信息技术的不断发展,使得计算思维越来越成为人们关注的焦点,而编程教育作为计算思维培养的重要途径也通过各种方式得到推广。近期,由北京大学学习科学实验室联合专家团队研发的小学人工智能（Artificial Intelligence,AI）积木编程课程在部分地区教育部门的极大支持下开展。AI积木编程是融入了人工智能技术,依托AISpark软件开展的以计算思维培养为导向的图形化编程课程,但是在该课程教学实施过程中出现了学生不积极参与教学活动、不按要求完成任务、作品完成率低等问题。这些问题导致课堂的教学效果差、学生的学习效率低,无法达到培养学生计算思维的目的。如何利用积木编程软件AISpark培养小学生的计算思维、如何进行AI积木编程课程教学设计成为本研究关注的问题。本研究梳理了有关计算思维和编程教育的相关文献,在充分了解国内外现有研究状况的基础上开展了后续的研究活动。首先,笔者通过问卷调查的方式对小学生现有的计算思维水平进行了调查和分析。其次,熟读皮亚杰认知发展理论、建构主义学习理论和“从做中学”等教育理论,结合小学生现阶段认知特点和计算思维水平发展特点,对小学AI积木编程课程进行了计算思维为导向的教学设计,分析了学习者特征、教学内容和教学环境,设计了教学目标、主要教学流程及多种教学评价方式。接着,结合教学内容设计出教学方案并在HT小学开展了AI积木编程课堂教学的三轮行动研究,并在每轮行动研究中通过观察访谈、作品收集和量表测量等形式对计算思维导向的AI积木编程课堂教学效果和学生学习效果进行评价分析。最后,根据分析结果对教学流程进行反思修正,得出了最优化的教学流程和教学实施建议。实践应用结果证明本研究面向计算思维的小学AI积木编程教学流程的实施可以提升小学生的计算思维水平,修正后的面向计算思维的小学AI积木编程教学流程主要包括情境导入问题交流、角色分析计划制定、流程图转化抽象表达、合作探究程序搭建、进阶拓展思维发散和作品评价总结提升六个环节。此外,本研究基于面向计算思维的小学AI积木编程教学实践经验,提出了从真实问题导向、流程图转化、以学生为中心、多元化评价方式四个方面的教学实施建议。本研究面向计算思维的小学AI积木编程教学设计为AI积木编程课程提供一个具体化、可操作化的教学流程,为面向计算思维的编程教育研究贡献了可以参考的实际案例,也为一线教师今后的教学设计和实践提供了一定的方法和策略支持。