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计算机教学与教育信息化
师范院校《图形化编程》课程开发与实践效果浅析——以江西师专为例
张节兰，林春华
（江西师范高等专科学校，江西鹰潭335000）
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
开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：
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。
收稿日期：2021-01-02作者简介：张节兰（1977—），女，江西贵溪人，副教授，硕士，主要研究方向：计算机教育；林春华（1983—），女，江西上饶人，讲师，硕
士，主要研究方向：现代教育技术。
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第17卷第13期(2021年5月
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图1《图形化编程》课程开发思路
（2）具体安排
课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。
表1课程内容与学时安排表
模块
游戏编程
学科融合
AI 编程
案例
任务1飞翔的小鸟任务2画板任务3飞电鼠
案例4飞机大战
任务5考古大作战任务6猫老祖课堂任务7数学位置与
方向
任务8趣味数学
任务9数字娃娃机任务10超级画板
任务11永生的
小鸟任务12创新实践
知识内容
认识平台软件，掌握积木语句使用方法背景、角、造型变量概念、认识流
程图
坐标、程序的概念、绘
制流程图
“重复执行”与“如果”
的组合使用、数据
类型STEAM 概念多个角信息交换
方法
四则运算编程实现
列表、函数的概念私有变量、云变量
概念人工智能初体验人工智能再体验
关键技术
循环语句、动画实现技术、事件、动作、外观3个基本模块
功能
循环语句使用、画笔功能应用多屏使用、数据功能应用、随机
数、计时器实现
判断语句、坐标移动技术、声音
功能应用、广播事件复杂程序功能的分析和实现、
侦测功能应用
简单数据、运算功能语句使用较复杂程序实现、STEAM 实践
人机交互功能实现、数据、运算
功能综合应用
复杂程序实现、列表、函数在程
序中应该云变量模块语句的应用GameAI 模块语句的应用认知AI 模块语句的应用
学时
222242244444
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。
表2课程内容迭代进程
开课周期第一轮第二轮第三轮
课程核心内容游戏编程
游戏编程、学科融合（数学方向）游戏编程、学科应用（数学、幼儿、英语方向）、AI 编程
开课专业
2016级数学教育专业2017数教、小教专业2018级数教、小教、学前
教育、英语教育
《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（Engi⁃
neering ），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
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3.3实践教学改革
专业实验室是学生实践环节培养的重要场所。在教师的指导下，自大二开始，越来越多的计算机专业本科生进入到实验室参与教师的科研实践、模拟仿真工作中；鼓励和带领学生参加电子设计竞赛、国
际ACM 程序设计大赛、大学生创新创业大赛、数学建模竞赛、ITAT 教育工程就业技能大赛等科技活动，不仅拓宽了知识面，提高科技创新思维和创新能力，通过比赛中不断取得的优异成绩，也提高了本校在社会上的知名度，进而促进学生就业择业的稳步增长；同时持续扩建、新建专业实验室，如硬件综合创新实验室，物联网技术实验室，大数据技术实验室。
积极拓展省内外的实习基地。力争增加校外实习实训基地，每年选派一定数量学生到基地进行认识实习和毕业实习，深化校企合作，针对计算机专业大四毕业生，通过学生与企业双向选择方式，实施校企学分置换；充分发挥合作企业所具有的工程教育资源优势，与本校的人才培养进行优势互补，将更多具有综合性、实践性、创新性、先进性的企业课程引入到教学当中，注重培养具有创新思维、创新精神和实践能力的计算机应用型人才。
4结语
本研究立足区域经济建设，紧贴计算机专业培养体系探索人才供给侧改革，符合用人单位、学校、师生三方实际需要，注重面向新工科背景的应用和实践展开调查。通过整合跨学科分析方法优势，从工程、统计、心理、文化等多角度出发，综合供给侧人才主观特征与需求端人才客观要求开展研究，提出在新工科背景下计算机专业人才培养改革建议。
参考文献：
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【通联编辑：王力】
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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
scratch编程优秀作品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：
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【通联编辑：李雅琪】
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