随着人工智能时代的到来,编程教育得到越来越多关注。今年,教育部提出要在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育。但是目前编程教育推广的过程中存在诸多困难,如师资薄弱、教学模式单一、缺少相对合适的学习工具和平台等。因此,本研究结合编程教学特点和游戏化学习的特点,以建构主义理论、沉浸理论和体验式学习理论为指导,构建基于游戏化学习的小学编程教学的三种模式,即内容掌握型游戏化教学模式、操练型游戏化教学模式和探究型游戏化教学模式,并应用于小学六年级学生的编程教学。在此基础上,基于GOC平台开发了相应的教学设计自动化系统。试验表明:本研究提出的三种游戏化教学模式适合小学编程课程的教学,有利于提高学生的学习积极性与课堂参与度。本论文主要分为以下六个章节:第一章为绪论,概述论文的研究背景与问题的提出、国内外研究现状、研究目的与意义、研究内容与方法。第二章为概念界定与理论基础,对本论文涉及到游戏化学习、编程教育等相关概念和理论基础进行界定。第三章为基于游戏化学习的小学编程教学模式构建,对教学系统进行要素分析,归纳总结出游戏化学习基本教学模式与编程教学模式,结合游戏化教学模式与编程教学模式的共同点,设计基于游戏化学习的编程教学模式:内容掌握型、操练型和探究型三种教学模式。第四章为基于GOC平台的编程教学设计系统开发,对系统进行需求分析,明确系统设计目标,通过技术支持实现各个功能模块的使用。第五章为基于游戏化学习的小学编程教学设计系统应用,主要从三种教学模式在实际教学的使用与教学设计系统的测试使用方面进行阐述,通过问卷对学生和老师进行调查,进一步验证基于游戏化学习的小学编程教学模式的可行性及教学设计系统应用的有效性。第六章对本研究的成果进行总结,提出存在问题以及后续研究进行展望。