羅朝猛

[摘 要] 隨著以人工智能為代表的第四次工業(yè)革命時(shí)代的到來(lái)，日本政府與企業(yè)協(xié)作為中小學(xué)生“編程教育”提供學(xué)習(xí)與體驗(yàn)的平臺(tái)。為全面培養(yǎng)學(xué)生的“編程思維”能力，日本文部科學(xué)省在新修訂的中小學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)中，將“編程教育”納入中小學(xué)必修課程。

[關(guān)鍵詞] 日本中小學(xué)；編程教育；必修課程

2020年，第32屆夏季奧運(yùn)會(huì)將在日本東京舉行。是年，“編程教育”將作為日本所有小學(xué)的必修課全面開(kāi)設(shè)，至2021、2022年，日本所有初、高中也將按照新修訂的學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)開(kāi)設(shè)“編程教育”必修課程。

一、目標(biāo)直指培養(yǎng)“編程思維”

“人工智能就是機(jī)器展現(xiàn)出的智能”，即按照人類(lèi)設(shè)定的程序邏輯或軟件算法通過(guò)人類(lèi)發(fā)明的芯片等硬件載體來(lái)運(yùn)行或工作，其本質(zhì)體現(xiàn)為計(jì)算，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、加工、處理、分析和挖掘，形成有價(jià)值的信息流和知識(shí)模型，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)期望的一些“智能行為”的模擬。

從2010年開(kāi)始，席卷而來(lái)的以人工智能為代表的第四次工業(yè)革命，正在改變我們的生活。智能化和機(jī)器人的發(fā)展將帶來(lái)新一輪的勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)變化。隨著人工智能的門(mén)檻逐步降低，人工智能可以代替人類(lèi)完成很多輔助性的工作。

牛津大學(xué)、紐約市立大學(xué)等的研究報(bào)告預(yù)測(cè)，未來(lái)將有一半的工作被機(jī)器人和計(jì)算機(jī)所取代。比如：按照個(gè)人喜好推薦餐館會(huì)代替自己盲目搜索，長(zhǎng)途駕駛會(huì)代替簡(jiǎn)單導(dǎo)航，常見(jiàn)病癥的診斷，甚至是飛行的指揮等。日本人在思考，那么未來(lái)幾十年，我們的下一代需要什么樣的“生存”能力呢？人工智能將給學(xué)校教育帶來(lái)哪些變化？

在日本人看來(lái)，若當(dāng)下的兒童沒(méi)有充分具備有關(guān)計(jì)算機(jī)工作原理、大數(shù)據(jù)分析等與編程相關(guān)的知識(shí)、思維與能力，則必將被新時(shí)代所淘汰。日本政府認(rèn)為，如果能讓孩子從小學(xué)接觸計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，用少兒編程工具掌握編程思維和編程原理，以此來(lái)鍛煉他們的邏輯思維和系統(tǒng)化思維。這些從小接觸編程的兒童，將能更好地融入未來(lái)人工智能社會(huì)。

依據(jù)日本文部科學(xué)省2017年6月發(fā)布的《新一期學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)解說(shuō)》，日本中小學(xué)編程教育的目標(biāo)是，幫助學(xué)生形成時(shí)代所需的“編程思維”。編程教育的重點(diǎn)不是學(xué)會(huì)寫(xiě)代碼，抑或是學(xué)習(xí)未來(lái)成為程序員的專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng)的知識(shí)，而是讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)編程來(lái)了解如何與計(jì)算機(jī)交流，如何將所需解決問(wèn)題的思路、方法和手段轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠理解的形式，使計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)指令一步一步地工作，從而完成某項(xiàng)特定的任務(wù)，提高工作效率。這種弄清解決問(wèn)題的思路后，將毫無(wú)遺漏的、前后順序合理的指令傳達(dá)給計(jì)算機(jī)的過(guò)程能夠培養(yǎng)學(xué)生形成高效縝密的邏輯性思考能力，也就是“編程思維”能力。

我們不難發(fā)現(xiàn)，這種“編程思維”能力也就是2013年日本所公布的“21世紀(jì)能力”中所要求的“思考力”的一個(gè)組成部分。日本所倡導(dǎo)的思考力主要由邏輯的、批判的思考力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)造力、元認(rèn)知和適合的學(xué)習(xí)力構(gòu)成。很顯然，“編程教育”是涵泳日本學(xué)生思考力落地的抓手之一，也是學(xué)生借助“編程”這一媒介直通人工智能的“窗口”。

二、政府、企業(yè)聯(lián)手為“編程”“預(yù)熱”

近些年來(lái)，日本中小學(xué)掀起一股“編程”熱浪，首當(dāng)其沖，日本政府在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用。日本首相安倍晉三曾明確強(qiáng)調(diào)，在技術(shù)進(jìn)步日新月異的時(shí)代中，為培養(yǎng)充滿創(chuàng)新及挑戰(zhàn)精神的人才，使學(xué)生具備計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)能力變得尤為關(guān)鍵，他希望日本的年輕一代能夠適應(yīng)并主導(dǎo)以人工智能、大數(shù)據(jù)、量子科技等為代表的第四次工業(yè)革命。

2017年12月，日本政府召開(kāi)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力高端會(huì)議。會(huì)議提出用人工智能與大數(shù)據(jù)推進(jìn)“第四次工業(yè)革命”是今后日本經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)戰(zhàn)略的核心，未來(lái)將進(jìn)一步提升日本制造業(yè)的智能化水平，建立智慧工廠。面對(duì)日益發(fā)展的人類(lèi)社會(huì)智能化，日本社會(huì)已意識(shí)到作為計(jì)算機(jī)信息時(shí)代的核心——編程，將會(huì)融入人類(lèi)的日常工作與生活中，將成為像外語(yǔ)一樣的一項(xiàng)基本技能。所以，日本政府啟動(dòng)部署新的成長(zhǎng)戰(zhàn)略草案，將編程科目納入中小學(xué)學(xué)科教育當(dāng)中。

在推進(jìn)“編程教育”落地上面，日本企業(yè)是最大的推手。近年來(lái)，日本電報(bào)電話公司作為公益機(jī)構(gòu)，組織開(kāi)展了“暑期編程入門(mén)活動(dòng)”，給“編程”愛(ài)好者提供了學(xué)習(xí)與體驗(yàn)的平臺(tái)。

2014年起，日本電報(bào)電話公司開(kāi)展基于信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的體驗(yàn)思考與制作樂(lè)趣的“編程入門(mén)”活動(dòng)。該公司利用暑期面向社會(huì)廣泛招募為期3天的小學(xué)生編程體驗(yàn)活動(dòng)。體驗(yàn)內(nèi)容分別為編程入門(mén)、編程挑戰(zhàn)以及機(jī)器人編程三大板塊。其中，編程入門(mén)將運(yùn)用文部科學(xué)省網(wǎng)站的圖像化編程語(yǔ)言引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)制作；編程挑戰(zhàn)將挑戰(zhàn)制作射擊游戲；機(jī)器人編程則將通過(guò)機(jī)器人與計(jì)算機(jī)的鏈接，教導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用特定的軟件圍繞某一主題進(jìn)行操控機(jī)器人運(yùn)行的編程體驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的“編程思維”。

日本一項(xiàng)最新調(diào)查結(jié)果顯示，日本小學(xué)一至四年級(jí)的學(xué)生中，每10人就有1人定期參加假期或周末的“編程教室”，這些編程教室主要由企業(yè)、大學(xué)或民間團(tuán)體運(yùn)營(yíng)，根據(jù)課程內(nèi)容的不同，參加學(xué)生需要交納每月4000日元至10萬(wàn)日元不等的學(xué)習(xí)費(fèi)用。并且，參加暑期短期教育培訓(xùn)或?qū)嵺`活動(dòng)的小學(xué)生中，每4人就有1人參加編程類(lèi)活動(dòng)。

參加“編程”體驗(yàn)學(xué)習(xí)的日本學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)“編程”贊賞有加，大多表示收獲良多。“原來(lái)一直以為編程特別高深復(fù)雜，但沒(méi)想到還是挺簡(jiǎn)單的，以后還想更多體驗(yàn)學(xué)習(xí)”；“在制作游戲的過(guò)程中自然而然就學(xué)會(huì)了高中數(shù)學(xué)的三角函數(shù)問(wèn)題”；“通過(guò)編程深刻體會(huì)到一點(diǎn)小小的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致全盤(pán)皆輸，細(xì)節(jié)太重要了”；“看到自己的編程能夠操控家用電器，這才發(fā)現(xiàn)其實(shí)編程就在你我身邊”。

三、學(xué)校將成為“編程”的主陣地

其實(shí)，這些年日本中小學(xué)也零零星星地開(kāi)展了一些“編程教育”的實(shí)踐與探索：在小學(xué)的課外活動(dòng)中，學(xué)生們可在計(jì)算機(jī)上體驗(yàn)動(dòng)畫(huà)人物的程序設(shè)計(jì)，但沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)；不少初中在“技術(shù)·家庭”課程中教導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行編程，其他學(xué)科很少涉獵，學(xué)科存在局限性；雖然高中選修課中已納入程序設(shè)計(jì)，但選修的學(xué)生數(shù)僅占全體學(xué)生的20%，學(xué)生參與面不廣。

面對(duì)人工智能時(shí)代給社會(huì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的變化，針對(duì)日本中小學(xué)開(kāi)設(shè)“編程教育”的現(xiàn)狀，日本中央教育審議會(huì)認(rèn)為，日本中小學(xué)教育不僅只是培養(yǎng)高效率的勞動(dòng)者，而且要通過(guò)教育改革培養(yǎng)能創(chuàng)造出新的價(jià)值的人才。因此，學(xué)校教育中不僅要教會(huì)學(xué)生生存的知識(shí)與技能，還要培養(yǎng)在未來(lái)智能化時(shí)代活躍在國(guó)際舞臺(tái)所需要的資質(zhì)和能力。

那么，開(kāi)設(shè)什么樣的課程可以達(dá)成以上培養(yǎng)目標(biāo)，成為日本教育審議會(huì)研討的重要課題。在近年的日本中央教育審議會(huì)上，除了討論孩子們?cè)趯W(xué)?！皩W(xué)習(xí)什么”之外，還研討了“如何學(xué)習(xí)”以及作為成果的“能做什么”的資質(zhì)、能力的現(xiàn)狀。專(zhuān)家們一致認(rèn)為，為培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的思考力、判斷力和表現(xiàn)力，“編程教育”是一個(gè)好的載體與突破口。以信息技術(shù)為手段，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地思考和解決問(wèn)題的能力，能助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)主體性、對(duì)話性的深度學(xué)習(xí)。

為落實(shí)中央教育審議會(huì)的精神，日本文部科學(xué)省就推進(jìn)中小學(xué)編程教育召開(kāi)了數(shù)次專(zhuān)家意見(jiàn)咨詢會(huì)議。專(zhuān)家們表示，編程不僅僅是讓孩子們掌握電腦程序的編輯技術(shù)，更是為了培養(yǎng)孩子們的邏輯思考能力。

在日本專(zhuān)家看來(lái)，在快速的技術(shù)革新中，如果學(xué)生擁有了“編程思維”能力，無(wú)論編程和信息技術(shù)的現(xiàn)狀如何變化，都可以進(jìn)行正確應(yīng)對(duì)。同時(shí)，日本專(zhuān)家強(qiáng)調(diào)，“編程”不是學(xué)習(xí)特定的編碼，而是掌握“編程思維”，因?yàn)樵谛畔⒓夹g(shù)越來(lái)越走近人類(lèi)生活中，人類(lèi)不只是被動(dòng)享受那些服務(wù)，而是要理解其工作，為自己所設(shè)定的目的而熟練使用，更好地服務(wù)于人類(lèi)和社會(huì)建設(shè)。

因此，日本文部科學(xué)省規(guī)定到2020年小學(xué)必須確保為學(xué)生提供計(jì)算機(jī)編程體驗(yàn)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，到2021年初中必須提供計(jì)算機(jī)編程課程內(nèi)容，到2022年高中必須提供情報(bào)科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容，制定《教育信息化加速計(jì)劃》，根據(jù)學(xué)生個(gè)性需求提供信息化教學(xué)資源，以增進(jìn)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)等的理解。

根據(jù)日本文部科學(xué)省2017年6月發(fā)布的《新一期學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)解說(shuō)》，日本中小學(xué)倡導(dǎo)開(kāi)展的編程教育并非一門(mén)獨(dú)立的新課程，而是將其融入理科、數(shù)學(xué)、技術(shù)、家庭、綜合學(xué)習(xí)時(shí)間、特別活動(dòng)、校外活動(dòng)等現(xiàn)行的學(xué)科和學(xué)?；顒?dòng)中。

譬如，在綜合學(xué)習(xí)時(shí)間，在實(shí)施“編程教育”過(guò)程中，體驗(yàn)編程是在綜合學(xué)習(xí)時(shí)間中作為學(xué)習(xí)本質(zhì)的一種探究，所以需要充分考慮孩子探究性的學(xué)習(xí)。另外，課題是各學(xué)校按照學(xué)校教育目標(biāo)來(lái)設(shè)定的，為此，要求學(xué)校對(duì)地域的課題和環(huán)境的課題等教材進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

圍繞2020年開(kāi)始的中小學(xué)編程教育必修化改革，日本社會(huì)普遍持贊同與支持的態(tài)度。有一專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示，僅有約7%的媽媽持反對(duì)意見(jiàn)。約50%的媽媽表示十分贊同，而贊同的原因多為“能夠讓孩子掌握未來(lái)更多信息化社會(huì)所需的能力”“能給孩子提供未來(lái)職業(yè)選擇的機(jī)會(huì)”等。針對(duì)編程學(xué)習(xí)給孩子帶來(lái)的變化或影響，有82.4%的媽媽回答“孩子能夠按照一定的邏輯順序思考問(wèn)題了”“開(kāi)始積極學(xué)習(xí)了”，也有76.5%的媽媽回答“孩子的創(chuàng)造力提升了”“形成了為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)鍥而不舍的精神”。

（作者單位：中山大學(xué)附屬中學(xué)）