數字環境下科學教育與傳統文化融合的教學實踐

【摘 要】借助技術手段，可以提升教學活動的教學效果，激發學生的學習興趣，提高教學效率，實現個性化教學，促進學生的全面發展。本文以“北京中軸線古建模型創意搭建課程”為例，探究了科學教育與傳統文化融合教育的模式，創新教育方式，融入科學思維培養學生的傳統文化素養。

【關鍵詞】數字技術；科學教育；傳統文化

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）07-070-02

2014年，教育部印發《完善中華優秀傳統文化教育指導綱要》，著力增強傳統文化教育的多元支撐，指出“把中華優秀傳統文化教育系統融入課程”“鼓勵各地各學校充分挖掘和利用本地中華優秀文化教育資源，開設地方課程和校本課程”。2023年5月，教育部等十八部門聯合下發了《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，明確提出“在教育‘雙減’中做好科學教育加法”，要求各級教育機構“調動社會力量，推動中小學科學教育學校主陣地與社會大課堂有機銜接，提高學生科學素質”。從教育實踐而言，面對中小學生多元化的實踐課程需求，進行科學教育與傳統文化融合教學的實踐，將現代科技與傳統文化相結合開發實踐活動課程，具有現實意義。

將科學教育融入傳統文化教育

當下的中小學傳統文化教育一般囿于傳統的說教形式，或以手工技藝的體驗為主，體現不出傳統文化博大精深的內涵。將科學教育融入傳統文化教育中，能夠促進學生的綜合素質發展。

“北京中軸線古建模型創意搭建課程”中的天壇祭祀科技應用課程，從激發學生興趣出發，用學生喜愛的模型搭建，讓學生直觀地感受到傳統建筑藝術的內涵與特點，將科技知識應用融入傳統文化教學，讓科學實驗在實踐活動中獲得具體有效的應用，激發學生的探究興趣，將傳統文化教育的說教模式轉化為潛移默化的心理滋養，起到了“潤物細無聲”的教育效果。本次課程通過科學方法再現、解讀傳統文化中的場景，讓學生能夠更好地理解和欣賞傳統文化的內涵，培養學生的科學興趣，引導學生廣泛參與探究實踐，做到學思結合、寓教于樂，自覺獲取科學知識、培養科學精神、提升科學素質。

在傳統文化教育中導入科技元素

在“北京中軸線古建模型創意搭建課程”上，通過生動的講解，學生認識了天壇建筑群的結構特點，了解了古代皇家祭祀的基本內容和儀程，學習了中華民族獨特的祭祀文化。在此基礎上，通過7個小組的分工與合作，完成課程的科技應用和實踐探索，由此建構起PBL任務驅動的學習模式。第一、二組負責搭建天壇建構模型，模型分為臺基和祈年殿兩座分體式結構，兩組學生分別負責完成搭建任務。第三組手工制作紙模，營造皇家祭祀的宏大場景。第四組負責點燃燔柴爐，首先搭建燔柴爐模型，將電機置于燔柴爐基座內，安裝風扇；再用紅綢布剪出火焰形狀，粘在爐壁上，開動電機，就可營造出熊熊燃燒的火焰效果。第五六七組完成兩項任務：一是點亮三根望燈桿。首先搭建望燈桿模型，安裝燈籠；接著將電池安裝在望燈桿基座內，利用燈桿線槽布線，引入燈桿頂部燈籠內；然后安裝LED小燈泡，點亮望燈桿。二是奏響悠遠深沉的民族韶樂。利用望燈桿模型基座，將集成電路塊、電池和音響組合起來，將開關引出模型外；電腦下載四段完整的韶樂至U盤，通過開關控制播放音樂，讓千年雅樂重新奏響在人間。

通過提供互動式的學習環境，讓學生能夠身臨其境地感受傳統文化與科學的結合，增強了學習的趣味性和吸引力，學生從中體會到了中華優秀傳統文化的內涵和人文精神。

運用數字技術提高學科實踐的實效

在技術飛速發展的中國，智能技術已成為現代先進的教育教學手段，它不僅是學科實踐活動課有效實施的重要幫手，也是學科實踐活動課探究的重要內容。在學科實踐活動的實施過程中要積極運用數字技術手段，拓展學科實踐活動的時空范圍，提升學科實踐活動的實施水平，數字技術可為學科實踐活動開展中的每一階段提供可能的支持。

運用數字技術提高學科實踐活動的實效需要從多個方面入手，包括創新實踐教學方式、優化實踐教學過程、促進學生的自主學習和獨立思考能力、實踐教學評價以及信息技術的持續更新和優化等。通過這些措施的實施，可以進一步提升學科實踐活動的質量和效果。

在本課程中，運用數字技術可以極大地豐富教學內容，提升學生的學習體驗，激發他們的創造力和想象力。活動前，引導學生充分利用數WCmpBizTu9rIHFL7mUI2HQ==字技術收集資料，利用AI大模型中的圖像識別、自然語言處理等技術，對互聯網上的海量數據進行搜索和篩選；利用AI大模型中的圖像處理和視頻處理技術，對收集到的照片和視頻進行增強、修復、裁剪等操作，提高其質量和可用性；利用AI大模型中的三維重建技術，構建中軸線古建的三維模型，或利用現有的三維模型庫以及在線工具進行建模，最后通過AI大模型優化和完善。學生將收集到的中軸線古建圖片、視頻和三維模型，在課堂上進行展示，這些資源可以讓其他學生更直觀地了解中軸線上的古代建筑的結構和風格，為他們的創意搭建提供靈感。教師制作PPT以及播放視頻，介紹古代建筑的歷史背景、建筑特點和制作技巧，多媒體工具的使用可以幫助學生更深入地理解課程內容，提高學習效果。

在講解天壇古建模型時，教師利用3D建模軟件制作虛擬模型，引導學生在計算機上進行虛擬搭建。這不僅可以讓學生更深入地了解建筑的結構，還可以培養他們的空間想象能力。教師還可以利用增強現實（AR）或虛擬現實（VR）技術，為學生創造一個沉浸式的古代建筑學習環境。學生可以在這個環境中親自體驗搭建古代建筑的樂趣，進一步加深對古代建筑的理解和熱愛，運用數字技術可以讓模型搭建更加生動、有趣和高效。但教師也需要根據學生的實際情況和學習需求，靈活運用各種數字化工具，以達到最佳的教學效果。

借助數字科技手段開展跨學科的知識應用

建構主義理論認為，學習活動不是學習者被動接受信息、記憶信息、理解含義的簡單過程，而是學習者基于已有的知識和經驗，對新的知識和信息進行判斷、分析、檢驗、批判、拋棄、接收的過程。科學是一門以實驗為基礎的學科，科學素質的養成必須通過學生運用科學知識和科學方法解決實際問題的途徑才能夠實現。天壇祭祀環節的科技應用課程從學生掌握的基本機械、電路的原理出發，通過電能轉化為機械能（點燃燔柴爐）、電路串并聯組合（點亮望燈桿）、集成電路組合（奏響韶樂）等手段，改變了為做實驗而做實驗的觀念，讓科學實驗在實踐活動中獲得具體、有效的應用。在教師的引導下學生通過實踐獲取、理解、運用知識，在實踐中建構、鞏固、創新自己的學科知識，凸顯了實踐學習的自主性與社會性，有利于實現知識學習和應用及經驗生長的有機融合，進而培育學生的核心素養和助力創造性學習的實現。

在課程中，各組學生分別完成安裝集成電路板和電機，組裝連接電路，結合模型結構建構電路與機械的連接，點燃燔柴爐，點亮望燈桿的燈籠，錄制韶樂并通過播放器播放出來等任務，通過不同學科的交叉融合，運用數字科技聲光電手段再現古代皇家祭祀的真實場景，實現課堂所學知識的實踐應用。

在數字環境下，通過科學教育與傳統文化的融合教育，能夠培養出具有科學素養和人文素養的全面發展的人才。這種教育模式不僅能夠幫助學生理解科學知識，還能增強他們對傳統文化的認同感和自豪感。通過不斷探索和實踐，我們可以將這種教育模式不斷完善和發展，為培養具有創新精神和實踐能力的人才做出更大的貢獻。

注：本文系北京市教育學會“十四五”教育科研2023年度課題“北京中軸線文化融入綜合實踐活動課程的實踐模式研究”（課題編號：SHDKT2023-002）階段性研究成果