AI 编程游戏与幼儿园科学领域融合的思考

引言

人工智能、数字化技术等逐渐渗透到人类生产生活的各方面，编程设计思想与科学素养也成为未来人才所应具备的素质。学前教育作为教育的基础和根基，发挥着承上启下的作用，而 AI 编程游戏融入幼儿园科学领域的课程不仅符合幼儿以游戏为主的课程特点，也顺应了时代发展对未来幼儿的适应性培养，但由于尚处于起步阶段，还有更多的问题亟待解决。本文从幼儿园活动和编程教学整合的必要性和意义谈起，梳理了当前存在的一些问题，并结合具体的教学实践案例，探讨了 AI 编程游戏课程与科学领域的整合路径与理念，期望幼儿在早期科学和编程设计的道路上奠定良好基础

一、幼儿园活动与编程教育融合的必要性与意义

1.1 幼儿园活动与编程教育融合的必要性

随着 AI 和数字技术的兴起，编程思想已逐步成为未来人才必备的一项重要素质，把编程教学与幼儿园教学相结合，是培养符合科技时代人才的必由之路。幼儿主要依靠直观的形象思维，而图形化的编程工具，其色彩丰富，操作简单，与幼儿的认知特征和学习模式相吻合，能够使幼儿在有趣的活动中更容易地了解到编程的概念，这是一种符合幼儿认知发展规律的一种有效方法[1]。另外传统的幼儿园教育在逻辑思维和问题解决能力方面都有局限性，而编程教育可以通过任务驱动、步骤规划和程序调试等多种方式来对幼儿进行系统的训练，以此来弥补传统教育模式中的不足，这两种方式的结合对于促进学前教育的发展是非常重要的。

1.2 幼儿园活动与编程教育融合的意义

将编程游戏和幼儿活动有机融合起来，具有理论和实践价值，将跨越学科界线，将数学逻辑操作、科学观察验证、语言表达交流汇总起来，为幼儿呈现一个丰富多彩的知识体系。在编程设计过程中，通过程序设计与调试，可以系统地培养学生逻辑思维和解决问题的能力；创造性的程序设计能发展学生的创造性思维，小组合作设计程序，可以发展幼儿的团队合作能力。编程教学通过“游戏闯关”“自主设计”等方式，符合幼儿思维特点，能充分激发幼儿的学习兴趣。

二、AI 编程游戏课程与科学领域活动融合的现状分析

随着教育改革的持续推进，AI 编程游戏课程在与科学领域活动整合的过程中，已成为幼儿园课程研究领域的新兴领域，但在实践中，它还存在着许多的问题。

2.1 课程内容脱离生活实际

许多课程都没有对生活中的科学元素进行深层次的挖掘，编程游戏的内容脱离了孩子的实际生活。比如某幼儿园就开设了以“太空探索”为主题的编程游戏，让孩子们通过程序来操控虚拟飞船在宇宙中遨游，却没有把空间知识（比如行星运行定律、失重现象等）融入到程序中，孩子们只是机械地进行操作，不能把自己的所学和现实生活相结合，很难激起他们对科学知识的浓厚兴趣。也有幼儿园在开发“机械齿轮转动”程序的时候，只是让孩子们自己去控制齿轮的转速和方向，并没有对齿轮的传动原理进行解释，这就使得孩子们对于机械学的知识只是表面的认识。

同时编程活动缺乏生活场景依托，形式单一，如部分编程课程仅设置简单的图形移动任务，幼儿在学习中缺乏代入感，难以理解科学知识在生活中的应用，阻碍了幼儿将编程技能转化为解决实际问题能力的发展[2]。例如在“垃圾分类”编程游戏中，幼儿只是按指令将不同垃圾图形拖放到对应垃圾桶，课程未结合实际垃圾分类的科学标准与意义，幼儿参与游戏后，在现实生活中仍无法准确进行垃圾分类。

2.2 教学过程灵活性欠缺

在教学实践中，教师常常按照预先制定的教学方案进行教学，很少针对幼儿的即时反馈进行相应地调整。比如有一堂“植物生长”编程游戏课程中，老师原本打算让孩子按照固定步骤编程来模仿植物的生长，但是很多孩子更喜欢看植物开花的动画，而老师并没有进行相应地调整，这就造成了孩子们的参与程度降低，他们的学习热情也受到了影响。又如在“昆虫世界”的编程游戏课中，老师预先设定了让孩子通过编程来控制爬虫的路线，但是孩子们更希望知道虫子的声音是怎么回事，所以老师没有对课程进行适当地调整，导致孩子们对这门课的兴趣越来越淡。

此外课程结束后延伸活动匮乏，如在完成“天气变化”编程游戏课程后，教师未设计后续活动，幼儿所学知识无法巩固和拓展，不利于科学思维和编程能力的持续发展。有的幼儿园开展“桥梁搭建”编程游戏课后，未组织幼儿用积木搭建实体桥梁或讨论现实桥梁的结构，幼儿难以将编程中构建桥梁的空间思维和科学知识应用到实际操作中。

2.3 教师融合教学能力不足

部分幼儿园教师编程知识和科学教育理念储备不足，缺乏融合的教学方法和技巧。比如某老师在开发“动物行为”编程游戏课程的时候，只是让孩子们进行一些简单的编程来操控动物的动作，而没有把动物的习性和生存环境等方面的科学知识融入到程序设计中，从而导致了教学的失败。另外在进行“水循环”编程游戏时，由于对水循环的科学原理不甚理解，不能用编程方法指导学生进行降水、蒸发等过程的模拟，造成该课程的科学性和教育性缺失。

同时多数幼儿园未组织针对性培训，教师因缺乏系统专业培训和教学研究支持，难以掌握编程游戏课程的操作和指导方法，也无法形成适合幼儿园的融合教学模式，无法满足幼儿学习需求 [3]。某幼儿园教师尝试开展“光的折射”编程游戏课程，但因缺乏专业培训，在教学时无法准确讲解光折射原理，更无法设计出将原理与编程有效结合的游戏环节，课程最终草草结束。

2.4 教学环境营造不完善

在物质和心理两个方面，教学环境都有优化的空间，在物理环境方面，幼儿园的室内、室外的科技与科学元素的结合不够充分，编程游戏的设施和资源也比较缺乏[4]。比如一些幼儿园只为编程教学配置了一台计算机，而智能机器人、编程模块等的设备却很少，而且在科学探索区里也没有开设编程游戏体验角，很难创造出良好的学习气氛，也不能给孩子们提供足够的实践机会。一家幼儿园虽然也有编程设计的课程，但是由于缺乏图形化的程序教学工具，孩子们只是在计算机屏幕上看着程序的操作演示，而不能亲自动手，这对学习的效果造成了很大的影响。

在心理环境层面，教师没有能够有效地创造出正面的互动气氛，在编程游戏教学过程中，当孩子们碰到一些问题的时候，老师没有给他们充分的耐心引导，使得他们害怕去提出问题；在小组编程设计的过程中，没有对幼儿的分工和合作进行有效的指导，幼儿之间的交往与合作不足，不利于培养团队精神和交流能力，妨碍了融合教育的进一步发展。比如在“机器人探险”小组编程项目中，一名幼儿提出创新编程思路，但教师因急于推进课程进度未予重视，打击了该幼儿的积极性，同时也使小组其他成员不敢再提出新想法，整个小组陷入按部就班的低效工作状态。

三、AI 编程游戏课程与幼儿园科学领域融合的实践策略

3.1 基于生活情境优化课程内容

3.1.1 挖掘生活中的科学元素

教师应深入挖掘幼儿日常生活中的科学元素，将其融入 AI 编程游戏课程内容。比如从孩子们的日常饮食习惯入手，设计一个程序，让孩子们帮着虚拟“小熊宝宝”挑选适合自己的饮食，再用编程命令“小熊宝宝”挑选各种食物，让孩子们学会如何使用程序，同时也学会了如何合理地分配食物。再如将孩子们在室外玩耍时观察到的天气变化作为一个整体来看，还可以编写一个有关天气预报的程序，让孩子们可以用程序来操纵各种天气图像，来模拟天气的变化，从而了解到一些基本的天气形成机理。

3.1.2 利用生活场景开展编程活动

将编程设计活动置于现实生活情境之中，加强幼儿的沉浸与体验。例如在幼儿园的角色扮演区，设定“超市购物”情境，孩子可以利用编程操控自己的虚拟人物，进行购物、计算购物金额、规划购物路径等，在训练孩子的编程技能的同时，也可以让孩子们将自己所学到的数学知识应用到日常购物中去，了解数量关系和金钱的运用。

3.2 增强课程环节的动态性与延伸性

3.2.1 根据幼儿反馈灵活调整环节

在教学中，老师要随时注意学生的反馈意见，对课程内容进行适当的调整。举个例子，在做《动物运动会》这款编程游戏时，原本是打算让孩子们在程序探索阶段，给动物选手们设定一个固定的路线。但是如果在思维游戏阶段，孩子们对动物的跳跃动作有了更多的兴趣，那么老师就可以适时地对算法的探究进行调整，指导孩子们用编程设计来让动物进行跳跃动作，从而提高了游戏的趣味性和挑战性，从而满足了孩子们的“最近发展区”的需要。

3.2.2 设计多样化的延伸活动

在课堂教学中，教师要通过各种形式的延伸活动来促进幼儿的学习与发展。比如《搭建积木城堡》这一课，教师就可以让小朋友们下课后，用生活中的积木搭起自己做的城堡，并将自己在游戏中遇到的难题和解答进行记录，再与其他学生进行交流。还可以举办亲子活动，让家长和孩子一起利用家中的废旧物品，制作出与编程游戏相关的小工具，例如用纸板盒在一个程序游戏中制作机器人外壳，帮助幼儿理解并使用该程序。

3.3 提升教师的融合教学能力

3.3.1 开展专业培训

幼儿园要经常组织老师进行 AI 编程游戏教学和科学教学相结合的专项训练。课程的主要内容包括编程知识的培养，科学教育观念的培养，教学方法的整合。比如请专业的编程设计人员向老师们介绍程序设计的基础知识以及一些简单的程序设计技能，使老师们可以很好地理解如何使用程序设计游戏。此外本课程也会邀请有关科技教育方面的专业人士，与大家分享有关科技教育的最新观念及教学对策，以协助老师们更好地了解如何将科学知识与编程游戏有机结合，提高教学效率。

3.3.2 鼓励教师开展教学研究

教师可通过观察幼儿编程游戏发现问题，针对问题提出改进方案，在实践中论证和完善。例如教师可针对不同年龄段的幼儿，设计更有针对性的编程游戏，提升幼儿的科学素养。通过建构“教学研究共同体”，定期开展教学活动和教研活动，推动教育科研工作的发展。

3.4 创设适宜的融合教学环境

3.4.1 打造科技与科学融合的物质环境

将编程技术和科学元素融入幼儿园室内、室外环境的营造。比如在科学探究区里，设立了一个 AI 编程游戏体验角，里面有智能机器人、编程模块和计算机等设备，让孩子们能够随时随地地进行编程和游戏操作。将科学家的事迹、科学现象的图画、程序的制作过程、程序设计图等，在教室的墙上进行展示，为学生提供科学和编程的良好环境。在室外区域，可以将一些具有科学原理的娱乐项目，比如利用杠杆原理制作的跷跷板、体现摩擦力原理的滑梯等，使孩子们在玩的过程中体验到科学的魅力，为 AI 编程游戏课程和科学领域的结合提供了材料支撑。

3.4.2 营造积极互动的心理环境

在编程游戏时，教师要营造良好的心理氛围，幼儿要敢于提问、大胆探索，在遇到问题时，教师要循循诱导，鼓励孩子们勇敢地迈出第一步，由此作为基础，引导幼儿交流探讨、合作解决问题。如小组编程时，孩子们分工合作，完成设计程序模块、操作程序模块、全程录像等任务，锻炼团队意识以及沟通能力，在良好的心理氛围中，幼儿更容易地参加教学活动。

四、结论

AI 编程游戏课程与幼儿园科学领域融合是学前教育的新机遇和新挑战，目前存在课程内容与生活联系不紧密、环节设计缺乏动态性和延伸性等问题。针对以上问题，可从课程内容选取因人制宜、增加课程各个环节的动态延伸、提升教师综合教学能力、营造融合教学环境等方面着手。培养幼儿的科学兴趣，发展幼儿逻辑思维能力和创新能力，为幼儿后续发展打下良好基础。未来还需不断探索并优化这种融合模式，充分发挥 AI 编程游戏课程的积极作用，让孩子们享受快乐的同时学有所得。

参考文献：

[1] 荀达 . 图形化编程对小学生逻辑思维能力提升实践与研究 [J]. 天津教育 ,2020,(32):82-83.

[2] 陈翠 , 郑渊全 , 时松 . 不同探究式教学法对幼儿编程学习的影响 [J]. 学前教育研究 ,2021,(03):52-63.DOI:10.13861/j.cnki.sece.2021.03.005.

[3] 孙瑰琪 . 编程教学活动中幼儿深度学习现状研究 [D]. 辽宁师范大学 ,2023.DOI:10.27212/d.cnki.glnsu.2023.001043.

[4] 曹帆 . 幼儿园区域活动中物质环境创设现状的调查研究 [D]. 山西大学 ,2022.DOI:10.27284/d.cnki.gsxiu.2022.000472.