3—6岁儿童与编程游戏和编程设备的互动研究

陶莹

【摘要】本研究以N市A园为个案，通过为期4周的实地观察和访谈，探查3—6岁儿童在区域活动时段与编程游戏和编程设备互动的频次和时长，梳理3—6岁儿童与编程游戏和编程设备互动的特点、影响因素等，为幼儿园教师组织编程活动提供教育建议。

【关键词】3—6岁儿童；编程游戏；编程设备；互动；个案研究

【中图分类号】G612 【文献标识码】A   【文章编号】1004-4604（2023）04-0008-06

儿童编程是指儿童能够发挥创造力，通过创建由多种工具执行的算法（一系列命令）开发系统的方法来解决问题的过程。〔1〕已有研究表明，编程是一种支持个体完成认知任务和培养个体计算思维的关键实践。〔２〕目前，已有许多国家在早期教育阶段开展编程教育，以培养儿童在数字化社会中沟通与交流的基本素养。

现代教育技术的发展为我国幼儿园的教育教学提供了便利，幼儿园对数字化设备的运用越来越灵活深入。计算机、投影仪、触屏显示器等设备在幼儿园教学活动中越来越普及，新型设备如平板电脑、录音笔、智能机器人、编程机器人等也逐渐出现在幼儿园的区域活动中。然而，我国儿童编程教育起步较晚，目前基本以园外培训为主。〔３〕近年来，已有研究者开始关注3—6岁儿童在幼儿园中的编程学习。〔４〕本文以N市A园为例，研究3—6岁儿童与编程游戏和编程设备的互动，从而为幼儿园教师组织编程活动提供一定的参考。

一、研究设计

（一）研究对象

作为省级“基础教育百校e学习”试点园，A园数字化设备的拥有量在N市名列前茅。A园本部共有10个班级，包括3个小班、4个中班和3个大班。现有一体机22台，平板电脑24台，编程机器人“达奇和达达”8组，智能机器人1个，其他数字设备6个。平均每个班级配备1台一体机用于开展集体教学活动，个别面积较大的班级配备2台一体机（一台用于集体教学活动，另一台用于音乐区域活动）。每个班级的平板电脑都投放在各个区域中供幼儿在游戏时自主使用（科学区投放的平板电脑上安装了编程游戏软件——“卡丁车”①）。在综合考虑国内外教育界和医学界对儿童早期使用电子设备的相关规定和建议的基础上，A园规定了各年龄班幼儿在区域活动中使用电子设备的时间：小班幼儿每次使用电子设备的时间为5分钟，中班幼儿每次使用时间为8分钟，大班幼儿每次使用时间为10至15分钟。幼儿通过自主设置计时器提醒自己使用设备的时间。

各年龄班投放平板电脑的区域有所不同。小班的平板电脑投放在语言区和科学区，中班和大班每个区域都配备平板电脑，另外还有2台平板电脑供幼儿入园时自主选择。每个中班还在科学区投放1个编程玩具——“毛毛虫”。“毛毛虫”是无屏幕编程玩具，不需要配合平板电脑使用。“毛毛虫”的每一个关节代表一个移动方向，每个关节有一个USB接口。幼儿需要设置起点和终点，分解起点到终点之间的路径顺序，然后按照顺序将“毛毛虫”的各个关节连接起来，让“毛毛虫”从起点开始行驶到终点。每个大班还在科学区投放2组编程机器人——“达奇和达达”。幼儿通过平板电脑上的可视化编程软件，拖拽相应的图标，设计相应的动作和情节，操控机器人，包括操控机器人的行驶距离、方向、速度、灯光、语音等。

（二）数据收集和分析

本研究采用参与式观察和非参与式观察相结合的方式，对科学区幼儿与编程游戏和编程设备的互动进行为期4周的观察（每天上午的区域活动时段），借助摄像技术，记录小、中、大班幼儿的使用频次、使用时长、操作过程等。研究者在幼儿的操作结束后，会对幼儿进行半结构式访谈，以进一步了解幼儿对编程游戏和编程设备的看法（是否好玩，是否便于操作，遇到什么困难等）。研究者一共随机访谈了23名幼儿（小班8名、中班9名、大班6名）。研究者还对班级教师进行半结构式访谈，了解教师在幼儿与编程游戏和编程设备互动时的指导策略。研究者采用扎根理论进行开放式编码，从幼儿的肢体动作、语言、表情，以及教师的语言和动作等原始资料中抽取出概念类属，挖掘和建立概念类属之间的各种联系，经过系统分析得出核心类属。

二、研究结果与分析

（一）幼儿与编程游戏和编程设备互动的频次和时长

表1呈现了科学区各年龄段幼儿操作编程游戏和编程设备的频次。在小、中、大三个年龄段中，中班幼儿的使用频次最多，大班次之，小班最少。主要原因是中班投放的编程游戏和编程设备数量最多。虽然大班投放的编程设备数量也不少，但是编程机器人“达奇和达达”需要平板电脑的支持，而中班的编程玩具“毛毛虫”不需要同时占用平板电脑，因此两种设备可以同时被使用。另外，因为大班幼儿每次使用平板电脑的时间为10至15分钟，中班幼儿每次使用时间为8分钟，所以中班幼儿的轮次机会更多。

研究者还请教师配合，对全天各个时间段幼儿进入到科学区操作编程游戏和编程设备的时长进行累加统计（A园有很多非区域活动的零散时间允许幼儿自主進入区域），结果见表2。

统计发现，小班幼儿操作编程游戏和编程设备的时间最短，其次是中班幼儿，大班幼儿使用时间最长。不同年龄班幼儿操作编程游戏和编程设备的时长存在差别，一方面反映出幼儿对电子设备使用规则的遵守，另一方面说明随着幼儿年龄的增长，幼儿对编程游戏和编程设备的兴趣逐渐提高。

（二）幼儿与编程游戏和编程设备互动的特点

1.编程游戏和编程设备提供了多模态学习机会

多模态学习是指应用一种以上的学习模式（多模态），为幼儿提供丰富的学习体验，如语言（基于文本）、视觉、动觉（数字触摸）、听觉和空间（运动）模态。〔5〕幼儿通过这样的多元模式来理解周围的真实世界和日常环境中的自然现象。此外，当幼儿使用技术设备进行游戏时，他们通过数字体验将现实世界和想象融合在一起，从而更好地理解他们周围的环境。编程游戏“卡丁车”中丰富的颜色、编程玩具“毛毛虫”在执行指令过程中的灯光和移动过程、编程机器人“达奇和达达”的语音提示和数字屏触摸等为幼儿提供了新鲜而有趣的刺激，吸引幼儿参与创造性探究。

以下观察记录节选呈现了编程游戏和编程设备为幼儿提供的多模态学习机会。

桐桐拿了平板电脑坐在桌子边，点开编程游戏“卡丁车”。他点击第一个游戏图标，先设计卡丁车的颜色。在可供选择的红、粉、橘、蓝、绿、紫六种颜色中，他先点击了绿色图标。平板电脑发出“吱”的声音，车子变成了绿色。接着他又快速点击不同的颜色并喊：“我在洗车！我在洗车！”

2.幼儿借助肢体、动作以及自我言语理解路径和序列

幼儿与编程游戏和编程设备的互动具有显著的具身性，且这种具身性存在于幼儿所采取的每一步行动中。幼儿在操作编程游戏“卡丁车”时，通常伸出右手食指，一边用食指在屏幕上模拟卡丁车的行驶路径，一边自言自语提醒自己。在操作编程玩具“毛毛虫”遇到问题时，幼儿会把自己的身体当作毛毛虫来亲身体验行驶路径，同时自言自语提醒自己正确的方向序列。

以下观察记录和访谈节选呈现了幼儿如何借助肢体和动作理解编程游戏和编程设备界面上的空间方位符号，并预測行驶路径。

瑞瑞坐在起点位置，满脸惊讶表情。然后，他上前关掉“毛毛虫”的开关，拿起“毛毛虫”看了看。接着，他拿着“毛毛虫”，从起点位置沿着“毛毛虫”行驶的路线一步一步走，并且自言自语：“直行，直行……然后拐弯，然后……哦！是直行！我知道啦！”

研究者：“你开始为什么连续装了三节转弯？”

瑞瑞（不好意思地笑了一下）：“装错了，我以为后面一直都是向左拐的。”

研究者：“后来你是怎么想到用那个方法去调整的？”

瑞瑞：“老师说，如果我们不知道怎么装，就把自己当作毛毛虫，走一走路线就知道了。”

3.幼儿在编程游戏中体验丰富的情感

幼儿在操作编程游戏和编程设备时有着丰富的情感体验。在游戏中遇到问题或困难时，幼儿通常会着急、疑惑、惊讶。与此同时，这些挑战能激发幼儿进一步探究的兴趣，以及对解决问题和完成挑战的渴望。当游戏成功时，幼儿会很兴奋，会积极主动地向同伴和教师展示自己的成果，分享成功的喜悦。已有研究表明，情感对学习至关重要。学习如果缺乏动力会很难进步，而动机往往由丰富的情感所引发和维持。当幼儿通过自己的努力实现游戏目标时，便能获得成就感和荣誉感，提高自信心和自我效能感。

以下观察记录和访谈节选呈现了幼儿在与编程游戏和编程设备互动时丰富的情感体验。

小宇点击开始图标，机器人向前行驶了80厘米，然后向左转，正好到达了拐角处。小宇开心地说：“老师你看！正好！耶！我要告诉××老师去！”

研究者：“你喜欢这个游戏吗？”

小宇：“喜欢，我每次都玩这个。”

研究者：“你在玩这个游戏时觉得什么最难？”

小宇：“动脑筋最难。”

研究者：“为什么这么说呢？”

小宇：“因为我有的时候想不出来到底应该往哪里走，会拐错。”

研究者：“那你为什么喜欢这个游戏？”

小宇：“好玩啊，我让它往哪里走，它就往哪里走。”

研究者：“你喜欢机器人编程吗？”

小宇：“喜欢！特别喜欢！我希望自己也有一个这样的机器人，就可以天天玩。”

（三）幼儿与编程游戏和编程设备互动的影响因素

1.幼儿自身的操作水平

小班幼儿在操作编程设备的过程中表现出较强的随意性，容易被眼前其他新奇的事物所吸引，也容易受到同伴的影响。在操作遇到困难的时候，小班幼儿倾向于随意点击屏幕上的图标或者直接退出游戏，较少寻求教师或同伴的帮助。

中班幼儿在操作编程设备的过程中表现出一定的任务意识和目的性。中班幼儿对编程游戏和编程设备的操作过程和难易程度有了一定的了解，知道需要怎样做才能完成任务。当遇到困难时，幼儿大多会返回选关界面选择自己能够顺畅完成的任务进行操作。此外，中班幼儿已经积累了一定的操作经验，能够将经验运用于调整自己的游戏行为。另外，与小班幼儿相比，中班幼儿遇到困难后会更坚持不懈，敢于挑战自己，也更愿意主动寻求教师和同伴的帮助。

大班幼儿在操作编程设备时更加熟练，操作形式更加多样。大班幼儿有较强的创新意识，当看到有幼儿发明了一种新的玩法时，其他幼儿也会竞相发明新玩法。大班幼儿会根据自己的兴趣和想法不断改变和创造规则，挑战更高的难度。

2.技术因素

幼儿园投放的编程游戏和编程设备通常都具有较强的画面感和仿真感。比如，“毛毛虫”“达奇和达达”都拥有大眼睛和亲切的笑容，容易吸引幼儿。这些编程游戏和编程设备都具有设置目标、思考路径、发出指令达成目标等编程元素，能够锻炼幼儿思考问题和解决问题的能力。以编程游戏“卡丁车”为例。“卡丁车”以点击或拖拽屏幕上的图标为主要操作方式，以闯关的形式吸引幼儿一步一步进行操作。随着关卡难度的提升，幼儿需要在较短的时间内连续拖拽多个图标到屏幕的指定位置。而刚接触游戏界面的幼儿通常会将两只手一起放在屏幕上，并同时点击或拖拽图标。这样的操作往往会导致图标拖拽失效或卡顿的结果。“老师，这个为什么不动了？”“老师，这样还是不行。”“老师，我拖不动。”“老师，它卡住了。”观察发现，大部分幼儿在选择关卡的时候趋向于从自己已经玩过的关卡中选择，或者在遇到困难的时候，返回更容易的关卡。一方面，幼儿希望从游戏中获得成就感，超出自身水平的游戏可能会带来挫败感，而轻轻松松过一关会在省力的同时获得自我满足。另一方面，时间的限制使幼儿认为在有困难的关卡上浪费时间会让自己得不偿失，只有在有限的时间里尽可能多地完成操作才会有满足感。

3.教师语言和动作的指导

观察发现，教师对小班幼儿的指导多于对中班幼儿和大班幼儿的指导。当幼儿的操作遇到困难，或者缺乏目的性时，教师会主动走到幼儿身边耐心指导，帮助幼儿在游戏中获得更积极的体验。

以下观察记录节选呈现了教师的指导策略。

教师蹲下身引导桐桐：“你喜欢什么颜色的车子？”

桐桐：“蓝色。”

教师：“那你把车子变成蓝色的。”

桐桐点了一下蓝色图标，教师按了一下车子右边向右的箭头，把界面调到选关环节。

教师点击第一关：“我们先试一下第一关。”

（第一关是一辆蓝色的车子，车子右侧是一条横着向右的路，路的终点是一面旗子。屏幕左边是一列不同方向的箭头，只有第一个带有钥匙标记的向右的箭头是有颜色的，其余都是灰色的。屏幕最上面一行是一排方格。）

教师：“你看看这辆车子，怎样才能开到终点呢？”

桐桐用手指着路：“向这边开。”

教师指着左边一列箭头：“那这边哪一个是这个方向的？”

桐桐迅速找到了第一个带有钥匙标记的向右的箭头：“这个！”

教师把向右的箭头图标拖到最上面一行的第一个方格里，然后點击车子，车子向右行驶，到达了终点。

桐桐开心极了，边跳边喊：“耶！我赢了！我赢了！”

通过对教师的访谈我们了解到，针对幼儿在操作层面遇到的困难，教师一般采用个别指导和集体讲解两种方法，有时也会让幼儿向有经验的同伴请教，在集体讲解的时候还会请有经验的幼儿演示自己的操作方法。在投入新的编程设备或者编程游戏软件时，教师会预先思考幼儿在操作中可能会出现的问题，并在讲述如何操作时主动与幼儿讨论，尽量让幼儿熟悉游戏软件或设备的操作界面。

以下教师访谈节选呈现了教师对指导策略的思考。

“首先是（培养孩子的）观察能力。每次小车需要到达的位置都不一样，就需要孩子们先观察，明确起点和终点再操作。还有就是预判，猜想怎样可以到达终点。最后是（培养孩子的）耐心，因为孩子们经常不会一下子成功，有时候5分钟都过不了一关。我们没有要求一定要玩到第几关，而是鼓励每个孩子慢慢尝试，尽可能体验。”（张老师，小一班）

三、教育建议

（一）认识编程活动的教育价值

近十年来，机器人和计算机编程项目在儿童发展领域和学前教育领域越来越受到关注。儿童编程工具的不断更新迭代，让编程变得更容易理解，更容易操作，更适合儿童的年龄特点和发展需要。有研究表明，机器人编程在促进幼儿的认知、精细运动以及社会性发展方面颇具潜力。〔6〕儿童能够使用多模态线索来理解数字和文本。这样的多模态线索包括图片、符号、声音、图像、手势等。〔７〕即使是年幼的儿童也可以学习编程的基本概念。一项针对5—6岁幼儿使用计算机编程解决问题的干预研究发现，通过系统地学习编程课程，幼儿学会了基本的编程概念，包括“命令、命令的顺序执行、程序、逻辑错误、程序的测试和调试”等。〔８〕在本研究中，3—6岁儿童在区域活动中使用图形化编程工具和实体编程工具，对程序和机器人进行设置，并通过肢体、动作、语言不断反思、修改和制定新的解决方案。幼儿与具体形象的程序块或编程积木的互动不仅能帮助幼儿更好地理解序列、事件、条件等编程的基本概念，而且能帮助幼儿积累问题解决的经验。

（二）激发幼儿学习编程的兴趣

从幼儿与编程游戏和编程设备互动的频次和时长以及幼儿与程序和设备的互动特点看，图形化编程工具和实体编程工具对幼儿有着较大的吸引力。幼儿在操作过程中运用已有知识和经验，发挥创造力和想象力，使用编程软件设计机器人的语言和动作，将自己的想法付诸实践，创造属于自己的游戏情境。因此，教师在组织编程活动时，应当注重激发和保持幼儿的学习兴趣。有研究表明，教师的积极参与和有效支持对幼儿学习和使用编程技术至关重要。当教师为幼儿提供安全的环境，鼓励幼儿积极表达自己的想法，让幼儿参与活动目标的建立，并鼓励幼儿与成人以及技术之间的互动时，幼儿在技术的使用中能学到更多。

与此同时，教师需要根据编程游戏的复杂程度和幼儿的操作水平，及时调整指导策略。当幼儿在编程游戏中遇到困难时，教师可以细心地观察幼儿的操作过程，耐心地陪幼儿一起探索，启发幼儿思考，引导幼儿解决问题，增强幼儿的自信心。

（三）创设丰富的实物编程游戏情境

当幼儿首次接触编程游戏或编程设备时，教师需要为幼儿创设线上和线下、纸质与电子、实物与图形表征相结合的学习机会，提供多感官、亲身体验、动手操作的实物编程游戏体验。例如，教师可以在活动室里放置一张较宽大的地垫，在地垫上放置与地垫尺寸大致相同的空白网格纸和表示不同方向的箭头卡片，邀请幼儿扮演卡丁车或机器人在网格上行走，引导幼儿思考身体运动的方向和位置。教师还可以提供适当的道具，创设丰富的冒险游戏情境，支持幼儿的编程游戏。例如，创设沼泽、河流、草地、湖泊等场景，提供各种尺寸的毛绒玩具、各种物品的图片或模型（如水果、牛奶、饼干、树木、家具等）。幼儿可以互相合作，例如一方发出行驶的指令，另一方扮演机器人根据指令行走，或是根据指令在网格上移动相应的物体。教师还可以鼓励幼儿思考到达终点的多种路径，从中选择最优路径，以培养幼儿创造性解决问题的能力。

参考文献：

〔1〕张建军，王有升.儿童编程教育的育人价值探析〔J〕.中国校外教育，2022（2）：63-71.

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〔3〕黎孟雄，李扬.幼儿园开展少儿编程教育的可行性研究〔J〕.中国教育信息化，2021（14）：18-21.

〔4〕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（3）：52-63.

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Kindergarten Childrens Interaction with Programming Games and Programming Devices：A Case Study Based on Kindergarten A

Tao Ying

（College of Educational Science， Nanjing Normal University， Nanjing， Jiangsu， 210097）

【Abstract】This study， taking kindergarten A in City N as a case， explored 3-6 year-old childrens interaction with programming games and programming devices during free play time through four-week field observation and interviews.The study revealed the noticeable features of childrens interaction with programming games and programming devices， as well as possible factors that may have impact on the interaction. It is expected to provide suggestions for the kindergarten teachers.

【Keywords】children aged 3-6 years; programming games; programming devices; interaction; case study