任思國 龔超 王冀 袁中果

摘? ?要：隨著信息和數(shù)字技術的不斷發(fā)展，計算思維和創(chuàng)新思維逐漸成為個體適應未來社會的必備素養(yǎng)。而編程教育作為培養(yǎng)個體計算思維和創(chuàng)新思維的重要途徑之一，也成為當前各國基礎教育體系的重要組成部分。2016年，日本政府提出自2020年開始實施日本小學編程教育必修化。經(jīng)過幾年的發(fā)展，日本小學編程教育工作涌現(xiàn)出很多新理念、新思路、新做法。文章通過對日本小學編程教育的相關資料進行梳理分析，總結了日本小學編程教育必修化的背景及主要措施，分析了日本小學編程教育必修化的特點及難點，以期對我國小學編程教育工作的開展提供有益啟示。

關鍵詞：日本;小學;編程教育;必修化;計算思維;人工智能

中圖分類號：G51? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1672-1128.2023.05.004

一、引言

2017年7月，中國國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），明確指出：實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣[1]。在人工智能教育上升到國家戰(zhàn)略的同時，中小學編程也在如火如荼地進行。

自《規(guī)劃》頒布實施以來，中國教育部先后出臺了一系列促進中小學編程教育的政策文件，如《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》[2]《教育信息化2.0行動計劃》[3]《2019年教育信息化和網(wǎng)絡安全工作要點》[4]《關于引導規(guī)范教育移動互聯(lián)網(wǎng)應用有序健康發(fā)展的意見》[5]《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》[6]《教育部關于加強和改進新時代基礎教育教研工作的意見》[7]《教育部等五部門關于大力加強中小學線上教育教學資源建設與應用的意見》[8]等。

在小學編程教育研究層面，眾多研究者從理論和實踐方面進行了不同的探討。例如，李玉閣等認為，中國編程教育尚處于起步階段，編程教育多以企業(yè)研發(fā)產(chǎn)品以及機構培訓的方式存在，在中小學相應的教學模式、理論基礎、資源建設等方面尚未完善[9]。魏曉風等分析了國外中小學編程教育發(fā)展的特點與經(jīng)驗，并針對中國中小學編程教育的現(xiàn)狀與問題探討了中小學開展編程教育的路徑，為推動中國中小學編程教育有序發(fā)展提供了借鑒[10]。洪竟雄等利用實踐經(jīng)驗系統(tǒng)探討了中小學編程課程體系建設策略，認為加強區(qū)域內(nèi)編程課程體系建設勢在必行[11]。杜曉敏等針對中小學編程的課程設置、課程內(nèi)容、課程實施、課程資源、課程評價和師資培養(yǎng)等關鍵內(nèi)容進行了研究，提出了一些針對性的建設方案[12]。顧婧萱認為中小學計算機編程語言教學中還存在諸多問題，并提出了一些相關建議[13]。張潔等認為中國在編程教育方面落后于其他國家，缺乏實踐經(jīng)驗，在梳理中國中小學程序設計教育現(xiàn)狀后對其發(fā)展路徑以及策略等進行了深入的研究和探討[14]?？到ǔ到y(tǒng)研究了芬蘭中小學編程教育，包括計算思維培養(yǎng)、課程設置、教師培訓等，為中國中小學編程提供了啟示[15]。劉敏等通過研究發(fā)現(xiàn)結對編程是中小學編程教育的首選教學組織形式，有助于推動結對編程在中小學編程教育的實踐應用與推廣[16]。從這些文獻研究的整體來看，中國中小學編程教育仍然處于起步階段，從頂層設計、課程體系、師資水平等方面存在一定的問題。

在中國積極開展小學編程教育的同時，日本也在該領域進行了積極探索。自2016年日本科學文部省提出2020年正式在全國實施小學編程教育必修化政策以來，日本各界均為小學編程必修化做出了諸多探討與努力，并在小學編程教育方面積累了不少經(jīng)驗。本文通過對日本小學編程教育必修化的相關內(nèi)容以及《小學學習指導要領》[17]、各版本《小學編程教育指南》[18-20]等進行系統(tǒng)梳理，以期為中國小學編程教育事業(yè)的發(fā)展提供參考與借鑒。

二、日本小學編程教育必修化的背景

日本文部科學省提出2020年小學要全面實施編程教育必修化[21]，并在頂層設計方面，分別頒布了《小學學習指導要領》《小學編程教育指南（第一版）》《小學編程教育指南（第二版）》和《小學編程教育指南（第三版）》等文件，小學編程教育一時間成為日本全民關注的焦點。日本文部科學省之所以提出小學編程必修化，筆者認為有時代發(fā)展、國家競爭以及經(jīng)驗借鑒等幾個主要因素。

（一）時代發(fā)展

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術的發(fā)展，世界迎來了第四次工業(yè)革命。在《日本再興戰(zhàn)略2016》中，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和機器人等技術革新所帶來的“第四次工業(yè)革命”的實現(xiàn)被日本視為增長戰(zhàn)略的一大支柱[22]。日本政府提出了社會5.0（Society5.0）的概念，即通過第四次工業(yè)革命實現(xiàn)的超智慧社會體系。為了實現(xiàn)社會5.0，人工智能技術作為最重要的手段之一必不可少，而編程作為人工智能的基礎則顯得尤為必要。

（二）國家競爭

世界很多國家已經(jīng)將發(fā)展人工智能上升到國家戰(zhàn)略層面，人工智能在未來國家之間的競爭中必將發(fā)揮重要作用。日本的現(xiàn)實問題是人工智能人才相對于需求嚴重不足。據(jù)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省調(diào)研報告稱[23]，日本人工智能市場于2020年、2025年和2030年的人才缺口分別為4.4萬人、8.8萬人和12.4萬人。從企業(yè)內(nèi)人工智能人才的實際情況來看，即使是IT企業(yè)，也有85%的日本企業(yè)回答“沒有確保人工智能人才”。報告中指出，2030年預計日本IT人才缺口將達到78.9萬人。而作為人工智能技術基礎的編程教育是實現(xiàn)人工智能人才戰(zhàn)略的重要保障。

（三）經(jīng)驗借鑒

日本曾在小學進行過編程教育，然而由于缺乏頂層設計，導致教學內(nèi)容參差不齊，校內(nèi)學時難以保障，因此教育效果并不顯著。一些學者認為，日本雖然是發(fā)達國家，但編程教育的實施卻比其他國家落后[24]。一些國家很早就在小學實施了編程教育必修化，在文部科學省制定相關政策的數(shù)年前，就開始對各國實施編程教育的相關工作展開了調(diào)研，表1給出了不同國家小學編程教育必修化的開始年份。

三、日本小學編程教育必修化的具體舉措

（一）定位清晰明確，重視素質(zhì)能力提升

1.目標明確，界定清晰

2018年3月，日本文部科學省發(fā)布《小學編程教育指南（第一版）》;同年11月，《小學編程教育指南（第二版）》發(fā)布;2020年2月，《小學編程教育指南（第三版）》發(fā)布?？偟膩砜?，三個版本中并無實質(zhì)內(nèi)容的刪減，但相較于第一版，第二版中細化明確了編程教育的教學目標，并增補了實際教學案例輔以說明;第三版進一步添加了校企合作授課的案例，同時也增加了信息化授課環(huán)境要求和教師培訓的相關內(nèi)容。因此，本文主要以《小學編程教育指南（第三版）》（以下簡稱《教育指南》）為分析對象。

《教育指南》對小學編程教育的目標進行了論述，主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是培養(yǎng)計算思維;二是意識到編程的功用，理解信息技術是建設信息社會的基石，培養(yǎng)利用計算機建設更好的社會生活態(tài)度;三是通過在各學科教學中加入編程教育，加深對每個學科內(nèi)容的理解?？梢钥闯?，日本文部科學省在編程教育上，更加注重的是思維的鍛煉，生活態(tài)度的培養(yǎng)以及編程與各學科的交叉融合，并未強調(diào)編程技能的提升。

從日本文部科學省短時間內(nèi)相繼出臺三版《小學編程教育指南》可以看出，日本的小學編程教育正在不斷更新完善。

2.計算思維培養(yǎng)的重要性

周以真教授最早提出并倡導“計算思維”的概念。所謂“計算思維”，是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動，代表了一種普遍適用的態(tài)度和技能，不僅僅是計算機科學家，每個人都應該學習和利用[26]?！督逃改稀分赋?，編程是隨著時間推移普遍需要的一種能力，無論將來從事什么專業(yè)，計算思維都十分重要，并將計算思維的培養(yǎng)放到了首位，提倡讓兒童在編程和使用計算機時體驗到樂趣和成就感，提升程序能夠解決問題的意識，激發(fā)好奇心，從而充分發(fā)展計算思維，這也是各學科學習的基礎。計算思維是對事物進行邏輯思維的一種有效補充，鼓勵學生通過試錯的方式提升解決問題的能力（見圖1）。在編程過程中，學生還要充分結合身邊的問題，熱心參加各種活動，進一步強化更多利用編程完成任務的意識以及建立美好社會的態(tài)度，并利用編程鞏固各個學科的內(nèi)容，豐富學習方式。

3.利用編程教育提升學生素質(zhì)能力

日本小學編程教育的目的不僅在于提升學生的計算思維能力，還主張將能力的培養(yǎng)與社會生活問題相結合，從而深化學生對編程教育目的的認知?！督逃改稀诽岢隽藢W生的三大素質(zhì)，即：知識和技能;思考力、判斷力、表達能力;好學之心和人生觀。其中，知識和技能在小學階段體現(xiàn)為培養(yǎng)學生在日常生活中利用編程分析解決問題的意識與思維，而非專門的程序設計;思考力、判斷力和表達能力是計算思維的一種體現(xiàn)方式，是一邊思考、一邊試錯、一邊修正從而解決問題的能力，是一個不斷迭代試錯的過程;好學之心和人生觀更多地是指培養(yǎng)學生主動利用編程改善生活，構筑美好社會的素質(zhì)，涉及道德倫理、拼搏精神、協(xié)作能力、版權意識、信息安全意識，等等。

（二）未給編程獨立設科，打造天然“編程+X”課程

1.未設置獨立編程科目

文部科學省并未將編程設置為一個獨立的科目，而是在現(xiàn)有的課程中加入編程元素，日本小學課程科目如表2所示[17]。這種融入各學科的編程教育與單獨設置編程課的做法各有利弊，單就編程與各學科緊密結合這一做法來說，它能夠讓學生們更好地了解編程所帶來的實際用處，能夠進一步擴展計算思維的培養(yǎng)。

盡管日本小學編程沒有設置單獨的科目，然而為了保證編程教育能夠有效的實施，《教育指南》也指出了在不增加小學生的負擔下，學校可以自主決定是否教授一些編程基礎內(nèi)容。

2.編程與課程融合的類型

《教育指南》中指出，編程教育與課程融合存在多種類型，可以分為以下幾類：一是《小學學習指導要領》中要求實施的內(nèi)容及示例;二是盡管并未在《小學學習指導要領》中給出示例，但給出了具體要求的內(nèi)容;三是在教育課程體系內(nèi)，但不屬于各學科教學的內(nèi)容;四是如學習興趣小組等以部分學生為教學對象的教育課程體系內(nèi)的教學活動;五是將學校作為活動場地，但是屬于教育課程體系之外的課程;六是學校之外的編程學習機會。

《教育指南》同時給出了上述六種類型編程教育與課程融合的一些指導說明，這里分別用A～F類進行指代。A類與B類均給予了詳細的說明，比如在學習算數(shù)時，要讓學生意識到編程和數(shù)學思維在畫圖中的關系和優(yōu)勢，在理科課程的學習中，讓學生們用編程的思維方式意識到諸如電氣產(chǎn)品的使用程序。C類則是為了更好地培養(yǎng)學生的計算思維以及對編程的認識而設計的，并期望各學校進行具有趣味性、成就感以及兼?zhèn)鋭?chuàng)造性的案例開發(fā)，但不要加重學生們的負擔;D類是指參加俱樂部的這類特定學生需要參與的編程活動;E類和F類則是針對校外的各方提出的小學生編程課程及活動等相關內(nèi)容。

《教育指南》認為，在小學的編程教育中，應該根據(jù)各個地區(qū)的實際情況和特點進行，并積極探討各地教學單位之間的協(xié)作?？紤]到不同地域的特性，將編程教育與學生學習生活所在地的自然資源、文化風俗等結合，既能學習編程又能加深對地區(qū)的了解，是一個非常值得深入研究的課題。由此可見，日本的小學編程教育，從一開始就是“編程+X”。

四、日本小學編程教育的特點

一是定位清晰，明確小學編程教育內(nèi)容。在小學教授編程，首先面對的是知識與技能，是利用編程培養(yǎng)解決問題的意識與思維，而不是單純的程序設計;其次，利用編程提升學生的思考力、判斷力以及表達能力;最后，利用編程強化學生的道德倫理、法律法規(guī)、信息安全意識、拼搏精神、協(xié)作能力等，保持好學之心與樹立正確人生觀。

二是交叉融合，利用編程賦能各類學科。日本小學將編程教育融入各門學科，既在學習編程的同時培養(yǎng)了計算思維，又加深了對其他各學科的理解。此外，日本還規(guī)定小學編程需要與實際生活和社會發(fā)展相結合，以此培養(yǎng)學生觀察生活的習慣，強化理論學習與實際應用相結合的思維模式。

三是思維提升，激發(fā)好奇解決實際問題。日本小學編程教育十分重視計算思維的培養(yǎng)，將計算思維視為一種無論選擇何種課程或從事哪種專業(yè)都應具備的一種能力。在小學編程教育上更多的是讓學生進行體驗、思考與創(chuàng)造，而并非進行專業(yè)知識和技能的訓練。

四是全面培養(yǎng)，編程與人文倫理同步跟進。日本小學編程教育中除了計算思維培養(yǎng)、知識傳授以外，還將道德教育、社會調(diào)研等與編程教育緊密結合，這些做法值得借鑒。編程教育涉及信息的收集、整理、分析以及匯總和表達等幾個主要環(huán)節(jié)，因此需要同步培養(yǎng)學生對信息的敏銳性、真實性以及對外發(fā)布信息的積極性，提升學生的信息社會責任意識。

五是重視保障，師資設備均有系統(tǒng)規(guī)劃。日本小學編程教育必修化對師資水平以及設備環(huán)境等均提出了不小的挑戰(zhàn)，為此日本政府相關部門高度重視，多次組織研討并制定規(guī)劃，通過分階段實施，逐步提升師資水平與改善設備環(huán)境。

六是共建生態(tài)，積極引入社會各界力量。小學編程教育離不開社會各方力量的參與，日本政府最初就將學校與外部合作的思路及對策寫入官方文件，通過與大學、團體、非營利組織、企業(yè)等機構的合作，不但給小學編程課堂的學生帶去更多生動的實際案例，同時也對教師水平的提升給予了很大幫助。文部科學省、總務省、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省以體驗性編程活動、普及和推進學校的編程教育為目標，與學校相關人員、教育相關人員、IT相關企業(yè)、產(chǎn)業(yè)界聯(lián)合，多方合作設立了“未來的學習聯(lián)盟”。

五、日本小學編程必修化實施的難點與發(fā)展

（一）重視小學師資培養(yǎng)

日本政府認為，小學編程教育必修化面臨的一個非常棘手的問題就是師資不足。具體表現(xiàn)在，小學各科教師無法及時參與編程教育相關進修，此外，難以確保教師的編程教學水平滿足教學要求。為了解決這一問題，“大篷車式”的教育模式受到青睞，即外校講師每日進駐一校，每個學校每天保證有兩名講師。通過上述形式積累經(jīng)驗，旨在于2030年前后從“大篷車式”教育模式過渡到專職教師教學模式。

（二）加大設備投入力度

編程教育必修化對設備和環(huán)境提出了嚴格要求，比如：在普通教室很難完成編程教育;需要滿足每名學生均有設備;需要建設并確保校內(nèi)流暢的網(wǎng)絡通訊環(huán)境。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，截止2016年3月1日，日本全國平均每6.2個在校兒童共用一臺計算機，校內(nèi)網(wǎng)和無線網(wǎng)絡鋪設率分別為87.7%與26.1%，購置電子黑板的學校僅為21.9%[27]。為了《教育指南》的順利實施，文部科學省制定了“教育ICT化環(huán)境改善五年計劃（2018—2022財年）”，并為此制定措施，每年籌措1805億日元的地方財政用于此項計劃。截至2021年末，已有98.5%的自治體完成了“1人1設備”的環(huán)境搭建目標，剩余1.5%的自治體也計劃于2022年4月以后逐步完成目標[28]。

教育過程中的成本問題是一個重要的考慮因素。為了能夠讓編程教育必修化順利實施，日本政府頒布并實施如“自帶設備辦公”（Bring Your Own Device，BYOD）等相關政策，并積極組織開展不使用電腦與平板電腦等插電設備的教材編寫交流研討活動。如何有效降低成本已經(jīng)成為日本小學編程教育必修化的一個重要課題。

（三）多方力量共筑生態(tài)

日本中小學編程教育必修化的一個現(xiàn)狀是，進行編程教育的教師大多沒有接受過正規(guī)的編程訓練，在課程教案制作以及教學等方面處于摸索狀態(tài)。為了解決這一問題，無論是政府還是學界，均認為小學編程教育必修化需要來自企業(yè)和機構等多方力量的援助。

外部多方力量的參與已經(jīng)成為學校編程教育課程管理的內(nèi)容之一。首先，有經(jīng)驗的校外人士可以按照教學目標要求作為校外講師來給學生們授課;其次，有實力的企業(yè)可利用公益活動捐贈教學設備助力教學;再次，以特定的形式進行師資培訓，并通過將老師與技術支持人員建立聯(lián)系等多種方式，提升教師們的編程教學水平。此外，招募志愿者也是小學編程教育的一個重要舉措。最后，利用跨地區(qū)的產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、人才等資源合作也可以推動小學編程教育必須化的進程。

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