小學低年級(6-9歲)重點轉(zhuǎn)向邏輯思維的系統(tǒng)構(gòu)建。學生通過Scratch等圖形化工具學習編程三大結(jié)構(gòu):順序執(zhí)行(指令鏈條)、循環(huán)控制(重復動作)、條件判斷(如“碰到邊緣反彈”),并開始結(jié)合硬件(如WeDo機器人)實現(xiàn)基礎(chǔ)軟硬件聯(lián)動。例如用循環(huán)積木編程讓機器人沿黑線巡跡,在實踐中理解傳感器反饋與程序響應的關(guān)系,同步培養(yǎng)問題分解能力和調(diào)試耐心。小學高年級至初中(10-15歲)深化算法設(shè)計與跨學科整合。教學強調(diào)變量、函數(shù)、事件響應等高級概念的應用,例如用Scratch克隆體制作彈幕游戲,或通過Micro:bit傳感器積木采集環(huán)境數(shù)據(jù)驅(qū)動LED陣列。此階段突出項目制學習(PBL),如設(shè)計“智能澆花系統(tǒng)”需綜合濕度傳感(科學)、條件判斷(編程)、機械結(jié)構(gòu)(工程),并逐步引入Python文本編程作為過渡,為算法競賽或硬件創(chuàng)新項目打下基礎(chǔ)。4歲兒童搭積木塔時專注35分鐘,遠超同齡平均水平。進階版積木創(chuàng)客機器人課程
格物斯坦所自主研究的積木編程學習對STEM理念的踐行,絕非簡單地將科學、技術(shù)、工程、數(shù)學四門學科機械疊加,而是通過“實體搭建-硬件交互-邏輯編程”的閉環(huán)設(shè)計,讓兒童在解決真實問題的過程中,自然浸潤跨學科思維,然后實現(xiàn)從“知識積累”到“創(chuàng)造能力”的質(zhì)變飛躍。其主要路徑在于將STEM的抽象框架溶解于兒童可感知、可操作的積木與代碼中,形成一套“以工程實踐為骨、以科學原理為血、以技術(shù)工具為脈、以數(shù)學邏輯為魂”的有機學習生態(tài)。高級編程積木積木編程中的??變量積木塊??啟蒙數(shù)據(jù)思維,中學生可優(yōu)化仿生蛇機器人移動算法。
5-6歲兒童則通過刷卡編程實現(xiàn)邏輯序列的具象化。格物斯坦創(chuàng)立的魔卡精靈系統(tǒng),將“前進10厘米”“左轉(zhuǎn)90度”“播放音效”等指令轉(zhuǎn)化為彩色塑料卡片。孩子們像排列故事卡片一樣組合指令序列,刷卡瞬間機器人依序執(zhí)行。這一過程中,順序執(zhí)行的必然性(卡片順序不可錯亂)、調(diào)試的必要性(車未動需檢查卡片遺漏或接觸不良)被轉(zhuǎn)化為指尖的物理操作。例如在“智能風扇”任務中,孩子需排列“觸碰傳感器→啟動電機→延時5秒→停止”的卡片序列,若風扇未停,他們會主動調(diào)整“延時卡”位置——這正是調(diào)試思維(Debugging)的萌芽。到了7-8歲階段,圖形化編程軟件(如GSP)進一步銜接抽象概念。拖拽“循環(huán)積木塊”讓機器人繞場三圈,或嵌套“如果-那么”條件積木讓機器人在撞墻時自動轉(zhuǎn)向,孩子們在模塊組合中理解循環(huán)結(jié)構(gòu)與條件分支,而軟件實時模擬功能讓邏輯錯誤可視化為機器人的錯誤動作,推動孩子反向追溯程序漏洞。這種“試錯-觀察-修正”的循環(huán),正是計算思維中模式抽象(PatternAbstraction)與算法設(shè)計(AlgorithmDesign)的實戰(zhàn)演練。
更深層的啟蒙在于情境化問題解決的設(shè)計哲學。格物斯坦的課程常以生活挑戰(zhàn)為引:如何讓燈籠為迷路小熊指路?如何讓風扇自動開關(guān)?孩子從需求出發(fā),拆解為“結(jié)構(gòu)搭建-傳感器配置-編程響應”的步驟,這正是系統(tǒng)工程思維的簡化模型。當孩子為燈籠加入觸碰傳感器并編程“被摸即亮燈”,他們已在不自覺中實踐了“輸入(傳感器信號)→處理(程序判斷)→輸出(燈光響應)”的計算機架構(gòu)。這種啟蒙的力量,正在于它將代碼的冰冷語法轉(zhuǎn)化為積木的溫暖觸感,將屏幕后的抽象邏輯轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實中的動態(tài)反饋。從點讀筆的因果律到刷卡機的序列觀,再到圖形界面的結(jié)構(gòu)觀,孩子手中的積木實則是思維進化的階梯——當他們在調(diào)試風扇轉(zhuǎn)速時皺眉凝思,在燈籠亮起的瞬間歡呼雀躍,編程思維已不再是概念,而成為他們改造世界的本能。合作搭積木:三人協(xié)商分工,塔樓、圍墻、花園各司其職。
積木是一種模塊化的拼插類玩具,通常由立方體或其他幾何形狀的木質(zhì)、塑料(如ABS、EPP)、布質(zhì)等材料制成,表面常裝飾字母、圖畫或紋理,可通過排列、堆疊、插接等方式組合成房屋、動物、交通工具等立體造型。其價值在于激發(fā)創(chuàng)造力和空間思維——兒童在自由搭建過程中需規(guī)劃結(jié)構(gòu)、選擇組件,不僅鍛煉手眼協(xié)調(diào)與精細動作能力,還能深入理解重力、平衡、比例等物理概念,并逐步培養(yǎng)數(shù)學思維(如對稱、分類)和問題解決能力。格物斯坦將積木和編程結(jié)合,鍛煉孩子方方面面。 舊手機改造積木智能花盆??項目,電子垃圾再生率提升50%,入選青少年環(huán)保創(chuàng)新展。入門版積木空間
條件判斷積木??幫助學員理解分支邏輯,應用于智能紅綠燈系統(tǒng)設(shè)計。進階版積木創(chuàng)客機器人課程
積木編程作為一種階梯式教育工具,適合3歲至18歲的兒童及青少年學習,其教學重點隨年齡增長呈現(xiàn)明顯的遞進性和差異化,在于匹配不同階段的認知發(fā)展水平與能力培養(yǎng)目標:幼兒階段(3-6歲)以感官體驗與基礎(chǔ)認知為重點,通過大顆粒積木的拼搭(如樂高Duplo、途道機械師套裝)培養(yǎng)空間想象力與手眼協(xié)調(diào)能力。編程學習聚焦“動作指令”的具象化理解,例如用ScratchJr拖拽“移動”“發(fā)聲”積木塊控制角色動畫,讓孩子感知“指令→結(jié)果”的因果邏輯,同時融入顏色、形狀等啟蒙知識,避免抽象符號的過早介入。進階版積木創(chuàng)客機器人課程