智能教學環境下小學編程教育教學模式的創新與實踐探究

文｜辜錦雄，梁神娣，吳照龍

由深圳點貓科技有限公司開發的圖形化編程軟件編程貓源碼編輯器Kitten 已經在中小學生信息技術課堂中廣泛使用，深受中小學生以及中小學編程教師的喜愛。源碼編輯器Kitten 專門為中小學的編程教學量身定制，它通過可視化的編程界面、游戲化的學習情境、積木式的編程方式、簡單易懂的操作特點，讓中小學的編程教學除了復雜的代碼學習外，還可以通過拖曳相應的程序模塊，采用搭積木的方式快速實現程序的編寫，有利于充分激發中小學生學習編程的興趣，同時也促使中小學信息技術課程的內容由以往重應用軟件的操作學習向當前重編程思維、創新思維培養轉變。

在萬物互聯的人工智能時代，創客教育、編程教育在全國各地的中小學都已經廣泛開展，完全顛覆了傳統的中小學信息技術課程的課堂教學模式。以往傳統的中小學信息技術課程基本上是在教學生學習各種應用軟件、工具、系統的操作使用，枯燥無味、缺乏創新，不能充分激發學生的邏輯創新思維、創新意識、創造能力，與當前AI 人工智能、物聯網、智慧教育、大數據、云教學、無人駕駛等應用領域已經脫節。因此，傳統的中小學信息技術課堂教學已經不能適應當前社會對創新、創造型人才培養的需求，而與AI、創新、創造、智慧等密切相關的編程教育、創客教育隨之興起，完美契合當前中小學對創新、創造型人才培養的課程需求。

提到編程教育，人們往往想到的就是復雜的編程語言、編程代碼的學習，然而編程貓源碼編輯器Kitten 的出現，完全顛覆了人們對編程教育的認識，功能強大、簡單易懂、素材豐富、云端存儲等特點給中小學信息技術課程教育注入了新的活力。通過Kitten 進行中小學編程教學，能夠有力培養學生的邏輯創新思維、發現問題解決問題的能力，能夠很好地提升學生的計算思維和數字化學習與創新能力，增強學生的信息意識和信息社會責任，實現信息技術學科核心素養的培養。

一、點貓編程平臺的智能教學環境———“未來教室”

編程貓作為一款新興的國產圖形化編程軟件，具有強大的功能、簡單易懂的編程積木模塊、非常豐富的編程素材、云端存儲等特點。除此之外，編程貓還有多個編程平臺，包括2D 創作工具（源碼編輯器Kitten）、3D 創作工具（代碼島）、Python（海龜編輯器）、手機學編程（編程貓Nemo）。（如圖1）

圖1

編程貓平臺通過將平面與立體、軟件與硬件、虛擬與現實有效結合，使學生可以不用學習復雜的代碼編程，只需拖動圖形化的編程積木即可進行編程，極大地降低了編程學習的門檻，提高了中小學生學習編程的興趣。

編程貓平臺除了讓學生體驗到良好的編程環境，還為教師提供了編程平臺的教學管理系統（點貓編程平臺或“未來教室”）。在編程貓“未來教室”中，教師通過班級管理、學生管理、作品管理、學情報告等欄目，能夠非常詳細地跟進了解所教的班級和學生的學習情況，為后續編程課程的教學提供學情依據。另外，還可以通過課程中心把已開通的課程發送到學生的賬號下，讓學生能夠在課余時間更好地進行自主學習。

點貓編程平臺的智能教學環境是編程貓與其他圖形化編程軟件相比最大的優勢，“未來教室”集管理、資源、數據、工具、云端存儲、賽事組織等為一體，把編程教學中的教師、學生、教學、學習、作業、競賽等更多的課堂元素很好地結合在一起，使得中小學的編程教育課堂教學更加高效，能夠更好地培養學生的編程意識和邏輯創新思維。

二、智能教學環境（“未來教室”）下的編程教學模式探究

編程貓Kitten 采用契合中小學生身心發展規律的特有設計優勢，通過圖形化的界面、積木式的編程模塊、豐富的卡通式編程素材，使學生能夠在情境化、游戲化的學習過程中邊玩邊學，在輕松愉悅的課堂氛圍中學習編程，把復雜難懂的程序設計轉化為簡單易懂的積木搭建，把抽象的編程設計轉化為直觀有趣的卡通游戲設計，很好地激發了學生的學習興趣，有效培養了中小學生的編程意識和邏輯創新思維，提升了學生的創造力和動手實踐能力，增強了學生在AI 智能時代適應社會生存與競爭的能力。

（一）通過游戲化的情境創設導入，提升編程教學的趣味性

在使用編程貓授課時，可先結合學生已經掌握的編程知識與技能，創設貼近學生實際生活的游戲化的有趣情境，吸引學生的注意力，激發學生學習編程的興趣。如在五年級上冊“接蘋果”一課中，給學生創設情境：當蘋果成熟時就會往下掉，所以我們要想辦法把蘋果接住，隨之提出本節課的問題：如何才能讓蘋果隨機出現在蘋果樹上，然后掉落？如何改變蘋果掉落的速度？如何統計接住蘋果的數量？接著再讓學生或教師進行編程作品的演示操作。游戲化的情境創設與演示，既能激發學生的學習興趣，又能引導學生進行思考，促使學生快速進入學習狀態。

另外，還可以讓學生觀看點貓編程平臺“課程中心”里的精彩課程微視頻（如圖2），讓學生提前了解本節課需要學習的內容、要求達到的學習目標，通過課程微視頻中的教學情境和學習目標，并結合教案、任務單、學習情況等課程教學資源，驅動學生去學習編程，充分調動學生學習的積極性，有力激發學生學習的主動性和創造性，讓學生在快樂的情境化游戲中學習編程知識，提高編程水平。

圖2

（二）鼓勵嘗試模仿創作，通過開放式的學習優化編程思維

對于自己感興趣的事物，中小學生往往具有很強的探究欲，他們總喜歡問為什么，喜歡去嘗試探索解決問題的各種方法與途徑，他們有異想天開的奇思妙想。在使用源碼編輯器Kitten 學習編程時，他們可以對喜歡的游戲作品進行模仿創作，通過拖動積木編程模塊去搭建程序，完成對編程作品的設計創作，這種開放式的自主學習模式符合學生的思維習慣，他們可以創作出符合自身性格、興趣愛好的編程作品。比如，男孩子都喜歡創作射擊類、格斗類游戲，而女孩子則喜歡創作換裝類、漫畫類的編程作品。

當學生對編程創作感興趣之后，他們就會把注意力集中到編程學習中，使用編程貓源碼編輯器Kitten 進行編程作品的設計創作，從想法創意開始，尋找不同的編程方法與思考方式，不斷優化程序，在邊玩邊學邊創作的過程中逐步完善自己的編程作品，在整個作品創作設計過程中，編程思維、邏輯創新思維能夠得到很好的培養與提升，同時學生也會在不斷對比和學習過程中提升自己的編程技能。

（三）講授直觀實用的編程技能，學以致用，進行知識的遷移創新

在使用點貓編程平臺進行編程教學時，可以提供一些貼合學生學習生活的編程范例，講授直觀實用的編程技能，讓學生既有參考的作品案例，又有明確的創作思路和編程方法，通過模仿創作編程、學以致用進行知識的遷移創新，充分激發學生對編程創作的興趣，把自己獨特的、有創意的想法通過編程作品表現出來，最終把創意融入編程作品中，創作出充滿創意和富有個性的編程作品。

編程作品的創作是課堂教學內容的拓展，是編程學習過程的延續，能夠讓學生超越已有的知識體系結構進行遷移創新，從而構建新的認知結構。大部分的學生通過嘗試體驗、模仿創作，基本能掌握課堂教學的目標任務，但學有余力的學生渴望掌握更深層次的編程知識，有更強烈的深入創作編程作品的欲望，因此，教師應該多鼓勵學生進行知識體系的遷移創新，通過開放式的自主學習探究，提升自身的知識水平與編程技能。如在“接蘋果”一課的教學過程中，通過課堂上的學習創作，學生都能掌握使用鍵盤控制角色“籃子”進行左右移動去接住蘋果，這時就可以引導學生思考：除了使用鍵盤控制角色移動外，還可以使用編程貓硬件去控制角色的變化，包括位置移動、造型切換、大小、速度、方向等各種變化，這樣就能比較自然地引導學生過渡到編程貓硬件模塊的學習，從而學會搖桿、旋鈕電位器等編程貓硬件的使用方法與硬件編程技能。

學生通過新舊知識的遷移創新、綜合運用，從現象到想象，從創意到創作，從設計到實現，編程思維、創新意識和創作能力不斷得到提升。同時，學生在編程作品的創作過程中能夠獲得極強的成就感，有利于增強自信心，激發對編程學習的求知欲和探索精神，保持對編程學習的興趣與熱情，深化編程知識與技能。

（四）多維度的作品分享展示，思維碰撞交流，共同提升

編程作品的展示分享是中小學編程教學非常重要的環節，也是學生最期待、過程最精彩的階段，更能夠激起學生創新創作的動力。

通過在課堂上展示具有代表性的作品，學生分享交流創作的過程，探討編程積木腳本設計的思路，在思維的相互碰撞交流中從不同的角度思考問題，吸取大家的建議，通過不斷改進創意及功能，最終創作出完美的作品，從而明白編程的過程其實就是在不斷更新迭代過程中提煉算法，進而找到解決問題的最優途徑。學生在課堂上進行作品的展示交流，分享制作過程與心得，能夠提升他們語言表達、邏輯思維、歸納總結的能力。同時教師也可以在課堂上通過鼓勵、贊賞等多種方式對學生的作品進行評價，提出建議，讓學生不斷地完善作品，提升編程技能。

在源碼編輯器Kitten 中，編程作品在保存時會同步保存到云端學生的編程貓賬號中，另外發布的作品還能通過二維碼的形式同其他人進行分享，同學、教師或者家長只需要使用手機、平板電腦掃描作品分享二維碼就可以打開編程作品欣賞。

通過多種形式展示、分享作品，學生非常在意自己的作品能否得到更多人的關注與贊賞，這樣能夠提升他們的成就感和自信心，促使他們有針對性地去創作更有創意和挑戰性的編程作品并與他人分享體驗，從以往的被動學習轉變為主動學習。多元化的評價方式能夠激發學生的學習興趣，轉變他們的學習習慣和思維，有力提升學生的信息技術學科核心素養。

在AI 智能時代，中小學編程教學凸顯了其適應社會發展的思維培養和技術優勢。而點貓公司開發的點貓編程平臺，以其獨特的智能教學環境和集成資源、工具、素材、教與學等優勢，為中小學編程教師提供了豐富多樣的教育教學模式，同時也有效培養了學生的發散性編程思維和邏輯創新思維，極大地調動了學生學習的主動性和積極性，提高了學生動手創作的能力。創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力。隨著中小學編程教育教學的廣泛開展，教師要逐步提升學生的邏輯創新思維和動手解決問題的能力，讓學生在AI 智能時代的生活中可以更快速高效地適應社會發展的需求。