数字环境下科学教育与传统文化融合的教学实践

【摘 要】借助技术手段，可以提升教学活动的教学效果，激发学生的学习兴趣，提高教学效率，实现个性化教学，促进学生的全面发展。本文以“北京中轴线古建模型创意搭建课程”为例，探究了科学教育与传统文化融合教育的模式，创新教育方式，融入科学思维培养学生的传统文化素养。

【关键词】数字技术；科学教育；传统文化

【中图分类号】G434 【文献标志码】B

【论文编号】1671-7384（2024）07-070-02

2014年，教育部印发《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》，着力增强传统文化教育的多元支撑，指出“把中华优秀传统文化教育系统融入课程”“鼓励各地各学校充分挖掘和利用本地中华优秀文化教育资源，开设地方课程和校本课程”。2023年5月，教育部等十八部门联合下发了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，明确提出“在教育‘双减’中做好科学教育加法”，要求各级教育机构“调动社会力量，推动中小学科学教育学校主阵地与社会大课堂有机衔接，提高学生科学素质”。从教育实践而言，面对中小学生多元化的实践课程需求，进行科学教育与传统文化融合教学的实践，将现代科技与传统文化相结合开发实践活动课程，具有现实意义。

将科学教育融入传统文化教育

当下的中小学传统文化教育一般囿于传统的说教形式，或以手工技艺的体验为主，体现不出传统文化博大精深的内涵。将科学教育融入传统文化教育中，能够促进学生的综合素质发展。

“北京中轴线古建模型创意搭建课程”中的天坛祭祀科技应用课程，从激发学生兴趣出发，用学生喜爱的模型搭建，让学生直观地感受到传统建筑艺术的内涵与特点，将科技知识应用融入传统文化教学，让科学实验在实践活动中获得具体有效的应用，激发学生的探究兴趣，将传统文化教育的说教模式转化为潜移默化的心理滋养，起到了“润物细无声”的教育效果。本次课程通过科学方法再现、解读传统文化中的场景，让学生能够更好地理解和欣赏传统文化的内涵，培养学生的科学兴趣，引导学生广泛参与探究实践，做到学思结合、寓教于乐，自觉获取科学知识、培养科学精神、提升科学素质。

在传统文化教育中导入科技元素

在“北京中轴线古建模型创意搭建课程”上，通过生动的讲解，学生认识了天坛建筑群的结构特点，了解了古代皇家祭祀的基本内容和仪程，学习了中华民族独特的祭祀文化。在此基础上，通过7个小组的分工与合作，完成课程的科技应用和实践探索，由此建构起PBL任务驱动的学习模式。第一、二组负责搭建天坛建构模型，模型分为台基和祈年殿两座分体式结构，两组学生分别负责完成搭建任务。第三组手工制作纸模，营造皇家祭祀的宏大场景。第四组负责点燃燔柴炉，首先搭建燔柴炉模型，将电机置于燔柴炉基座内，安装风扇；再用红绸布剪出火焰形状，粘在炉壁上，开动电机，就可营造出熊熊燃烧的火焰效果。第五六七组完成两项任务：一是点亮三根望灯杆。首先搭建望灯杆模型，安装灯笼；接着将电池安装在望灯杆基座内，利用灯杆线槽布线，引入灯杆顶部灯笼内；然后安装LED小灯泡，点亮望灯杆。二是奏响悠远深沉的民族韶乐。利用望灯杆模型基座，将集成电路块、电池和音响组合起来，将开关引出模型外；电脑下载四段完整的韶乐至U盘，通过开关控制播放音乐，让千年雅乐重新奏响在人间。

通过提供互动式的学习环境，让学生能够身临其境地感受传统文化与科学的结合，增强了学习的趣味性和吸引力，学生从中体会到了中华优秀传统文化的内涵和人文精神。

运用数字技术提高学科实践的实效

在技术飞速发展的中国，智能技术已成为现代先进的教育教学手段，它不仅是学科实践活动课有效实施的重要帮手，也是学科实践活动课探究的重要内容。在学科实践活动的实施过程中要积极运用数字技术手段，拓展学科实践活动的时空范围，提升学科实践活动的实施水平，数字技术可为学科实践活动开展中的每一阶段提供可能的支持。

运用数字技术提高学科实践活动的实效需要从多个方面入手，包括创新实践教学方式、优化实践教学过程、促进学生的自主学习和独立思考能力、实践教学评价以及信息技术的持续更新和优化等。通过这些措施的实施，可以进一步提升学科实践活动的质量和效果。

在本课程中，运用数字技术可以极大地丰富教学内容，提升学生的学习体验，激发他们的创造力和想象力。活动前，引导学生充分利用数WCmpBizTu9rIHFL7mUI2HQ==字技术收集资料，利用AI大模型中的图像识别、自然语言处理等技术，对互联网上的海量数据进行搜索和筛选；利用AI大模型中的图像处理和视频处理技术，对收集到的照片和视频进行增强、修复、裁剪等操作，提高其质量和可用性；利用AI大模型中的三维重建技术，构建中轴线古建的三维模型，或利用现有的三维模型库以及在线工具进行建模，最后通过AI大模型优化和完善。学生将收集到的中轴线古建图片、视频和三维模型，在课堂上进行展示，这些资源可以让其他学生更直观地了解中轴线上的古代建筑的结构和风格，为他们的创意搭建提供灵感。教师制作PPT以及播放视频，介绍古代建筑的历史背景、建筑特点和制作技巧，多媒体工具的使用可以帮助学生更深入地理解课程内容，提高学习效果。

在讲解天坛古建模型时，教师利用3D建模软件制作虚拟模型，引导学生在计算机上进行虚拟搭建。这不仅可以让学生更深入地了解建筑的结构，还可以培养他们的空间想象能力。教师还可以利用增强现实（AR）或虚拟现实（VR）技术，为学生创造一个沉浸式的古代建筑学习环境。学生可以在这个环境中亲自体验搭建古代建筑的乐趣，进一步加深对古代建筑的理解和热爱，运用数字技术可以让模型搭建更加生动、有趣和高效。但教师也需要根据学生的实际情况和学习需求，灵活运用各种数字化工具，以达到最佳的教学效果。

借助数字科技手段开展跨学科的知识应用

建构主义理论认为，学习活动不是学习者被动接受信息、记忆信息、理解含义的简单过程，而是学习者基于已有的知识和经验，对新的知识和信息进行判断、分析、检验、批判、拋弃、接收的过程。科学是一门以实验为基础的学科，科学素质的养成必须通过学生运用科学知识和科学方法解决实际问题的途径才能够实现。天坛祭祀环节的科技应用课程从学生掌握的基本机械、电路的原理出发，通过电能转化为机械能（点燃燔柴炉）、电路串并联组合（点亮望灯杆）、集成电路组合（奏响韶乐）等手段，改变了为做实验而做实验的观念，让科学实验在实践活动中获得具体、有效的应用。在教师的引导下学生通过实践获取、理解、运用知识，在实践中建构、巩固、创新自己的学科知识，凸显了实践学习的自主性与社会性，有利于实现知识学习和应用及经验生长的有机融合，进而培育学生的核心素养和助力创造性学习的实现。

在课程中，各组学生分别完成安装集成电路板和电机，组装连接电路，结合模型结构建构电路与机械的连接，点燃燔柴炉，点亮望灯杆的灯笼，录制韶乐并通过播放器播放出来等任务，通过不同学科的交叉融合，运用数字科技声光电手段再现古代皇家祭祀的真实场景，实现课堂所学知识的实践应用。

在数字环境下，通过科学教育与传统文化的融合教育，能够培养出具有科学素养和人文素养的全面发展的人才。这种教育模式不仅能够帮助学生理解科学知识，还能增强他们对传统文化的认同感和自豪感。通过不断探索和实践，我们可以将这种教育模式不断完善和发展，为培养具有创新精神和实践能力的人才做出更大的贡献。

注：本文系北京市教育学会“十四五”教育科研2023年度课题“北京中轴线文化融入综合实践活动课程的实践模式研究”（课题编号：SHDKT2023-002）阶段性研究成果