劉芷程 王玉龍 楊飛燕 王藝霖

摘要：本文探究C-STEAM教育理念下實施項目式學習的契合性，將傳統(tǒng)文化融入初中編程內(nèi)容中，以項目式學習的操作流程為主，結(jié)合C-STEAM的6C模式，構建了C-STEAM理念下的初中編程項目式學習活動流程，并運用Arduino開源硬件與Mixly圖形化編程工具，設計了以“佛山彩燈”為文化主題的項目式學習案例，以期為初中編程與傳統(tǒng)文化相關課程的教學提供借鑒。

關鍵詞：C-STEAM教育理念；項目式學習；初中編程；傳統(tǒng)文化

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）14-0053-04

引言

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

C-STEAM教育理念下實施項目式學習的契合性

為了將本土的優(yōu)秀文化與STEAM跨學科教育理念融合，詹澤慧教授等學者[1]提出了面向文化傳承的學科融合教育，簡稱C-STEAM，C-STEAM以文化傳承為目標導向，基于真實文化情境，運用跨學科知識的融合，通過項目、學習活動，培養(yǎng)學生的文化素養(yǎng)與文化認同感，樹立文化自信，并進一步培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)與能力。項目式學習基于真實情境，以項目任務為導向，通過互助合作學習，循序漸進地解決一系列問題，從而建構知識體系，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)。

研究C-STEAM教育理念、項目式學習的概念可以發(fā)現(xiàn)兩者的共同教學特征，具體如下。

1.強調(diào)真實情境，注重跨學科學習

項目式學習與C-STEAM教育理念都強調(diào)基于真實情境并綜合運用跨學科知識開展項目活動。項目式學習側(cè)重學科知識，知識覆蓋面廣，學生通過活動能構建知識體系。C-STEAM教育理念則以傳統(tǒng)知識為重點，融合不同學科知識，學生通過解決實際問題，深刻理解文化知識，從而達到文化傳承效果。因此，基于C-STEAM教育理念設計項目式學習，可以更好地將學科知識有機融合，提高學生的跨學科思維與能力。

2.重視合作探究，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

項目式學習與C-STEAM教育理念重視以小組形式展開學習，學生在探究活動中，明確小組共同任務，強化團隊合作意識。在項目活動中，除了注重結(jié)果，更注重的是學習過程，一方面通過作品反映學生的知識掌握情況，另一方面通過作品的創(chuàng)作培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，提高學生的學習遷移能力。因此，在C-STEAM教育理念下實踐項目式學習，學生能運用跨學科知識對傳統(tǒng)文化知識進行深入探討，在合作探究中，對傳統(tǒng)文化進行文化創(chuàng)新，加深對傳統(tǒng)文化的認識。

綜上所述，C-STEAM教育理念與項目式學習都運用跨學科知識對真實問題進行解決，進而達成育人的教學效果，這與兩者著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與問題解決能力的教育理念十分契合。[2]因而，在C-STEAM教育理念下進行初中編程項目式學習，學生不僅能學習學科知識，還能樹立文化素養(yǎng)與意識，提高跨學科教學效率。

C-STEAM教育理念下初中編程項目式學習活動流程構建

筆者基于C-STEAM教育理念，借鑒劉景福、鐘志賢學者[3]提出的“基于項目的學習的操作流程”為主要學習活動流程（包括選定項目、制訂計劃、活動探究、作品制作、成果交流和活動評價六個基本步驟），結(jié)合C-STEAM的6C模型，構建了C-STEAM教育理念下初中編程項目式學習活動流程（如圖1），其中共有六個教學環(huán)節(jié)：創(chuàng)設文化情境，明確任務；制訂項目計劃，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)與評價。在六個教學環(huán)節(jié)中，第二與第五環(huán)節(jié)是迭代過程，學生對作品進行分享與交流，是重新感受與深化文化知識的過程。第三與四環(huán)節(jié)是迭代循環(huán)的過程，且是教學環(huán)節(jié)中的關鍵環(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)，當問題得到驗證與解決時，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目式學習教學案例

筆者以“佛山彩燈”為文化主題開展項目式學習。佛山彩燈俗稱燈色，是廣東省佛山市民間傳統(tǒng)美術，是中國傳統(tǒng)彩燈藝術的主要流派之一，也是嶺南民間藝術的代表作。佛山彩燈于2008年6月被納入第二批國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。目前，受市場經(jīng)濟與科技發(fā)展因素影響，佛山彩燈傳承狀況危機重重，亟須青少年樹立文化保護與傳承意識，承擔起傳承、弘揚中華傳統(tǒng)文化的責任。

1.教學工具的選擇

Arduino是目前較為流行的開源硬件，其具有操作簡單、實踐性強等特點，受到眾多學者的熱愛。Mixly圖形化編程系統(tǒng)（Mixly_Arduino）是由北京師范大學傅騫教授團隊基于javafx與blockly研發(fā)的[3]一款圖形化編程工具。相對于其他Arduino圖形化編程工具，Mixly的編程操作界面簡潔，操作簡便，學生容易掌握。Mixly圖形化編程與Arduino硬件相結(jié)合，有助于學生更好地將想法表達與物化，并激發(fā)其學習編程的興趣。

2.教學目標分析

編程知識與技能：理解順序結(jié)構語句。掌握“數(shù)字輸出”“延時”“初始化”與“停止程序”代碼塊。嘗試繪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，實現(xiàn)佛山彩燈閃爍效果。（計算思維）

思維與能力：學習彩燈的制作步驟，了解彩燈的文化基礎知識，聯(lián)系實際生活進行文化創(chuàng)新。小組合作共同探討與解決問題，主動質(zhì)疑與發(fā)表看法，思維碰撞，設計與制作方案。運用信息技術搜索素材，分析信息的有效性，進而解決遇到的難題，加深對佛山彩燈文化與編程知識的理解。（信息意識、數(shù)字化學習與創(chuàng)新）

綜合運用數(shù)學、藝術、科學等學科知識設計彩燈作品外觀與內(nèi)部構造，提高跨學科思維能力。通過作品的不斷優(yōu)化與完善，實現(xiàn)創(chuàng)意想法，增強創(chuàng)新能力，提高動手實踐能力。（計算思維）

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

3.教學內(nèi)容的重組

筆者以佛山市教育部門編寫的信息技術教材為內(nèi)容依據(jù)，以編程知識為技術載體，以佛山彩燈的制作工藝為主線，有機融合跨學科知識，設計了“佛山彩燈”項目式學習內(nèi)容。筆者根據(jù)學生的認知特點對知識進行整合，由易到難，層層遞進深入探討佛山彩燈文化，且將文化知識融入Arduino編程知識中，以此創(chuàng)作佛山彩燈作品。通過動手實踐，學生不僅掌握了編程知識與技能，還能運用編程知識創(chuàng)作文化作品，從而培養(yǎng)創(chuàng)新能力、問題解決能力、跨學科能力與動手實踐能力，增強文化傳承意識與責任感。[4]“佛山彩燈”涉及的跨學科知識點如圖2所示。

4.“佛山彩燈”教學活動設計

（1）創(chuàng)設文化情境，明確任務

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)學生思考并理解彩燈相關的文化知識。學生通過觀看彩燈紀錄片，了解彩燈制作材料與工藝等基礎知識，之后提出疑問：“彩燈與編程融合起來會迸發(fā)出什么火花？”接著，學生根據(jù)各小組的項目目標與任務進行合作學習。

（2）制訂項目計劃，理解文化內(nèi)涵

在各小組明確目標后，筆者引導學生制訂出詳細的小組計劃，計劃內(nèi)容包括項目名稱、制作佛山彩燈的材料、小組分工等。在制訂計劃的過程中，筆者繼續(xù)引導學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，同時為學生提供學習材料，并引導學生自主上網(wǎng)搜索相關的資料，以深入理解彩燈文化的內(nèi)涵，激發(fā)學生學習傳統(tǒng)文化的興趣。

（3）合作探究，解決問題

在學生對彩燈文化有初步的理解后，筆者引導學生根據(jù)項目目標進行深入探討，如彩燈要實現(xiàn)的效果、彩燈的外觀設置等，同時提供適當?shù)膶W習支架與指導建議，引導學生將問題分成若干小問題，并在規(guī)定時間內(nèi)形成初步解決方案。

學生對初步的解決方案進行深度探討，明確解決方案的可行性。在探討的過程中，學生通過思維碰撞不斷對解決方案進行迭代優(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活動環(huán)節(jié)，分別是設計彩燈模型、程序設計、搭建彩燈。

①設計彩燈模型。小組成員運用數(shù)學知識測量彩燈的尺寸，了解彩燈的內(nèi)部結(jié)構，結(jié)合佛山彩燈文化的藝術造型等跨學科知識設計彩燈圖紙與模型。接著，教師展示彩燈實物閃爍的效果，引導學生了解彩燈閃爍的原理，進而引出實現(xiàn)彩燈效果的編程知識。

②程序設計。在學生理解彩燈的閃爍原理后，教師引導學生畫出算法流程圖，并嘗試編寫實現(xiàn)彩燈閃爍的程序代碼塊。在這個過程中，教師提供學習支架，助力學生理解相關程序知識，同時，選擇個別有代表性的程序作品進行展示，以此深化學生對順序結(jié)構、“數(shù)字輸出”代碼塊等編程知識的理解。

③搭建彩燈。學生運用Arduino硬件搭建彩燈的外觀，再將已編寫程序與Arduino硬件進行調(diào)試，檢驗程序能否正常運行。教師則需要不斷地引導學生解決難題，協(xié)助學生完成作品。

（5）成果展示與交流

學生進行成果展示與學習交流，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。通過對作品的展示與交流，學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)與評價

①個人自評（課堂表現(xiàn)表），包括學習態(tài)度、合作精神、探究過程與評價交流。②小組自評與互評（小組作品評價表），包括思想性與科學性、知識體系、藝術性、技術性、創(chuàng)新性。③學習效果評價（學習效果評價表），包括課程內(nèi)容、課程實踐方式、學習態(tài)度、跨學科知識、文化傳承意識與反思報告表。④教師對學生創(chuàng)作過程進行點評。教師運用思維導圖引導學生回顧編程知識，進行知識點的查漏補缺。同時，回顧佛山彩燈文化知識，讓學生鞏固佛山彩燈的文化內(nèi)涵與價值，提高學生文化創(chuàng)新傳承意識。在這一環(huán)節(jié)，主要是培養(yǎng)學生的反思能力、評價能力，促進學生對編程知識與佛山彩燈文化知識的深化理解。

結(jié)語

將優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入編程知識中，對編程與傳統(tǒng)文化都是一種新的教學嘗試。在編程知識的基礎上，運用現(xiàn)代科技手段創(chuàng)新文化傳承，不僅能夠讓學生通過實踐操作增長編程知識與技能，養(yǎng)成文化保護與傳承意識，還能培養(yǎng)學生的創(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，以項目式學習的活動流程為主，結(jié)合C-STEAM的6C模式，構建了C-STEAM教育理念下初中編程項目式學習活動流程，并以初中編程內(nèi)容為依托，融入“佛山彩燈”文化，設計了C-STEAM課程“佛山彩燈”，開展了教學實踐且獲得較好的教學效果。后續(xù)，筆者將會不斷完善相關案例內(nèi)容與資源，以期為廣大一線教師提供有價值的參考。

參考文獻：

[1]詹澤慧，李克東，林芷華，等.面向文化傳承的學科融合教育（C-STEAM）：6C模式與實踐案例[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2020，32（02）：29-38+47.

[2]劉渭，黃曉洲.文化傳承背景下C-STEAM教育理念下的項目式教學模式建構[J].教育觀察，2021，10（35）：39-41+60.

[3]劉景福，鐘志賢.基于項目的學習（PBL）模式研究[J].外國教育研究，2002（11）：18-22.

[4]傅騫，羅開亮，陳露.面向創(chuàng)客教育普及的Mixly圖形化編程工具開發(fā)[J].現(xiàn)代教育技術，2016，26（01）：120-126.

本文系2022年佛山科學技術學院學生學術基金資助項目“基于UbD理論的初中人工智能大單元創(chuàng)新教學設計與實踐研究”（編號：xsjj202213zsb13）的研究成果。