基于Mind+的小學編程教育校本化實踐與探索

畢經海

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

【關鍵詞】小學;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權的國產青少年編程軟件，集成各種主流主控板及上百種開源硬件，支持人工智能（AI）與物聯網（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，讓大家輕松體驗創造的樂趣。Mind+友好的人機交互非常適合小學生的學習，可以幫助小學生體驗互動編程和硬件編程的樂趣。

一、滲透趣味游戲設計，激發學生的興趣

“玩”是每個孩子的天性，“游戲”是學生的功課。我們應該如何帶著學生“玩”？“玩”的最理想狀態是什么樣的？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，在玩中提升美的創造能力;帶著自己的夢想去玩，在玩中實現自己的夢想！”也正是出于這個初心和夢想，小學低年級編程課圍繞“趣味游戲設計”這一主題進行設計，將學生比較熟悉的“大魚吃小魚”“趣味猜數字”“機器人走迷宮”“趣味賽車”的游戲作為成課程內容，讓學生發揮自己的想象力利用Mind+中的“背景庫”和“角色庫”為舞臺設計背景、為角色取名，創設游戲環節來增加游戲的趣味性。在整個“玩”的過程中學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。

為了幫助小學生正確理解程序的設計思路和算法，教師可以讓學生模擬情境，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行過程，從而初步養成編程的邏輯思維。例如，在學習“機器人走迷宮”這一課時，首先教師可以讓學生體驗教師的案例，理解“機器人走迷宮”的設計思路;然后，讓學生去設計自己喜歡的“迷宮”場地和“角色”造型;接下來就是設計“走迷宮”的環節及規則，這也是引導學生深度思考的環節;最后，根據自己的設計方案選擇相關的編程積木進行程序搭建。為了幫助學生更好地理解“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”來模擬迷宮環境，和學生一起進行體驗，并針對遇到的問題和可能會發生的情況進行分析，這樣能快速幫助學生理解編程的思路，每個學生也能完成一個屬于自己的編程作品。

二、融合學科知識，指向思維培養為重點

融合匯聚力量激發成長，小學編程教育的核心就是培養學生的邏輯思維，課程的內容的設計既要注重讓學生學會主動思考、主動探究、在合作學習中對編程知識進行逐步內化，又要注重與學科知識融合，通過編程對學科知識進行靈活運用。小學中年級編程課程融合“語文”“數學”等學科相關知識，設計了“趣味猜成語”“趣味猜謎語”“趣味拼圖”“趣味猜數字”“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生學科知識，有效滲透了編程的方法和思想。

例如，“趣味猜數字”和“雞兔同籠問題”的求解就是和數學學科知識的融合。課堂上在學習“趣味猜數字”時，教師首先要和學生說明規則，然后一起玩猜數字。并提問：請同學們思考如何能最快猜中數字，并說說你的想法？有學生想到了“窮舉”的辦法，這樣一定能猜對，但是要花費較多時間;也有的學生找到了規律：“先猜中間的數字，若提示大了，則繼續從前半部分中猜，若提示小了，則繼續從后半部分中猜。以此類推可快速猜中數字”。其實這就用到了經典的程序算法“折半查找”和“窮舉算法”。盡管小學生還不能真正理解，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，從上面數有5個頭，從下面數有12只腳。問籠子中各有多少只雞和兔子？”首先和學生一起回顧數學課上學到的解題方法“假設—比較—調整”，列出算式。假設全是兔：4ⅹ5=20（只），兔腳比總腳數多：20-12=8（只），兔比雞多的腳數：4-2=2（只），所以，雞的只數：8÷2=4（只），兔的只數：5-4=1（只）。掌握了解題方法之后，學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”共有的頭數和腳數，然后會計算出“雞”和“兔子”各多少只。有了編程解決數學問題的經歷之后，教師可鼓勵學生利用編程的方法去解決其它的數學問題。由此看見，學生在編程求解數學問題的過程，其實就是對所學數學知識的靈活運用并進行深度思考的過程。

三、聚焦真實問題，培養學生解決問題的能力

因為Mind+支持硬件編程，所以當學生初步掌握了圖形化編程的基礎之后，在小學高年級我們嘗試了用“掌握板”為教具，繼續和學生深度探究智能硬件編程。其學習目標是培養學生學會用科學的眼光發現問題，用數學的知識思考問題，用工程的思維去分析問題，用技術的手段解決問題。編程內容的設計聚焦生活中的實際問題，注重培養學生綜合運用所學知識來解決實際問題的能力，進一步提升學生的創新意識和實踐能力。我們圍繞“智慧生活”主題設計了“智能交通信號燈”“智能呼吸燈”“創意流水燈”“智能光控燈”“智能聲控燈”“智能電子牌”等主題內容，讓學生充分感受到了智慧生活的魅力。

課程內容的實施過程聚焦學生生活中的真實問題。在讓學生進行深度思考剖析，探索出解決問題的最佳策略之后，教師可指導學生制定解決方案，綜合運用所學知識解決問題。例如，針對學生經常遇到的“上完課時教室忘記關燈的問題？”學生通過思考想到了多種解決方案，如安排專人負責;設計一個定時裝置，上完課時自動關燈;設計一個聲控燈，當教室里沒有人非常安靜時燈會自動關閉;設計一個光控燈，自然光線達到亮度時自動關閉……接下來，就是指導學生用文字或草圖的方式完成項目規劃書的撰寫，然后就是小組合作優化設計方案，形成簡單的流程圖;最后用積木塊搭建編程實現。在交流分享環節，讓每個組的學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，而是發現每個作品的亮點和不足，讓學生相互學習，共同提升。

作品的完成不是學習的終止，而是深度學習的繼續。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，小學編程課程內容的設計是影響編程教育推廣的關鍵因素。筆者以Mind+為編程工具，以課程內容設計的三個要素為支點，探索小學編程教育校本化的實踐。課程內容的選擇應該充分考慮學生心智發展水平和不同年齡階段的知識經驗和情感需求，滲透趣味游戲設計，激發學生的興趣，使學生在“玩”的過程中學會動腦思考，促進各種能力的提升。

參考文獻：

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

（責任編輯? 袁? 霜）