基于Mind+的小学编程教育校本化实践与探索

■滨州实验学校 毕经海

Mind+是一款拥有自主知识产权的国产青少年编程软件，集成各种主流主控板及上百种开源硬件，支持人工智能（AI）与物联网（IoT）功能。既可以拖动图形化积木编程，还可以使用Python/C/C++等高级编程语言，让大家轻松体验创造的乐趣。Mind+友好的人机交互非常适合小学生的学习，可以帮助小学生体验互动编程和硬件编程的乐趣。

一、渗透趣味游戏设计，激发学生的兴趣

“玩”是每个孩子的天性，“游戏”是学生的功课。我们应该如何带着学生“玩”？“玩”的最理想状态是什么样的？我的思考是这样的：“让孩子们有智慧地玩，玩出智慧；有道德地玩，在玩中完善自己的品德；带着对美的追求去玩，在玩中提升美的创造能力；带着自己的梦想去玩，在玩中实现自己的梦想！”也正是出于这个初心和梦想，小学低年级编程课围绕“趣味游戏设计”这一主题进行设计，将学生比较熟悉的“大鱼吃小鱼”“趣味猜数字”“机器人走迷宫”“趣味赛车”的游戏作为成课程内容，让学生发挥自己的想象力利用Mind+中的“背景库”和“角色库”为舞台设计背景、为角色取名，创设游戏环节来增加游戏的趣味性。在整个“玩”的过程中学生一直都在动脑思考，动手探究，用心去做，无形之中收获了知识技能和编程的初步思想。

为了帮助小学生正确理解程序的设计思路和算法，教师可以让学生模拟情境，通过角色扮演、体验的方式来直观、清晰地理解程序的算法以及执行过程，从而初步养成编程的逻辑思维。例如，在学习“机器人走迷宫”这一课时，首先教师可以让学生体验教师的案例，理解“机器人走迷宫”的设计思路；然后，让学生去设计自己喜欢的“迷宫”场地和“角色”造型；接下来就是设计“走迷宫”的环节及规则，这也是引导学生深度思考的环节；最后，根据自己的设计方案选择相关的编程积木进行程序搭建。为了帮助学生更好地理解“面向”“碰到”“位置”“判断”等积木块的含义并灵活运用，教师在课堂上利用课桌之间的过道，或者在地上绘制“地图”来模拟迷宫环境，和学生一起进行体验，并针对遇到的问题和可能会发生的情况进行分析，这样能快速帮助学生理解编程的思路，每个学生也能完成一个属于自己的编程作品。

二、融合学科知识，指向思维培养为重点

融合汇聚力量激发成长，小学编程教育的核心就是培养学生的逻辑思维，课程的内容的设计既要注重让学生学会主动思考、主动探究、在合作学习中对编程知识进行逐步内化，又要注重与学科知识融合，通过编程对学科知识进行灵活运用。小学中年级编程课程融合“语文”“数学”等学科相关知识，设计了“趣味猜成语”“趣味猜谜语”“趣味拼图”“趣味猜数字”“鸡兔同笼问题求解”“智能计算器”等主题项目，在编程的过程中巩固了学生学科知识，有效渗透了编程的方法和思想。

例如，“趣味猜数字”和“鸡兔同笼问题”的求解就是和数学学科知识的融合。课堂上在学习“趣味猜数字”时，教师首先要和学生说明规则，然后一起玩猜数字。并提问：请同学们思考如何能最快猜中数字，并说说你的想法？有学生想到了“穷举”的办法，这样一定能猜对，但是要花费较多时间；也有的学生找到了规律：“先猜中间的数字，若提示大了，则继续从前半部分中猜，若提示小了，则继续从后半部分中猜。以此类推可快速猜中数字”。其实这就用到了经典的程序算法“折半查找”和“穷举算法”。尽管小学生还不能真正理解，但是可以通过体验和深度思考的方式初步认知程序的算法；再如，“鸡兔同笼问题”的编程求解，问题描述：“有若干只鸡和兔子在同一个笼子里，从上面数有5个头，从下面数有12只脚。问笼子中各有多少只鸡和兔子？”首先和学生一起回顾数学课上学到的解题方法“假设—比较—调整”，列出算式。假设全是兔：4X5=20（只），兔脚比总脚数多：20-12=8（只），兔比鸡多的脚数：4-2=2（只），所以，鸡的只数：8÷2=4（只），兔的只数：5-4=1（只）。掌握了解题方法之后，学生可以利用积木块完成程序的搭建，程序运行时，询问用户分别输入“鸡”和“兔子”共有的头数和脚数，然后会计算出“鸡”和“兔子”各多少只。有了编程解决数学问题的经历之后，教师可鼓励学生利用编程的方法去解决其它的数学问题。由此看见，学生在编程求解数学问题的过程，其实就是对所学数学知识的灵活运用并进行深度思考的过程。

三、聚焦真实问题，培养学生解决问题的能力

因为Mind+支持硬件编程，所以当学生初步掌握了图形化编程的基础之后，在小学高年级我们尝试了用“掌握板”为教具，继续和学生深度探究智能硬件编程。其学习目标是培养学生学会用科学的眼光发现问题，用数学的知识思考问题，用工程的思维去分析问题，用技术的手段解决问题。编程内容的设计聚焦生活中的实际问题，注重培养学生综合运用所学知识来解决实际问题的能力，进一步提升学生的创新意识和实践能力。我们围绕“智慧生活”主题设计了“智能交通信号灯”“智能呼吸灯”“创意流水灯”“智能光控灯”“智能声控灯”“智能电子牌”等主题内容，让学生充分感受到了智慧生活的魅力。

课程内容的实施过程聚焦学生生活中的真实问题。在让学生进行深度思考剖析，探索出解决问题的最佳策略之后，教师可指导学生制定解决方案，综合运用所学知识解决问题。例如，针对学生经常遇到的“上完课时教室忘记关灯的问题？”学生通过思考想到了多种解决方案，如安排专人负责；设计一个定时装置，上完课时自动关灯；设计一个声控灯，当教室里没有人非常安静时灯会自动关闭；设计一个光控灯，自然光线达到亮度时自动关闭……接下来，就是指导学生用文字或草图的方式完成项目规划书的撰写，然后就是小组合作优化设计方案，形成简单的流程图；最后用积木块搭建编程实现。在交流分享环节，让每个组的学生都分享自己的作品，互相进行评价。评价的目的不是划分等级，而是发现每个作品的亮点和不足，让学生相互学习，共同提升。

作品的完成不是学习的终止，而是深度学习的继续。为什么智能手机的屏幕亮度会随着外部光线的变化而变化？为什么夜幕降临之后路灯会自动打开？

由此可见，小学编程课程内容的设计是影响编程教育推广的关键因素。笔者以Mind+为编程工具，以课程内容设计的三个要素为支点，探索小学编程教育校本化的实践。课程内容的选择应该充分考虑学生心智发展水平和不同年龄阶段的知识经验和情感需求，渗透趣味游戏设计，激发学生的兴趣，使学生在“玩”的过程中学会动脑思考，促进各种能力的提升。