基于C-STEAM教育理念下的节气测影活动分析.pdf
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1、科学教育与博物馆,2023,9(4)Science Education and Museumsdoi:10.16703/ki.31-2111/n.2023.04.010马燕.基于 C-STEAM 教育理念下的节气测影活动分析J.科学教育与博物馆,2023(4):63-69.基于 C-STEAM 教育理念下的节气测影活动分析马燕北京天文馆0引言中华优秀传统文化是中华民族的文化根脉,也是中华民族的宝贵财富。党的十八大以来,以习近平总书记为核心的党中央高度重视传统文化的传承和发展。“十四五”规划中指出,要深入实施中华优秀传统文化传承发展工程,推动中华优秀传统文化创造性转化、创新性发展。结合国家对于文
2、化传承工作的需求,科技场馆在传播科学的同时如何把优秀传统文化展示出来是当前研究的一个重点内容。二十四节气是中国人通过观察太阳周年运动,认知一年中时令、气候、物候等方面变化规律所形成的知识体系和社会实践1。它有着丰富的内涵和文化价值,具有深厚的人文意义,是中国传统文化的重要载体。北京古观象台作为传播中国古代天文的博物馆,以二十四节气为主题,开展节气测影活动,旨在弘扬传统文化,普及天文知识,传播科学思想,提升科学素养。C-STEAM 教育是 STEAM 本土化发展的新型教育理念,目前仍处于初期起步阶段。本文以节气测影活动为例,深入分析活动背景、实施过程以及活动特点,探究如何更好地把古代天文和传统文
3、化进行融合传播,提升活动的文化价值,积极探索C-STEAM 教育理念在科学普及方面的广泛应用。1C-STEAM 教育理念的发展1.1C-STEAM 理念的形成20 世纪 80 年代,美国国家科学委员会提出了STEM 教育的建议,包含 Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)和 Mathematics(数学)四个学科,并引发全球的 STEM 教育运动。2006 年,美国弗杰尼亚科技大学教授认为强调全面的教育不应该失去对学生人文艺术的培养,提出在 STEM 中引入 Arts(艺术),形成了 STEAM 教育3。STEAM 教育理念与传统的单学科、重书本的
4、教育方式不同,强调引导学生形成学科融合的学习方式和跨学科的思维方式。STEAM 课程注重打破学科之间的界限,融合各学科的知识与思维,提升学生分析解决实际问题的能力。2015 年教育部发布 关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)并提到:“鼓励发展 STEAM 等创新教育模式,使学生具有较强的信息意识与创新意识,使信息化教学真正成为教学活动的常态。”它首次提出“STEAM教育”的概念,并明确指出探索 STEAM 教育、创客摘要以二十四节气为主题的节气测影科普活动为例,从活动策划思路、内容设计等方面阐述 C-STEAM 理念在活动中的应用,探讨如何构建科普活动课程创新体
5、系,落实创新驱动发展,从而达到普及天文知识、弘扬传统文化、提升公众科学素养和文化自信的目的。关键词C-STEAM 理念二十四节气测影活动活动 课程63-科学教育与博物馆,2023,9(4)Science Education and Museums教育等新教育模式2,掀起了我国 STEAM 教育热潮,在理论研究和教育实践方面取得明显进展。2020 年,我国学者詹泽慧等人提出以弘扬优秀传统文化和中华民族家国情怀为核心价值观导向的本土化 STEAM 教育,即“C-STEAM”,是在中国传统文化的背景下,以 STEAM 项目式学习的方式,应用跨学科知识去创作文化作品,在情感上自发地认可和接纳优秀文化,
6、增强文化认同感和文化自信4。通过把 C-STEAM 教育理念与科普活动目标相融合(见表 1),能够提升科普活动的趣味性、拓宽学生的知识结构,提升综合能力。学科目标文化(Culture)培养价值观,提升文化自信科学(Science)科学原理技术(Technology)科学技术及装配能力工程(Engineering)动手能力艺术(Arts)阅读鉴赏能力数学(Mathematics)分析数据能力表 1C-STEAM 教育与科普活动目标融合1.2国内发展现状为了分析 STEAM 理念和 C-STEAM 理念在中国的发展现状,分别以“STEAM 教育”“C-STEAM教育”为关键词在中国知网(CNKI)
7、期刊数据库进行检索,时间截至 2023 年 7 月。“STEAM 教育”共检索到相关文章 4537 篇,呈上升趋势(见图 1),2019年起每年均超 700 篇,2023 年前 5 个月已有 275篇。通过数据可以看出,STEAM 教育理念在我国处于蓬勃发展的阶段,是近年来热门的研究议题。随着STEAM 教育理论研究与实践的不断深入,取得了一定的成果。“C-STEAM 教育”共检索出相关文章 18 篇,呈缓步上升趋势(见图 2)。从数据可以看出,C-STEAM 理念处于起步阶段,落实 STEAM 教育本土化研究还需要进行积极探索和大量验证。目前国内就 C-STEAM 理念进行了一些尝试,但普遍
8、是基于中国传统文化的背景在学科知识整合层面上开展工作,缺乏系统性,对传统文化内涵的挖掘还不够充分5。故此开展本文的研究有一定价值,可为同行提供一些参考和借鉴。图 1“STEAM 教育”知网文献检索趋势图图 2“C-STEAM 教育”知网文献检索趋势图64-科学教育与博物馆,2023,9(4)Science Education and Museums2活动策划思路2.1活动教学目标二十四节气是我国劳动人民认识自然、利用自然的科学成果,不仅包含天文知识,也蕴含“天人合一”的哲学思想。节气测影活动是围绕日影的变化为线索,利用实物展项和组装小仪器模型两种方式,模拟观测日影的长度的变化,设置一系列探索和
9、实践的环节,引导学生直观地认识太阳在古天文中的重要地位,体验和感受天文魅力,激发青少年求知欲,培养探索的科学精神,激发他们对传统文化的兴趣与共情,从而建立文化自信。通过节气测影活动,深挖二十四节气背后的文化,可让学生们对二十四节气的历史渊源、发展历程、节气文化、民间风俗有一定了解。其教学目标主要有:(1)了解中国传统天文学成就,激发学生对中国古代天文及古代文化的自豪感和认同感。(2)引导学生进行观察分析,自主归纳出一年中表影的变化规律以及太阳高度变化规律。(3)培养学生动手能力、模型演绎能力以及敢于探索的科学精神。(4)培养学生利用博物馆资源主动学习的能力。(5)培养学生交流及团队合作的能力。
10、(6)引导学生在活动过程中进行自我反思。基于 C-STEAM 教育理念,具体教学目标(见表2)可描述为:(1)文化方面:通过古观象台常设展览和陈列的天文仪器的展示,了解中国古代天文成就,理解观象授时的含义,挖掘二十四节气文化特征和文化内涵,对二十四节气的起源、发展有初步认识,激发学生对中国传统文化的兴趣。(2)科学方面:二十四节气是以圭表测量日影的长度来确定的,学习圭表的基本构造,圭表的起源、演变过程,并通过模拟实验来了解节气和回归年的测定。(3)技术方面:测影的数据是归纳影长变化规律的根本,观测数据的精确度十分重要。因此,出现了辅助仪器景符(见图 3)。景符利用小孔成像原理,使日影可以清晰地
11、投射在圭面上,方便数值的读取。(4)工程方面:为更直观地开展节气测影活动,开发了圭表、正方案等教具。通过组装测量日影的小仪器,更容易理解仪器构造和功能使用。(5)艺术方面:整理选择描述节气的诗歌、民俗活动,从文学语言方面进行探讨。同时,依托非物质文化遗产雕版技艺,设计制作与天文、节气相关的雕版(见图 4)。通过多种形式,重点突出活动背后蕴藏的艺术内容,把天文、传统文化、传统技艺多维度融合。(6)数学方面:对观测数据进行记录、分析,并总结规律。在整个活动的过程中,不仅是多学科知识的学习,也是在进行探索求真,科学精神、综合能力的培养。2.2活动教学重难点(1)活动教学重点:了解圭表的基本原理,思考
12、如何通过观察影子长短变化来测定季节和回归年。了解二十四节气的形成和历史发展。表 2节气测影活动教学目标分解文化(C)科学(S)技术(T)工程(E)艺术(A)数学(M)知识与技能中国古代天文成就、二十四节气二十四节气的原理景符的使用圭表的结构二十四节气民俗、天文雕版记录数据:影子长度能力与素养文化理解、文化认同观察分析能力、空间想象能力思考能力动手能力创新能力、交流表达能力数据分析与处理能力图 3景符65-科学教育与博物馆,2023,9(4)Science Education and Museums(2)活动教学难点:如何把天文知识、科学思想,不是通过说教方式灌输给学生,而是引导学生在实践中自主
13、发现和归纳总结。这一目标考验活动组织者的设计能力和在活动开展过程中的应对能力。如何运用恰当的教学方法帮助学生建立空间想象能力更好地理解二十四节气,也是对活动设计者的挑战。2.3活动内容设计活动时长 1.5?h,主要包括:参观游览、学习测影仪器使用方法、模拟测影(见图 5)。首先,创立情景,引出问题。讲解老师带领学生,参观古观象台展览,了解中国古代天文成就,激发学生的自豪感。通过提问引发思考,并引导其提出新的问题,让学生了解测量日影对古人的重要性,激发学生探索意识,从而对如何测量日影产生探究的兴趣。其次,提出任务,推动学生进行探究。从认识测影仪器到组装小仪器来模拟测影,这是学生完成探究式学习的重
14、要环节。引导学生猜想影子长短变化的原因,观察、分析、归纳影长的变化规律,探索古人如何通过观察影子长短变化来测定回归年和节气。通过一个个任务的完成,递进式引导学生进行深入探究。第三,指导学生实践,加深认知。实践是科学教学中不可缺少的一部分,通过实践培养学生探究原理、大胆质疑的科学精神,并在过程中反复加深对二十四节气的理解。图 4与天文、节气相关的雕版及其印刷图图 5节气测影活动内容参观古台:了解中国古代天文学成就创立情境,引出问题讲解圭表,了解测影仪器的使用方法创立情境,引出问题动手实践:组装小仪器,进行模拟测影归纳总结规律,进行交流可在各节气点利用观察实践日影变化规律延伸学习,培养探索求证的科
15、学精神节气测影66-科学教育与博物馆,2023,9(4)Science Education and Museums3活动教学过程3.1引入参观:30 min北京古观象台 中国天文学展览,分为“中国星空”“西学东渐”“古观象台历史”三个主题,以中国传统文化“天人合一”观念为背景,全面展示中国传统天文学的伟大成就;同时,通过展示独具特色的中国星空文化、中国古代天文台的发展和天文仪器的演变、中国人的岁时传承、天文与人文的关系等,让学生了解中国传统文化、天文知识,掌握现代科学精神。需要材料:古台展览。3.2了解测影仪器:10 min在长期观察中,古人发现物体在太阳下的影子会发生长短和方向的变化。这些变
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