不同探究式教學法對幼兒編程學習的影響

陳翠 鄭淵全 時松

[摘 要] 在兒童早期進行編程教育，可以促進兒童對當今數字化社會的理解。近年來一批專為幼兒開發的編程工具也為幼兒學習編程提供了可能性。為探索結構式探究、引導式探究和開放式探究三種教學法對幼兒編程學習效果的影響，本研究采用準實驗研究方法，對6個班級159名大班兒童進行了8次編程課程的實驗干預。結果顯示，幼兒可以掌握排序、循環、條件分支等基本編程概念;引導探究組幼兒在編程學習上的表現顯著優于開放探究組和結構探究組，開放探究組和結構探究組則無顯著差異。有條件的幼兒園可以適當開展編程教育，教師在組織和實施編程活動時應更多使用引導式探究教學法，既給予幼兒明確的任務指導，又讓幼兒有足夠的探索時間。

[關鍵詞] 編程教育;幼兒編程學習;探究式教學

一、問題提出

兒童編程是指兒童利用計算機或其他編程工具開發一系列指令（instruction）和命令（command），使對象（機器人或計算機等）能夠執行特定動作或任務，解決特定問題的過程。[1]學術界越來越認同編程是新世紀學前教育的新素養（“coding is the new literacy” for preschool education），[2]是數字化社會溝通和交流的重要工具。[3]具備編程能力的兒童更能有效參與到現代數字世界中，成為數字產品的創造者，而不僅僅是數字內容的被動消費者。[4]在兒童早期進行編程教育，可以確保兒童對數字世界有更深刻的理解。[5]目前，世界上已有二十多個國家把編程納入義務教育中，美國、英國、愛爾蘭、波蘭、葡萄牙、新加坡更是在幼兒教育階段開設編程課程。[6][7][8][9]

在傳統計算機編程學習中，幼兒的主要困難在于需要花費大量時間熟悉軟件、理解復雜的符號和命令，這些困難讓幼兒在學習編程概念上停滯不前。但是，近年來一批專為幼兒開發的編程工具，如ScratchJr、Hopscotch、Kodable、Lightbot、Bee-Bot、Bluebot、KIBO等，為幼兒提供了以具體化、游戲化、可操作化的方式了解科技的機會，有效降低了幼兒學習編程的門檻。國外一些實證研究表明，4～6歲的兒童就可以理解計算機編程的基本概念，能夠構建和編寫簡單的程序。[10][11][12][13][14]經過系統的編程學習，幼兒甚至可以理解編程中的排序（sequencing）、控制流程（control flow）、循環（loops）、參數（parameters）、分支（branches）、傳感器（sensors）等稍復雜的概念;[15]使用易于操作的可視化編程工具，幼兒還可以開發簡單的算法。[16]這些研究都證實了幼兒學習編程的可行性。

但是，對于編程教育來說，教學方法是困擾學界的主要問題之一。國際上關于編程教學的爭議主要集中在教師主導程度和課程開放程度上。在教師主導程度上，有研究者認為過多的教學干預會破壞以兒童為中心的教育理念;[17]教師不要“過早”干預編程，而是要讓兒童自己解決問題和及時發現錯誤，鍛煉其邏輯思維;編程是“做中學”（learning by doing），犯錯是這個過程的重要組成部分。[18]另一些研究者認為，教師在編程教學中進行較多的干預和指導是必要的，如果沒有計算實踐和計算視角方面的指導，兒童的編程經驗可能是非教育性的，教師的大力支持可以幫助兒童更好理解概念，減少認知負擔。[19][20][21]在課程開放程度上，一些研究者指出較為開放的非結構化課程更能促進兒童的編程學習，非結構化課程可以遵循以兒童興趣為中心的原則，讓兒童自主選擇要完成的項目，兒童會更有熱情，也可以有更多的時間按照自己的節奏進行實際操作。[22]但有的研究發現，在沒有明確任務和指導的情況下，兒童難以保持專注，也難以解決程序中的錯誤，無法改進和完善他們的項目，而結構化課程可以充分發揮教師課程設計和指導的作用，充分為兒童提供支架，使其編程學習更加深入。[23]

從現有研究可知，教學方法對幼兒編程學習的成效存在相當大的不確定性。如果沒有合適的教學方法，教師只能在實際教學中不斷摸索和試錯，這有可能使兒童在編程這樣一個重要領域失去興趣和動力。因此，在現在編程工具發展迅速、教師倍感準備不足的環境中，發展一種以實證研究為基礎的教學方法，有其必要性和價值性。二十多年來，全球教育不斷改革，教學方式漸由傳統的以教師為中心轉變為以學生為中心，過去以訓練、記憶、背誦為主的教學，漸漸轉變為以啟發思考、創意及潛能開發為主的教學。探究式教學（Inquiry-Based Teaching）作為以學生為中心的教學方式之一，已經成為全球幼兒園教學改革的方向，是適合當今時代發展的教學方法，也是一種有效的現代學習模式。[24]探究式教學是一種引導學生發現及解決問題的教學方法，它以學生的探究活動為中心，通過教師安排合適的學習情境，引導學生發現問題、認清問題的所在、提出可能的假設、擬定可行的解決方案、驗證假設并獲得結論。[25]

在國際上，探究式教學已經發展出多種模式，美國國家研究委員會（National Research Council，簡稱NRC）根據教師和學生的主導程度以及課程開放程度的不同，將探究式教學劃分為結構式探究（Structured Inquiry）、引導式探究（Guided Inquiry）和開放式探究（Open Inquiry）。[26][27]在結構式探究中，教師向學生提出一個或多個需要解決的問題，并提供相應的方法和材料，學生通過規定的程序和步驟探究教師提出的問題，并在每個階段接受明確的逐步指導，以達到預定的結果。[28][29]在引導式探究中，教師向學生提出需要探究的問題和程序并提供必要的材料，學生自己決定探究的程序并制定針對性的方案，找到解決問題的策略和方法。[30]開放式探究是探究式教學中最復雜的探究形式，教師定義進行探究的知識框架，但允許學生選擇各種各樣的探究問題和方法（學生設計或選擇），[31]學生可以根據自己的好奇心自行構建調查或實驗，在探究過程中可不斷改變與修正學習策略，以達到解決問題的目標。[32]越趨于結構式的探究，教師主導程度越高;越趨于開放式的探究，學生主導程度越高。

為了解決編程教育中課程開放程度和教師主導程度的問題，本研究對5～6歲的大班幼兒進行8周編程課程的實驗干預，比較結構式探究、引導式探究、開放式探究三種教學方式對幼兒編程學習成效的影響。本研究結果可以為在職教師提供教學方法上的參考，也可以為相關師資培育單位提供教學理論的補充。

二、研究方法

（一）研究對象

本研究為準實驗研究，采用方便取樣法，以江蘇省蘇州市兩所普惠型幼兒園大班幼兒為研究對象。在研究開始之前，研究者通過班級教師給每位家長發送知情同意書，如果家長不愿意孩子接受此項研究，或者希望孩子只接受課程、不接受測量，都可以告知班級教師，班級教師會在同時間段安排幼兒做其他事情。據班級教師反饋，沒有一位家長拒絕此項研究。

研究者在兩個幼兒園各隨機抽取3個大班，并隨機分配為開放組、引導組、結構組。兩個園總計開放組65人、引導組67人、結構組61人。由于一些不可抗因素，例如有的幼兒不愿意答題，或者下課被家長接走，或者本次課程沒來，一定程度上造成樣本流失。因此，最后計入統計的幼兒人數分別為：開放組54人、引導組53人、結構組52人。

（二）編程工具

本研究使用的編程工具為KIBO機器人套件，由塔夫茨大學（Tufts University）艾略特·皮爾遜兒童研究與人類發展系和計算機科學系教授伯斯（Bers）專為4～7歲兒童開發。KIBO機器人包括硬件系統和軟件系統兩部分，其硬件系統由機器人主體、車輪、發動機、燈泡、傳感器和藝術平臺組成。其中，傳感器為聲音傳感器（sound sensors）、光傳感器（light sensors）和距離傳感器（distance sensors），分別設計成耳形、眼形、望遠鏡形。聲音傳感器用于區分“響亮”和“安靜”兩個概念，機器人可以被編程為在聲音很大時做某事，在聲音變得安靜時做其他事情;光傳感器用于區分“暗”和“亮”兩個概念，機器人可被編程為當感受到光的時候做某事，當感受到黑暗的時候做其他事情;距離傳感器用于檢測機器人是否越來越靠近某物，機器人可以被編程為在接近某物時做某事，在離開某物時做其他事情。[33]KIBO軟件系統由18個以上的木制程序塊組成，每個木塊有一個彩色標簽，上面有圖標、文字和條形碼，圖標和文字表示該程序塊的動作指令（圖標可以讓幼兒在不認識文字的情況下知道該程序塊代表的動作），條形碼則用于掃描。KIBO具有嵌入式掃描儀，兒童用機器人掃描程序塊上的條形碼即可讓機器人執行該動作指令。使用KIBO編程，不需要計算機、平板電腦或屏幕。KIBO自2014年推出以來，已被51個國家的500多所學校的數千名教師以及數千個家庭、圖書館和教育機構使用。[34]

（三）實驗實施

實施者為研究者和4位研究助理，4位研究助理均為某師范大學學前教育系在讀研究生，在本科期間已取得幼兒教師資格證，都是合格幼兒教師。她們有著相似的教育背景和知識層面，年齡在23～24歲之間，均為女性，這可以有效降低研究助理本身造成的實驗誤差。其中，三位研究助理負責實施開放式探究、引導式探究、結構式探究的編程課程，另一位助理負責和研究者一起進行評量。在課程開始之前，研究者對4位研究助理進行為期5天的培訓，培訓內容為了解KIBO機器人、幼兒編程概念、幼兒計算思維、編程課程、教學方法，并為每位研究助理指定一種教學方法進行教學，教學時要遵照各種探究式課程（結構式探究、引導式探究、開放式探究）的特性。為了更好地區分三種教學方式，采用集體備課的形式，并且互相討論和區分各自課程模式，備課時間全部相同。

（四）課程設計

本研究共進行8次課程，包括7節編程課程和最后1個高峰活動，所用課時總長10～12小時。每周進行1次，共進行8周，每次課程時長60～80分鐘，所用時間為幼兒園每周三或周四下午的區角時間，對園內其他課程無任何影響。課程全部由研究助理實施，班級教師只需在課程進行時維持秩序。課程改編自塔夫茨大學DevTech研究小組開發的“機器動物”（Robotic Animals）課程。“機器動物”課程整合了基礎生物學的知識和機器人編程的核心概念。課程主題包括：（1）區分生物和非生物，根據它們的共同特征將生物和非生物進行分組;（2）認識到動物是利用它們的感官與環境進行互動;（3）辨別和理解動物的棲息地是如何滿足其基本需求的。課程內容概述如下。

第一課：堅固的物體。了解生物和非生物的區別。幼兒扮演工程師并制造一些自己知道的生命物體或者非生命物體，教師鼓勵幼兒使用各種藝術材料對機器人進行外觀改造，鍛煉幼兒的搭建能力和設計能力，這有利于后續課程中幼兒成功設計自己的動物機器人。

第二課：機器人是什么？學習什么是機器人，并建構自己的機器動物。幼兒能夠對KIBO機器人的零部件進行描述，并且學會對KIBO機器人的程序塊進行掃描，最后建構一個可以移動的機器動物。

第三課：編程是什么？幼兒學習KIBO機器人的簡單語法結構，知道每個程序都必須以“Begin”開始，以“End”結束，所有動作模塊都必須放置于開始和結束之間。幼兒給他們的機器動物編程，并考慮如何修改程序，使他們的機器人能像特定動物那樣移動。

第四課：什么是傳感器（1）？幼兒學習聲音傳感器，知道機器人是用傳感器感知周圍的環境，而人類和動物是用感官感知周圍的環境，并能將傳感器和感官進行聯系和比較。學習用“Wait for Clap”（等待拍手）指令，能夠編程“KIBO聽到拍手的聲音時會做某事”，比如當KIBO聽到拍手的聲音時會唱歌（Sing）。想象人或動物聽到拍手聲音會做什么動作，并為KIBO編程。

第五課：什么是重復循環？幼兒學習重復循環，并能將重復循環與動物的遷徙聯系起來。幼兒要明白重復循環指令能夠讓KIBO重復給定次數的動作或者無限重復某動作，學習“Repeat”“End Repeat”的語法結構，并知道數字和動作模塊必須放在“Repeat”和“End Repeat”之間，KIBO才能執行給定的重復循環動作。鼓勵幼兒將KIBO想象為某種可以遷徙的動物，并為之設計重復循環程序。

第六課：什么是傳感器（2）？幼兒學習距離和光傳感器，并將之與人類和動物的感官聯系起來。能夠使用距離傳感器參數“Until Near”“Until Far”和光傳感器參數“Until Light”“Until Dark”為KIBO編寫重復循環程序。鼓勵幼兒將KIBO想象為某種動物，例如將KIBO想象成貓頭鷹，使用光傳感器進行編程，讓KIBO一直向前走，直到看到亮光（用手電筒照射光傳感器）才停下來。再如將KIBO想象成小鳥，使用距離傳感器進行編程，讓KIBO重復唱歌，直到有人接近（用手或者一個物體靠近距離傳感器）才停下來。

第七課：什么是“Ifs”？幼兒學習條件語句的語法結構，知道動作模塊必須放在“If”和“End If”之間，KIBO才能執行條件語句。能夠使用距離傳感器參數“Near”“Far”和光傳感器參數“Light”“Dark”為KIBO編寫程序。鼓勵幼兒將KIBO與晝行動物和夜行動物聯系起來，讓KIBO在白天做一項活動，晚上做另一項活動。例如，將KIBO想象成公雞并編程：如果天亮了，KIBO就發出“Beep”的聲音。

第八課：高峰活動。幼兒以小組為單位制作一個他們喜歡的動物機器人，并模仿動物的行為和動作為KIBO編程。在此過程中，幼兒需使用之前課程中所學到的編程概念。

本研究中，不同探究教學法，教師主導教學所占時間比例不同，結構式探究活動課程保留60%的教師支持時間，其余時間為幼兒分組活動，教師會為每組幼兒設定明確的封閉性的任務;引導式探究課程將整體課程時間的60%留給學生進行探究活動，教師的引導時間僅占40%，教師在分組活動中綜合使用封閉性任務和開放式任務;開放式探究課程教師僅保留20%的時間作引導及講述，其余時間安排幼兒探究活動，教師為幼兒設置開放性任務或由幼兒自由探索。課程實施時，除集中授課時間之外，全部以小組活動形式開展。下面以第五課“什么是重復循環？”為例，根據探究式教學的4個步驟——發現問題、提出假設、擬定解決方案、結果驗證，進行教學方案的設計。（詳見表1）

（五）測量工具

編程任務測試（Solve-It Tasks Programming Assessment）由塔夫茨大學DevTech研究小組開發，旨在測試幼兒對編程概念的掌握程度。其測試包括簡單排序（easy sequencing）、復雜排序（hard sequencing）、使用數字參數的簡單重復循環（easy repeat loops with number parameters）、使用數字參數的復雜重復循環（hard repeat loops with number parameters）、使用“等待”命令的排序（sequencing with the “Wait-For” command）、使用傳感器參數的簡單重復循環（easy repeat loops with sensor parameters）和使用傳感器參數的復雜重復循環（hard repeat loops with sensor parameters），以及使用條件語句（conditional statements）編程等8項任務。[35][36]

測試在第8次課程結束以后進行，幼兒每5～6人為一組，分散坐在教室的幾個位置，以保證每個幼兒都不會看到其他幼兒的答案。評量者為幼兒讀機器人故事，每讀完一個故事，研究助理將事先剪好的程序貼紙打亂順序分發給幼兒，請幼兒排列出程序并貼在答題紙上。例如，評量者先讀一個故事：“在這個故事里，我的機器人要睡覺了。我想讓我的機器人向家里的每個人說晚安，機器人有一個哥哥，一個姐姐和一個媽媽。首先，我要啟動我的機器人，機器人向每個人說晚安的時候會發出嗶的聲音！我想讓機器人向三個人說晚安，所以它會發出三次嗶嗶聲。然后，我要機器人停止嗶嗶聲，最后，關掉機器人。”讀完一遍故事后，請幼兒根據故事排列程序貼紙，然后再重復讀一遍故事，以便幼兒核對和修改自己的程序。待幼兒完成一題后，再讀下一個故事并分發貼紙。為了減少來自評量者的影響，本測試自始至終由一位評量者進行讀題。

Solve-It任務中的每一題都根據幼兒的程序正確程度以0～6分進行評分。評分規則采用DevTech研究小組開發的兩段式評分系統，每個Solve-It題目的得分由兩部分組成：控制流程（control flow）和動作順序（actions sequencing）。控制流程評量兒童對“開始”和“結束”塊的放置（0～3分），動作順序評量動作塊的對應順序（0～3分），兩部分加總構成每題總分（6分）。這種評分規則的目的是顯示兒童編程能力的發展水平，而不是僅僅判斷每題的對錯。[37][38]評分由研究者和一位研究助理進行，為了避免評分疏漏，研究助理進行第一輪評分，待評分完畢，交與研究者，由研究者進行核對。如有分歧，則討論后給出一致評分。

使用Cronbachs α系數進行信度考驗，其信度檢定，α=0.821，根據居福德（Cuieford）提出的Cronbachs α系數信度范圍和定義，認為α系數在0.7～0.9之間為很可信。[39]因此，Solve-It測試結果處于很可信狀態。

三、研究結果與分析

Solve-It測試共包括8個任務，Solve-It 1、2、5都是考察排序的概念。在向機器人發出指令或動作時，順序很重要，編程命令的順序將影響機器人執行的動作的順序。Solve-It 3、4、6、7都是考察重復循環（repeat loops）的概念。在程序中創建重復的動作和序列，實質上是在較長的程序中創建小程序。Solve-It 8考察編程中條件語句的概念，幼兒設計程序讓機器人做出選擇。相對而言，Solve-It 1、2、5考察的是簡單編程概念，Solve-It 3、4、6、7、8考察較為復雜的編程概念。統計結果見表2。

由表2可知，引導探究組在測試中得到了最高平均分（M=5.51，SD=0.512），開放探究組平均分最低（M=5.05，SD=0.818），結構探究組（M=5.18，SD=0.676）平均分居于中間，但三組平均分都達到5分以上（滿分為6分），表明幼兒對所教授的編程概念有很高的掌握程度。

為進一步了解三組幼兒在Solve-It各項任務中的表現，對Solve-It各題進行描述統計，統計結果見表3。

由表3可知，三組幼兒在Solve-It 1（Easy sequencing）都得到了滿分，說明經過8次課程的學習，每個幼兒都可以掌握編程中簡單排序的概念。在Solve-It 2（Hard sequencing）和Solve-It 5（Wait for clap）也都得到了接近6分的成績，說明幼兒也可以很好理解編程中復雜排序的概念。Solve-It 3和Solve-It 4分別考察帶數字參數的簡單重復循環和復雜重復循環概念，三組幼兒多數達到5分以上，說明大多數幼兒可以很好掌握帶數字參數的重復循環。Solve-It 6和Solve-It 7考察的是帶傳感器參數的重復循環概念，三組幼兒幾乎都取得了4分以上的成績，這說明，雖然帶傳感器參數的重復循環對幼兒來說是較為復雜的概念，但幼兒并非完全無法理解。Solve-It 8考察“if”條件語句的概念，大部分幼兒都達到5分以上，說明幼兒可以使用帶有傳感器參數的條件語句進行編程，并且達到較高的水準。總體來看，5～6歲的幼兒不僅可以進行基礎編程，還可以掌握重復循環、條件分支等稍微復雜的編程概念。

為了進一步檢驗三組平均數是否有顯著差異，對三組分數進行單因子方差分析（one-way ANOVA），統計結果見表4。

由結果可知（表4），F=6.447，P=0.002<0.05，三個實驗組幼兒在編程學習成就上存在顯著差異。由于三組平均數的同質性考驗達顯著，因此使用Games-Howell進行事后多重比較，事后比較顯示，引導探究組平均數（M=5.51）顯著高于開放組（M=5.05）和結構組（M=5.18）的平均數，而開放組和結構組沒有顯著差異。這說明經過8次課程的學習，引導探究組幼兒的編程學習成效顯著高于開放組和結構組，開放組和結構組幼兒在編程學習成效上沒有顯著差異。

四、討論

（一）幼兒可以掌握排序、循環、條件分支等編程概念

幼教界對幼兒能否學習編程一直存在爭議，有些教育者認為幼兒沒有成熟到可以學習需要高階思維能力的編程。但本研究結果表明學齡前兒童可以掌握排序、循環、條件分支等編程概念，這為5～6歲兒童可以學習邏輯推理和抽象等需要高階思維能力的編程概念提供了重要證據，也驗證了探究式教學法對兒童的學習成效有正向影響。[40]本研究中，幼兒在排序任務上表現非常出色，這與沙利文和伯斯（Sullivan & Bers）的研究結果一致，較為簡單的編程排序任務中幼兒得分最高，[41]也印證了爾金（Elkin）等人的結論，學齡前兒童在不涉及重復循環的排序任務上的表現非常成功。雖然重復循環對幼兒來說是相對復雜的編程概念，[42]但本研究中多數幼兒可以理解其語法結構，并能創建簡單的重復循環程序，這與卡拉迪尼茲（Karadeniz）和戈麥斯（Gomes）等人的研究一致，幼兒能夠在一系列程序指令中嵌入重復循環指令，并且保證指令的完整性。[43][44]幼兒對條件分支的理解達到較高水準，這與戈麥斯和伯斯等人的研究一致，幼兒能夠使用“if”“then”的條件語句進行編程，并掌握基本的邏輯推理能力。[45][46]本研究中幼兒對于編程概念的高度理解，很可能與編程工具將抽象概念具體化有關。KIBO可以幫助幼兒以一種具體而真實的方式理解抽象的編程概念，幼兒使用木質程序塊進行編程，并且可以直接查看編程命令對機器人動作的影響。有研究表明，這種基于現實的互動（reality-based interaction），用三維系統代替二維的視覺和圖標，讓互動在現實中發生，可以更真實地激發學習者的思維，能夠有效幫助兒童以簡單直觀的方式學習以前被認為對他們來說困難的編程概念。[47]

（二）引導式探究教學取得最好的學習成效

引導組的平均分顯著高于開放組和結構組，這一發現與國際上的研究基本一致。布魯德和普雷斯科特（Bruder & Prescott）研究發現相對于開放探究和結構探究，引導探究的學生在內容知識的標準化測試中取得最高成就。[48]本泰姆（Bunterm）等人指出與結構探究相比，引導探究條件下的學生在科學內容知識和科學過程技能方面都有較大的提高，也就是說，在傳授科學內容知識和科學過程技能方面，引導探究方法比結構探究方法更有效。[49]江和麥考瑪斯（Jiang & McComas）通過分析2006年的PISA成績發現，美國和其他22個國家都顯示引導式探究教學中學生取得了最高成績。[50]康和凱奈內（Kang & Keinonen）同樣也分析了2006年的PISA數據，指出引導式探究學習是學生成績的強烈預測因素，當學生參與并完成探究，而不是參與設計或提出自己的問題時，他們的學業成績明顯更好。[51]具體到本研究中，引導探究組取得最好的學習成效，分析其原因為：

其一，引導式探究中教師給予幼兒合適的指導。引導式探究的教室里，教師會以開放式的任務作為小組活動的開始，每個小組都可以按照自己的想法設計機器人程序，但如果其設計的程序僅僅停留在排序而不涉及重復循環或條件分支時，教師則會給予一定的封閉式任務，要求幼兒加入復雜的程序。如果幼兒可以熟練地運用重復循環和條件分支，教師則會幫助幼兒搭建更高的支架，要求其設計一個更長的程序同時包含重復循環和條件結構。因此，引導探究之所以相對于其他兩種教學方式更能提升學生的學習成就，是因為課堂上既有支持學生學習的封閉任務，也有需要學生自己探索的開放性任務，教師的作用則是給予學生一定的支架和引導，優化學習條件，并在過程中教導學生如何像科學家一樣思考、表達和解決問題。[52]與結構化探究相比，引導探究條件下教師提供的信息種類和數量具有更大的靈活性，學生也被鼓勵參與、思考和解釋他們所觀察到的現象;[53]與開放式探究相比，教師作為支持者幫助學生發展探究活動，通過適度的教師指導，可以降低與學習意圖沒有直接關聯的技能和知識的認知。[54]

其二，引導式探究中幼兒更能投入到任務中。引導式探究的教室里，幼兒在小組活動的有限時間內，會更多地探究機器人可以執行的程序，而很少出現無所事事的情況;但在結構式探究的教室里，當幼兒完成任務后，或者無所事事，或者用程序塊堆積木，或者把所有編程工具收拾到工具箱中，幼兒在完成老師給予的任務以后不會再主動進行探究活動;在開放式探究教室里，幼兒常呈現兩極分化的趨勢，有些小組可以積極溝通和對話，共同決定要讓機器人做什么，并且設計出正確的程序，而有些小組則不知如何討論，只是擺弄手中的程序塊和機器人。這可能如本泰姆（Bunterm）等人所指出的，結構化探究下的學生雖然接受了各個步驟的明確指示，并且可以輕松地獲取信息，但這導致學生更關注的是老師的指示，而不是自己有意義的學習;[55]而開放式探究中，學生沒有明確的程序可依循，容易造成兩極分化現象，能力較強的學生可以充分發揮自主性，相反，低成就者常常無所適從。[56]相對來說，引導式教學活動提供了較明確的程序和足夠的認知基礎，學生除了可以清楚知道教師希望他們做些什么，也可以在得到適度引導和提示的情況下，通過同伴討論逐步形成自己的認知，因而，引導式探究中，學生更容易投入到任務中，并取得更好的學習成效。

（三）結構式探究和開放式探究在幼兒編程學習成效上無顯著差異

出現這種結論原因可能跟結構式探究和開放式探究本身的教學方式有關。雖然結構式探究讓學生熟悉了基本探究技能，但它很少反映科學探究的真實本質，[57]結構式探究的重點在于線性探究過程，通過系統地指導學生解決一個預定問題，不足以讓學生發展批判性和科學性思維以及適當的傾向和態度。[58]因為在結構式探究中，問題、過程和結果是預先知道的，這只對發展基本的探究技能有效，而這些技能是不足以支持學生掌握科學探究的真實本質，例如觀察與推理、理論與規律的區分以及觀點與證據的協調等。因此，學生一旦完成教師布置的任務，往往止步于此，不會再主動進一步探究。開放式探究通常被認為是最復雜的探究形式，從學生自己的問題開始，根據自己的好奇心自行構建探究或實驗，這種方法最有可能遵循科學家的實際工作流程，但對學生的探究水平要求較高，難度也最高。[59]對很多探究能力不強的幼兒來說，開放式探究導致了認知超負荷。泰格（Teig）等人的研究發現，過度的探究式教學會導致學生的學習效率不高，因為它并不總能導致更深入的學習。[60]當任務非常困難時，學習效果幾乎為零，通常還會對學習動機產生破壞性影響。根據認知負荷理論，過度使用認知資源，可能引發學生學習時產生認知過載或偏離學習軌道的問題，因而開放探究的學生很容易感受到無所適從或學習困難。[61]因此，結構式探究和開放式探究各有其問題存在，在本研究中，這兩種探究教學在幼兒編程學習成效上沒有顯著差異。

五、教育建議

（一）有條件的幼兒園可適當開展編程教育

本研究結論表明，5～6歲兒童可以理解基本的編程概念并構建和編寫簡單的程序，這成功破除了許多人對幼兒是否有能力學習編程的質疑。鑒于編程在現代數字化社會中越來越重要的地位，幼兒園對編程既不要恐懼，也不要排斥，有條件的幼兒園可適當開展編程教育，幫助幼兒發展計算思維、培養現代科技意識、開闊視野。目前市面上幾乎沒有關于幼兒編程教育的中文教材，幼兒園教師可組成團隊，根據計算機編程的基本概念和幼兒發展水平自編教材和開發課程，并在教學中不斷完善，為幼兒編程教材開發和課程設計提供重要參考;家長也應理解并支持教師，有能力的家長可以進班輔導，或者提供一些學習資源。

（二）教師應該在引導和幼兒探究間找到平衡

本研究發現引導式探究在幼兒編程學習成效上起到了最好的作用。因此，在教授編程過程中，建議教師更多使用引導探究的方式，給予幼兒適度的引導、合適的任務，利用小組合作的力量，讓幼兒主動進行探究，適當使用支架策略，及時搭架和拆架，避免幼兒在自己探究過程中認為編程太難而產生沮喪情緒。在這一過程中，教師既要給予幼兒明確的任務指導，又要讓幼兒有足夠的探索時間，以確保幼兒既能夠保持專注，又能改進和完善自己的項目。恰當的教育理念、精心設計的課程和支持性的學習環境是任何教育創新取得成功的重要因素，因此，應當充分考慮幼兒認知、社交和其他方面的特征，在教師引導和幼兒探究間找到平衡。

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