引言

教育数字化背景下，新版课标重视小学编程启蒙，顺序与循环是计算思维基础。三年级学生难以理解抽象代码，易出现步骤错乱、不会归纳重复动作、不懂调试等问题。AR实体卡牌能把程序指令具象化，搭配动态运行反馈，契合低年级具象认知。现有相关课堂实践研究仍较欠缺。为此本文依托AR卡牌编程工具，以三年级班级开展教学实践，探究该模式对学生顺序、循环及调试思维的培养作用，总结教学实施策略。

一、问题提出

（一）低年级编程启蒙需要从抽象指令转向可操作学习

在教育数字化持续推进的背景下，义务教育信息科技课程已由工具操作训练转向信息意识、计算思维、数字化学习与创新等核心素养培育。2022年版义务教育课程方案将信息科技从综合实践活动中独立出来，强调学生在真实问题解决中理解算法、程序和数据的基本思想；2025年相关政策进一步提出推动智能技术与课堂教学深度融合，使数字资源、智能工具和学习活动共同服务育人质量提升。三年级学生刚进入较系统的信息科技学习阶段，对“程序按步骤执行”“重复行为可以压缩表达”等概念尚缺乏稳定经验。若直接采用抽象符号或屏幕代码组织教学，学生容易把编程等同于机械拖拽和结果试探，难以把握程序内部的顺序关系与结构规则。因此，低年级编程启蒙应依据儿童认知特点，将抽象指令转化为可触摸、可摆放、可讨论的学习对象，引导学生在具体操作中理解程序逻辑。

（二）顺序与循环教学的关键难点在于关系把握与规则概括

顺序与循环既是程序学习的基础结构，也是低年级算法思维培养的起点。顺序结构要求学生协调动作先后、方向转换与目标路径之间的关系；循环结构则要求学生从相同或相似动作中识别重复规律，并将其概括为可复用规则。研究表明，儿童在实体化、游戏化环境中较易理解单个动作含义，但在组织连续步骤、判断循环次数和定位错误原因时仍需明确支架。课堂中，三年级学生往往能说出“向前走”“向右转”等动作，却可能把转向卡置于错误位置；能发现路线中的重复片段，却习惯连续摆放相同卡牌；能察觉角色未到达终点，却难以判断问题源于步数、方向还是顺序。由此，顺序与循环教学不能停留在任务完成层面，还应关注学生在操作中形成关系意识、规则意识与验证意识。

（三）AR卡牌编程为思维外化和即时反馈提供课堂媒介

实体编程与增强现实技术的结合，为低年级顺序与循环教学提供了可行媒介。实体卡牌将屏幕指令转化为具身操作材料，学生通过摆放、移动、替换和比较卡牌外化思考过程，教师也可据此识别其理解状态。增强现实技术则把静态卡牌组合转化为动态运行结果，使学生直观看到角色移动、转向、停顿及偏离目标的过程，进而建立指令表达与执行结果之间的联系。相关研究指出，实体编程有助于降低儿童编程学习门槛，提升同伴协商与错误发现的可见性；AR学习环境能够借助情境叠加和动态反馈增强学习者对程序运行过程的感知。基于此，本研究以猿编程人工智能启蒙系列AR编程学习套装2为工具，考察三年级学生在实体卡牌与AR反馈支持下的顺序、循环及调试学习过程，并提出相应教学启示。

二、研究设计与教学准备

（一）研究对象与内容选择

研究对象为小学三年级一个自然班学生。选择该年级主要基于两点：其一，学生已具备基本的方向辨认、路径观察和简单规则表达能力，能够参与任务导向的编程启蒙活动；其二，学生尚未形成稳定的程序概念，其犹豫、尝试与修正更能呈现低年级编程学习的真实过程。教学内容聚焦顺序与循环，不延伸至条件判断、变量等复杂概念，以控制认知负荷。顺序教学强调“按目标路径合理安排动作”，循环教学强调“发现重复片段并用循环结构简化表达”，调试则贯穿始终，要求学生依据AR运行结果回看方案、判断原因并再次验证。

（二）工具材料与课堂功能定位

本研究使用猿编程人工智能启蒙系列AR编程学习套装2。套装包含地图、动作卡、方向卡、循环类卡牌、思维卡、磁吸板及配套识别资源，可支持学生用实体卡牌表达程序方案，并通过AR识别呈现动态运行结果。课堂中，工具被定位为“思维外化媒介”和“反馈验证媒介”，而非单纯的展示设备。实体卡牌承担步骤表达、路径记录与方案比较功能，使路线判断转化为桌面上的指令序列；AR反馈承担运行呈现、偏差暴露与调试引导功能，使学生依据角色移动结果判断方案合理性。相较纸面路线图，AR卡牌使程序由“写在纸上”转为“运行出来”；相较纯屏幕拖拽，实体卡牌保留了触摸、移动与同伴共看的操作优势。

（三）资料收集与分析思路

研究采用课堂实践取向，资料包括课堂观察记录、学生学习单、卡牌作品照片、课后访谈和教师反思。课堂观察记录路径判断、卡牌摆放、同伴讨论与错误修正；学习单呈现初始方案、调整痕迹和简要反思；作品照片用于比对调整前后的卡牌组合；课后访谈了解学生对顺序、循环及AR反馈的认识；教师反思补充支架使用与任务调整依据。资料分析围绕三个维度展开：一是顺序组织，即能否按目标路径安排动作并解释先后关系；二是循环理解，即能否识别重复片段、确定循环体和循环次数；三是调试修正，即能否依据AR反馈定位错误、调整方案并再次验证。通过多类资料交叉比对，提炼共性表现与典型变化。

三、AR卡牌编程支持下的课堂实施过程

（一）以情境任务导入，建立顺序表达的目标意识

课堂首先从学生熟悉的情境任务进入，而非直接讲授“顺序结构”的定义。教师以“舞狮到达表演台”“京剧角色走出迷宫”“吹糖人寻找摊位”等主题地图创设情境，引导学生观察起点、终点、障碍物和可通行路线。学生先用手指试走路径，再口头描述“先到哪里、再往哪边转、最后怎样到达终点”，以建立目标意识和路线意识。若一开始即摆放卡牌，低年级学生容易依据局部路线随意拼接动作，导致程序缺乏整体顺序。经由情境观察与口头预演，学生先形成行动预期，再将其转化为卡牌序列。教师通过“第一步先走到哪里”“转弯前是否需要先前进”“角色站在这里时下一张卡是什么”等问题，引导学生把路线判断落实为具体步骤。

（二）以实体卡牌建构，促进程序步骤的可视化表达

在卡牌建构环节，学生以小组或个人方式使用动作卡、方向卡和循环卡表达程序方案。卡牌排列直接对应程序执行顺序，位置变化也呈现学生思路的调整。实体卡牌使前进卡数量不足、转向卡位置提前、左右方向混淆、循环体范围不清等错误在桌面上可见，便于师生共同讨论。摆放后，学生需用一句话说明方案，如“先前进两步到路口，再右转，再前进三步”，避免只凭试错完成操作。循环任务中，教师先让学生用普通卡牌完整呈现路径，再圈出重复片段，比较“连续摆很多张卡”与“使用循环卡”的差异，使学生从具体现象中发现重复，并逐步过渡到规则概括。

（三）以AR反馈验证，推动错误定位与方案优化

AR反馈推动课堂由“摆放完成”走向“理解深化”。学生将卡牌方案置于识别区域后，系统动态呈现角色执行过程。角色顺利到达目标时，教师追问方案成功的原因；角色偏离路线、撞到障碍或停在中途时，教师引导学生先观察结果，再回到卡牌序列查找原因。课堂逐步形成“观察停点—判断错误类型—回看卡牌—调整方案—再次运行”的调试流程。AR反馈将隐蔽的程序执行过程转化为可观察现象，使学生依据结果证据修正方案，而非依赖教师直接判定。尤其在方向和循环次数判断中，动态反馈促使学生比较预期与实际运行结果，理解程序表达必须与执行过程精确对应。

四、学习过程表现与实践成效分析

（一）顺序组织由零散动作拼接走向路径关系把握

课堂观察与学习单显示，学生的顺序组织由零散动作拼接逐步转向路径关系把握。活动初期，部分学生只关注单张卡牌的动作意义，将路线理解为若干动作的简单相加。以“舞狮”路径规划任务中的学生A为例，其初始方案为“前进—右转—前进—左转—前进”，AR运行后角色偏离路线并撞到障碍。教师未直接指出错误，而是让学生回到起点，用手指重新模拟行进路线。学生发现角色需先到达路口才能右转，遂将方案调整为“前进2步—右转—前进3步—左转—前进1步”，再次运行后顺利到达终点。学习单中，学生写道：“要先看舞狮站在哪里，再决定下一张卡，不是看到弯就马上转。”这一变化表明，学生开始理解顺序并非动作名称的排列，而是动作与位置、目标、路径之间的连续关系。实体卡牌支持步骤重排，AR反馈呈现错误后果，共同促进了顺序意识的发展。

（二）循环理解由重复堆叠走向规则压缩

循环学习的典型变化，是学生由重复堆叠动作转向运用循环结构压缩表达。活动初期，学生面对连续直线路段常反复摆放“前进”卡，面对重复转弯路线也倾向于完整复制动作组。这种方式符合直观经验，却不利于程序结构意识形成。在“京剧”迷宫路径优化任务中，学生B起初连续摆放多张“前进”和“右转”卡，方案虽可运行，却较为冗长。教师引导其圈出重复出现的“前进3步+右转”片段，并追问出现次数。学生发现该组合连续出现两次后，改用“循环2次”卡牌表达。调整后运行结果一致，卡牌数量明显减少，学生也能解释：“循环就是把一样的动作放在一组里，让它多做几遍。”可见，循环理解需要经历“完整摆出—发现重复—圈定循环体—确定次数—运行验证”的过程。AR反馈以结果一致性证明循环并非省略步骤，而是以简洁结构表达相同规律。

（三）调试修正由等待提示走向主动验证

调试修正最能体现AR卡牌编程的课堂价值。纸面活动中，低年级学生常依赖教师指出错误，难以完整想象程序执行过程；引入AR反馈后，错误以角色运动偏差的形式呈现，学生可先看到问题，再带着问题回看卡牌。课堂中，学生逐渐形成主动验证习惯。有学生在吹糖人路径任务中发现角色多走一步后说：“它已经到摊位旁边了，我还放了一张前进，所以走过头了。”随后主动取下前进卡并重新运行。另有学生发现转向与预期不一致，便对照地图将左转卡换为右转卡，并向同伴解释判断依据。学习单中的调整痕迹显示，学生通常经历“运行失败—观察位置—推测原因—调整卡牌—再次运行”的连续过程。相较一次性追求正确答案，这一调试过程更接近真实编程学习，也有助于学生形成依据结果证据反推程序表达的思维习惯。

五、讨论与教学启示

（一）技术应用应服务低年级学生的具身认知特点

本研究表明，AR卡牌编程的支持作用并非主要源于技术的新奇感，而在于其契合儿童具身认知特点。三年级学生更易通过看、摆、移、试理解抽象规则：实体卡牌提供具体操作入口，AR反馈提供动态结果证据。卡牌摆上桌面后，程序步骤成为可共同观察的对象；角色在AR画面中运行时，执行结果成为可即时讨论的证据。既有研究也显示，实体编程与高交互AR环境能够分别强化操作外化和动态可视化。因此，AR环节不应被处理为展示或奖励，而应嵌入“摆方案—看运行—找原因—改方案”的问题解决过程。只有技术反馈与学生思考形成真实联结，AR工具才能由“好玩”转为“有用”，由课堂装饰转为思维支架。

（二）任务设计应形成由顺序到循环的梯度推进

顺序与循环教学应形成清晰的任务梯度。任务过于简单，学生仅凭直觉即可完成，难以概括规则；任务过于复杂，学生又易陷入反复试错，只关注是否到达终点而忽视程序结构。较为适宜的路径是：先以短路线任务帮助学生理解动作与位置的顺序关系；再以包含明显重复片段的任务引导其发现重复并使用循环卡；最后设置方向变化与循环组合的综合任务，促使学生在调试中统整运用顺序与循环。学习单可设置“第一版方案”“发现的问题”“调整的卡牌”“调整依据”等栏目，将操作过程转化为可记录、可反思的学习证据。

（三）课堂评价应从结果正确转向过程证据

低年级编程启蒙评价不宜仅以程序是否一次运行成功为标准。一次成功可能源于偶然试对，多次调整反而可能包含更充分的思维发展。课堂评价应关注：学生能否说明卡牌顺序与路径目标的关系，能否识别重复片段并合理使用循环，能否依据AR反馈定位错误并解释调整理由。教师可结合观察记录、学习单、作品照片和口头说明进行综合判断。对基础较弱的学生，重点评价其能否按目标路径完成基本顺序表达；对发展较快的学生，则评价其能否用循环优化方案并比较不同表达的效率。由此，评价可引导学生从“做对了没有”转向“为什么这样做、还能怎样优化”的思维表达。

六、研究不足与后续展望

（一）样本范围仍需扩大

本研究以小学三年级一个自然班为对象，能够呈现真实课堂中的学习过程，但样本范围有限。学校课程基础、教师经验、学生数字化接触经历及课堂组织方式均可能影响AR卡牌编程的实施效果。因此，研究结论更适合作为低年级编程启蒙的实践参考，不宜直接推及所有情境。后续可在不同区域、学校和年级开展多轮实践，比较二至四年级学生的适用差异，进一步明确最佳使用阶段与教学边界。

（二）学习成效的持续性仍需追踪

本研究主要关注顺序与循环课堂中的过程性表现，对学习成效的持续性与迁移性考察仍显不足。学生在AR卡牌情境中完成路径任务，并不意味着其能够将顺序、循环和调试意识迁移到屏幕编程、数学问题解决或日常规则表达中。后续可参照计算思维的多维框架设计延迟任务，并在无AR反馈或更换任务情境时考察学生能否继续组织步骤、识别重复结构与主动调试；同时结合表现性任务、访谈和简单量表，检验AR编程学习效果的稳定性与迁移性。

（三）教师支架与同伴互动仍可深化

AR卡牌编程课堂并非学生与工具之间的单向互动，教师支架和同伴交流同样决定学习质量。本研究虽记录教师提问、同伴讨论和学习单反思，但尚未区分不同支架方式的具体效果。例如，直接提示错误位置与引导学生观察角色停点，可能对调试意识产生不同影响；共同解释路线与仅协助摆卡，也可能形成不同的合作质量。后续研究可细化支架语言、合作角色分工和小组交流模式，进一步探讨技术支持、教师引导与同伴互助的协同机制。

七、结论

小学三年级顺序与循环教学实践表明，AR卡牌编程能够为低年级编程启蒙提供兼具操作性、可视化与反馈性的实施路径。实体卡牌将程序步骤转化为可触摸、可重组的表达对象，AR反馈将程序执行转化为可观察、可验证的动态结果。学生在“摆放—运行—观察—调整—再运行”的连续活动中，顺序组织由零散动作拼接走向路径关系把握，循环理解由重复堆叠走向规则压缩，调试修正由等待提示走向主动验证。AR卡牌编程的课堂价值不在于以技术替代教师讲解，而在于为学生提供思维外化、即时反馈和过程反思的共同空间。教师应将技术工具嵌入任务情境、支架设计与过程评价，引导学生在具体操作中理解程序结构，在动态反馈中发展算法思维。

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