人工智能编程基础——小学信息技术模块化编程应用探究

山东省青岛市振华路小学 徐 凯

随着人工智能教育的推进，编程教育开始在中小学普及推广，呈现低龄化趋势。在小学编程课堂中也越来越多地关注学生计算思维的训练，使学生充分认识在信息时代运用主题思维方式解决生活实际问题的重要性，继而不断地推动人工智能编程教育在小学的普及化教育。现阶段，我国的人工智能编程教育尚处于发展阶段，各地生源、学情、学习条件、硬件配备等实际教学情况也存在差异，针对不同的教学情况，所采取的教学策略和教学模式也不尽相同，但教育教学目标是一致的，那就是：培养学生的编程思维和独立思考的能力。

笔者基于自身的编程教学经验，以模块化编程为例，对小学信息技术课堂的编程教学进行了探究。本次教学探究所使用的软件分别是Swift Playgrounds和Mind+，其中Swift Playgrounds软件是苹果公司开发的一款基于iPad的模块化编程软件；Mind+是一款拥有独立知识产权的模块化编程软件，可以拖动代码积木块进行编程设计。这两款软件都是将程序代码以编程积木的形式呈现，运行代码的效果以动画效果呈现，尤其是Swift Playgrounds，以游戏式闯关的形式来调动学生的学习积极性，兼顾小学生学习编程零基础的特点，趣味性和娱乐性较强，操作简单，学生容易上手，画面直观易理解，非常适合小学生进行编程学习。

一、立足课标，基于学情

作为一线教师，我们深刻地体会到，任何一个学段的课堂教学，教师都应立足于课程标准来确立本节课的教学目标和教学任务。教学内容的选择要适合学生年龄段的认知规律与知识基础，绝不可以在无视学生现阶段知识基础的情况下开展过难的教学内容。

上述两款模块化编程软件，就很好地契合了小学生的学情。4~6年级的学生抽象思维能力和空间想象能力相对比较弱，Swift Playgrounds以“地图寻宝”的游戏化方式，让学生在游戏式的体验中学习编程，没有枯燥乏味的代码编程、没有单调的代码函数，有的是直观、有趣的闯关“游戏”。Mind+提供了更多的角色和舞台，使学生充分发挥想象，让一个个角色动起来、跳起来，如此好玩又有趣的编程内容，深深地抓住了学生的兴趣点。

二、兴趣为引导，创设教学情境

编程是抽象的，不容易理解，抽象的代码语言对于英语基础薄弱的4~6年级学生来说，更加晦涩难懂。要把抽象的编程讲得形象直观又易于理解，把复杂的内容讲得简单通俗，考验教师的不仅仅是编程能力，还有教学基本功。编程教学应以兴趣引导学生，从创设情境入手，将抽象的编程内容可视化、具体化、模块化。Swift Playgrounds软件创设了一个控制byte收集宝石完成闯关任务的教学情境，将代码以模块积木的形式呈现出来，拖动代码积木即可完成编程。这样既完成了编程的教学目标，又让学生在“游戏式”的编程学习中体会到了编程的快乐，一举两得。Mind+软件创设的情境也非常符合小学生的年龄特点，学生可以更换自己喜欢的角色、背景等，将代码按照实现的功能分成不同颜色的代码积木，拖动代码积木到编程区即可完成编程，右侧的舞台区可以将刚才的代码转换成动画效果呈现出来，形象又直观。

众所周知，在程序代码的开发编写过程中，不同的程序代码开发语言只是实现目标的语法命令不同，解决问题的思路是相似的，也就是说，解决问题的思路和方法更加重要，而解决问题所编写的代码反而不是那么重要，只要我们最终解决了问题、达成了目标就可以了。因此，中小学生学习编程的目的，不是为了学习代码，也不是为了学习编程语言，而是培养学生的计算思维和解决问题的能力，Swift Playgrounds和Mind+正是这样的两款可视化、模块化、趣味化，又忽略代码编写的编程软件，不需要学生去记忆和编写枯燥乏味的代码命令，降低了学习难度；情境创设也是丰富多彩，大大引发了学生的好奇心，使学习编程的课堂变得“兴趣盎然”。

三、精讲多练，能力的提升源于思考和实践

人工智能与编程教学最终的教育价值在于，学生学习编程知识后通过思考与实践，能力得到培养与提升。因此，编程教学要让学生有更多实践、操作、思考的时间和空间，只有这样，才能更好地将知识内化为学生自身的能力。

“教师为主导、学生为主体”的教育理念要始终贯穿于整堂课的教学中。教师可以运用任务驱动、项目式学习、小组合作探究、思维导图等学习方式来助力教学，可以将整体教学目标细化为学生需要完成的任务目标，然后再将大的任务目标分解成一个个小任务，以小组合作探究的形式，以导学单导学，引导学生自主探究，动手实践。只有多实践，才能有思考的机会；只有多思考，也才能将知识转化为能力。

教师的作用应该是引导、帮助、答疑，让学生充分发挥想象力和创造力，学生学会了自主学习，就能会带给我们意想不到的惊喜。

例如，在Mind+的教学中，“精彩的舞蹈表演”一课的任务三为：设置节目出场的顺序。笔者抛出任务，学生便开始自己探究练习。在巡视的过程中笔者发现，学生的思路很开阔，造型模块切换得非常娴熟，有的学生只用一种模块来切换造型，有的学生则混合切换造型，还有的学生没有单纯地罗列代码积木来进行编程，而是用到了重复执行的代码积木来简化代码，既完成了任务，又简化了代码的步骤。小组代表展示小组代码时，语言简练，思路清晰，总结的既全面又准确，并将在编程过程中遇到的问题及解决办法、编程小窍门都呈现给了大家。学生们都自信满满。可以看出，只有教师放手把时间“还”给学生，让他们多练习、多思考，他们才能获得更多知识与能力的提升。

四、多元化评价

现阶段，在小学信息技术课堂中，对编程的评价方式比较单一，且评价标准不够多样化，目前主要的评价方式就是形成性评价。我们已经知道，中小学生学习编程，重要的不是编程代码的学习和编程语言的掌握，而是学生思维能力的提升，即学生在调试代码的过程中发现问题、解决问题的思维方式和思维能力。此外，在小组合作探究的学习过程中，也可以培养学生团队协作的能力，如与同学、老师的沟通能力，语言表达能力等；在调试代码的过程中，还可以培养学生的自信心、耐心和专注力。传统的诊断性评价是很难对这些能力的提升进行评价的。在我们区教育云平台中的人人通平台，每个学生都有自己的专属账号，他们可以在个人空间上传自己的学习动态和学习成果，可以采用文字、图片、视频等形式上传，操作方便快捷，并且其他同学、家长和教师都可以看到，还可以进行点评、鼓励等，这相当于每个学生都有了一个动态的成长档案，教师也可以根据学生的个人空间来综合评价每个学生的学习效果。

模块化编程也可以通过截图、录屏等方式，将编好的程序导入个人空间，以更加直观的方式呈现编程效果，不需要教师、家长再去运行、去调试，方便学生间的交流沟通，同时也方便家长、教师浏览学生的学习动态、欣赏学生的学习成果，继而进行评价。而且，多彩的画面配合生动的声音，也使学生的个人空间五彩缤纷，绚丽多彩。

综上所述，现阶段在中小学运用模块化编程软件来推广编程教育势在必行，编程教育注重学生的学习过程、注重学生计算思维的培养和能力的提升。运用模块化编程软件学习编程要基于小学生的心智发育特点和学习能力，以游戏式、模块化的形式展开教学，课堂上要精讲多练，让学生有思考和实践的时间和空间，这样既可以提升学生的编程能力和计算思维能力，又可以提升学生学习编程的兴趣，还有助于提高编程教学的效果。编程教育任重而道远，只有在实践中不断探索，才能顺应教育发展的需要，推陈出新，找到更为高效的编程教学模式。