C-STEAM跨学科教学设计与案例分析课件 第八章 探创循环型项目的设计与实施

第八章

探创循环型项目的设计与实施授课人：

CONTENTS目录核心内涵与实践场景案例分享-木拱廊桥核心理论基础与典型模式解析案例解析-木拱廊桥本章导学注意事项与思考练习ONE本章导学PART01学习目标01了解木拱廊桥文化及其在C-STEAM教育中的应用02掌握探创循环型C-STEAM项目的特点03掌握促进探创循环的组织方式与技巧内容框架学习建议了解探创循环C-STEAM项目在教学实践的应用场景，理解探究与创新创作的关系，掌握探创循环模式的应用方法和技巧，懂得如何激发学生的探究点、创新创作点，以及如何助力学生进行循环迭代。01学习重点课前通过阅读和研究具体的C-STEAM案例，如木拱廊桥项目，理解探创循环的衔接与迭代，感知探创循环项目的特点。02课前活动基于课堂所学，运用探创循环模式来反思一次学习或作品创作经历，并开展小组讨论与经验分享。03课后活动TWO核心内涵与实践场景PART02“探究”与“创新创作”的关系？探究(Explore)定义解析：基于真实问题的探究学习，是知识获取的起点。核心价值：为创新提供坚实的理论基础与清晰的问题框架。创新创作(Create)定义解析：基于解决方案的实践创作，是能力落地的关键。核心价值：是探究成果的实践检验，也是新问题的来源。动态循环与螺旋上升二者并非简单的线性递进，而是通过“循环迭代”的方式相互驱动。每一次创作都会发现新问题，引发新一轮的探究，在不断的反馈中深化理解，实现能力的螺旋式提升。典型实践场景文化工艺品复刻创作以传统木雕为例，在复刻中探究传统技艺的精髓，在创作中融入现代审美与思考。古今结合的探究创新借鉴古建今用的理念，深入探究历史建筑智慧，将其创新性地应用于现代设计场景。文化元素的迁移应用通过古诗新唱等形式，深入理解原文化内涵，并创造性地将文化元素迁移到新的艺术领域。实践特征过程导向关注探究、设计、试错、反思全过程，而非仅仅是最终结果。持续反馈与评估通过多元形成性评价，为学习过程的迭代提供依据。理论与实践结合强调“做中学”与“学中做”的深度融合，在实践中建构知识。THREE案例分享-木拱廊桥PART03案例分享-木拱廊桥项目定位：C-STEAM教学实践基于广州某中学开展，面向具备一定榫卯知识基础的学生，通过木拱廊桥案例深化对传统技艺的理解。文化价值：世界遗产预备项目集科学、文化、历史、艺术于一体。2012年“闽浙木拱廊桥”列入中国世界文化遗产预备名单。情感联结：乡民的精神家园不仅是交通设施，更承载“聚财纳气”的风水观念与神灵信仰，是民俗活动的重要场所。维度知识目标能力目标科学(S)了解木拱廊桥的力学原理、材料特性。观察、分析、解释结构稳定性的原因。技术(T)学习激光切割、3D打印、传感器等技术。运用技术工具进行设计和制作。工程(E)掌握结构设计、模型搭建、系统集成的方法。设计并实现一个具有特定功能的作品。艺术(A)欣赏木拱廊桥的造型美、装饰美和意境美。进行美学设计，提升作品的艺术表现力。数学(M)运用测量、比例、几何等知识进行设计。进行精确的计算和尺寸规划。重点：1.学生需要系统掌握木拱廊桥的相关知识，包括接口、零件结构等，同时深刻感知中国桥文化的魅力。2.学生学习人工智能套件知识，具备人工智能套件开发能力。3.学生具备信息检索能力，能够根据需求检索相关知识。难点：1.在项目过程中，需要不断引导学生进行反思与迭代，培养学生的设计思维。2.引导学生积极寻找新的探究点，促进进一步深度学习，鼓励学生进行大胆尝试。案例分享-木拱廊桥以“木拱廊桥”为核心，分为知桥、建桥、护桥三个部分。在知桥部分，教师通过情景创设和多维拓展讲解，帮助学生深刻了解廊桥的内涵。在建桥部分，学生深入探究榫卯结构和廊桥零件，理解“编梁结构”的物理魅力，并利用激光切割机测量和精准制作廊桥模型。在护桥部分，学生通过“守桥人”等现实人物角色，迭代进入感知学习场景，树立保护意识，并利用人工智能套件进行“护桥”沙盘设计。案例分享-木拱廊桥案例分享-木拱廊桥（一）观看纪录片，感知情景播放《廊桥筑梦》纪录片，帮助学生进入学习情景。纪录片《廊桥重生》聚焦2016年"莫兰蒂"台风摧毁泰顺薛宅桥等三座国宝级廊桥后的重建历程。通过抢救性修复的影像记录，揭示传统建筑背后"桥-人-自然"的共生哲学，见证民间自组织力量对文化遗产的守护传承。观看微电影师生讨论感知情景文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思文化感知情景案例分享-木拱廊桥文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思文化内涵理解文化外观功能（二）内涵理解，感受廊桥之美学生从“外观”、“功能”、“文化”三个维度领略廊桥的美。在外观方面，多角度地让学生体会廊桥地魅力；在功能方面，引导学生对廊桥不使用一钉一铆的结构进行更深入探究；在文化方面，介绍了廊桥上面地民俗文化，感受中国古人对天地的敬畏。分析结构梳理问题确定任务案例分享-木拱廊桥观看微电影自主探究确定问题文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（三）交流讨论，确定探究任务鼓励学生争当“小小桥梁匠”，帮助影片中的村民“重建廊桥”，引导学生重新仔细观察影片中的廊桥结构。学生们进行相互讨论，发现了古代木拱廊桥不使用“钉子”的特点，心中产生了疑问“廊桥为何不需要钉子就能这么牢固？”，并共同确认将此问题作为接下来学习的探究点。文化特征探究

案例分享-木拱廊桥直观感知深入探究确定方案文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（四）深入探究，确定沙盘制作方案理解“拱桥为何不需要桥墩就能承受如此大的压力”老师还让学生使用雪糕棒进行了编梁结构的尝试搭建。共同确立和制定了“使用木条和激光切割机制作廊桥模型”的方案。文化制品制作案例分享-木拱廊桥发现问题再次探究完善方案文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（五）迭代方案，动手实操动手实操，发现问题（方案还不够精细，木拱廊桥零部件并不清晰）重新查阅资料，完善制作方案（了解半柱、将军柱等零件结构，梳理搭建的步骤技巧）利用木条和激光切割机进行零件制作。文化特征探究

文化制品制作案例分享-木拱廊桥作品展示实践测试讨论反思文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（六）作品检验与反思学生们根据方案组装零件，并进行作品的展示介绍。为了检验作品的牢固性，老师引导学生们依次往桥梁上放置书本，最后放着了40本英语书，桥梁没有丝毫断裂迹象，展现出良好的支撑性。随后，老师组织学生进行相互讨论，反思现有作品的不足。总结评价反思联系社会推广案例分享-木拱廊桥迭代探究再次感知确定主题文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（七）再感知，进入新问题情景目前的木拱廊桥仍然存在纪录片中的问题：在面对天灾人祸时，该版本的木拱廊桥依然表现得非常脆弱，同时，随着老一代的“守桥人”的离场，廊桥保护的问题更加淡出了人们的视野。在经历了整个制造过程后，学生们已经深刻感受到了中国优秀桥梁文化和技艺的精妙，对于成品产生了感情，也更能体会到了泰顺人民对于桥梁冲毁的痛心，更深刻感知到了人与自然和谐相处的内涵与原则。为此，学生们经过相互讨论，主动提出要对作品进行进一步完善，以加强对于这一文化瑰宝的保护。文化感知情景文化内涵理解案例分享-木拱廊桥文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（八）重新确定探究问题“如何保护木拱廊桥？”成为了新的探究点，老师引导学生们从风险出发，头脑风暴，汇集可能对木拱廊桥造破坏的情况。同学们积极讨论，发散思维，最终共同确立了三个风险点：洪水、超重、形变。头脑风暴联系现实确定问题文化特征探究

案例分享-木拱廊桥分析问题寻找资料制定方案文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（九）制定针对性解决方案针对以上三个风险点，学生们结合现代技术，分别提出了解决方案。对于洪水问题，学生提出使用超声波传感器进行水位检测，及时预警与泄洪；对于超重问题，学生提使用重量检测器对上桥车辆进行重量检测，避免压垮桥梁。对于形变问题，学生使用形变传感器进行实时检测。结合上述三点，学生们决定使用人工智能套件进行方案实现。文化特征探究

文化制品制作案例分享-木拱廊桥作品展示实践测试讨论反思文化情境感知文化内涵理解文化特征探究

文化制作制作联系社会推广总结评价反思（十）动手实操，完善作品系统学习超声波传感器、重量传感器和形变传感器的原理，根据原理，调试实现对应的图形化编程。学生们还遇到了电压、舵机传动等问题，老师也以此为背景，结合课本知识进行了拓展讲解与考察。同时，学生们也进行了物联网的尝试体验，利用DFRobot的OBLOQ配件，将三类数据进行了实时传输和集中处理，更能满足现实场景的需求。文化制品制作案例分享-木拱廊桥1.教学评价

过程性评价：全程录像，观察学生的课堂行为转换情况总结性评价：知识测试（榫卯类型、廊桥结构）ARCS动机问卷（评估学习兴趣与信心）

2.学生成果

3.改进方向掌握木拱廊桥建造技能与人工智能技术应用。深化文化遗产保护意识，提升跨学科综合能力。加强技术难点指导（如传感器调试）拓展现实场景应用案例（如古建筑保护实践）FOUR核心理论基础与典型模式解析PART04理论基础I：建构主义学习理论理论基础“知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境中，借助他人（教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的

”

学习的主动性学习者不是被动接受知识，而是主动建构知识的意义

情境的重要性学习应与真实情境相结合，通过解决实际问题来建构知识

反思与迭代学习是一个不断反思和调整的过程，可通过试错和修正逐步完善理解

社会互动性学习是一个社会化的过程，可通过协作和对话促进知识的建构将学习过程视为一个动态的、迭代的循环，其中包括“设计—再设计”和“调查—探究”两个相互交织的循环理论基础

II：基于设计的双循环理论

理论基础学生首先在设计循环中积极动手实践，通过创造和测试解决方案来直接面对挑战。当在设计过程中遇到知识或理解上的障碍时，他们便转入调查循环，通过研究和探索来填补知识空白。这两个循环不是简单的线性过程，而是相互促进、迭代深化的。这种模式鼓励学生进行深入探究，从而促进他们批判性思维和创新能力的发展，同时也强化了他们对跨学科知识的应用和理解理论基础建构主义理论适配C1-C3(感知-理解-探究)强调在真实情境中通过主动探究和社会互动来建构知识，是学习的基础阶段。C5-C6(推广-反思)呼应建构主义的反思性，通过推广与反思实现学习过程的升华与闭环。双循环理论适配C3-C4(探究-创作)直接对应双循环理论中“调查/探究循环”向“设计/再设计循环”的关键转换。C5-C6(推广-反思)体现了双循环理论的迭代性特征，通过反馈与优化完成知识的深度内化。C1:文化情境感知通过实地考察、文献查阅等方式，让学生全方位感知项目的文化背景与环境。典型模式-6C模型C2:文化内涵理解引导学生深入挖掘文化背后的历史渊源、社会价值和精神内核，建立深层连接。C3:文化特征探究聚焦文化的核心特征或关键问题，通过小组研讨等形式进行深度探究与分析。C4:文化制品创作基于探究成果，运用数字化工具或传统工艺，动手创作具有文化内涵的制品或解决方案。C5:联系社会推广将作品或方案与社会现实需求联系，通过展示、路演等方式进行推广，实现社会价值。C6:总结评价反思对整个项目过程进行多维度的总结与评价，反思不足，为新一轮的循环提供经验。FIVE案例解析-梁园花窗PART05案例与理论的适配逻辑建构主义学习理论的全面落地情境性：真实文化浸润以《廊桥筑梦》纪录片和真实的廊桥文化为情境，激发学习兴趣。主动性：自主探究设计学生自主提出探究问题，自主设计方案，而非被动接受知识。社会互动性：小组协作共创通过小组协作完成各项任务，在交流与讨论中共同建构知识。反思迭代性：持续优化改进从模型设计到智能沙盘，不断发现问题并反思优化。基于设计的双循环理论的贯穿应用第一次双循环：建桥设计循环：想制作模型但不懂榫卯结构。调查循环：深入探究榫卯结构知识。结果：完善模型设计，成功搭建。第二次双循环：护桥设计循环：发现模型无法应对风险。调查循环：探究传感器与物联网技术。结果：开发出智能护桥沙盘系统。探创循环的迭代过程第一轮循环：从“知桥”到“建桥”01设计循环触发核心挑战：知识缺口学生在尝试制作廊桥模型时，遇到了“榫卯结构不牢固”、“不理解编梁原理”等实际操作难题。

理论对应：探究循环启动技术困境成为学习的起点，激发探究动机。02调查循环展开核心行动：深度学习拆解鲁班锁、查阅专业资料、请教老师，深入学习榫卯和编梁的力学原理，填补知识空白。

理论对应：探究循环深化从动手实践转向理论学习，构建结构化知识。03设计循环优化核心成果：模型迭代将学到的力学知识应用于模型改进，最终成功制作出可承重40本书的稳固模型。

理论对应：设计循环闭环知识转化为实践能力，完成从理论到实践的跃迁。探创循环的迭代过程第二轮循环：从“建桥”到“护桥”01设计循环触发新问题的产生静态模型完成后，学生开始思考现实中的廊桥会面临哪些风险？模型能否具备防护功能？02调查循环展开风险识别与技术学习通过头脑风暴识别洪水、火灾、超载等风险；开始学习传感器、物联网等智能监测技术。03设计循环优化智能系统的飞跃开发出具备水位、重量监测和预警功能的“智能护桥沙盘”，实现从静态模型到动态智能系统的升级。案例成效与评价方式总结性评价：成果与动机检验知识掌握测试检验学生对廊桥结构、力学原理及智能技术的综合掌握程度，确保核心知识的有效传递。ARCS动机问卷评估基于注意力、相关性、自信