师范院校《图形化编程》课程开发与实践效果浅析

张节兰 林春华

摘要：2017 年7月国务院《新一代人工智能发展规划的通知》要求，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。本文依据相关文件，结合学生的实际情况，校企合作共同开发面向师范院校学生的公共编程课程，课程主要包括游戏编程、学科融合、AI编程3个模块内容。通过三年的教学实践，课程在培养学生编程思维、培养和实践STEAM教育理念等方面取得较好的效果。

关键词：师范院校;图形化编程;课程开发;实践效果

中图分类号：TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）13-0098-02

1课程开设背景

随着信息技术的发展，人工智能成为一个国家至关重要的核心竞争力。人工智能的基础是编程，当前世界各国都不约而同地开始重视国内的少儿编程教育。2017 年7月国务院《新一代人工智能发展规划的通知》要求，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育【1】。以该文件为起点，学校深入调研编程教育在中小学开设情况，了解到我省农村中小学信息化硬件已经基本到位，但是编程教育基本还是空白，推广编程教育最大的疼点是师资问题。我校以提高师范类学生信息素养，培养小学、特别是农村小学编程师资为己任，校企合作共同开发适合在师范类院校学生中开设的《图形化编程》课程。

2图形化编程平台

《C语言程序设计》《JAVA程序设计》等传统编程语言因为代码全是英文、语法多、且复杂易错，加上成体系的专业术语，往往让零基础的学生产生了强烈的畏难心理，很难在非专业学生广泛推广。图形化编程平台克服了传统编程语言难学难懂问题，通过友好的图形界面，能快速将个人的创意通过拖动鼠标实现，并且能够将图片、声音、视频等多媒体技术与工程、数学等科学方法有效融合，深受小朋友的喜爱，是编程教育推广的重要平台。早期使用最广的是Scratch平台。Scratch是麻省理工学院开发的供儿童或者初学者学习编程的开发平台。其通过点击并拖拽的方式，完成编程，可以使儿童或者成人编程初学者学习编程基础概念。目前美国编程一小时（Hour of Code） 是全球规模最大、参与人数最多的编程活动，有来自全球180多个国家、数以千万的学习者参加，愿景是让每一所学校的每一个学生都有机会学习计算机科学。【2】近年来，国内也兴起了图形化编程的热潮，有许多自主研发的图像化开发平台，比如编程猫、Mind+等。

我校根据师范类学生专业特点和未来工作岗位需要，经过深度调研，与深圳点猫科技有限公司（以下简称编程猫）签订校企合作协议，共同开发基于编程猫平台的《图形化编程》。编程猫是中国本土优秀的编程教育企业，面向4～16岁青少儿，专注研发适合中国儿童的编程教学体系，以 “工具+内容+服务”产品形态培养孩子逻辑思维、计算思维和创造性思维，提升综合学习能力。编程猫独立自研图形化编程语言Kitten，旗下工具矩阵包含源码编辑器Kitten、海龟编辑器Turtle、代码岛 Box等，是“青少年编程能力等级标准的发起单位”，全国信息技术标准化委员会单位委员。本课程应用编程猫平台，一方面可以降低学生编程学习的难度，与学科教学有效融合，寓教于乐;另一方，课程学习内容、教学方法等可以直接应用到小学编程课堂。

3课程开发

3.1 课程目标与任务

课程目标是在探索信息技术在‘众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，借助编程猫平台，设计简单动画，初步了解编程概念;编写游戏内容，了解编程思想，熟悉编程思维;自主探究，培养创新意识及用编程解决问题的能力;内容拓展，完成编程迁移。

3.2 课程内容与学时安排

（1）设计思路

《图形化编程》课程按照OBE的设计理念，以师范类专业学生为中心，以学生毕业岗位需求为导向，不断持续改进教学内容和方法。

（2）具体安排

課程内容主要分为游戏编程、学科应用、AI编程3个模块内容，共计36学时。以小学教育数学方向专业开设的《图形化编程》课程为例，具体的课程内容与建议学时见下表。

3.3课程资源与方法手段

校企各自发挥自身优势，共同开发教学案例、教案、教学视频等课程资源：游戏编程模块内容由企业开发，学科融合模块由学校学科教学法和计算机教师团队开发，AI编程模块由企业和学校共同开发。课程教学选用企业提供的未来教室平台。未来教室是一个集“教、学、练、评、管、赛”为一体的教学服务平台。平台有班级管理、学生管理、作品管理等模块，能发布学习视频、跟踪学生学习过程，实现学生自评、教师评价和学生互评，综合学生课堂表现、能力维度、逻辑维度、编程技术、艺术设计等多维度综合评价，生成学情报告。课程按照项目教学的思路，具体用到游戏教学法、探究法、任务驱动法等教学方法。

4课程实践

本课程经过3年的教学实践，从数学教育专业中试行到在4个师范类专业进行推广，开课班级累计37个，选课近2000人次。据不完全统计已有毕业生在兴国实验小学、余江四小等学校推广了相关的编程课程，有效将人工智能编程教育辐射到多所小学;完善了课程资源、培养了课程师资团队，取得优秀的教学效果：校企共同开发了课程标准，教案、视频案例100余件，征集优秀学生作品300余件。在教学实践过程中，根据教学情况，对课程内容进行3次调整，从单纯的“游戏编程”到“游戏编程+学科融合”，再到加入“AI编程”模块，让学生对人工智能概念有初步的体验。

《图形化编程》课程在第二课堂得到拓展应用，学校连续3年举办“图形化编程”竞赛，收到优秀学生作品200余件，充实了教学案例资源，培养的学生的创新能力，其中有两个作品经过改造，参加省级以上比赛，获得省级一等奖。同时，课程在社会服务方面发挥重要作用，培训校外人员3批次，累计300人;学生志愿者每年定期到小学开展少儿编程课程推广活动，得到各学校的一致好评。2018 年 4 月，共青团中央网络电视台拍摄组专程到我校学生实习基地拍摄 《编程面向未来》纪录片素材。

5实践效果浅析

5.1 通过课程学习，培养了学生编程思维

本课程选用编程猫平台，依托游戏化、图形化的方式学编程，培养学生的计算机思维和综合学科能力。学生通过“搭积木”编程，完成一个个游戏案例，构建编程思维，提高信息素养。课程教学过程一般分为游戏效果展示，功能分解，关键技术分析，学生完成案例效果，学生拓展游戏功能等教学步骤，激发了学生的学习兴趣，培养的学生的创新能力。

5.2 通过课程学习，培养和实践了STEAM教育理念

STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），艺术（Arts），数学（Mathematics）。STEAM教育就是集科学，技术，工程，艺术，数学多领域融合的综合教育。编程猫平台，融合了STEAM教育的各个模块课程学科应用的模块，根据学生专业学科教学需要，设计学科的游戏案例，让学生真正理解STEAM教育的理念，将平台的编程功能应用到学科游戏案例设计当中。

5.3 课程内容快速辐射到小学编程课堂

学校每年通过实习生，在学校周边多所小学开展推广少儿编程活动，受到各小学的热烈欢迎。通过平台跟踪，了解到不 少学生课程结束后继续在用平台编程，还有不少学生毕业后继续在平台活跃，将课程内容直接应用到工作当中，达到课程开设的预期目标。

总之，《图形化编程》课程通过三年时间的教学实践，取得较好的教学和推广效果，后续课程开发将在图形化编程和程序设计方法上进一步加强研究，在趣味性、层次性、体系化方面加深和拓广，力争打造受众面更多的编程科普课程。

参考文献：

[1]中华人民共和国中央人民政府.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[EB/OL].中华人民共和国中央人民政府官网.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[2]編程一小时官网[Z/OL].https：//code.org/learn.

[3]夏力，郑耿忠，等.师范院校人工智能与编程教师培养初探[J].中国信息技术教育，2020（21）：103-106.

[4]彭之军.图形化编程融入程序设计教学效果分析[J].现代信息科技，2020（16）：193-195.

[5]安殷福.跨学科计算思维培养：利用图形化编程语言解决数学问题[J].中国信息技术教育，2020（17）：59-61.

[6]康曼.图形化编程在程序设计教学中的应用[J].福建电脑，2019（6）：114-116.

[7]刘立勋，姜晨波.图形化编程系统设计探究[J].科技视界，2020（7）：97-99.

【通联编辑：李雅琪】