AI編程游戲與幼兒園科學(xué)領(lǐng)域融合的思考

葉華 徐超

學(xué)前教育是基礎(chǔ)教育的重要組成部分，這一階段的教育成果直接影響著一個(gè)人的終身發(fā)展，將編程教育與幼兒園活動(dòng)相結(jié)合，不僅能夠有效提高教師的教學(xué)水平，而且有助于提升學(xué)生的信息化素養(yǎng)?；诖?，本文展開(kāi)關(guān)于AI編程游戲課程與幼兒科學(xué)領(lǐng)域融合的路徑研究與思考，分析了科學(xué)領(lǐng)域背景下編程教育存在的問(wèn)題，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐案例，提出關(guān)于AI編程游戲課程與科學(xué)領(lǐng)域融合的建議，以進(jìn)一步提高學(xué)前教育水平。

一、編程教育融入幼兒園活動(dòng)的意義

（一）當(dāng)前國(guó)家編程教育發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)高度重視編程教育，并將其納入中小學(xué)必修課程。2017年8月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確指出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，并逐步推廣編程教育。2018年初，教育部頒發(fā)的《新課標(biāo)》指出，信息技術(shù)將從興趣課程變?yōu)楸匦拚n程，并大幅度提升了學(xué)生在編程、計(jì)算思維、算法方面的思維要求。2020年7月15日，教育部發(fā)布最新通知《大中小學(xué)勞動(dòng)教育指導(dǎo)綱要（試行）》，明確提出從9月份起，全國(guó)大中小學(xué)將新增3門(mén)必修課，分別為書(shū)法、編程、勞動(dòng)教育課程。這意味著編程教育將在全國(guó)范圍內(nèi)正式推行。

（二）幼兒園活動(dòng)與編程教育融合的必要性與意義

學(xué)前教育是基礎(chǔ)教育的重要組成部分，在國(guó)民教育體系中也占有重要地位?！队變簣@工作規(guī)程》明確指出，幼兒園的教育活動(dòng)應(yīng)是有目的、有計(jì)劃引導(dǎo)幼兒生動(dòng)、活潑、主動(dòng)、多種形式的教育過(guò)程。在國(guó)家大力發(fā)展編程教育的大背景下，編程教育的智能性、多元性、個(gè)性化等優(yōu)勢(shì)能夠更好地推動(dòng)幼兒園教學(xué)活動(dòng)的發(fā)展，與幼兒園教學(xué)活動(dòng)融合是未來(lái)學(xué)前教育的發(fā)展趨勢(shì)。

二、AI編程游戲課程與科學(xué)領(lǐng)域活動(dòng)融合的現(xiàn)狀分析

《3—6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》（以下簡(jiǎn)稱《指南》）將幼兒園課程分為健康、語(yǔ)言、社會(huì)、科學(xué)、藝術(shù)五大領(lǐng)域，其中科學(xué)領(lǐng)域分為科學(xué)探究與數(shù)學(xué)認(rèn)知，知識(shí)本身的抽象性和邏輯性使幼兒在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在一定的困難。第一，3～6歲幼兒處于具體形象思維階段，對(duì)抽象性和邏輯性知識(shí)的理解相對(duì)困難；第二，與中小學(xué)不同，幼兒的學(xué)習(xí)方式主要為游戲，要求更為復(fù)雜；第三，幼兒生活接觸面窄，能為學(xué)習(xí)提供借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多。

為響應(yīng)教育部學(xué)前教育去小學(xué)化、課程游戲化、信息化的發(fā)展方向，2021年某園引入了AI編程游戲課程。本課程專注3～6歲兒童計(jì)算思維訓(xùn)練，借助AI技術(shù)和智能機(jī)器人，配合教師開(kāi)展游戲化教學(xué)。幼兒通過(guò)豐富多樣的編程模塊、操作材料及關(guān)卡地圖，通過(guò)具象化的思維游戲逐步建立計(jì)算思維，從而解決學(xué)習(xí)生活中的問(wèn)題，為幼兒科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)提供助力。但是，隨著教師在AI編程游戲課程實(shí)際教學(xué)中深入與探究，兩者融合的問(wèn)題日漸凸顯。AI編程游戲課程活動(dòng)如圖1所示。

三、科學(xué)領(lǐng)域活動(dòng)引入AI編程游戲課程存在的問(wèn)題

（一）AI編程游戲課程內(nèi)容的選擇缺乏生活性

AI編程游戲課程運(yùn)用高科技的AI技術(shù)和智能機(jī)器人，通過(guò)生動(dòng)有趣的動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入和智能的教學(xué)技術(shù)能在短時(shí)間內(nèi)吸引幼兒的注意力，激發(fā)幼兒的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)配套的編程模塊、操作材料及關(guān)卡地圖節(jié)省了教師制作教具的時(shí)間，這種優(yōu)勢(shì)在短時(shí)間內(nèi)確實(shí)能對(duì)幼兒的科學(xué)領(lǐng)域?qū)W習(xí)起到很好的效果，但是不利于幼兒科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

《指南》中科學(xué)領(lǐng)域的基本理念明確提出，幼兒科學(xué)學(xué)習(xí)的核心是激發(fā)探究欲望與培養(yǎng)探究能力。成人要善于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)幼兒的好奇心，充分利用自然和實(shí)際生活的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)幼兒通過(guò)觀察、比較、操作、實(shí)驗(yàn)等方法，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，幫助幼兒不斷積累經(jīng)驗(yàn)，并運(yùn)用于新的學(xué)習(xí)活動(dòng)，形成終身受益的學(xué)習(xí)方法和能力。

從《指南》中可以看出，幼兒科學(xué)領(lǐng)域?qū)W習(xí)的內(nèi)容應(yīng)該是生活中熟悉的事物，引導(dǎo)幼兒將已有經(jīng)驗(yàn)與自己的親身經(jīng)歷相聯(lián)系，對(duì)生活中的問(wèn)題進(jìn)行探索與研究，嘗試發(fā)現(xiàn)事物間的異同和聯(lián)系。幼兒在對(duì)身邊事物探究的過(guò)程中不僅獲得了豐富的感性經(jīng)驗(yàn)，而且充分發(fā)展了具體形象思維，同時(shí)為其他領(lǐng)域的學(xué)習(xí)做好了鋪墊。幼兒園教育活動(dòng)應(yīng)該根據(jù)幼兒自己的生活構(gòu)建，讓幼兒在實(shí)際的、可觀察的生活情境中學(xué)習(xí)，從而不斷豐富幼兒的生活經(jīng)驗(yàn)。幼兒園實(shí)施課程的最終目的是解決幼兒生活中的問(wèn)題，如果活動(dòng)內(nèi)容的選擇脫離了幼兒的生活，則不能激發(fā)幼兒主動(dòng)探究的欲望，也不符合“從生活中學(xué)”的教育理念。

例如小班下學(xué)期的編程課程《迷你熱氣球》，本課通過(guò)動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入，并將熱氣球作為貫穿課程的線索，引導(dǎo)幼兒嘗試簡(jiǎn)單分類。但是對(duì)小班幼兒來(lái)說(shuō)，熱氣球在平時(shí)的生活中并不常見(jiàn)，幼兒不能與自己的生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，也沒(méi)有足夠的直接經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)課程的發(fā)展，所以活動(dòng)內(nèi)容的選擇無(wú)法激發(fā)幼兒的探究欲望。為了推動(dòng)活動(dòng)發(fā)展，教師需要花費(fèi)一部分時(shí)間向幼兒介紹熱氣球的作用，為幼兒提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，增加了活動(dòng)導(dǎo)入環(huán)節(jié)的時(shí)間，具體操作時(shí)間則相對(duì)減少。

（二）AI編程游戲課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)缺乏動(dòng)態(tài)性與延伸性

幼兒園科學(xué)領(lǐng)域活動(dòng)具有動(dòng)態(tài)性與延伸性的特點(diǎn)。動(dòng)態(tài)性要求活動(dòng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與內(nèi)容要隨時(shí)隨地根據(jù)幼兒的“最近發(fā)展區(qū)”進(jìn)行調(diào)整，活動(dòng)形式體現(xiàn)人與人、人與環(huán)境之間的積極有效互動(dòng)。活動(dòng)環(huán)境表現(xiàn)為不斷調(diào)整、修改、構(gòu)成與再構(gòu)成。另外，一次活動(dòng)的時(shí)間和容量畢竟有限，不可能解決很多問(wèn)題，也很難照顧到幼兒的個(gè)別差異，不能滿足所有幼兒的興趣和需要，所以要求教師按照不同形式開(kāi)展延伸活動(dòng)。

AI編程游戲課程的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)主要為故事導(dǎo)入、思維游戲、算法探索、編程優(yōu)化、成果分享。課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)過(guò)于固定，在實(shí)際教學(xué)中，教師無(wú)法實(shí)時(shí)根據(jù)幼兒的反饋及時(shí)調(diào)整活動(dòng)環(huán)節(jié)和內(nèi)容的難易程度，也無(wú)法滿足幼兒“最近發(fā)展區(qū)”的需要，只能根據(jù)設(shè)定的環(huán)節(jié)進(jìn)行活動(dòng)，缺乏動(dòng)態(tài)性和延伸性。

活動(dòng)案例：小班下學(xué)期編程課程《森林淹水了》，通過(guò)故事導(dǎo)入創(chuàng)設(shè)森林淹水的情境，并引出三只不同活動(dòng)方式的小動(dòng)物：天上飛的小鳥(niǎo)，水里游的小魚(yú)、地上跑的猴子。在思維游戲環(huán)節(jié)中，原有流程設(shè)定為：教師描述不同動(dòng)物的活動(dòng)方式和生活習(xí)性，并提問(wèn)：“哪些動(dòng)物怕淹水呢？”，從而引出地上跑的小猴子怕淹水。在實(shí)際教學(xué)中，幼兒根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)?zāi)芑卮鸪鲂▲B(niǎo)不怕淹水，因?yàn)樾▲B(niǎo)會(huì)飛，小魚(yú)不怕淹水，因?yàn)樾◆~(yú)會(huì)游泳。到了小猴的時(shí)候，有的小朋友會(huì)說(shuō)：“小猴也不怕淹水，因?yàn)樾『飼?huì)爬樹(shù)，它可以爬到樹(shù)上?！甭?tīng)到這樣的回答，由于固定的流程無(wú)法更改，授課教師一時(shí)不知道怎樣調(diào)整，只能說(shuō)：“小猴今天受傷了不能爬樹(shù)，你覺(jué)得小猴怕淹水嗎？”這時(shí)幼兒才回答道小猴怕淹水。接下來(lái)的算法探索環(huán)節(jié)，由于只有兩臺(tái)智能機(jī)器人，為了讓每個(gè)幼兒都能體驗(yàn)，教師只能輪流讓幼兒與機(jī)器人互動(dòng)，沒(méi)有輪到的幼兒出現(xiàn)了坐不住、與別人說(shuō)話的情況。成果分享環(huán)節(jié)，教師要求幼兒和機(jī)器人說(shuō)一說(shuō)自己今天做了什么游戲，學(xué)到了什么本領(lǐng)。有的小朋友立馬跑到機(jī)器人前積極發(fā)言，有的小朋友卻不說(shuō)話，只在自己的座位上安靜地坐著。

從活動(dòng)案例中可以看出，AI編程游戲課程教學(xué)內(nèi)容的選擇缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性，導(dǎo)致活動(dòng)中出現(xiàn)模棱兩可的答案，而固有的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)讓教師在出現(xiàn)特殊情況時(shí)不能根據(jù)幼兒的回答及時(shí)調(diào)整，只能根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及時(shí)調(diào)整語(yǔ)言，活動(dòng)才能繼續(xù)進(jìn)行。在思維游戲與算法探索環(huán)節(jié)，由于智能機(jī)器人的數(shù)量有限，不能同時(shí)滿足全班幼兒的操作需求，增加了幼兒的無(wú)效等待時(shí)間，出現(xiàn)了課堂秩序混亂的情況。成果分享環(huán)節(jié)形式單一，只要求幼兒用語(yǔ)言表達(dá)本節(jié)課的核心經(jīng)驗(yàn)，對(duì)語(yǔ)言表達(dá)較弱的幼兒來(lái)說(shuō)，很難滿足其經(jīng)驗(yàn)和情感內(nèi)化的需要，整個(gè)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)性與延伸性較弱。

四、兩者融合的路徑探究與思考

（一）從幼兒生活出發(fā)，完善AI 編程游戲課程內(nèi)容

AI編程游戲課程涵蓋學(xué)前教育三個(gè)年齡段，共96節(jié)課，縱觀整個(gè)課程內(nèi)容，有些教學(xué)內(nèi)容的選擇并不完全從幼兒的生活出發(fā)，甚至超出幼兒的已有生活經(jīng)驗(yàn)。

作為教師，首先要對(duì)AI編程游戲課程內(nèi)容進(jìn)行深入研究與挖掘，從中獲取適合不同年齡段幼兒學(xué)習(xí)的、身邊熟悉以及社會(huì)環(huán)境中豐富有趣的科學(xué)內(nèi)容，不斷激發(fā)幼兒的學(xué)習(xí)興趣。

其次，AI編程游戲課程通過(guò)一體機(jī)和智能機(jī)器人進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，活動(dòng)形式單一，不利于幼兒科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。教師要增強(qiáng)對(duì)活動(dòng)中核心經(jīng)驗(yàn)的觀察性與互動(dòng)性，幼兒通過(guò)多種感官進(jìn)行科學(xué)活動(dòng)的學(xué)習(xí)，運(yùn)用視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等，通過(guò)看一看、聞一聞、嘗一嘗、聽(tīng)一聽(tīng)、摸一摸的形式讓自己與周圍事物產(chǎn)生聯(lián)系與互動(dòng)，從而引發(fā)他們對(duì)問(wèn)題的思考與探索的興趣。只有從幼兒每天接觸的生活出發(fā)，選擇具體、可觀察的事物，使內(nèi)容貼近幼兒的生活，才能激發(fā)幼兒的探究欲望，使幼兒保持長(zhǎng)久的好奇心。

（二）跟隨幼兒腳步，打破與重組AI編程游戲課程環(huán)節(jié)

AI編程游戲課程環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過(guò)于程序化，其中思維游戲與算法探索環(huán)節(jié)不能同時(shí)滿足全班幼兒操作的需要，增加了幼兒消極等待的時(shí)間，重復(fù)的操作環(huán)節(jié)和操作材料也無(wú)法尊重幼兒的個(gè)體差異。

首先，教師需要從固有的環(huán)節(jié)與思維中跳脫出來(lái)，打破與重組課程環(huán)節(jié)，加入自己的創(chuàng)新，增加面向全體幼兒、難度層層遞進(jìn)的操作環(huán)節(jié)。其次，教師要遵循具體操作與發(fā)展性原則，讓幼兒動(dòng)手操作具體的材料，進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。幼兒的思維特點(diǎn)是具體形象，因此要為幼兒提供可觀察、可操作的材料，充分調(diào)動(dòng)幼兒多種感官，培養(yǎng)幼兒的問(wèn)題意識(shí)和解決問(wèn)題的意向，讓幼兒養(yǎng)成積極動(dòng)腦思考和表達(dá)的習(xí)慣，從而促進(jìn)思維的發(fā)展。

例如，在AI編程游戲課例展示活動(dòng)中，教師大膽創(chuàng)新，對(duì)原有活動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行了修改。小班編程《圖形魔法船》活動(dòng)中，原有課程設(shè)定只是讓幼兒通過(guò)智能機(jī)器人找出魔法船中消失的圖形。而教師依據(jù)幼兒的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，增強(qiáng)了活動(dòng)的游戲性和操作性，自己制作圖形教具（如圖2所示），引導(dǎo)幼兒分組利用圖形拼貼魔法船（如圖3所示），幫助幼兒內(nèi)化本次活動(dòng)的核心經(jīng)驗(yàn)。雖然只是初步嘗試，但是小小的改變讓活動(dòng)的游戲性與操作性變得更強(qiáng)。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來(lái)在學(xué)前教育引入編程教育是必然趨勢(shì)，對(duì)學(xué)前教育工作者來(lái)說(shuō)，可能面臨諸多挑戰(zhàn)。在兩者融合的過(guò)程中，教師切忌盲目追求高科技而偏離了教育工作中的主體——幼兒，而是要結(jié)合不同幼兒的發(fā)展需求和學(xué)習(xí)特點(diǎn)靈活地引入編程教育，幫助幼兒吸收知識(shí)、拓展能力、啟發(fā)智力，促進(jìn)幼兒全面發(fā)展。

注：本文系安徽省教育信息研究課題“人工智能與幼兒園課程融合的實(shí)踐探索與研究”（項(xiàng)目編號(hào)：AH2021102）的研究成果。

（宋行軍）