人工智能編程基礎——小學信息技術模塊化編程應用探究

徐凱

【摘 要】隨著人工智能教育的推進，游戲化、模塊化的編程軟件的應用，越來越多的學校將編程教育納入信息技術課程中。本文結合一線教學經驗，對模塊化編程軟件Swift Playgrounds和Mind+在小學信息技術編程課堂的應用進行了探究。

【關鍵詞】人工智能 信息技術課 模塊化編程

隨著人工智能教育的推進，編程教育開始在中小學普及推廣，呈現低齡化趨勢。在小學編程課堂中也越來越多地關注學生計算思維的訓練，使學生充分認識在信息時代運用主題思維方式解決生活實際問題的重要性，繼而不斷地推動人工智能編程教育在小學的普及化教育。現階段，我國的人工智能編程教育尚處于發展階段，各地生源、學情、學習條件、硬件配備等實際教學情況也存在差異，針對不同的教學情況，所采取的教學策略和教學模式也不盡相同，但教育教學目標是一致的，那就是：培養學生的編程思維和獨立思考的能力。

筆者基于自身的編程教學經驗，以模塊化編程為例，對小學信息技術課堂的編程教學進行了探究。本次教學探究所使用的軟件分別是Swift Playgrounds和Mind+，其中Swift Playgrounds軟件是蘋果公司開發的一款基于iPad的模塊化編程軟件;Mind+是一款擁有獨立知識產權的模塊化編程軟件，可以拖動代碼積木塊進行編程設計。這兩款軟件都是將程序代碼以編程積木的形式呈現，運行代碼的效果以動畫效果呈現，尤其是Swift Playgrounds，以游戲式闖關的形式來調動學生的學習積極性，兼顧小學生學習編程零基礎的特點，趣味性和娛樂性較強，操作簡單，學生容易上手，畫面直觀易理解，非常適合小學生進行編程學習。

一、立足課標，基于學情

作為一線教師，我們深刻地體會到，任何一個學段的課堂教學，教師都應立足于課程標準來確立本節課的教學目標和教學任務。教學內容的選擇要適合學生年齡段的認知規律與知識基礎，絕不可以在無視學生現階段知識基礎的情況下開展過難的教學內容。

上述兩款模塊化編程軟件，就很好地契合了小學生的學情。4～6年級的學生抽象思維能力和空間想象能力相對比較弱，Swift Playgrounds以“地圖尋寶”的游戲化方式，讓學生在游戲式的體驗中學習編程，沒有枯燥乏味的代碼編程、沒有單調的代碼函數，有的是直觀、有趣的闖關“游戲”。Mind+提供了更多的角色和舞臺，使學生充分發揮想象，讓一個個角色動起來、跳起來，如此好玩又有趣的編程內容，深深地抓住了學生的興趣點。

二、興趣為引導，創設教學情境

編程是抽象的，不容易理解，抽象的代碼語言對于英語基礎薄弱的4～6年級學生來說，更加晦澀難懂。要把抽象的編程講得形象直觀又易于理解，把復雜的內容講得簡單通俗，考驗教師的不僅僅是編程能力，還有教學基本功。編程教學應以興趣引導學生，從創設情境入手，將抽象的編程內容可視化、具體化、模塊化。Swift Playgrounds軟件創設了一個控制byte收集寶石完成闖關任務的教學情境，將代碼以模塊積木的形式呈現出來，拖動代碼積木即可完成編程。這樣既完成了編程的教學目標，又讓學生在“游戲式”的編程學習中體會到了編程的快樂，一舉兩得。Mind+軟件創設的情境也非常符合小學生的年齡特點，學生可以更換自己喜歡的角色、背景等，將代碼按照實現的功能分成不同顏色的代碼積木，拖動代碼積木到編程區即可完成編程，右側的舞臺區可以將剛才的代碼轉換成動畫效果呈現出來，形象又直觀。

眾所周知，在程序代碼的開發編寫過程中，不同的程序代碼開發語言只是實現目標的語法命令不同，解決問題的思路是相似的，也就是說，解決問題的思路和方法更加重要，而解決問題所編寫的代碼反而不是那么重要，只要我們最終解決了問題、達成了目標就可以了。因此，中小學生學習編程的目的，不是為了學習代碼，也不是為了學習編程語言，而是培養學生的計算思維和解決問題的能力，Swift Playgrounds和Mind+正是這樣的兩款可視化、模塊化、趣味化，又忽略代碼編寫的編程軟件，不需要學生去記憶和編寫枯燥乏味的代碼命令，降低了學習難度;情境創設也是豐富多彩，大大引發了學生的好奇心，使學習編程的課堂變得“興趣盎然”。

三、精講多練，能力的提升源于思考和實踐

人工智能與編程教學最終的教育價值在于，學生學習編程知識后通過思考與實踐，能力得到培養與提升。因此，編程教學要讓學生有更多實踐、操作、思考的時間和空間，只有這樣，才能更好地將知識內化為學生自身的能力。

“教師為主導、學生為主體”的教育理念要始終貫穿于整堂課的教學中。教師可以運用任務驅動、項目式學習、小組合作探究、思維導圖等學習方式來助力教學，可以將整體教學目標細化為學生需要完成的任務目標，然后再將大的任務目標分解成一個個小任務，以小組合作探究的形式，以導學單導學，引導學生自主探究，動手實踐。只有多實踐，才能有思考的機會;只有多思考，也才能將知識轉化為能力。

教師的作用應該是引導、幫助、答疑，讓學生充分發揮想象力和創造力，學生學會了自主學習，就能會帶給我們意想不到的驚喜。

例如，在Mind+的教學中，“精彩的舞蹈表演”一課的任務三為：設置節目出場的順序。筆者拋出任務，學生便開始自己探究練習。在巡視的過程中筆者發現，學生的思路很開闊，造型模塊切換得非常嫻熟，有的學生只用一種模塊來切換造型，有的學生則混合切換造型，還有的學生沒有單純地羅列代碼積木來進行編程，而是用到了重復執行的代碼積木來簡化代碼，既完成了任務，又簡化了代碼的步驟。小組代表展示小組代碼時，語言簡練，思路清晰，總結的既全面又準確，并將在編程過程中遇到的問題及解決辦法、編程小竅門都呈現給了大家。學生們都自信滿滿。可以看出，只有教師放手把時間“還”給學生，讓他們多練習、多思考，他們才能獲得更多知識與能力的提升。

四、多元化評價

現階段，在小學信息技術課堂中，對編程的評價方式比較單一，且評價標準不夠多樣化，目前主要的評價方式就是形成性評價。我們已經知道，中小學生學習編程，重要的不是編程代碼的學習和編程語言的掌握，而是學生思維能力的提升，即學生在調試代碼的過程中發現問題、解決問題的思維方式和思維能力。此外，在小組合作探究的學習過程中，也可以培養學生團隊協作的能力，如與同學、老師的溝通能力，語言表達能力等;在調試代碼的過程中，還可以培養學生的自信心、耐心和專注力。傳統的診斷性評價是很難對這些能力的提升進行評價的。在我們區教育云平臺中的人人通平臺，每個學生都有自己的專屬賬號，他們可以在個人空間上傳自己的學習動態和學習成果，可以采用文字、圖片、視頻等形式上傳，操作方便快捷，并且其他同學、家長和教師都可以看到，還可以進行點評、鼓勵等，這相當于每個學生都有了一個動態的成長檔案，教師也可以根據學生的個人空間來綜合評價每個學生的學習效果。

模塊化編程也可以通過截圖、錄屏等方式，將編好的程序導入個人空間，以更加直觀的方式呈現編程效果，不需要教師、家長再去運行、去調試，方便學生間的交流溝通，同時也方便家長、教師瀏覽學生的學習動態、欣賞學生的學習成果，繼而進行評價。而且，多彩的畫面配合生動的聲音，也使學生的個人空間五彩繽紛，絢麗多彩。

綜上所述，現階段在中小學運用模塊化編程軟件來推廣編程教育勢在必行，編程教育注重學生的學習過程、注重學生計算思維的培養和能力的提升。運用模塊化編程軟件學習編程要基于小學生的心智發育特點和學習能力，以游戲式、模塊化的形式展開教學，課堂上要精講多練，讓學生有思考和實踐的時間和空間，這樣既可以提升學生的編程能力和計算思維能力，又可以提升學生學習編程的興趣，還有助于提高編程教學的效果。編程教育任重而道遠，只有在實踐中不斷探索，才能順應教育發展的需要，推陳出新，找到更為高效的編程教學模式。

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