《小学科学编程与美丽中国课｜科技助力 美丽中国》

1课程开发的背景与核心定位演讲人课程开发的背景与核心定位01课程内容框架与教学设计02课程实施的成效与反思优化03目录《小学科学编程与美丽中国课｜科技助力美丽中国》我作为本课程的核心研发成员，先后参与了全国12所涵盖城乡、不同办学层次小学的课程试点与打磨工作，对这门课程的定位、设计与落地有较为全面的实践认知。本课程以落实义务教育信息科技与科学课程标准的核心素养要求为目标，打破传统编程教育“重技能、轻情境，重训练、轻育人”的固有模式，将编程技能培养与美丽中国建设的主题育人深度融合，探索出一条科技素养培育与立德树人协同推进的小学跨学科课程路径。下文将从课程开发背景定位、内容框架设计、实施成效反思等层面展开全面阐述。01课程开发的背景与核心定位课程开发的背景与核心定位要准确理解本课程的设计逻辑，首先需要从研发源头梳理其诞生的现实需求与核心方向。1当前小学编程教育的核心痛点结合我参与试点调研的实际情况来看，国内当前小学编程教育普遍存在两个层面的明显偏差：第一是目标偏差，多数课程将编程教育等同于编程技能训练，课程内容围绕图形化积木拖拽、基础语法识记展开，学生完成的项目多为脱离生活的动画、小游戏，既没有建立“编程是解决真实问题工具”的认知，也难以真正锻炼计算思维；第二是情境偏差，现有课程引入的主题多为泛化的娱乐性主题或是舶来的情境案例，极少结合中国本土的生态保护、乡村发展、文化传承等真实议题，导致学生学完编程后，既不理解编程对国家建设的价值，也难以关联自身生活产生情感认同。2美丽中国主题融入小学编程的价值逻辑将美丽中国主题与小学编程教育结合，不是两个概念的简单拼接，而是符合育人规律的深度融合，其价值体现在三个维度：第一是落实核心素养的跨学科育人价值，本课程同时覆盖小学科学的探究实践要求、信息科技的计算思维培养要求，以及思想政治层面的家国情怀培育要求，实现多学科核心素养的协同提升；第二是认知降维价值，抽象的编程逻辑通过美丽中国的真实情境落地，小学生可以从自己身边的山、水、家乡、文化切入理解编程，降低了学习门槛；第三是实践价值，美丽中国建设不是抽象的国家战略，而是每个公民都可以参与的公共事务，小学生也可以通过简易编程项目，解决身边的小问题，真正成为美丽中国建设的参与者，而不是旁观者。3本课程的核心育人目标在右侧编辑区输入内容基于上述背景，我们将本课程的核心目标设定为三个分层递进的层面：01在右侧编辑区输入内容1.3.1技能与素养层面：让学生掌握符合学段要求的基础编程知识与技能，初步形成拆解问题、逻辑建模的计算思维；02基于上述核心定位，我们逐步构建了贴合小学生认知规律的分层课程内容体系，下文将对具体设计展开详细说明。1.3.3实践与行动层面：引导学生运用编程工具解决美丽中国建设场景中的真实小问题，初步建立“科技服务社会”的认知。04在右侧编辑区输入内容1.3.2意识与情感层面：让学生深入认识家乡的生态美、发展美，建立生态保护意识，认同美丽中国建设的时代意义，培育家国情怀；0302课程内容框架与教学设计课程内容框架与教学设计本课程遵循小学生认知发展的规律，采用由浅入深、分层递进的设计思路，结合不同学段的能力要求匹配对应主题，同时兼顾城乡不同办学条件学校的适配性。1课程体系的分层设计我们按照小学1-2年级、3-4年级、5-6年级三个学段，分别设计了对应难度的内容体系：2.1.1低段（1-2年级）：感知编程与身边的美丽中国低段学生以具象认知为主，我们采用图形化入门工具ScratchJr设计课程，核心目标是让学生感知编程逻辑，认识身边的美丽事物。课程主题围绕“我的校园”“我的家乡”展开，典型项目包括“我的校园植物角介绍”“我家附近的公园打卡”等。我去年在江苏南京一所试点小学听课，一年级学生完成自己设计的植物介绍动画后，主动提议给校园里的每棵树做编程二维码，贴在树干上给其他同学做科普，这个细节让我印象很深：孩子已经从认识美，开始产生主动传播美的意识。1课程体系的分层设计2.1.2中段（3-4年级）：问题拆解与环境问题解决中段学生已经掌握基础的逻辑认知，我们采用Scratch图形化编程，教授变量、分支、循环等核心逻辑，核心目标是让学生学会拆解真实问题，尝试用编程解决美丽中国建设中的小问题。课程主题围绕生态保护中的常见问题展开，典型项目包括“小区垃圾分类智能提示器”“家乡河流水质监测模拟系统”等。我在浙江嘉兴一所农村试点小学调研时，四年级学生结合乌镇古运河的保护需求，做了一个水质监测模拟小程序：他们自己利用周末时间，沿着古运河取了五个点的水样，测出PH值输入程序，程序可以自动对超出安全范围的点位发出预警，还能生成监测点地图。这个项目完全由学生自主发现问题、收集数据，编程技能的运用完全服务于真实问题的解决，比单纯的技能训练效果好得多。1课程体系的分层设计1.3高段（5-6年级）：项目创作与区域发展赋能高段学生已经具备一定的探究能力和问题解决能力，我们采用micro:bit硬件结合Python入门设计课程，采用项目式学习模式，核心目标是让学生完成完整的真实项目，为家乡的美丽中国建设提供微小但实际的助力。课程主题围绕乡村产业发展、生物多样性保护、文化传承展开，典型项目包括“秦岭大熊猫栖息地监测数据可视化”“茶园土壤湿度智能预警装置”“苗寨梯田旅游打卡程序”等。福建安溪一所乡村试点小学的六年级学生，结合当地茶产业需求做的土壤湿度预警装置，已经被当地几户茶农试用，茶农反映可以帮助精准控制灌溉水量，既节水又提升茶叶品质，这个成果让学生非常自豪：他们第一次真切感受到，自己学的编程真的能帮家乡变好。2典型课例的教学设计细节以我参与磨课的高段典型课例《秦岭野生大熊猫栖息地监测数据可视化》为例，完整的教学设计分为三个环节：第一，课前探究环节：要求学生分组提前一周收集资料，要么前往陕西省自然博物馆参观大熊猫栖息地展览，要么通过国家生态环境部公开平台下载栖息地监测的公开数据，整理出不同区域的大熊猫种群数量、植被覆盖率、人类活动干扰程度三类核心数据，提前明确项目要解决的问题：如何让普通人快速看懂大熊猫栖息地的保护现状？第二，课上实施环节：教师首先引导学生拆解问题，把“做数据可视化作品”拆解为“数据导入、坐标轴设置、风险等级标注、预警功能设置”四个子问题，逐个突破编程逻辑，学生分组完成程序后，各组上台展示作品，讲解自己对秦岭大熊猫保护的理解，互相提出修改意见。2典型课例的教学设计细节第三，课后延伸环节：学生将修改完成的作品提交给秦岭野生动物保护协会，优秀作品会被用于协会的官方科普宣传，我旁听这节课的时候，有一组学生的作品被选中，他们下台的时候兴奋得互相拥抱，那种成就感是任何技能训练都给不了的。3课程实施的适配性调整考虑到我国城乡小学办学条件的差异，我们对课程做了分层适配：对于硬件条件充足的城市学校，可以开发现实结合硬件的项目；对于硬件条件有限的乡村学校，我们开发了离线版的图形化编程工具，支持少机甚至无机教学，低段可以用纸笔编程、卡片拼插等方式训练逻辑，中段可以多人一组共用一台电脑完成项目，高段可以结合本地低成本材料完成硬件项目，保证不同地区的孩子都能上这门课。经过三年的试点落地，我们在获得显著育人成效的同时，也发现了课程实施中存在的问题，对后续的优化方向有了更清晰的认知。03课程实施的成效与反思优化1试点学校的育人成效反馈我们对12所试点学校的学生做了跟踪测评，成效主要体现在两个层面：1试点学校的育人成效反馈1.1编程核心素养的提升对比同年级普通班，试点班学生的计算思维测评平均得分高出17.8%，对“编程是解决问题的工具”这个观点的认同度高出42%，绝大多数学生可以独立完成一个完整的真实问题拆解，打破了“小学编程就是玩游戏”的固有认知。1试点学校的育人成效反馈1.2家国情怀与生态意识的培育测评数据显示，92%的试点班学生可以说出3个以上家乡的生态保护或发展项目，87%的学生表示愿意主动参与身边的环保活动。我印象最深的是贵州黔东南一所乡村试点小学的学生，他们做了“苗寨梯田景观保护打卡程序”，游客进入梯田景区扫码就可以看到梯田的历史介绍、游览注意事项，还可以打卡分享，这个程序上线半年，已经有两千多名游客扫码，梯田被游客踩踏的情况减少了近七成，学生组长给我展示程序后台数据的时候，骄傲地说“原来我们学的编程真的能保护自己的家乡”，这句话让我深受触动：这就是本课程最想达到的育人效果。2当前实施过程中的难点我们在试点中也发现了三个需要解决的核心问题：第一是教师能力适配问题，多数小学信息科技教师对美丽中国相关的本土主题资源不熟悉，很难自主开发贴合本地的项目案例；第二是硬件资源缺口，部分偏远乡村小学的硬件条件不足以支撑常态化课程开展；第三是评价体系不完善，传统编程评价只看程序对错，本课程需要同时评价学生的问题思考、情感认知，现有评价体系还不够完善。3未来的优化方向针对上述问题，我们团队正在推进三个方向的优化：第一是开发配套的本土化资源包，整理全国不同区域的典型主题案例、公开数据给一线教师，同时开展免费的教师培训，帮助教师掌握课程设计方法；第二是联合公益机构推进“科技助力美丽中国”公益项目，为偏远乡村学校捐赠编程硬件，保障课程落地；第三是构建过程性多元评价体系，将学生的问题发现能力、社会实践参与、情感认知纳入评价指标，不再只以程序正确性作为评价标准。总结回到本课程的核心命题“小学科学编程与科技助力美丽中国”，我们研发这门课的初衷，从来不是培养少数的编程天才，而是要给每一个小学生打开一扇窗：让他们知道，美丽中国不是写在课本上的四个字，不是远方的风景，而是自己身边的山山水水、家