(guān)案例內(nèi)容與資源，以期為廣大一線教師提供有價(jià)值的參考。

參考文獻(xiàn)：

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本文系2022年佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)生學(xué)術(shù)基金資助項(xiàng)目“基于UbD理論的初中人工智能大單元?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究”（編號(hào)：xsjj202213zsb13）的研究成果。