格物斯坦的積木編程教育對(duì)幼兒編程思維的啟蒙,本質(zhì)上是將抽象的計(jì)算機(jī)邏輯層層解構(gòu)為兒童可觸摸、可交互的物理操作,在“具身認(rèn)知”的體驗(yàn)中完成從動(dòng)作思維到符號(hào)思維的跨越。其具體實(shí)現(xiàn)路徑,既體現(xiàn)在分齡設(shè)計(jì)的硬件工具上,更滲透于情境化的任務(wù)閉環(huán)中。對(duì)于3-4歲幼兒,編程思維的種子是通過(guò)點(diǎn)讀筆與大顆粒積木的互動(dòng)埋下的。當(dāng)孩子用點(diǎn)讀筆觸碰積木上的指令區(qū)(如“前進(jìn)”“亮燈”),機(jī)器人即時(shí)執(zhí)行動(dòng)作,這種“觸碰-響應(yīng)”的強(qiáng)反饋機(jī)制,讓孩子直觀理解“指令”與“動(dòng)作”的因果關(guān)系——這是編程比較低層的“事件驅(qū)動(dòng)”邏輯。例如搭建一輛小車(chē)時(shí),孩子點(diǎn)擊“馬達(dá)”圖標(biāo)后車(chē)輪立刻轉(zhuǎn)動(dòng),他們會(huì)自發(fā)建立“我發(fā)出命令,機(jī)器執(zhí)行命令”的認(rèn)知,而無(wú)需知曉背后代碼的存在。非遺傳承創(chuàng)新積木課??將敦煌飛天元素轉(zhuǎn)化為可編程組件,學(xué)生用3D建模還原斗拱結(jié)構(gòu)并編寫(xiě)燈光控制算法。積木結(jié)構(gòu)件

更深層的啟蒙在于情境化問(wèn)題解決的設(shè)計(jì)哲學(xué)。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(fēng)扇自動(dòng)開(kāi)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(yīng)”的步驟,這正是系統(tǒng)工程思維的簡(jiǎn)化模型。當(dāng)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(jué)中實(shí)踐了“輸入(傳感器信號(hào))→處理(程序判斷)→輸出(燈光響應(yīng))”的計(jì)算機(jī)架構(gòu)。這種啟蒙的力量,正在于它將代碼的冰冷語(yǔ)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(shí)中的動(dòng)態(tài)反饋。從點(diǎn)讀筆的因果律到刷卡機(jī)的序列觀,再到圖形界面的結(jié)構(gòu)觀,孩子手中的積木實(shí)則是思維進(jìn)化的階梯——當(dāng)他們?cè)谡{(diào)試風(fēng)扇轉(zhuǎn)速時(shí)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。小顆粒積木編程課堂普惠教育實(shí)踐??:向鄉(xiāng)村學(xué)校捐贈(zèng)300余種積木教具,遠(yuǎn)程雙師課堂惠及5萬(wàn)名山區(qū)兒童。

格物斯坦所自主研究的積木編程學(xué)習(xí)對(duì)STEM理念的踐行,絕非簡(jiǎn)單地將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門(mén)學(xué)科機(jī)械疊加,而是通過(guò)“實(shí)體搭建-硬件交互-邏輯編程”的閉環(huán)設(shè)計(jì),讓兒童在解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中,自然浸潤(rùn)跨學(xué)科思維,然后實(shí)現(xiàn)從“知識(shí)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(shí)踐為骨、以科學(xué)原理為血、以技術(shù)工具為脈、以數(shù)學(xué)邏輯為魂”的有機(jī)學(xué)習(xí)生態(tài)。
編程環(huán)節(jié)則需將代碼邏輯具象為可操作的玩具。例如用刷卡編程器組合“觸碰→亮燈→播放音樂(lè)→延時(shí)熄滅”的指令序列,當(dāng)孩子拖動(dòng)卡片調(diào)試順序時(shí),“順序執(zhí)行”的邏輯內(nèi)化為指尖動(dòng)作;若燈籠未亮,小組合作排查電池方向或卡片錯(cuò)位的過(guò)程,正是“輸入-處理-輸出”計(jì)算思維的具象訓(xùn)練。這種“玩故障”的調(diào)試體驗(yàn),既保留了探索的趣味性,又強(qiáng)化了問(wèn)題解決的**目標(biāo)。分層任務(wù)設(shè)計(jì)是平衡的關(guān)鍵杠桿。對(duì)5歲孩子增設(shè)“循環(huán)卡”讓燈籠閃爍三次,或在6歲組引入“紅外傳感器探測(cè)障礙物自動(dòng)亮燈”的條件判斷,而對(duì)3歲幼兒則簡(jiǎn)化為按鈕開(kāi)關(guān)控制亮滅,用即時(shí)反饋保護(hù)興趣萌芽。教師再通過(guò)追問(wèn)“如果想讓燈籠天黑自動(dòng)亮,該換什么傳感器?”,將課堂的趣味成果自然延伸為下一階段的教學(xué)錨點(diǎn)。4歲兒童搭積木塔時(shí)專注35分鐘,遠(yuǎn)超同齡平均水平。

工程實(shí)踐為骨架:從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到系統(tǒng)思維格物斯坦的積木不僅是拼插玩具,更是微型工程的載體。例如,當(dāng)孩子搭建一臺(tái)智能風(fēng)扇時(shí),需先設(shè)計(jì)扇葉的傳動(dòng)結(jié)構(gòu):選擇齒輪組齒數(shù)比決定轉(zhuǎn)速,調(diào)整扇葉傾角優(yōu)化風(fēng)力,加固支架抵抗振動(dòng)——這一過(guò)程融合了機(jī)械工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與材料力學(xué)的負(fù)載分析。而在為風(fēng)扇添加“觸碰啟動(dòng)”功能時(shí),需將傳感器、控制器、執(zhí)行器(電機(jī))精細(xì)對(duì)接,構(gòu)建完整的輸入-處理-輸出系統(tǒng),這正是系統(tǒng)工程思維的雛形。調(diào)試中若風(fēng)扇抖動(dòng),孩子需反復(fù)優(yōu)化重心分布與電機(jī)功率匹配,無(wú)形中實(shí)踐了迭代設(shè)計(jì)(Engineering Design Process) 的流程。開(kāi)源金屬延展積木??兼容塑料積木體系,支持高中生用舵機(jī)組裝承重機(jī)械臂,突破傳統(tǒng)材料局限。圖形化編程積木搭建蹺蹺板
積木教育打破“編程=高門(mén)檻”偏見(jiàn),??銀發(fā)族適老課程??讓2000名老人掌握智能家居操作。積木結(jié)構(gòu)件
格物斯坦通過(guò)“積木無(wú)圍墻教育工程”將機(jī)器人教育下沉至鄉(xiāng)村學(xué)校。自主研發(fā)的300余種結(jié)構(gòu)件與20多種傳感器,可組合出12億種機(jī)器人形態(tài),為山區(qū)孩子提供與城市同質(zhì)的科創(chuàng)資源。例如,捐贈(zèng)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室配備工業(yè)級(jí)精度(0.01mm公差)積木教具,支持遠(yuǎn)程雙師課堂,學(xué)生用積木搭建的“林火監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)”已獲采購(gòu)。這一工程不僅縮小城鄉(xiāng)教育差距,更讓積木成為連接未來(lái)與現(xiàn)實(shí)的橋梁。格物斯坦融合腦電波控制技術(shù)與積木機(jī)器人,推出全球較早積木腦機(jī)接口訓(xùn)練系統(tǒng)。視障兒童通過(guò)腦電波指令控制積木機(jī)器人動(dòng)作,完成觸感編程任務(wù),精細(xì)率超行業(yè)實(shí)驗(yàn)室水平。該系統(tǒng)延伸自腦控義肢課程,結(jié)合高精度力矩傳感器與柔性電子皮膚,實(shí)現(xiàn)0.1N級(jí)觸覺(jué)反饋,讓特殊兒童在康復(fù)訓(xùn)練中重建行動(dòng)信心。這種“科技+人文”的創(chuàng)新,彰顯積木教育的包容性價(jià)值。