田憶文，王莉娜，周 近，趙文秀，公欣儀

（江蘇第二師范學(xué)院，江蘇南京 210013）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國已進(jìn)入小康社會(huì)，普通家庭的收入顯著提高，隨之而來的教育投入也有明顯提高，學(xué)校的常規(guī)教學(xué)已不能滿足學(xué)生的多元化需求和社會(huì)深層次需要。如今科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展使得中小學(xué)生編程教育受到越來越多人的關(guān)注。經(jīng)過一系列的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)中小學(xué)生編程教育具有雙面性及特殊意義。信息技術(shù)學(xué)科的教育目標(biāo)中提到，中小學(xué)生的編程教育以培養(yǎng)計(jì)算思維為核心素養(yǎng)，旨在增強(qiáng)信息意識、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、提高學(xué)生信息社會(huì)時(shí)代責(zé)任感。編程教育與其他常規(guī)學(xué)科不同，有自己獨(dú)特的教學(xué)特點(diǎn)及方式。本文將對中小學(xué)生處于不同年齡階段時(shí)的興趣和思維發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行分析，并總結(jié)中小學(xué)生的編程教育在每個(gè)年齡階段的教育差異性。

一、中小學(xué)生編程教育的雙面性

（一）積極性

在人工智能時(shí)代的大背景下，信息技術(shù)無處不在，它已經(jīng)成為人們生活學(xué)習(xí)中不可缺少的工具。第三次科技革命以原子能技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為代表，不難看出信息技術(shù)在推動(dòng)生產(chǎn)力的發(fā)展方面有著越發(fā)重要的作用，且它與各個(gè)領(lǐng)域之間相互滲透，密切結(jié)合。因此，普及中小學(xué)生編程教育是在時(shí)代呼喚的宏觀背景下的結(jié)果，能使學(xué)生更好地適應(yīng)當(dāng)下科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，并發(fā)揮自己的想象及創(chuàng)造力來服務(wù)社會(huì)。編程教育是一項(xiàng)開放性的教育，涉及數(shù)學(xué)、邏輯、語言、計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科知識的相互融合，讓學(xué)生學(xué)習(xí)編程的同時(shí)掌握其他相關(guān)技能，使學(xué)生得到全方位提升，且符合以提高受教育者諸方面素質(zhì)為目標(biāo)的素質(zhì)教育模式特點(diǎn)。素質(zhì)教育是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、個(gè)性發(fā)展，以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的教育，而我們所提倡的計(jì)算機(jī)編程教育正體現(xiàn)了素質(zhì)教育的內(nèi)涵。

（二）消極性

信息技術(shù)的高速發(fā)展下，編程教育出現(xiàn)在人們的日常生活中，一個(gè)個(gè)編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)火爆起來，家長趨之若鶩。近年來，注入編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的資本也在急速膨脹。艾瑞咨詢行業(yè)分析報(bào)告曾發(fā)表一篇關(guān)于少兒編程行業(yè)的研究報(bào)告，研究顯示截至2018 年，編程行業(yè)規(guī)模約為35 億元，而用戶規(guī)模達(dá)到1600萬左右。由此可見，編程教育掀起投資熱浪，大批編程教育機(jī)構(gòu)接踵而至。不僅相關(guān)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、社會(huì)風(fēng)氣上存在編程熱，學(xué)生家長對編程教育也十分支持。經(jīng)在南京市對于中小學(xué)生編程教育現(xiàn)狀的調(diào)查分析，如表1 所示，84.13%的家長支持學(xué)生參加少兒編程學(xué)習(xí)，不支持的家長僅占15.87%。我們了解到這些家長不愿意讓學(xué)生參加編程教育的主要原因是為學(xué)生的健康考慮，如表2 所示，56%的家長不支持的原因?yàn)椤伴L時(shí)間對著電腦，對身體不好”。因此，從總體來看，編程教育顯而易見是備受家長所追捧的。編程教育的確可以提高學(xué)生的思維發(fā)展和創(chuàng)新能力，但不顧學(xué)生自身的興趣愛好，一味盲目跟風(fēng)則會(huì)適得其反，易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理，損害學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。隨著編程教育熱的不斷升溫，著名教育學(xué)者熊丙奇提到，對中小學(xué)生進(jìn)行編程教育培訓(xùn)有助于培養(yǎng)學(xué)生興趣愛好，是值得肯定的。但在推動(dòng)編程教育進(jìn)入中小學(xué)課堂的同時(shí)，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的愛好和素養(yǎng)為主，避免功利化的學(xué)習(xí)。對此他提議，家長應(yīng)考慮學(xué)生的自身情況，是否有興趣和意愿學(xué)習(xí)編程，而不是盲目跟風(fēng)強(qiáng)制性地要求學(xué)生學(xué)習(xí)這項(xiàng)技能。

表1 家長對孩子參加少兒編程學(xué)習(xí)的態(tài)度

表2 家長不愿意讓孩子參加編程學(xué)習(xí)的主要原因

二、中小學(xué)生編程教育的特殊意義

（一）強(qiáng)化中小學(xué)生計(jì)算思維能力

在2017 年出版的高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中提到，學(xué)校開展信息技術(shù)課程旨在提高學(xué)生自身的信息素養(yǎng)，使個(gè)體在當(dāng)下信息時(shí)代具有較高的適應(yīng)性和創(chuàng)造性。課標(biāo)中強(qiáng)調(diào)把學(xué)生的計(jì)算思維作為學(xué)科的重點(diǎn)核心素養(yǎng)，并將其稱為“是一種能夠伴隨學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的必備的思維能力”。所謂計(jì)算機(jī)編程，本質(zhì)上是用特定的計(jì)算思維來表達(dá)復(fù)雜問題，并將其轉(zhuǎn)化成簡單的機(jī)器語言，從而解決問題。這個(gè)過程中，要讓學(xué)生體會(huì)編程思想，提高自身計(jì)算思維能力。

計(jì)算思維的定義是：個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列大腦思維活動(dòng)。計(jì)算思維能力可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中采用計(jì)算機(jī)處理問題的方式分析問題、抽象定義問題、形成邏輯程序、組織利用數(shù)據(jù)，經(jīng)過對信息資源的合理分析和整合，形成高效的算法，從而快速解決問題。并且，利用計(jì)算思維解決問題的過程可以使學(xué)生思想得到啟發(fā)，學(xué)會(huì)運(yùn)用這種方法解決其他問題。編程教育正是提升學(xué)生信息素養(yǎng)，發(fā)展邏輯計(jì)算思維的教育，編程的過程也是強(qiáng)化邏輯計(jì)算思維能力的過程。

（二）培養(yǎng)中小學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的能力

中小學(xué)生編程教育兼重理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用，在教學(xué)中會(huì)設(shè)定大量豐富的任務(wù)情境，使學(xué)生切實(shí)置身于解決問題中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和解決問題的積極性，努力營造數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在技術(shù)先進(jìn)的環(huán)境中學(xué)習(xí)與實(shí)踐。編程教育中常用的學(xué)習(xí)方式是建立項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生用自己解決問題的方法創(chuàng)建項(xiàng)目。一個(gè)編程問題每個(gè)人的思路不同，編寫的算法結(jié)構(gòu)也會(huì)不同的，在這個(gè)過程中很有可能有學(xué)生提出一些新穎、巧妙簡潔的算法思路，在很大程度上培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。在這個(gè)數(shù)字化時(shí)代，編程教育可以使學(xué)生在科技化環(huán)境中養(yǎng)成適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)的能力，學(xué)會(huì)合理運(yùn)用資源和學(xué)習(xí)工具，幫助學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新創(chuàng)造的能力，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。編程教育對學(xué)生具體化抽象能力進(jìn)行培養(yǎng)，使學(xué)生形成較高的抽象性思維，并按照學(xué)生設(shè)計(jì)的程序運(yùn)行。這個(gè)過程中，教師要培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行想象創(chuàng)造、實(shí)踐表達(dá)自己解決問題的思路方法，以提高學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力為目標(biāo)。

三、中小學(xué)編程教育特殊性

（一）以程序設(shè)計(jì)的方法為主

程序設(shè)計(jì)是中小學(xué)生信息技術(shù)課程教學(xué)中最常使用的一種基礎(chǔ)工具和學(xué)習(xí)編程所必備的思維方式。程序設(shè)計(jì)所涉及的是算法的編寫、程序框架的規(guī)劃，編程是具體的代碼實(shí)現(xiàn)。也可以說，程序設(shè)計(jì)更多體現(xiàn)思想，要考慮空間復(fù)雜度和時(shí)間復(fù)雜度；編程更多注重技巧，關(guān)鍵在于將程序設(shè)計(jì)中的思想高效率地正確實(shí)現(xiàn)。而對于中小學(xué)生編程教育，更要注重思想的培養(yǎng)，讓學(xué)生積極思考，靈活掌握算法和有創(chuàng)造性地規(guī)劃框架。程序設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)踐能力，同時(shí)對學(xué)生的創(chuàng)新能力起到一定的激發(fā)作用。在利用程序設(shè)計(jì)對學(xué)生進(jìn)行編程教育培養(yǎng)時(shí)，體現(xiàn)了STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、人文藝術(shù)與數(shù)學(xué)）教育的理想方法。當(dāng)前Scratch 程序設(shè)計(jì)理念在中小學(xué)信息技術(shù)課程中廣泛應(yīng)用，教師在實(shí)際教學(xué)過程中帶領(lǐng)學(xué)生重點(diǎn)分析任務(wù)結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)對每一環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)梳理分析，讓學(xué)生重點(diǎn)掌握程序設(shè)計(jì)的思想，而不是要求掌握枯燥無味的編程代碼。這種教育方式更符合當(dāng)前我國小學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，能夠有效地將程序設(shè)計(jì)思想融入課程教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的編程思維和程序設(shè)計(jì)思想，在體驗(yàn)程序的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制作過程的同時(shí)，也讓學(xué)生初步形成以編程方法觀察事物和求解問題的能力，提高計(jì)算思維與創(chuàng)新能力。

（二）重想象力而非記憶知識

編程和其他的學(xué)科有所不同，它需要有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對邏輯有較高要求，當(dāng)一些學(xué)生沒有達(dá)到這樣的認(rèn)知水平時(shí)，學(xué)習(xí)編程會(huì)打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這就要求在中小學(xué)生的編程教學(xué)培養(yǎng)上更注重學(xué)生的想象力而非記憶知識。編程知識大多是繁雜的，顯然不適用在中小學(xué)生的編程教育中，記憶編程知識可能會(huì)給學(xué)生造成很大負(fù)擔(dān)。中小學(xué)生編程教育的重點(diǎn)應(yīng)放在培養(yǎng)編程思維上，激發(fā)學(xué)生想象力。學(xué)生掌握知識的過程往往是從發(fā)現(xiàn)問題開始，在解決問題中通過思考學(xué)習(xí)得到發(fā)展從而掌握知識。在編程教育中，教師通過創(chuàng)設(shè)問題情境讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)探索，并動(dòng)手實(shí)踐，構(gòu)建程序算法，并在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中激發(fā)學(xué)生求知欲，不斷想象尋求更好的算法，從而提高自身的想象力和創(chuàng)新能力。年輕人富于想象，而想象力正是來源于早期發(fā)展所獲得的常識。因此，在中小學(xué)生編程教育過程中，教師應(yīng)該著重培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，使學(xué)生形成編程思維，學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)字化工具，充分發(fā)揮信息技術(shù)課程特有的教學(xué)環(huán)境優(yōu)勢，讓學(xué)生體驗(yàn)研究和創(chuàng)造的樂趣，在知、情、意、行的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)中逐步提升自身的認(rèn)知與創(chuàng)新能力。

（三）不適用超前學(xué)習(xí)

張逸中博士曾說：有利于編程學(xué)習(xí)的年齡階段應(yīng)在升入小學(xué)以后。他認(rèn)為學(xué)習(xí)編程是不能急的，“開竅”才能夠?qū)W好，超前學(xué)習(xí)可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生似懂非懂，從而缺少學(xué)習(xí)興趣。編程教育既是學(xué)習(xí)編程語言，實(shí)際上也是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的思維方式，是培養(yǎng)在數(shù)字化環(huán)境下、采用人機(jī)對話解決問題的能力，且這種思維方式同樣適用于其他領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。但要想熟練掌握這項(xiàng)本領(lǐng)是需要一定的基礎(chǔ)知識，也需要多種基本能力的搭建和配合。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)編程不是依樣畫葫蘆，而需要多種能力匹配。在中小學(xué)生的編程教學(xué)過程中教師要積極創(chuàng)設(shè)教學(xué)問題情境，使學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活相聯(lián)系，不能在學(xué)生“一頭霧水”的時(shí)候開展教學(xué)工作，而且教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)是培養(yǎng)表達(dá)事物、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、解決問題的思維方式?？傊?，學(xué)生成長的每個(gè)階段都有每個(gè)階段的學(xué)習(xí)特性，我們不應(yīng)該過早干預(yù)，而要順其自然地教給學(xué)生科學(xué)。而編程教育的學(xué)習(xí)更是具有一定的要求，超前地使學(xué)生投入到編程的學(xué)習(xí)中未必是好事，甚至?xí)菇Y(jié)果南轅北轍，對學(xué)生的全面發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

（四）算法概念與抽象邏輯性強(qiáng)

編程學(xué)習(xí)要求學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底，因?yàn)榫幊踢^程不僅有基本運(yùn)算，更多的是邏輯抽象思維和算法。算法是解決問題的方法和步驟，是一種數(shù)學(xué)建模。算法是編程設(shè)計(jì)的靈魂，算法教學(xué)是編程教學(xué)的基礎(chǔ)。教師在編程教學(xué)中可以先分析簡單的問題特例，再逐步加深，循序漸進(jìn)，慢慢深入，避免太難對學(xué)生造成心理負(fù)擔(dān)，最后歸納總結(jié)形成算法。教師要讓學(xué)生對程序設(shè)計(jì)和算法概念有由淺入深的接受過程，在過程中深入理解掌握，以降低學(xué)習(xí)的難度。

算法是通過精確表達(dá)的計(jì)算機(jī)指令進(jìn)行設(shè)計(jì)的，通過機(jī)器語言在有限時(shí)間內(nèi)表達(dá)問題，解決問題，而這就造成不同算法在解決同一問題時(shí)具有效率高低等差別。這可以激發(fā)學(xué)生積極思考創(chuàng)新，培養(yǎng)發(fā)散思維。教師可以創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生經(jīng)歷利用算法解決問題的全過程，從現(xiàn)實(shí)問題出發(fā)，分析問題，創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)算法，從而用機(jī)器語言解決問題。這個(gè)過程中，教師要對學(xué)生的思路和方法進(jìn)行引導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生算法概念與抽象邏輯思維的形成。

（五）不同年齡階段編程教學(xué)存在差異

著名兒童認(rèn)知心理學(xué)家皮亞杰提出的四大階段中，6 至12 歲的兒童被稱為“具體運(yùn)算階段”，此時(shí)的兒童具有一般的思維邏輯結(jié)構(gòu)；12 到15 歲的兒童被稱為“形式運(yùn)算階段”，這時(shí)的兒童思維發(fā)展較靈活，智力發(fā)展逐步成熟，最有利于抽象邏輯的形成。對我國教育國情來說，有效開展信息技術(shù)教育教學(xué)的學(xué)生集體分為小學(xué)三至五年級、初中七至八年級、高一年級三個(gè)學(xué)段，而各學(xué)段的學(xué)生思維發(fā)展特點(diǎn)是不同的，這就導(dǎo)致各學(xué)段開展編程教學(xué)時(shí)存在明顯差異。在各學(xué)段學(xué)生特點(diǎn)和新課標(biāo)的基礎(chǔ)上，基本明確了“小學(xué)段興趣導(dǎo)向玩中學(xué)，初中段了解初步打基礎(chǔ)，高中段深入算法會(huì)運(yùn)用”的各學(xué)段學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

對于小學(xué)段的學(xué)生來說，適合他們學(xué)習(xí)編程的工具主要有兩類。第一類是圖像編程工具，如美國麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)開發(fā)的Scratch，學(xué)生可利用拖拽“積木模型”的方式組合代碼塊，不需要輸入具體代碼就可以設(shè)計(jì)游戲、動(dòng)畫等，感受編程學(xué)習(xí)帶來的樂趣。第二類是游戲類編程工具，如以色列開發(fā)的CodeMonkey 使學(xué)生在游戲中體會(huì)編程思維，且不會(huì)感到枯燥無趣。當(dāng)然，這些工具都是對真正的編程進(jìn)行了簡化和優(yōu)化，并設(shè)計(jì)更吸引學(xué)生的界面，也使學(xué)生更易上手，體會(huì)編程的魅力。

初中段以學(xué)習(xí)C 語言和Java 語言為主。C 語言是一門面向過程的計(jì)算機(jī)編程語言，它是編程思想建立的入門級語言。而Java 語言具有類似C 語言的“形式和感覺”，但比C 語言更易使用?？偟膩碚f，C 語言是面向過程的語言，而Java 是面向?qū)ο蟮恼Z言。教師可以這兩種基礎(chǔ)編程語言為學(xué)習(xí)載體，通過教學(xué)案例分析與引導(dǎo)，建立學(xué)生對利用編程方式處理簡單問題的過程的基本認(rèn)識及基本概念的理解。

高中段是以Python 為主，Python 是一種廣泛使用的解釋型、高級和通用的編程語言。它既是基礎(chǔ)編程語言，也上升一定高度，是一種較適合在高中時(shí)期學(xué)習(xí)的編程語言。高中信息技術(shù)新課標(biāo)也把Python 語言作為核心編程語言。

事實(shí)上，中小學(xué)生編程的工具與成人學(xué)習(xí)編程的工具差異性很大，它們并不能稱為真正意義上的編程。這類編程教育只是啟發(fā)學(xué)生的計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生的編程思想，更像是一種啟發(fā)式訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生掌握一定的程序設(shè)計(jì)意識和邏輯思考能力等。

四、中小學(xué)編程教育的幾點(diǎn)建議

編程教育雖然已經(jīng)成為新課程改革的重點(diǎn)內(nèi)容，但不可否認(rèn)，編程教育作為一種新興學(xué)科還存在多方面不足。師資力量不足是推廣編程教育過程中最顯著的問題。由于我國處于編程教育發(fā)展初期，中小學(xué)編程教師數(shù)量不足，且課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，優(yōu)質(zhì)教師資源非常匱乏，這一問題可能會(huì)造成編程教育發(fā)展的瓶頸。中小學(xué)生編程教育的教師不僅需要具備編程能力，有扎實(shí)的專業(yè)技能，同時(shí)還需要具備教學(xué)督導(dǎo)能力，能生動(dòng)形象地將知識傳授給學(xué)生。相關(guān)教育機(jī)構(gòu)可以鼓勵(lì)大量的計(jì)算機(jī)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的師范生從事編程教工作。

當(dāng)前的編程教育沒有系統(tǒng)的教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方案，只是依靠一些編程工具引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，少有本土化課程和符合我國中小學(xué)生學(xué)情的編程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。對此，教師可以利用范例教學(xué)的方法，首先使學(xué)生掌握基礎(chǔ)的編程理論知識，接著對例題進(jìn)行講解學(xué)習(xí)，最后拓展加深，讓學(xué)生自由創(chuàng)作，增加對創(chuàng)作作品的思維發(fā)散度，從而想出更好的創(chuàng)意并用編程方法實(shí)現(xiàn)它。因此，建立完善的教學(xué)體系、培養(yǎng)專業(yè)的編程教師、規(guī)范教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法也是發(fā)展中小學(xué)生編程教育的當(dāng)務(wù)之急。

此外，社會(huì)各界對編程教育也存在一些意識偏差。許多家長和學(xué)生認(rèn)為“編程難且枯燥”，這幾乎成為社會(huì)對編程的固有印象。大多數(shù)人認(rèn)編程是復(fù)雜無趣的，就是不停地敲代碼改代碼，是為了將來的職業(yè)生涯與計(jì)算機(jī)相關(guān)的少部分人開展的，是針對即將面臨就業(yè)的大學(xué)生群體，而中小學(xué)階段不需要學(xué)習(xí)這類知識。還有甚者認(rèn)為編程就是“游戲”，開展編程教育課程就是“玩電腦”，浪費(fèi)時(shí)間，對中小學(xué)生來說沒有必要。這充分體現(xiàn)出很多人對編程教育并不了解。社會(huì)在與時(shí)俱進(jìn)，編程教育也應(yīng)該緊跟時(shí)代步伐，讓更多人轉(zhuǎn)變對編程的固有思想，真正了解編程教育。

推廣編程教育，讓中小學(xué)生接觸編程，不是為了培養(yǎng)精通編程技術(shù)的程序員，而是通過學(xué)習(xí)編程思想培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使其學(xué)會(huì)用計(jì)算思維分析問題、處理問題。總的來說，提升解決問題的能力和培養(yǎng)計(jì)算思維才是真正的編程教育核心，也是開展編程教育的最終目的。