城乡接合部中小学基于图形化编程的教学探究

中图分类号：G 文献标识码：A 文章编号：450102049（2025）05EM-0083-04

在信息技术飞速发展的今天，编程已逐渐成为一项基础技能。图形化编程则是编程教育的重要启蒙方式，其以直观、易懂的特点，有效降低编程学习的门槛，激发学生的学习兴趣，尤其适合中小学阶段的学生学习。城乡接合部中小学的教育资源和学生基础既受到城市辐射的影响，又保留着乡村教育的部分特征，学生家庭条件、前期教育的经历差异较大。在这样的背景下开展图形化编程教学，既面临着机遇，也面临着诸多挑战。

一、城乡接合部中小学开展图形化编程教学的重要性

第一，可以培养学生的计算思维。在数字化时代，图形化编程以其独特的可视化方式，将原本晦涩难懂的编程逻辑转化为直观的图形模块，大大降低了编程学习的门槛，让中小学阶段的学生也能够轻松上手。以机器人编程为例，学生在面对机器人编程要完成特定任务的挑战时，需要经历一系列复杂的思维过程。当要求机器人实现循迹行走时，学生要对整个任务流程进行深入分析，思考机器人在循迹过程中可能遇到的各种情况。因此，图形化编程教学对培养学生的计算思维具有重要的作用。

第二，可以提升学生的创新与实践能力。创客教育强调的是创新精神和动手实践能力的培养，鼓励学生利用各种材料和工具，将自己的创意转化为实际的作品。而图形化编程作为一种强大的技术手段，为学生的创意实现提供了技术支持。在整个项目过程中，学生可以通过不断的创新设计和实践探索，将不同的传感器组合起来，提高监测数据的准确性和全面性。这样可以让学生在图形化编程和创客领域取得进步，为学生未来在科技、工程等领域的发展奠定坚实的基础。

第三，能够激发学生对科技的兴趣。相较于传统的理论知识学习，机器人和创客项目以其独特的趣味性和吸引力，更受学生喜爱。这些项目更注重学生的亲身参与和实践体验，让学生在动手操作中感受到科技的魅力。这种对科技的兴趣一旦被激发，将成为学生学习信息技术以及其他相关学科知识的内在动力，它将激励学生主动地去探索更多关于机器人、编程、电子电路等方面的知识，激励学生积极参加各种科技活动和竞赛活动。

第四，可以增强学生的团队协作能力。机器人和创客教学活动，为城乡接合部中小学学生提供了一个锻炼团队协作能力和沟通能力的良好平台。学生在这个平台中能够学会倾听他人的意见和建议，尊重团队成员的不同想法。它不仅可以提高项目式学习的效率和质量，还可以提高学生的团队协作能力和沟通能力，这些能力将对学生今后的学习、工作和生活产生积极的影响［1］。

二、城乡接合部中小学图形化编程教学存在的 问题

（一）硬件资源不足

随着科技的飞速发展，图形化编程相关的硬件设备不断推陈出新，新的机器人套件可能具备更先进的传感器技术、更灵活的机械结构以及更强大的编程功能，新型的创客材料也可能具有更好的性能和更多样化的应用场景。而城乡接合部中小学由于受教育经费的限制，很难及时跟上这些技术发展的步伐，老旧的硬件设备不仅在功能上无法满足日益丰富的教学需求，而且在稳定性和可靠性方面也存在诸多问题。

（二）学生的学习基础差异较大

城乡接合部独特的地理位置和人口结构使得该区域中小学学生的家庭背景和前期教育经历呈现出显著的多样性，这种多样性直接导致了学生在图形化编程学习基础上的巨大差异。教师在图形化编程教学中需要花费更多的时间和精力去关注每个学生的学习情况，制定个性化的教学方案，以满足不同学生的学习需求。

（三）教学方法单一

在城乡接合部中小学的图形化编程教学中，部分教师仍然依赖传统的讲授式教学方法，以教师为中心，只注重理论知识的讲解，教学方法单一。这种教学方法虽然在一定程度上能保证知识传授的系统性，但忽视了学生的实践操作和自主探究，使学生的实践时间被严重压缩，只能机械地模仿教师的操作，缺乏自主思考和探索的机会，无法充分调动学生的学习积极性。

（四）课程与生活实际应用联系不够紧密

当前，部分教师在上课时，其课程内容往往只局限于教材所设定的框架。而教材中的案例和任务大多是以知识点灌输为目的而设计，与实际生活的联系不够紧密。学生在学习过程中只是按照教材上的任务要求进行编程，很少有机会将所学的编程知识应用到实际生活中去。而目前的教学评价过度侧重于教材知识的掌握程度，仅通过学生是否能够熟练运用教材中的指令模块完成编程任务来评判学习情况，而忽视了学生将知识迁移到实际问题解决中的能力［2］。

三、城乡接合部中小学图形化编程教学的策略

（一）优化硬件资源配置，确保软件运行流畅，避免因卡顿影响教学进度和学生学习的积极性

在城乡接合部中小学推进图形化编程教学，硬件资源将直接影响到教学的成效。因此，学校应积极与当地教育主管部门沟通，设法改变图形化编程教学硬件资源匮乏的现状，争取在教育经费分配上给予倾斜；同时，学校应主动寻求社会力量的支持，与本地企业建立合作关系。例如与科技类企业合作，以企业冠名赞助的方式，为学校捐赠机器人套件、3D打印机等关键硬件设备。在资金使用规划方面，学校需秉持科学、合理的原则，对图形化编程教学所需的硬件设备进行细致的需求评估，根据学生数量和教学规模，精准购置足量的机器人套件和创客教育所需的材料，如各类传感器、电子元件、木工材料等，以及性能强劲的计算机。而高性能计算机是图形化编程的关键载体，其运算速度和图形处理能力能直接影响学生编程体验和效率，例如在运行一些复杂的机器人仿真软件或3D 建模软件时，高性能计算机能确保软件流畅运行，避免因卡顿影响教学进度和学生学习的积极性。在此基础上，学校还需设立专门的设备维护小组，由专业教师或技术人员组成，定期对硬件设备进行全面检查和维护。例如，每周对机器人的套件进行机械结构检查，确保关节灵活、电机运转正常。每月对计算机进行系统维护，清理垃圾文件、更新驱动程序，保证计算机性能稳定。对于老旧、损坏且无法修复的设备，要及时淘汰。学校还应该关注行业技术发展的动态，每隔2～3 年对硬件设备进行一次更新换代，如当新型的、更易操作且功能更强大的机器人套件问世时，学校应及时引入，为学生提供最前沿的学习资源。

（二）实施分层教学，满足不同学生的学习需求，提高图形化编程教学效率

城乡接合部中小学学生在图形化编程学习基础方面呈现出明显的差异。实施分层教学可以满足不同学生的学习需求，缩小这种差异，提高教学效率。在教学起始阶段，教师需全面了解学生的编程基础。首先，设计一套科学的测试题，题目可以涵盖计算机基础操作、简单编程概念等内容。其次，教师可以采用发放问卷调查的方法，了解学生是否接触过编程以及是否参与过相关的活动等情况，然后将学生分为基础层、提高层和拓展层。

在教学过程中，对基础层学生的教学重点应放在夯实基础、进行计算机基本操作强化训练方面。训练内容包括鼠标、键盘的熟练使用，文件的创建、保存与管理等。为了提高教学效率，教师可以给予学生充分的练习时间，耐心解答学生的每一个问题，逐步建立学生的学习信心。对于提高层的学生，由于他们已经有了一定的编程基础，教师应为他们提供更具挑战性的任务。在机器人编程方面，教师要求他们优化现有的机器人程序；在创客项目设计方面，鼓励他们开展更复杂的项目，如设计一个智能安防系统，运用多种传感器实现人体检测、烟雾检测、门窗状态监测等功能，并通过图形化编程实现数据传输和报警功能。对于拓展层的学生，由于他们基础好，编程能力较强，对知识的学习有更高的要求，教师可以为他们提供一些较前沿的研究课题或跨学科的项目，比如开展基于人工智能机器人的创意项目，让学生尝试将图像识别、语音识别技术融入机器人的编程中，使机器人具备更智能的交互功能。教师在这个层次的教学中应更多地扮演引导者和启发者的角色，鼓励学生大胆创新，突破传统思维的束缚［3］。

（三）采用多样化教学方法，培养学生的综合能力

传统的讲授式教学方法在图形化编程教学中存在诸多弊端，难以激发学生的学习兴趣和主动性。采用多样化教学方法可以有效提升教学质量、培养学生的综合能力。项目式教学法以其独特的优势，成为图形化编程教学的有效手段，它可以以机器人和创客项目为驱动，让学生在完成项目的过程中主动学习。

例如，在开展“智能种植园”创客的项目研究中，教师要求学生通过完成项目的过程了解植物生长所需的环境条件，如温度、湿度、光照等，运用图形化编程控制温湿度传感器、光照传感器、浇水装置、通风设备等硬件设备。在项目实施过程中，学生可能会面临各种实际问题，如传感器数据异常、设备控制不稳定等。但是，学生经历了解决这些问题的过程后，不仅可以掌握图形化编程的知识和技能，还能够培养自主学习能力、问题解决能力和团队合作精神。

此外，情境教学法能将抽象的编程知识与生活实际紧密联系，让学生在熟悉的情境中通过实践去体验编程的应用价值。教师可以通过创设智能交通信号灯程序的情境，引导学生观察现实生活中的交通信号灯工作规律，如不同方向信号灯的切换时间、黄灯的警示作用等，让学生通过运用图形化编程工具实现一个简单的交通信号灯模拟程序的编写，思考如何通过编程逻辑实现信号灯的定时切换、紧急情况的处理等功能，让学生深刻体会到编程在解决实际交通问题中的作用，促进学生的学习积极性和对编程应用能力的提高。

（四）加强课程与实际应用的联系，让学生在实践中体会图形化编程的社会价值

在教学过程中，教师应重视引入大量生活中的实际案例，加强图形化编程教学与实际应用的联系，让学生在实践中不仅可以体会编程的社会价值，还可以关注社会热点问题，增强学生的社会责任感。

以智能垃圾分类提醒装置的设计为例。教师通过引导学生分析垃圾分类的重要性和实际需求，让学生在运用图形化编程设计该装置的过程中，了解各类传感器的工作原理。如红外传感器可以用于检测垃圾靠近；颜色传感器可以用于识别垃圾颜色、判断垃圾种类，并能通过传感器数据的采集和处理，检测到垃圾靠近且识别出垃圾种类并采用语音模块发出分类提醒。掌握了这些原理，学生不仅掌握了图形化编程的知识，还为解决实际生活中的垃圾分类问题贡献了自己的智慧，增强了社会责任感

在教学过程中，教师还应该鼓励学生主动关注社会热点问题，积极开展相关的编程项目。如制作一个空气质量监测与分析系统，连接各类空气质量传感器如PM2.5 传感器、有害气体传感器等，运用图形化编程实时采集空气质量的数据，并通过数据可视化的方式展示空气质量变化的趋势。同时，也可以鼓励学生设置预警功能，当遇到空气质量超标时能够及时发出警报，使学生在实践中体会到编程的社会价值，激发学生的创新意识和探索精神。

（五）开展竞赛与社团活动，培养学生的实践能力、竞争意识和团队协作精神

学校可定期举办机器人竞赛、创客大赛等活动，在机器人竞赛中设置不同的比赛项目，如机器人足球赛、机器人舞蹈比赛、机器人创意挑战赛等，通过这些活动培养学生的实践能力、竞争意识和团队协作精神。以机器人足球赛为例，在比赛前，学生需要运用图形化编程编写机器人的运动控制程序，包括前进、后退、转弯、射门等动作。同时，在编程时要考虑机器人之间的协作配合，要制定合理的战术策略。在比赛准备过程中，学生还要不断优化自己的机器人程序和硬件设计，提高机器人的性能和竞技水平。通过这样的社团活动和竞赛活动，不仅能提高学生的编程技能，还可以培养学生的竞争意识和团队协作精神。

此外，学校还可以成立图形化编程社团，吸引对编程感兴趣的学生参与。社团活动内容可以包括专题讲座，专题讲座活动可邀请编程领域的专家、学者或企业技术人员为学生讲解图形化编程的最新技术和应用案例。社团成员也可以自主选择感兴趣的项目进行深入研发，如制作一个智能家居控制系统，实现对灯光、窗帘、家电等设备的远程控制［4］。通过这样的活动，可以拓宽学生的视野，提高学生编程技能和实践能力，培养学生的竞争意识和团队协作精神。

综上所述，图形化编程教学在培养学生计算思维、创新实践能力、科技兴趣以及团队协作能力等方面具有不可替代的作用。随着教育技术的不断进步和教育理念的持续更新，城乡接合部中小学图形化编程教学将迎来新的发展机遇，学生将能够享受到更优质的教育资源，每一位城乡接合部的学生都可以为未来的学习和生活打下良好的基础，实现自身的价值与梦想。

参考文献

［1］王伟.新课标下图形化编程与创客制作融合创新的教学探索：以《GoC 图案编程云遇激光切割》一课为例［J］.教育信息技术，2023（11）.

［2］贺玮，孙凯. 指向小学生数字素养提升的创客教育实践探索［J］.现代教育，2024（z1）.

［3］刘波.小学信息技术项目式教学的实践与思考：以图形化编程为例［J］.学苑教育，2023（12）.

［4］张亦弛.基于项目学习的图形化编程教学设计与实施研究［J］.中国信息技术教育，2023（10）.

注：广西教育科学“十四五”规划2023年度电教装备研究专项课题一般课题“城乡结合部中小学基于图形化编程的机器人、创客教学研究”（2023ZJY666）的阶段研究成果。

（责编 谭宏宽）