少兒編程教育學(xué)思考與實(shí)踐路徑探索

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摘要:開展少兒編程教育是培養(yǎng)人工智能時(shí)代“數(shù)字化公民”的內(nèi)在要求，對創(chuàng)新型社會建設(shè)具有重要影響和積極作用。基于實(shí)施少兒編程教育的歷史必然性、少兒編程教育的多元智能基礎(chǔ)、目標(biāo)價(jià)值及其教育學(xué)意義，分析推進(jìn)少兒編程教育的主要路徑，進(jìn)而對少兒編程教育的語言選擇、教材開發(fā)、環(huán)境建設(shè)等提出建議。

關(guān)鍵詞:少兒編程;教育學(xué)意義;編程思維;課程開發(fā)

人工智能時(shí)代對人的核心素養(yǎng)提出了更高要求，學(xué)習(xí)和掌握信息技術(shù)已經(jīng)成為未來社會“數(shù)字化公民”的必備技能之一。信息意識、編程思維、數(shù)字技術(shù)越早培養(yǎng)優(yōu)勢就越大，開展信息技術(shù)教育應(yīng)從小抓起。實(shí)施編程教育是世界各國加強(qiáng)信息技術(shù)教育和人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，如何科學(xué)有效地實(shí)施少兒編程教育，是很多學(xué)者都在進(jìn)行探索的問題。基于多年從事低齡兒童編程教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合相關(guān)理論研究，對少兒編程教育進(jìn)行思考與探析。

一、開展少兒編程教育是社會發(fā)展的需要

少兒編程教育因技術(shù)發(fā)展而生，隨社會進(jìn)步而興，有著廣泛的社會背景和發(fā)展邏輯。

1.時(shí)代要求

編程教育包括少兒編程教育，有著廣闊的時(shí)代背景，人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展推動了人類社會加快進(jìn)入人工智能時(shí)代。時(shí)展趨勢對人的能力素養(yǎng)提出了全新的要求，也給教育改革發(fā)展提出了嶄新的命題。國內(nèi)外研究中“智能素養(yǎng)”概念的產(chǎn)生正是這種要求的客觀反映。研究認(rèn)為，智能思維是“智能素養(yǎng)”的構(gòu)成要素，AI編程思維能力是其核心思維，也是人工智能時(shí)代人們必須掌握的核心素養(yǎng)。“在雅典時(shí)期，不具備讀寫能力的人被排除在權(quán)利結(jié)構(gòu)之外，而未來不具備編程思維的人也有可能遭到時(shí)代的淘汰。”［1］語言表達(dá)雖然詩意，揭示的道理卻令人深思。深入開展編程教育是培養(yǎng)編程思維能力的必然途徑，同時(shí)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)語言技術(shù)的發(fā)展也為編程和編程教育提供了支撐。單就少兒編程教育而言，從早期的Logo“海龜機(jī)器人”發(fā)展到現(xiàn)在的Scratch、CodeMonkey、Lego機(jī)器人，由此更加貼合少兒心智發(fā)展規(guī)律和認(rèn)知特點(diǎn)，使實(shí)施少兒編程教育成為可能。

2.國家推動

我國和以美國為代表的西方國家都對信息素養(yǎng)的重要性有著深刻認(rèn)識，都把編程教育作為信息素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑擺上了重要位置。早在4年美國即成立了計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(CSTA)，7年CSTA對CSTAK-12計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂和［2］，目標(biāo)是使美國學(xué)生成為世界上計(jì)算密集型受過良好教育的公民，為未來職業(yè)做好準(zhǔn)備。CS-TA提出的標(biāo)準(zhǔn)包括核心概念和核心實(shí)踐兩部分，其中核心概念側(cè)重于內(nèi)容領(lǐng)域，包括算法和編程(字母A表示)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(字母C表示)、數(shù)據(jù)和分析(字母D表示)、計(jì)算機(jī)的影響(字母I表示)、網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)(字母N表示)五個(gè)方面。隨著人工智能時(shí)代的到來，算法和編程、數(shù)據(jù)和分析等標(biāo)準(zhǔn)的重要性顯得愈加凸顯。我國從19年起就設(shè)立了全國青少年計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競賽，后來發(fā)展為全國信息學(xué)奧林匹克競賽，成為青少年五大學(xué)科競賽之一。7年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，0年前后中國人工智能人才缺口將超過0萬，在未來編程將成為孩子必備的基本技能，并提出中小學(xué)校要逐步推廣編程教育。8年1月教育部將編程語言、算法等劃入高中新課標(biāo)，同年教育部的《教育信息化2．0行動計(jì)劃》強(qiáng)調(diào)，要提高中小學(xué)生和教師的信息技術(shù)素養(yǎng)。浙江省落實(shí)步伐最快，在8年出臺的信息技術(shù)課程改革方案中將編程語言Python列為信息技術(shù)高考內(nèi)容，盡管此時(shí)的信息技術(shù)課程為“3+3”選考課程，但從中卻可見教育主管部門對編程教育的日益重視。

3.社會響應(yīng)

順應(yīng)時(shí)代要求，響應(yīng)國家需要，編程教育得以蓬勃發(fā)展，并且形成了兩種主流模式:一種是英美等國模式，把編程當(dāng)作單獨(dú)的學(xué)科來進(jìn)行教育教學(xué);另一種是芬蘭、新加坡等國模式，以學(xué)科融合的方式進(jìn)行編程教育。不僅面向大中學(xué)生，少兒編程教育也得到了很大的發(fā)展。美國著名數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)公司HackerRank在8年的《7年開發(fā)技能報(bào)告》就對全球各個(gè)國家5—?dú)q少兒編程教育滲透率做了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，具體結(jié)果如圖1所示。從圖1數(shù)據(jù)來看，少兒編程教育在世界代表性國家中得到了很大發(fā)展，但也呈現(xiàn)出不均衡的特點(diǎn)，信息技術(shù)發(fā)達(dá)國家的少兒編程教育滲透率較高，以美國為最，達(dá)到了驚人的44．8%，我國少兒編程教育還處于起步階段，滲透率僅為0．96%，仍具有極大的發(fā)展空間。與英美等國模式不同，我國少兒編程教育表現(xiàn)為社會培訓(xùn)機(jī)構(gòu)感知敏銳、行動迅速，而中小學(xué)校則認(rèn)識不足、動作緩慢。經(jīng)過一段時(shí)期的實(shí)踐，有的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所開展的少兒編程教育課程已初成體系，具備了較大的應(yīng)用價(jià)值。比如傲夢編程根據(jù)美國CS-TAK-12課程標(biāo)準(zhǔn)，針對中國6—18歲的孩子制定了階梯式在線少兒編程課程體系［3］(如圖2所示)，為少兒編程教育的實(shí)施進(jìn)行了有益探索。

二、少兒編程教育的教育學(xué)思考

以教育學(xué)視角觀照，實(shí)施少兒編程教育具備受眾智能基礎(chǔ)，主要價(jià)值在于發(fā)展少兒編程思維，且與少兒其他素養(yǎng)發(fā)展并行不悖。

1.少兒學(xué)習(xí)編程具備智能基礎(chǔ)

人的智能包含多個(gè)方面，呈現(xiàn)為多元結(jié)構(gòu)。美國著名心理學(xué)家和教育學(xué)家加德納(H．Gardner)19年通過《智能的結(jié)構(gòu)》一書首先系統(tǒng)地提出了多元智能理論(theoryofmultipleintelligences，簡稱MI理論)，指出人的智能包括言語語言智能、數(shù)理邏輯智能、視覺空間智能、自然觀察智能、音樂韻律智能、身體運(yùn)動智能、人際溝通智能、自我認(rèn)識智能等八種智能。不同年齡段兒童的多元智能發(fā)展程度不同，但4—5歲左右的幼兒在語言智能上已經(jīng)能夠描述事物的特征、細(xì)節(jié)和以往的經(jīng)驗(yàn);在視覺空間智能上能進(jìn)行色彩分類，正確掌握半圓形、梯形等，并有創(chuàng)意性地運(yùn)用形狀;在數(shù)理邏輯智能上能認(rèn)讀數(shù)字并依兩個(gè)指定條件將物品分類，會運(yùn)用規(guī)律解決問題;在自然認(rèn)知智能上能理解自然實(shí)驗(yàn)的意義，會把同類事物進(jìn)行歸納等，這些都為少兒編程的學(xué)習(xí)提供了智力基礎(chǔ)。美國學(xué)者(Kazakoff等，20;Sulli-van和Bers，6)研究指出，4歲左右的兒童能夠掌握排序、并行編程、循環(huán)過程和條件語句等基本概念，而這些概念都是計(jì)算思維的核心概念，這些研究表明少兒具備學(xué)習(xí)編程的智能基礎(chǔ)。

2.少兒編程教育的價(jià)值是發(fā)展兒童編程思維

編程教育符合以兒童發(fā)展為中心的學(xué)生觀、以生活實(shí)際為內(nèi)容的課程觀、以解決問題為方法的教學(xué)觀［4］，具有重要的教育學(xué)意義。但對不同年齡段的學(xué)生而言，實(shí)施編程教育的價(jià)值取向并不完全相同。就少兒編程而言，其根本目的并不在于系統(tǒng)學(xué)習(xí)編程語言、方法技巧甚至是問題解決本身，而在于通過編程實(shí)踐過程來發(fā)展兒童的編程思維。Logo語言之父、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的提出者派珀特(Sey-mourPapert)就指出，讓孩子對電腦編程，而不是讓電腦對孩子編程。編程思維也稱計(jì)算思維(compu-tationalthinking)，是指包含了問題表達(dá)及由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一套解決問題的方法［4］。編程思維并不是計(jì)算機(jī)的思維，而永遠(yuǎn)是人的思維，能夠幫助人們理清思維過程，忽略問題細(xì)節(jié)，抽象定義問題，通過篩選信息、制定策略、處理數(shù)據(jù)而最終解決問題。如前文所言，編程思維是未來智能素養(yǎng)的核心構(gòu)成要素，實(shí)施少兒編程教育能夠幫助孩子理清邏輯過程、理解問題，學(xué)會正確采取策略、科學(xué)設(shè)計(jì)路徑，從而提高解決問題的能力。

3.實(shí)施少兒編程教育不影響少兒其他素養(yǎng)發(fā)展

有研究者認(rèn)為，兒童世界中非邏輯比邏輯更重要、想象力比程式化更重要。這種觀點(diǎn)本身沒有錯(cuò)，但以此否定少兒編程教育，有“以并非對立的兩個(gè)概念中的一方來否定另一方”的方法論局限，存在邏輯上的不足。事實(shí)上，少兒學(xué)習(xí)編程并非兒童生活世界的全部，他們的各項(xiàng)智能要素都在各自多彩的生活中得到發(fā)展。編程學(xué)習(xí)只是兒童生活“之一”的活動，少兒不會因?yàn)閷W(xué)習(xí)了編程而制約編程思維之外其他智能要素的發(fā)展，相反對少兒的認(rèn)知能力有積極促進(jìn)作用。東北師范大學(xué)博士生導(dǎo)師姜強(qiáng)等(0)通過實(shí)驗(yàn)研究指出，“編程作為培養(yǎng)高階思維與計(jì)算思維的有效載體，對促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展、協(xié)作和自主學(xué)習(xí)有明顯效力”，“研究發(fā)現(xiàn)，在可視化編程活動中，學(xué)生認(rèn)知與計(jì)算思維的發(fā)展是相互映射的，且其發(fā)展方向具有一致性”，“多給學(xué)生提供鍛煉高階思維的編程實(shí)踐活動，遵循認(rèn)知水平和計(jì)算思維發(fā)展規(guī)律設(shè)計(jì)任務(wù)，才能實(shí)現(xiàn)利用編程進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)的價(jià)值最大化”［5］。因此，實(shí)施少兒編程教育具有教育學(xué)理論基礎(chǔ)，如何科學(xué)組織實(shí)施有待深入研究和實(shí)踐。

三、少兒編程教育的實(shí)施路徑

少兒編程教育已經(jīng)具有了較為廣泛的社會實(shí)踐，但從廣度和深度上看還處于初級階段，無論是少兒編程教育自身還是有關(guān)管理乃至標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，都有待深入探索和實(shí)踐。

1.加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)

我國少兒編程教育還處于起步階段，無論是觀念認(rèn)識還是師資建設(shè)，與國外一些國家相比都存在較大差距，難以適應(yīng)時(shí)展需要。當(dāng)前，中小學(xué)校基本上沒有配備專業(yè)的編程教師，主要依靠信息技術(shù)教師開展計(jì)算機(jī)科學(xué)知識教育，有的學(xué)校甚至連專業(yè)的信息技術(shù)教師都缺乏，只是由其他學(xué)科教師兼帶施教，信息技術(shù)教學(xué)質(zhì)量難以保證，遑論編程教育。有計(jì)劃地逐步配備編程教師是抓當(dāng)前、利長遠(yuǎn)的一項(xiàng)迫切任務(wù)，需要教育主管部門以前瞻思維積極落實(shí)《教育信息化2．0行動計(jì)劃》要求，把中小學(xué)甚至學(xué)前教育編程教師配置擺上重要日程，大力加以推進(jìn)。要分層次加強(qiáng)信息技術(shù)教師和編程教師隊(duì)伍編程教育培訓(xùn)，引導(dǎo)教師隊(duì)伍樹立科學(xué)的編程教育觀念，深入研究少兒智能特征和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，提高分層實(shí)施編程教育的能力，避免采用面向青少年學(xué)生的教學(xué)方法而實(shí)施少兒編程教育，導(dǎo)致少兒編程學(xué)習(xí)無趣、無效，打擊少兒學(xué)習(xí)編程的熱情。此外，支持社會機(jī)構(gòu)開展少兒編程教育是彌補(bǔ)學(xué)校不足的可行途徑，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督管理和培訓(xùn)引導(dǎo)，積極發(fā)揮校外編程教育機(jī)構(gòu)的師資優(yōu)勢、資源優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)校外、線上線下協(xié)同發(fā)展，更好地滿足少兒編程教育的時(shí)代要求和社會需求。

2.開發(fā)少兒編程教育課程

合適的課程是實(shí)施少兒編程教育的關(guān)鍵載體。少兒編程教育課程開發(fā)要圍繞少兒編程教育的目的、根據(jù)少兒身心發(fā)展規(guī)律和學(xué)習(xí)特點(diǎn)來進(jìn)行，主要考慮兩個(gè)方面:一是編程語言的選擇。計(jì)算機(jī)語言技術(shù)發(fā)展到今天，面向少年兒童的編程語言已經(jīng)有很多，且各有側(cè)重和優(yōu)點(diǎn)。但少兒學(xué)習(xí)編程不是為了學(xué)習(xí)編程語言本身，而是以此為工具通過一定的教學(xué)活動發(fā)展編程思維能力，對編程語言只需掌握基本功能和操作即可。不同年齡段少兒具有不同的認(rèn)知特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)選擇適合當(dāng)下年齡段兒童的語言進(jìn)行編程教學(xué)。有作者根據(jù)自身實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)提出了各年齡段少兒學(xué)習(xí)編程的語言選擇，建議4—7歲兒童學(xué)習(xí)scratchJr，7—12歲兒童學(xué)習(xí)scratch2．0離線版，歲以上少兒學(xué)習(xí)Python［6］，這樣比較科學(xué)合理。二是教材開發(fā)或內(nèi)容組織。為促進(jìn)以編程思維為核心的多元智能發(fā)展，激發(fā)和保持兒童編程學(xué)習(xí)興趣，少兒編程教材或教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)游戲性、趣味性，讓孩子在活動中發(fā)現(xiàn)問題、選擇策略、發(fā)展思維。可以采用STEAM教育理念，依托繪本故事創(chuàng)建角色并以其經(jīng)歷為主線，圍繞不同事件將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等內(nèi)容融入項(xiàng)目程序，繪本故事力求與真實(shí)生活相結(jié)合，形成故事系列，體現(xiàn)課程內(nèi)容的系統(tǒng)化和生活化，孩子既可以學(xué)到生活常識，感知情感、音樂、真善美等，也可以自然而然地了解編程工具，感受編程邏輯。此外，每一節(jié)內(nèi)容應(yīng)項(xiàng)目化，無需在乎是否運(yùn)用了編程語言的同一功能，項(xiàng)目化的教學(xué)內(nèi)容會讓孩子在短時(shí)間內(nèi)獲得成功，贏得成功和得到認(rèn)同更能激發(fā)少兒的編程學(xué)習(xí)興趣，從而提升學(xué)習(xí)效果。

3.健全少兒編程教學(xué)場所

少兒編程教育具有一定的特殊性，尤為需要適當(dāng)?shù)臄?shù)字化產(chǎn)品，因此除教室、桌椅等，教學(xué)機(jī)構(gòu)還應(yīng)當(dāng)配備編程專用的數(shù)字化產(chǎn)品和方便教師演示的現(xiàn)代化多媒體教學(xué)設(shè)備。對于學(xué)校而言，應(yīng)著眼長遠(yuǎn)建設(shè)智慧教室，配置高端的現(xiàn)代化多媒體設(shè)施，且做到兒童每人配備一臺平板電腦，功能上做到不僅能講授、演示，還可以實(shí)現(xiàn)兒童搶答，并在大屏幕上講解分享自己的作品，從而突破傳統(tǒng)課堂“師”“生”“教材”的界限，讓少兒體驗(yàn)到教育信息化的力量，能夠在輕松的教學(xué)氛圍中提高對信息技術(shù)的整體認(rèn)知。此外，由于智慧校園設(shè)備投入較大，其建成非一日之功，學(xué)校可加強(qiáng)內(nèi)外合作，在規(guī)范程度高、教學(xué)質(zhì)量好的校外編程教育機(jī)構(gòu)建立研習(xí)基地，以解決硬件環(huán)境、課程資源相對不足的問題。

作者:張祖芹 單位:鹽城師范學(xué)院信息工程學(xué)院