畢經(jīng)海

【摘? 要】Mind+是一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)青少年編程軟件，圖形化的編程界面兼具開源硬件、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的功能，非常適合小學(xué)生編程教育的實施。本文以Mind+編程軟件為平臺，從編程內(nèi)容的趣味性、學(xué)科知識融合和聚焦實際問題三個角度出發(fā)，對小學(xué)編程教育的校本化進行了實踐與探索，可有效促進小學(xué)編程教育的普及和實施。

【關(guān)鍵詞】小學(xué);編程教育;趣味游戲

中圖分類號：G623? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：0493-2099（2021）13-0116-02

School-based Practice and Exploration of Primary School Programming Education Based on Mind+

（Binzhou Experimental School，China）? BI Jinghai

【Abstract】Mind+ is a domestic youth programming software with independent intellectual property rights. The graphical programming interface combines the functions of open source hardware， artificial intelligence and the Internet of Things， which is very suitable for the implementation of programming education for elementary school students. This article uses Mind+ programming software as the platform， from the perspectives of the fun of programming content， the integration of subject knowledge and the focus on practical problems， the practice and exploration of school-based programming education in primary schools can effectively promote the popularization and implementation of primary programming education.

【Keywords】Primary school; Programming education; Fun games

Mind+是一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)青少年編程軟件，集成各種主流主控板及上百種開源硬件，支持人工智能（AI）與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）功能。既可以拖動圖形化積木編程，還可以使用Python/C/C++等高級編程語言，讓大家輕松體驗創(chuàng)造的樂趣。Mind+友好的人機交互非常適合小學(xué)生的學(xué)習(xí)，可以幫助小學(xué)生體驗互動編程和硬件編程的樂趣。

一、滲透趣味游戲設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的興趣

“玩”是每個孩子的天性，“游戲”是學(xué)生的功課。我們應(yīng)該如何帶著學(xué)生“玩”？“玩”的最理想狀態(tài)是什么樣的？我的思考是這樣的：“讓孩子們有智慧地玩，玩出智慧;有道德地玩，在玩中完善自己的品德;帶著對美的追求去玩，在玩中提升美的創(chuàng)造能力;帶著自己的夢想去玩，在玩中實現(xiàn)自己的夢想！”也正是出于這個初心和夢想，小學(xué)低年級編程課圍繞“趣味游戲設(shè)計”這一主題進行設(shè)計，將學(xué)生比較熟悉的“大魚吃小魚”“趣味猜數(shù)字”“機器人走迷宮”“趣味賽車”的游戲作為成課程內(nèi)容，讓學(xué)生發(fā)揮自己的想象力利用Mind+中的“背景庫”和“角色庫”為舞臺設(shè)計背景、為角色取名，創(chuàng)設(shè)游戲環(huán)節(jié)來增加游戲的趣味性。在整個“玩”的過程中學(xué)生一直都在動腦思考，動手探究，用心去做，無形之中收獲了知識技能和編程的初步思想。

為了幫助小學(xué)生正確理解程序的設(shè)計思路和算法，教師可以讓學(xué)生模擬情境，通過角色扮演、體驗的方式來直觀、清晰地理解程序的算法以及執(zhí)行過程，從而初步養(yǎng)成編程的邏輯思維。例如，在學(xué)習(xí)“機器人走迷宮”這一課時，首先教師可以讓學(xué)生體驗教師的案例，理解“機器人走迷宮”的設(shè)計思路;然后，讓學(xué)生去設(shè)計自己喜歡的“迷宮”場地和“角色”造型;接下來就是設(shè)計“走迷宮”的環(huán)節(jié)及規(guī)則，這也是引導(dǎo)學(xué)生深度思考的環(huán)節(jié);最后，根據(jù)自己的設(shè)計方案選擇相關(guān)的編程積木進行程序搭建。為了幫助學(xué)生更好地理解“面向”“碰到”“位置”“判斷”等積木塊的含義并靈活運用，教師在課堂上利用課桌之間的過道，或者在地上繪制“地圖”來模擬迷宮環(huán)境，和學(xué)生一起進行體驗，并針對遇到的問題和可能會發(fā)生的情況進行分析，這樣能快速幫助學(xué)生理解編程的思路，每個學(xué)生也能完成一個屬于自己的編程作品。

二、融合學(xué)科知識，指向思維培養(yǎng)為重點

融合匯聚力量激發(fā)成長，小學(xué)編程教育的核心就是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，課程的內(nèi)容的設(shè)計既要注重讓學(xué)生學(xué)會主動思考、主動探究、在合作學(xué)習(xí)中對編程知識進行逐步內(nèi)化，又要注重與學(xué)科知識融合，通過編程對學(xué)科知識進行靈活運用。小學(xué)中年級編程課程融合“語文”“數(shù)學(xué)”等學(xué)科相關(guān)知識，設(shè)計了“趣味猜成語”“趣味猜謎語”“趣味拼圖”“趣味猜數(shù)字”“雞兔同籠問題求解”“智能計算器”等主題項目，在編程的過程中鞏固了學(xué)生學(xué)科知識，有效滲透了編程的方法和思想。

例如，“趣味猜數(shù)字”和“雞兔同籠問題”的求解就是和數(shù)學(xué)學(xué)科知識的融合。課堂上在學(xué)習(xí)“趣味猜數(shù)字”時，教師首先要和學(xué)生說明規(guī)則，然后一起玩猜數(shù)字。并提問：請同學(xué)們思考如何能最快猜中數(shù)字，并說說你的想法？有學(xué)生想到了“窮舉”的辦法，這樣一定能猜對，但是要花費較多時間;也有的學(xué)生找到了規(guī)律：“先猜中間的數(shù)字，若提示大了，則繼續(xù)從前半部分中猜，若提示小了，則繼續(xù)從后半部分中猜。以此類推可快速猜中數(shù)字”。其實這就用到了經(jīng)典的程序算法“折半查找”和“窮舉算法”。盡管小學(xué)生還不能真正理解，但是可以通過體驗和深度思考的方式初步認知程序的算法;再如， “雞兔同籠問題”的編程求解，問題描述：“有若干只雞和兔子在同一個籠子里，從上面數(shù)有5個頭，從下面數(shù)有12只腳。問籠子中各有多少只雞和兔子？”首先和學(xué)生一起回顧數(shù)學(xué)課上學(xué)到的解題方法“假設(shè)—比較—調(diào)整”，列出算式。假設(shè)全是兔：4ⅹ5=20（只），兔腳比總腳數(shù)多：20-12=8（只），兔比雞多的腳數(shù)：4-2=2（只），所以，雞的只數(shù)：8÷2=4（只），兔的只數(shù)：5-4=1（只）。掌握了解題方法之后，學(xué)生可以利用積木塊完成程序的搭建，程序運行時，詢問用戶分別輸入“雞”和“兔子”共有的頭數(shù)和腳數(shù)，然后會計算出“雞”和“兔子”各多少只。有了編程解決數(shù)學(xué)問題的經(jīng)歷之后，教師可鼓勵學(xué)生利用編程的方法去解決其它的數(shù)學(xué)問題。由此看見，學(xué)生在編程求解數(shù)學(xué)問題的過程，其實就是對所學(xué)數(shù)學(xué)知識的靈活運用并進行深度思考的過程。

三、聚焦真實問題，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力

因為Mind+支持硬件編程，所以當(dāng)學(xué)生初步掌握了圖形化編程的基礎(chǔ)之后，在小學(xué)高年級我們嘗試了用“掌握板”為教具，繼續(xù)和學(xué)生深度探究智能硬件編程。其學(xué)習(xí)目標是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會用科學(xué)的眼光發(fā)現(xiàn)問題，用數(shù)學(xué)的知識思考問題，用工程的思維去分析問題，用技術(shù)的手段解決問題。編程內(nèi)容的設(shè)計聚焦生活中的實際問題，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識來解決實際問題的能力，進一步提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。我們圍繞“智慧生活”主題設(shè)計了“智能交通信號燈”“智能呼吸燈”“創(chuàng)意流水燈”“智能光控?zé)簟薄爸悄苈暱責(zé)簟薄爸悄茈娮优啤钡戎黝}內(nèi)容，讓學(xué)生充分感受到了智慧生活的魅力。

課程內(nèi)容的實施過程聚焦學(xué)生生活中的真實問題。在讓學(xué)生進行深度思考剖析，探索出解決問題的最佳策略之后，教師可指導(dǎo)學(xué)生制定解決方案，綜合運用所學(xué)知識解決問題。例如，針對學(xué)生經(jīng)常遇到的“上完課時教室忘記關(guān)燈的問題？”學(xué)生通過思考想到了多種解決方案，如安排專人負責(zé);設(shè)計一個定時裝置，上完課時自動關(guān)燈;設(shè)計一個聲控?zé)?，?dāng)教室里沒有人非常安靜時燈會自動關(guān)閉;設(shè)計一個光控?zé)?，自然光線達到亮度時自動關(guān)閉……接下來，就是指導(dǎo)學(xué)生用文字或草圖的方式完成項目規(guī)劃書的撰寫，然后就是小組合作優(yōu)化設(shè)計方案，形成簡單的流程圖;最后用積木塊搭建編程實現(xiàn)。在交流分享環(huán)節(jié)，讓每個組的學(xué)生都分享自己的作品，互相進行評價。評價的目的不是劃分等級，而是發(fā)現(xiàn)每個作品的亮點和不足，讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)，共同提升。

作品的完成不是學(xué)習(xí)的終止，而是深度學(xué)習(xí)的繼續(xù)。為什么智能手機的屏幕亮度會隨著外部光線的變化而變化？為什么夜幕降臨之后路燈會自動打開？

由此可見，小學(xué)編程課程內(nèi)容的設(shè)計是影響編程教育推廣的關(guān)鍵因素。筆者以Mind+為編程工具，以課程內(nèi)容設(shè)計的三個要素為支點，探索小學(xué)編程教育校本化的實踐。課程內(nèi)容的選擇應(yīng)該充分考慮學(xué)生心智發(fā)展水平和不同年齡階段的知識經(jīng)驗和情感需求，滲透趣味游戲設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生在“玩”的過程中學(xué)會動腦思考，促進各種能力的提升。

參考文獻：

[1]吳凝.小學(xué)編程教材編寫的設(shè)計與思考.中國信息技術(shù)教育，2020（12）.

（責(zé)任編輯? 袁? 霜）