王佑鎂 南希烜 李寧宇 尹以晴 柳晨晨

編程韌性：數(shù)字時(shí)代計(jì)算思維培養(yǎng)的新議題*

王佑鎂 南希烜 李寧宇 尹以晴 柳晨晨

（溫州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與智慧教育研究中心，浙江溫州 325035）

計(jì)算思維是信息化社會(huì)中數(shù)字公民應(yīng)具備的基本素養(yǎng)。當(dāng)前，編程教育作為計(jì)算思維教育的主要路徑，其教育目標(biāo)的制定大多停留在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的“問題解決能力”上，致使計(jì)算思維內(nèi)在的非“計(jì)算”素養(yǎng)的培養(yǎng)被忽視。“韌性”的培養(yǎng)正成為計(jì)算思維中非“計(jì)算”素養(yǎng)培養(yǎng)的重要方向。同時(shí)，融合“韌性”要素的計(jì)算思維也將更好地幫助學(xué)習(xí)者適應(yīng)數(shù)字化生存。然而“韌性”在編程教育實(shí)踐中的具體表現(xiàn)與構(gòu)成要素尚不清晰，且其與編程課程中各環(huán)節(jié)的融合問題也尚未解決。為了解決上述問題，文章首先闡述了編程韌性的基本背景與內(nèi)涵。然后，文章基于“韌性”發(fā)展的7C能力結(jié)構(gòu)模型與編程課程的實(shí)際特點(diǎn)，構(gòu)建了編程韌性的“4C”能力結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)一步提出了編程韌性要素與編程課程的整合結(jié)構(gòu)模型。最后，文章提出了整合編程韌性的計(jì)算思維教育策略，以期為計(jì)算思維的全面培養(yǎng)和編程韌性的教育實(shí)踐的開展提供參考。

編程韌性；計(jì)算思維；數(shù)字韌性；編程教育

引言

計(jì)算思維作為個(gè)體適應(yīng)數(shù)字社會(huì)生存的重要思維技能，強(qiáng)調(diào)理解與信息技術(shù)相關(guān)的事物、現(xiàn)象背后的機(jī)理，從原理和方法層面思考信息技術(shù)的問題解決方案[1]。從本質(zhì)上看，計(jì)算思維不僅是問題解決能力的體現(xiàn)，還是個(gè)體適應(yīng)數(shù)字化環(huán)境與數(shù)字技術(shù)更迭的認(rèn)知心理能力[2]。然而，當(dāng)前以編程教育為主要路徑的計(jì)算思維教育大多停留在對“編程結(jié)果”的識別，即強(qiáng)調(diào)“問題解決能力”的提升，輕視了對計(jì)算思維中非“計(jì)算”要素的全面探索與培養(yǎng)，忽視了計(jì)算思維在幫助個(gè)體適應(yīng)數(shù)字化生存與發(fā)展中的作用。為此，有研究者開始從提高編程教育效果的立場出發(fā)，關(guān)注學(xué)習(xí)者本身所具有的內(nèi)在條件對編程學(xué)習(xí)效果的影響，研究發(fā)現(xiàn)“韌性”作為一種積極的心理因素，不僅有助于幫助學(xué)習(xí)者克服學(xué)業(yè)困難，更能幫助學(xué)習(xí)者形成勇于應(yīng)對挑戰(zhàn)的傾向和自我調(diào)節(jié)能力與適應(yīng)力[3]。同時(shí)，“韌性”在數(shù)字化時(shí)代的“學(xué)習(xí)力”中具有重要地位，其能幫助學(xué)習(xí)者建立積極情緒、培養(yǎng)適應(yīng)力以抵抗數(shù)字技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[4]。“韌性”概念的引入為全面理解計(jì)算思維在數(shù)字化時(shí)代的作用提供了認(rèn)知角度，同時(shí)也為其思維結(jié)構(gòu)中的非“計(jì)算”要素的培養(yǎng)提供了方向。但是，現(xiàn)有研究尚未指明在編程課程中，學(xué)習(xí)者的“韌性”的具體表現(xiàn)與構(gòu)成要素。同時(shí)，“韌性”與編程課程各環(huán)節(jié)的融合問題也尚未解決。

基于此，本研究首先了梳理“韌性”的概念發(fā)展和時(shí)代特征，在結(jié)合計(jì)算思維的思維結(jié)構(gòu)與編程課程學(xué)科特征的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡述了“編程韌性”這一新概念的內(nèi)涵；然后基于韌性培養(yǎng)的“7C”能力結(jié)構(gòu)模型與編程的學(xué)科特征，構(gòu)建了編程韌性的能力結(jié)構(gòu)模型，并以此模型中闡述的能力要素為基礎(chǔ)，結(jié)合編程課程的實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了編程韌性要素與編程課程的整合結(jié)構(gòu)模型；最后基于編程韌性能力素養(yǎng)維度的具體內(nèi)容與整合結(jié)構(gòu)模型的具體環(huán)節(jié)內(nèi)容，提出了整合編程韌性的計(jì)算思維教育策略，以期為學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維的全面地培養(yǎng)及編程韌性的教育實(shí)踐開展提供參考。

一 編程韌性：計(jì)算思維教育的新議題

長期以來，計(jì)算思維教育、編程教育的相關(guān)教育教學(xué)研究主要集中在教學(xué)模式、策略、工具的選用等方面，與學(xué)習(xí)者個(gè)人特質(zhì)有關(guān)的研究相對較少，然而個(gè)人特質(zhì)是學(xué)習(xí)者能否克服編程學(xué)業(yè)困難的重要影響因素。在諸多個(gè)人特質(zhì)之中，學(xué)習(xí)者的“學(xué)業(yè)韌性”能通過影響包括壓力在內(nèi)的負(fù)面心理因素的作用來顯著影響學(xué)生的學(xué)業(yè)成就[5]。此外，學(xué)業(yè)韌性雖已經(jīng)細(xì)化出眾多不同的學(xué)科韌性議題，但與編程學(xué)科有關(guān)的研究相對較少。接下來，本研究將在梳理“韌性”概念的發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算思維的思維結(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容及編程課程的學(xué)科特征，系統(tǒng)分析“編程韌性”的具體概念內(nèi)涵，并闡述其表現(xiàn)形式。

1 從心理韌性到數(shù)字韌性的發(fā)展

“心理韌性”（Psychobiologic Resilience）是韌性思維在心理學(xué)領(lǐng)域的概念表達(dá)，是描繪個(gè)體積極主動(dòng)的應(yīng)對逆境與壓力，合理調(diào)用有效資源以應(yīng)付不利因素的能力，是心理健康發(fā)展的重要內(nèi)容[6]。隨著心理韌性的發(fā)展，教育領(lǐng)域開始將其引入，并逐漸發(fā)展出“學(xué)業(yè)韌性”這一概念[7]，以應(yīng)對學(xué)業(yè)壓力的挑戰(zhàn)。對學(xué)習(xí)者而言，學(xué)業(yè)壓力是一種慢性但具有彌散性的綜合壓力源，滲透在學(xué)業(yè)活動(dòng)的各個(gè)方面[8]，因此學(xué)業(yè)韌性被定義為描繪學(xué)習(xí)者在學(xué)業(yè)表現(xiàn)不佳的各種壓力條件與環(huán)境中保持高水平學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)并取得學(xué)習(xí)成就的能力[9]。

隨著學(xué)業(yè)韌性研究的深入，研究者開始強(qiáng)調(diào)應(yīng)在具體應(yīng)用領(lǐng)域中研究學(xué)業(yè)韌性[10]。為了幫助學(xué)習(xí)者獲得適應(yīng)數(shù)字化生存環(huán)境的各類技能，許多國家與地區(qū)都開展了“數(shù)字素養(yǎng)”的教育實(shí)踐，而“數(shù)字韌性”則是學(xué)業(yè)韌性與數(shù)字素養(yǎng)教育領(lǐng)域結(jié)合發(fā)展的結(jié)果[11]。“數(shù)字韌性”是數(shù)字化社會(huì)及數(shù)字化學(xué)習(xí)方式日益發(fā)展的當(dāng)下，個(gè)體、組織或系統(tǒng)在數(shù)字時(shí)代應(yīng)具備的應(yīng)對技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)與適應(yīng)外部環(huán)境變化的基本屬性[12]。從個(gè)體維度來看，數(shù)字韌性是學(xué)習(xí)者主動(dòng)應(yīng)對數(shù)字時(shí)代風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)的必要素養(yǎng)，是個(gè)體在遭遇技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)或機(jī)遇時(shí)所表現(xiàn)出來的積極情緒與抗干擾能力的源泉。其具體表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者自身的抗挫性、順應(yīng)性及恢復(fù)力，包含了個(gè)體對技術(shù)本身風(fēng)險(xiǎn)（技術(shù)更替、技術(shù)癱瘓）的適應(yīng)力、囊括了對技術(shù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)（環(huán)境復(fù)雜性、信息爆炸、數(shù)字挫折）等因素的適應(yīng)力?？梢哉f，數(shù)字韌性突出了個(gè)體面對數(shù)字世界復(fù)雜多變的學(xué)習(xí)內(nèi)容、外部環(huán)境時(shí)，能夠以積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、動(dòng)機(jī)應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，主動(dòng)協(xié)調(diào)自身、環(huán)境資源，調(diào)控自身心理、生理活動(dòng)，最終完成學(xué)習(xí)活動(dòng)的穩(wěn)定、持久的能力與素養(yǎng)[13]。

2 計(jì)算思維概念結(jié)構(gòu)的完善

“計(jì)算思維”概念自2006年普及以來，已成為世界各國公民核心素養(yǎng)的重要維度，但針對其概念的界定和培養(yǎng)研究則大多關(guān)注“計(jì)算”這一思維特質(zhì)，忽視了計(jì)算思維作為一種“思維”本身所具有的全面結(jié)構(gòu)。許多學(xué)者注意到了上述問題，李峰等[14]指出計(jì)算思維的培養(yǎng)不僅要提升學(xué)習(xí)者的問題解決能力，還應(yīng)提升學(xué)習(xí)者對信息技術(shù)的批判能力以及在信息社會(huì)生存的自我調(diào)節(jié)能力。孫立會(huì)等[15]將計(jì)算思維劃分為問題解決能力與技能培養(yǎng)兩個(gè)層面，并在技能培養(yǎng)層面提出了要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的自我認(rèn)知等非“計(jì)算”技能。崔志翔等[16]指出要培養(yǎng)個(gè)體的數(shù)據(jù)思維、可視化能力、數(shù)字情感與數(shù)字倫理等的多元計(jì)算思維要素，來幫助個(gè)體獲得數(shù)字素養(yǎng)。在眾多研究中，于穎等[17]基于結(jié)構(gòu)主義的方法論與林崇德教授的思維結(jié)構(gòu)模型，系統(tǒng)闡述了計(jì)算思維作為一種思維形式所應(yīng)具有的各種要素，并提出了計(jì)算思維的思維結(jié)構(gòu)的三棱結(jié)構(gòu)模型。該模型闡述了計(jì)算思維的六種組成部分，包括計(jì)算思維的思維目的（解決問題）；計(jì)算思維的思維活動(dòng)過程（“計(jì)算”的過程）；計(jì)算思維的內(nèi)容（需要解決的問題及所需的信息）；計(jì)算思維的思維品質(zhì)（深刻性、靈活性等）；計(jì)算思維的思維監(jiān)控（計(jì)劃、調(diào)節(jié)、管理、反思等）；計(jì)算思維的非認(rèn)知因素（發(fā)展傾向、情感、態(tài)度等）。在此基礎(chǔ)上，此模型還揭示了“外部環(huán)境會(huì)對計(jì)算思維發(fā)展產(chǎn)生影響”這一要點(diǎn)。本研究認(rèn)為，此研究的參考價(jià)值在于其從思維模型的角度出發(fā)，較為全面地揭示了計(jì)算思維作為一種思維本身的內(nèi)在要素內(nèi)容及其概念結(jié)構(gòu)，為后續(xù)整合韌性元素，構(gòu)建編程韌性的概念維度、編程韌性的能力結(jié)構(gòu)模型、編程韌性要素與編程課程的整合結(jié)構(gòu)模型提供了理論參考。

3 編程韌性：融合計(jì)算思維與數(shù)字韌性

編程作為一門具體的學(xué)科，其目的是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維，而韌性能通過營造學(xué)習(xí)者的內(nèi)部條件來提升編程教育與計(jì)算思維教育的效果。由此可見，在教育教學(xué)的實(shí)施部分，計(jì)算思維教育與韌性教育并無沖突。在此基礎(chǔ)上，“編程韌性”可視為是計(jì)算思維、數(shù)字韌性在編程教育這一具體領(lǐng)域中結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算思維教育背景下，在編程教育領(lǐng)域體現(xiàn)數(shù)字韌性教育的具體化概念：一方面，計(jì)算思維教育不僅要考慮學(xué)習(xí)者“計(jì)算”思維能力的訓(xùn)練，更要考慮其思維監(jiān)控能力、非認(rèn)知因素的培養(yǎng)。此時(shí)，可以將編程韌性中的韌性品質(zhì)視為學(xué)習(xí)者在編程學(xué)習(xí)過程中遭遇學(xué)業(yè)挫折、失敗后仍能保持積極心態(tài)，繼續(xù)投入編程學(xué)習(xí)的人格特質(zhì)[18]，通過韌性的培養(yǎng)來形成計(jì)算思維的全面能力。另一方面，計(jì)算思維是幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生存與學(xué)習(xí)的重要素養(yǎng)，這其中對數(shù)字化環(huán)境的適應(yīng)性也尤為重要。此時(shí)，可以將編程韌性視為學(xué)習(xí)者主動(dòng)應(yīng)對數(shù)字化環(huán)境所造成的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)的能力，即對數(shù)字化環(huán)境的適應(yīng)性[19]。

綜合來看，編程韌性是一個(gè)整合型概念，是計(jì)算思維的思維結(jié)構(gòu)要素與數(shù)字韌性內(nèi)涵有機(jī)整合的結(jié)果，包含了對學(xué)習(xí)者樂學(xué)善學(xué)，以及自我管理能力和積極人格的期盼，其具體內(nèi)涵包括四個(gè)方面：①在編程學(xué)習(xí)中的“學(xué)科韌性”，即在一定壓力和困難的條件下，仍能保持較高水平學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)成就的能力[20]；②在學(xué)習(xí)過程中克服編程環(huán)境技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的“數(shù)字韌性”，即在遭遇編程環(huán)境、工具的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)時(shí)，仍能保持積極心態(tài)，積極應(yīng)對挑戰(zhàn)的能力；③學(xué)習(xí)過程中的人際關(guān)系適應(yīng)能力，以協(xié)作式學(xué)習(xí)為代表的編程教育教學(xué)法正在課堂中構(gòu)建新型的學(xué)習(xí)人際關(guān)系；④自我調(diào)控與自我管理能力，即對自身學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)行為、情緒情感等方面的調(diào)節(jié)能力。編程韌性是計(jì)算思維與數(shù)字韌性在編程教育領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，有助于豐富和拓展計(jì)算思維內(nèi)涵的深度與廣度，并在元認(rèn)知與非認(rèn)知層面幫助個(gè)體應(yīng)對數(shù)字時(shí)代風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。

二 編程韌性的能力結(jié)構(gòu)模型

在了解編程韌性的具體概念后，還需厘清編程韌性在實(shí)踐中的具體表現(xiàn)，即如何將其轉(zhuǎn)換為可觀察和可操作的形式，以便融合在課程教學(xué)之中。如前所述，與韌性有關(guān)的教育能夠補(bǔ)全計(jì)算思維在心理因素、外在環(huán)境等方面的教育內(nèi)容。因此，編程韌性不僅要綜合計(jì)算思維的有關(guān)素養(yǎng)，更要著重考慮在具體教育教學(xué)環(huán)節(jié)中的韌性要素的培養(yǎng)。

金斯伯格等[21]從能力、應(yīng)對策略、情感態(tài)度、自我管理等方面出發(fā)，提出了韌性培養(yǎng)的“7C”能力結(jié)構(gòu)模型，共包含“能力”（Competence）、“自信”（Confidence）、“聯(lián)系”（Connection）、“品行”（Character）、“貢獻(xiàn)”（Contribution）、“應(yīng)對”（Coping）、“掌控”（Control）七大心理要素。這7種要素相互聯(lián)系，涵蓋了青少年的行為、心理等方面，并最終擬合以形成青少年所應(yīng)具備的韌性素養(yǎng)。綜合計(jì)算思維結(jié)構(gòu)模型與編程韌性的具體內(nèi)涵，可以發(fā)現(xiàn)“7C”能力模型對編程韌性能力結(jié)構(gòu)的支持作用：①計(jì)算思維的目的是解決問題，“計(jì)算”是其思維的過程，編程韌性需要學(xué)習(xí)者掌握應(yīng)對各類挑戰(zhàn)與變革的基本能力，這集中體現(xiàn)了對學(xué)習(xí)者最基本的“能力”的要求。②計(jì)算思維需要學(xué)習(xí)者進(jìn)行自我的思維監(jiān)控，編程韌性要求學(xué)習(xí)者具有自我管理能力，而學(xué)習(xí)者本身的“自信”、對自我的“掌控”是幫助其進(jìn)行自我反思和調(diào)節(jié)的重要素養(yǎng)。③計(jì)算思維發(fā)展離不開積極的非認(rèn)知因素的支撐，編程韌性的建立離不開克服學(xué)業(yè)困難與技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)的積極心態(tài)。“自信”是幫助學(xué)習(xí)者應(yīng)對挑戰(zhàn)的積極自身概念，“應(yīng)對”則包含在困境中進(jìn)行自我調(diào)整的心理能力，“貢獻(xiàn)”是學(xué)習(xí)者在與外部環(huán)境交互的過程中所收獲的積極情感與認(rèn)知，這三種要素共同構(gòu)成了學(xué)習(xí)者應(yīng)對各種狀況的心理素養(yǎng)與能力。④計(jì)算思維的發(fā)展離不開外部環(huán)境的影響，編程韌性的發(fā)展離不開與外界環(huán)境的積極交互，因此積極地與世界建立“聯(lián)系”、為他人做出“貢獻(xiàn)”、養(yǎng)成良好的“品行”也是計(jì)算思維發(fā)展的重要方面。

綜上所述，可以看出“7C”要素與計(jì)算思維和編程韌性之間的契合性，但“7C”要素本身并非是針對編程韌性這一具體概念提出的結(jié)構(gòu)模型，因此有必要對其中的要素進(jìn)行整合，本研究基于計(jì)算思維結(jié)構(gòu)模型、編程韌性的相關(guān)內(nèi)涵、“7C”模型提出的韌性要素與編程教育實(shí)際執(zhí)行過程與現(xiàn)狀，從“7C”能力結(jié)構(gòu)模型各要素的具體內(nèi)涵出發(fā)進(jìn)行歸納與整合，構(gòu)建了面向編程韌性的“4C”能力結(jié)構(gòu)模型。

1 維度一：能力

能力（Competence）是處理各種情況的才能，是一切素養(yǎng)的基礎(chǔ)，也是編程韌性的根基。綜合來看，編程韌性中最基本的能力要素應(yīng)包含以下四個(gè)方面：①計(jì)算思維在編程教育中的能力體現(xiàn)，具體表現(xiàn)為以算法思想、編寫程序等為代表的“計(jì)算概念”“計(jì)算實(shí)踐”“計(jì)算觀念”。②數(shù)字韌性所要求的抵御技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的能力，對數(shù)字環(huán)境、數(shù)字技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)更替趨勢的正確認(rèn)識，以及在技術(shù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)保持的堅(jiān)持性與抗壓性。③原有“7C”模型中“自信”“應(yīng)對”“掌控”所要求的自我管理能力，包括學(xué)業(yè)的反思調(diào)整能力和對自身情感的調(diào)整能力。④原有“7C”模型中“聯(lián)系”“品行”“貢獻(xiàn)”要素所要求的人際適應(yīng)能力，特別是面向協(xié)作式編程教學(xué)法所構(gòu)建的互動(dòng)與合作的新型課堂人際關(guān)系，以樂群性、合作性、信任感、利他傾向?yàn)榇淼娜穗H、心理能力將是支持學(xué)習(xí)者適應(yīng)新型學(xué)習(xí)關(guān)系的重要能力[22]。

2 維度二：應(yīng)對

應(yīng)對（Coping）的本質(zhì)是個(gè)體自身的適應(yīng)力與個(gè)體積極應(yīng)對各種挑戰(zhàn)的本領(lǐng)。編程韌性中的應(yīng)對維度是計(jì)算思維的思維監(jiān)控與非認(rèn)知因素的要求；是數(shù)字韌性中的抗挫力、順應(yīng)力和恢復(fù)力的含義；是原“7C”模型中“自信”“應(yīng)對”“掌控”等要素的集中體現(xiàn)；是編程教育中正視困難，提高編程學(xué)習(xí)幸福指數(shù)的需要。因此，在編程韌性的培養(yǎng)中，要關(guān)注學(xué)習(xí)者對積極的問題解決辦法的掌握程度，包括技術(shù)輔助的問題解決能力和積極地心理抗壓能力：①技術(shù)輔助的問題解決能力。數(shù)字時(shí)代下“人機(jī)協(xié)同”已逐漸成為解決問題的有效策略，其具體的能力表現(xiàn)也正成為衡量計(jì)算思維能力的新維度，具體表現(xiàn)為自主認(rèn)識與技術(shù)輔助兩個(gè)層次。自主認(rèn)識是學(xué)習(xí)者運(yùn)用計(jì)算思維構(gòu)建問題“計(jì)算模型”的過程，技術(shù)輔助是學(xué)習(xí)者主動(dòng)運(yùn)用技術(shù)解決問題的實(shí)際過程。“人機(jī)協(xié)同”方法集中體現(xiàn)了數(shù)字時(shí)代信息意識與問題解決的核心素養(yǎng)，以及計(jì)算思維目的、過程、內(nèi)容的轉(zhuǎn)變。②數(shù)字韌性、“7C”模型所涵蓋的積極的心理抗壓能力。綜合來看，編程教育中的壓力來自于學(xué)業(yè)、人際兩方面。學(xué)業(yè)壓力來自于學(xué)習(xí)過程，包含但不限于任務(wù)壓力、競爭壓力、挫折壓力、期望壓力和發(fā)展壓力；人際壓力由自身壓力與外界壓力構(gòu)成。自身壓力主要包括由自身錯(cuò)誤認(rèn)知引發(fā)的學(xué)科焦慮、自我效能感、自信心的缺失；社會(huì)壓力表現(xiàn)為課堂學(xué)習(xí)關(guān)系壓力。盡管協(xié)作式學(xué)習(xí)能提高學(xué)習(xí)者的完課率，但無法保證每一位學(xué)習(xí)者都適應(yīng)這種人際關(guān)系的重構(gòu)[23]。因此，積極的自我心理調(diào)整策略、人際關(guān)系應(yīng)對能力也將成為學(xué)習(xí)者積極應(yīng)對壓力所必需的素養(yǎng)。

3 維度三：自我概念

自我概念（Self-concept）源自于成就動(dòng)機(jī)的相關(guān)研究[24]，指學(xué)習(xí)者對自身能力的評價(jià)及價(jià)值感知[25]。學(xué)習(xí)者對自身能力的感知與對自身學(xué)習(xí)經(jīng)歷的解釋是影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)與任務(wù)選擇的重要因素。自我概念的獲得建立在正確認(rèn)識自身能力的基礎(chǔ)上，特別是對自身智力“可塑性”的認(rèn)識。具有積極自身認(rèn)識的學(xué)習(xí)者往往將失敗歸因于缺乏努力或策略不當(dāng)，而非自身的智力缺陷[26]，這種認(rèn)識是形成“自信”的關(guān)鍵要素。此外，學(xué)習(xí)者對自身成功的期望源于對成功與失敗的“掌控感”[27]，缺乏對成功與失敗原因的認(rèn)識會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的下降[28]，且掌控感越強(qiáng)的學(xué)生越有能力迎接挑戰(zhàn)[29]。同時(shí)，自我概念也是數(shù)字韌性概念中對變化的承載力的體現(xiàn)：一方面，自我概念為迎接變化與挑戰(zhàn)提供了重要的心理預(yù)期，即積極的心理傾向和態(tài)度。另一方面，自我概念能提供了一定的自我控制能力，通過正確的認(rèn)識困難，學(xué)習(xí)者能夠針對變化進(jìn)行適度干預(yù)與自我調(diào)節(jié)。而自我概念的獲得就是積累自信與形成掌控感的過程，其中自信來自于能力的積淀，能力源于在“安全環(huán)境”中的鍛煉，并以自信的形式最終支撐學(xué)習(xí)者應(yīng)對挑戰(zhàn)。自信和掌控感從非認(rèn)知與認(rèn)知的角度，共同表達(dá)了編程韌性中的韌性元素。

4 維度四：交互

交互（Communication）是指個(gè)體與外部環(huán)境之間的聯(lián)系。環(huán)境是影響教育教學(xué)活動(dòng)的物理、心理及社會(huì)因素的總和[30]。計(jì)算思維不能缺少對外界數(shù)字環(huán)境的關(guān)注。數(shù)字韌性概念中強(qiáng)調(diào)個(gè)體要適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的變化。原“7C”模型中的“聯(lián)系”“品行”“貢獻(xiàn)”等要素表明了與他人、世界交互的重要性。因此，編程韌性中的交互維度應(yīng)基于編程教育的實(shí)際環(huán)境，關(guān)注與物交互和與人交互兩個(gè)方面：①與物的交互體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者與各類物質(zhì)設(shè)施（計(jì)算機(jī)等）的交互。安全、穩(wěn)定的物質(zhì)環(huán)境是編程教育開展的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)者體驗(yàn)數(shù)字技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的有利保障。在掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識的前提上，恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)引入、風(fēng)險(xiǎn)處理、反思總結(jié)等教學(xué)過程，有利于學(xué)習(xí)者正確認(rèn)識、抵御技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，培養(yǎng)自身問題解決能力、信息意識與數(shù)字韌性品質(zhì)。②與人的交互是指學(xué)習(xí)者和與學(xué)習(xí)有關(guān)的人的交互。在以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)思想指導(dǎo)下，自主思考與協(xié)作探究都將突出交互活動(dòng)（師生、生生）在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的重要性。這種課堂社會(huì)環(huán)境下的自我調(diào)節(jié)涉及對自身活動(dòng)的監(jiān)控、對自身表現(xiàn)的判斷（與他人對比）以及對自身行為結(jié)果的反應(yīng)[31]。包容開放的社會(huì)環(huán)境將有助于培養(yǎng)正確認(rèn)識，發(fā)展自我概念。

綜上，“能力”是其余三維度發(fā)展的基礎(chǔ)，其不僅包含了學(xué)習(xí)學(xué)科知識所需具備的認(rèn)知能力，也包含學(xué)習(xí)者面對困難、與人交互、自我調(diào)節(jié)的相關(guān)能力?！皯?yīng)對”是學(xué)習(xí)者的“韌性”在行為層面的集中體現(xiàn)，是學(xué)習(xí)者自身“積極的”問題解決能力與“適應(yīng)性”的體現(xiàn)?！白晕腋拍睢笔菍W(xué)習(xí)者的“韌性”在心理層面的集中體現(xiàn)。是對自身能力、價(jià)值的正確認(rèn)知與評價(jià)，為迎接變革與挑戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控提供重要心理前提?！敖换ァ标P(guān)注的是學(xué)習(xí)者在與外部世界交互（無論人、物）時(shí)的表現(xiàn)，是學(xué)習(xí)者形成“韌性”的必要實(shí)踐過程。上述四維度之間各自獨(dú)立又相互聯(lián)系，共同構(gòu)成了學(xué)習(xí)者編程韌性“4C”能力結(jié)構(gòu)模型。

三 編程韌性要素與編程課程的整合結(jié)構(gòu)模型

李藝[32]認(rèn)為，素養(yǎng)的培養(yǎng)是通過“培養(yǎng)基本能力與技能”“進(jìn)行問題解決的實(shí)踐”“在實(shí)踐中進(jìn)行體驗(yàn)、認(rèn)知等內(nèi)化過程”這三個(gè)過程來實(shí)現(xiàn)的。這一觀點(diǎn)為后續(xù)的眾多素養(yǎng)培養(yǎng)研究提供了理論參考。編程韌性作為一種素養(yǎng)，其培養(yǎng)的要點(diǎn)在于理解編程韌性“4C”能力結(jié)構(gòu)模型的具體要素與編程教育課程實(shí)施的整合關(guān)系：首先，編程教育課程的設(shè)計(jì)是從掌握基本的編程技能出發(fā)，通過具體的課程過程活動(dòng)實(shí)現(xiàn)思維訓(xùn)練與面向未來的能力的養(yǎng)成[33]，體現(xiàn)了上述素養(yǎng)培養(yǎng)的三大層次。其次，如前所述，編程韌性“4C”能力結(jié)構(gòu)模型已經(jīng)描述了學(xué)習(xí)者在處理具體問題時(shí)應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出的包括認(rèn)知和非認(rèn)知方面的各個(gè)要素?；诖?，為了理順編程課程實(shí)踐與編程韌性“4C”能力要素之間的融合關(guān)系，本研究借鑒李藝教授所提出的核心素養(yǎng)培養(yǎng)框架，通過梳理編程課程在不同層次的具體內(nèi)容，結(jié)合編程韌性能力結(jié)構(gòu)模型的“4C”要素的具體內(nèi)容，構(gòu)建了編程韌性要素與編程課程整合結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

從整體維度來看，本模型是由“雙基”層、實(shí)踐層、素養(yǎng)層為主要結(jié)構(gòu)。首先，“雙基”層為模型的基底，涉及應(yīng)當(dāng)被學(xué)習(xí)者掌握的基本知識與能力，是學(xué)習(xí)者進(jìn)行編程學(xué)習(xí)、發(fā)展編程韌性及計(jì)算思維的前提。其次，實(shí)踐層位于第二層，涉及在培養(yǎng)編程韌性的編程課程中應(yīng)當(dāng)涉及的實(shí)踐活動(dòng)，是學(xué)習(xí)者內(nèi)化各類知識能力并形成思維的必要環(huán)節(jié)。最后，素養(yǎng)層為模型的最高層，一方面體現(xiàn)其對編程教育學(xué)科知識設(shè)計(jì)、教育教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用；另一方面體現(xiàn)其作為教育教學(xué)活動(dòng)的高階目標(biāo)。

圖1 編程韌性要素與編程課程的整合結(jié)構(gòu)模型

本研究以三棱錐的側(cè)面表示編程韌性“4C”能力結(jié)構(gòu)模型中的“能力”“應(yīng)對”“交互”。一方面，三棱錐的三個(gè)側(cè)面既相互獨(dú)立，又兩兩相接，這體現(xiàn)了三者之間的相關(guān)關(guān)系。比如，學(xué)習(xí)者的基本“能力”及其在“交互”中的體驗(yàn)有助于學(xué)習(xí)者的“應(yīng)對”素養(yǎng)的提升。同時(shí)“應(yīng)對”素養(yǎng)的提升又能促進(jìn)“能力”的發(fā)展和“交互”的發(fā)生。另一方面，將三個(gè)維度置于側(cè)面以體現(xiàn)三者在教育教學(xué)過程中的貫穿性。將“自我概念”維度置于模型頂端，意味著其需要經(jīng)歷具體、長期的編程教育學(xué)習(xí)實(shí)踐以實(shí)現(xiàn)逐步積累，也體現(xiàn)其在編程韌性能力框架中的高階地位。“自我概念”是學(xué)習(xí)者自我掌控與自信水平的體現(xiàn)，是學(xué)習(xí)者自主發(fā)展的核心素養(yǎng)、計(jì)算思維非認(rèn)知因素、編程韌性中韌性素養(yǎng)的集中體現(xiàn)。

另外，模型以三棱錐切面表示編程教育課程與編程韌性的結(jié)合點(diǎn)：①在“雙基”層中強(qiáng)調(diào)編程韌性中的基礎(chǔ)能力。結(jié)合“4C”能力結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容與編程教育學(xué)科知識，本研究將其劃分為“編程學(xué)科知識”“問題解決知識”“人際交互知識”三個(gè)方面。“編程學(xué)科知識”指進(jìn)行編程活動(dòng)必須掌握的知識，體現(xiàn)基本的學(xué)科“能力”；“問題解決知識”指計(jì)算思維中的問題識別、信息素養(yǎng)、借助信息資源進(jìn)行問題解決等，體現(xiàn)對問題的“應(yīng)對”；“人際交互知識”指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中處理自身人際關(guān)系與進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的能力，體現(xiàn)與外部的“交互”。②在實(shí)踐層中強(qiáng)調(diào)編程教育的活動(dòng)形式。以“編程練習(xí)”作為“能力”維度的體現(xiàn)，以鞏固編程知識；以“風(fēng)險(xiǎn)模擬”作為“應(yīng)對”維度的體現(xiàn)，以訓(xùn)練應(yīng)對能力；以“小組合作”作為“交互”維度的體現(xiàn)，以訓(xùn)練人際交互能力。③在素養(yǎng)層中強(qiáng)調(diào)編程韌性中高階思維及非認(rèn)知因素的形成結(jié)果。計(jì)算思維品質(zhì)體現(xiàn)了計(jì)算思維發(fā)展的深度，是學(xué)習(xí)者“能力”發(fā)展到高階階段并內(nèi)化為素養(yǎng)的體現(xiàn)。韌性思維是學(xué)習(xí)者面對困難與挑戰(zhàn)的時(shí)的思維傾向，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)者在“應(yīng)對”方面的素養(yǎng)習(xí)得。積極情感的形成是通過與外部世界的“交互”，以獲得積極情感體驗(yàn)，并最終內(nèi)化為個(gè)人品質(zhì)。

四 整合編程韌性的計(jì)算思維教育策略

在計(jì)算思維教育中引入編程韌性要素的目的是為現(xiàn)有的計(jì)算思維教育補(bǔ)充思維監(jiān)控能力、非認(rèn)知因素、數(shù)字時(shí)代生存的適應(yīng)力等方面的教育內(nèi)容，從而全面地培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維。前文的整合結(jié)構(gòu)模型描繪了編程韌性在各培養(yǎng)層次的具體要素。為了落實(shí)上述的各個(gè)要素，應(yīng)針對各培養(yǎng)層次中的具體內(nèi)容，設(shè)計(jì)整合編程韌性要素的計(jì)算思維教育策略。由此，本研究從“雙基”層、實(shí)踐層、素養(yǎng)層三層次的具體內(nèi)容出發(fā)，提出了如下計(jì)算思維教育策略。

1 “雙基”層：計(jì)算思維教育教學(xué)內(nèi)容的篩選與重構(gòu)

“雙基”層所涉及的基本能力與技能是后續(xù)推動(dòng)計(jì)算思維發(fā)展和發(fā)展編程韌性的基礎(chǔ)。因此，在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的基本能力與技能時(shí)就應(yīng)當(dāng)有所考慮：①確保編程學(xué)科基本知識的培養(yǎng)落地。編程本身是計(jì)算思維、編程韌性培養(yǎng)的載體，也是一門具有自身學(xué)科知識的具體學(xué)科。高階思維與能力的發(fā)展離不開對學(xué)科基本知識的掌握，只有掌握扎實(shí)的基本知識，才能使學(xué)習(xí)者有能力進(jìn)行后續(xù)的實(shí)踐活動(dòng)。②掌握問題解決的基本知識與方法。計(jì)算思維的基本功能就是幫助學(xué)習(xí)者利用數(shù)字化工具解決問題。因此，學(xué)習(xí)者需要對計(jì)算思維本身的概念、思維過程、所需的思維材料等有一個(gè)基本的概念，為后續(xù)將行為過程轉(zhuǎn)化為思維過程提供認(rèn)知基礎(chǔ)。③掌握基本的人際交互能力。近年來，編程教育越來越重視促進(jìn)學(xué)習(xí)者之間的合作和培養(yǎng)協(xié)作交流能力[34]。因此，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的人際交互能力也是教育者應(yīng)當(dāng)考慮的內(nèi)容，包括但不限于組織和引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組的方法、建立多樣化的交互關(guān)系的方法等。

2 實(shí)踐層：計(jì)算思維教育實(shí)踐中編程韌性維度的強(qiáng)化

實(shí)踐層是學(xué)習(xí)者鞏固基本知識與能力，并將其進(jìn)一步內(nèi)化為素養(yǎng)的階段，因此在實(shí)踐層不僅要考慮到編程學(xué)科自身的實(shí)踐過程，還要結(jié)合編程韌性中的韌性取向，設(shè)置有關(guān)的學(xué)習(xí)活動(dòng)：①開展適當(dāng)?shù)木幊叹毩?xí)與實(shí)踐。這一層的實(shí)踐內(nèi)容應(yīng)基于學(xué)習(xí)者的“最近發(fā)展區(qū)”，在其已掌握的基本編程能力的基礎(chǔ)上，設(shè)置難度恰當(dāng)且具有一定現(xiàn)實(shí)意義的實(shí)踐題目。為此，不僅要鞏固學(xué)習(xí)者編程技能，還要令學(xué)習(xí)者進(jìn)行自我挑戰(zhàn)、體會(huì)借助編程工具解決實(shí)際生活問題創(chuàng)造情境。②在可控范圍內(nèi)人為制造風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。解決風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)的過程就是應(yīng)用計(jì)算思維來解決實(shí)際問題的過程，也是幫助學(xué)習(xí)者獲得“韌性”與積極自我概念的過程。因此，可以在教育教學(xué)過程中，人為改變一些數(shù)字環(huán)境或技術(shù)條件，讓學(xué)習(xí)者在不同的環(huán)境下，利用不同的工具進(jìn)行問題解決，最終形成對數(shù)字環(huán)境和技術(shù)工具的積極看法，并習(xí)得韌性素養(yǎng)。③以小組合作為主要的形式組織學(xué)習(xí)。在開展小組合作的學(xué)習(xí)形式前，必須確保心理與社會(huì)環(huán)境的“安全”，可以在開放包容的課堂氛圍中，構(gòu)建同伴協(xié)作學(xué)習(xí)、同伴配對學(xué)習(xí)等新型人際關(guān)系，形成具有包容度和歸屬感的新型課堂環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，以小組合作為編程課程學(xué)習(xí)的組織形式，一方面是通過引導(dǎo)組內(nèi)的協(xié)作學(xué)習(xí)來提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果；另一方面是使學(xué)習(xí)者采用小組合作形式，通過與同學(xué)、教師的交互解決實(shí)際問題，并在此過程中發(fā)展自身品德及與人交互的積極態(tài)度和能力。

3 素養(yǎng)層：思維發(fā)展與韌性取向的計(jì)算思維教育理念的重構(gòu)

教育理念決定著教育實(shí)踐活動(dòng)的價(jià)值取向與追求，不僅要重視問題解決能力的習(xí)得，同樣也要重視計(jì)算思維作為一種思維全面的發(fā)展：①構(gòu)建以計(jì)算思維品質(zhì)深入發(fā)展為目標(biāo)的計(jì)算思維教育理念。計(jì)算思維的最終目的之一是使學(xué)習(xí)者獲得數(shù)字化時(shí)代生存的基本能力。數(shù)字化社會(huì)的發(fā)展日新月異，其中的數(shù)字環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)的快速迭代等都要求學(xué)習(xí)者能夠識別問題的內(nèi)在本質(zhì)，并靈活地對其加以處理。因此，計(jì)算思維的培養(yǎng)應(yīng)關(guān)注到計(jì)算思維品質(zhì)，特別是計(jì)算思維深度、靈活度、創(chuàng)造力、批判性等方面的發(fā)展。②重視學(xué)習(xí)者韌性品質(zhì)的獲得，重點(diǎn)是要挖掘韌性素養(yǎng)的心智源泉。內(nèi)隱智力理論認(rèn)為，持有積極認(rèn)知的學(xué)習(xí)者會(huì)將失敗歸因于缺乏努力與策略不當(dāng)，而非自身的智力缺陷[35]。這樣學(xué)習(xí)者會(huì)選擇更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，并在面對困難與挑戰(zhàn)時(shí)會(huì)傾向于采用積極的應(yīng)對策略，投入更多的精力，且表現(xiàn)出更強(qiáng)的堅(jiān)持性、更高水平的“掌控感”以及更深厚的興趣和積極情緒[36]。因此，要重視幫助學(xué)習(xí)者建立積極的自我認(rèn)知，而這種認(rèn)知?jiǎng)t是幫助學(xué)習(xí)者應(yīng)對挑戰(zhàn)的重要心理品質(zhì)。③重視學(xué)習(xí)者積極情感的培養(yǎng)。這種積極情感來源于多個(gè)方面，可以源于學(xué)習(xí)者在學(xué)業(yè)上的成功，也可以源于學(xué)習(xí)者與他人的交互活動(dòng)——一是在學(xué)業(yè)任務(wù)的設(shè)計(jì)上可以采用個(gè)性化的任務(wù)設(shè)計(jì)方法。個(gè)性化任務(wù)（Individualizing Task）是認(rèn)知行為治療法的組成部分，用以治療個(gè)體焦慮、改善個(gè)體錯(cuò)誤的自我認(rèn)知[37]等?！绊g性”的獲得離不開對“成功”的感知。因此，為不同的學(xué)習(xí)者設(shè)定有效目標(biāo)，制定個(gè)性化任務(wù)的意義在于重構(gòu)學(xué)習(xí)過程并使學(xué)習(xí)者在其中盡可能多地獲得成功的機(jī)會(huì)、體驗(yàn)成功的過程，以提高學(xué)習(xí)者的自我效能感與自我概念。二是在人際交互方面，應(yīng)以學(xué)習(xí)者人格的和諧發(fā)展為核心，關(guān)注學(xué)習(xí)者獨(dú)立的思維過程、與人協(xié)作過程，挖掘?qū)W習(xí)過程中的閃光點(diǎn)，減少不必要的干預(yù)，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者自主表達(dá)，認(rèn)真傾聽學(xué)習(xí)者的觀點(diǎn)，教學(xué)評價(jià)聯(lián)系具體實(shí)際，以幫助學(xué)習(xí)者在開放包容的人際關(guān)系中發(fā)展積極的心理品質(zhì)。

五 結(jié)語

本研究從數(shù)字時(shí)代背景出發(fā)，首先在理論層面闡述了計(jì)算思維與數(shù)字韌性的重要性，總結(jié)了兩者在教育教學(xué)方面的結(jié)合概念，即編程韌性；然后以韌性發(fā)展的“7C”能力結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合編程韌性的概念內(nèi)涵與編程教育的教育實(shí)際，構(gòu)建了編程韌性的“4C”能力結(jié)構(gòu)模型、編程韌性要素與編程課程的整合結(jié)構(gòu)模型；最后分別從計(jì)算思維教育教學(xué)內(nèi)容的篩選與重構(gòu)、在計(jì)算思維教育實(shí)踐中突出編程韌性元素、重構(gòu)思維發(fā)展與韌性取向的計(jì)算思維教育理念三個(gè)方面提出了整合編程韌性的計(jì)算思維教育策略，以期為編程韌性的教育實(shí)踐和融入“韌性”要素的計(jì)算思維的培養(yǎng)實(shí)踐提供參考。

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Programming Resilience: A New Issue for Cultivating Computational Thinking in the Digital Age

WANG You-mei NAN Xi-xuan LI Ning-yu YIN Yi-qing LIU Chen-chen

Computational thinking is the basic quality that digital citizens should have in the information society. At present, programming education is the main path of computational thinking education, and its educational objectives mostly stay in the cultivation of learners’ “problem solving ability”, resulting in the neglect of the cultivation of non-“computational” literacy inherent in computational thinking. The cultivation of “resilience” is becoming an important direction for the cultivation of non-“computational” literacy in computational thinking. At the same time, computational thinking integrating “resilience” elements will better help learners adapt to digital survival. However, the specific expression and constituent elements of “resilience” in programming education practice are not clear, and the problem of its integration with all aspects of programming curricula has not been solved. In order to solve the above problems, this paper firstly described the basic background and connotation of programming resilience. Then, based on the 7C capability structure model of “resilience” development and the actual characteristics of programming curricula, the paper constructed the “4C” capability structure model of programming resilience, and further put forward the integrated structure model of programming resilience elements and programming curricula. Finally, the paper puts forward the educational strategy of computing thinking that integrated programming resilience, in order to provide reference for the comprehensive training of computing thinking and the development of educational practice of programming resilience.

programming resilience; computational thinking; digital resilience; programming education

G40-057

A

1009—8097（2023）02—0014—10

10.3969/j.issn.1009-8097.2023.02.002

本文為全國教育科學(xué)規(guī)劃2021年度國家一般課題“教育領(lǐng)域人工智能應(yīng)用的倫理風(fēng)險(xiǎn)與防范對策研究”（項(xiàng)目編號：BCA210086）的階段性研究成果。

王佑鎂，教授，博士，研究方向?yàn)橹腔劢逃?、人工智能教育、?shù)字閱讀等，郵箱為wangyoumei@126.com。

2022年10月23日

編輯：小時(shí)