我國中小學編程教育的發展路徑及策略研究

張潔 金毛玉 劉凱

關鍵詞：智能時代;中小學;編程教育;STEAM;創客

1中小學編程教育的內涵和緣起

1.1編程教育的內涵

美國計算機科學教師協會（CSTA）和計算機協會（ACM）在對美國中小學計算機教育進行研究的基礎上，于2011年制定了K-12計算機科學標準，將編程培訓分為思維培養以及實踐兩個方面。而這一標準的主要目的在于讓學習者通過學習編程語言以讓他們的計算機思維程度以及解決問題的能力都能有所提升，但是，培養出他們的創新力才是這個編程教育的最終目標。因此，編程教學可以定義為一種通過學習編程語言來促進學習者的計算思維，從而增強批判性思維和解決問題能力的教育。

1.2編程教育的緣起與發展

其實，編程的教育方式和概念并不新奇。早在1980年，蘇聯的計算機教育者Irshoff就擔任“文化理論”的職位。他認為“編程語言是第二種文化”，并主張將其作為學習使用編程語言發展數學技能的學生的重要組成部分。因此，有一段時間世界各地的中小學生都在傳播編程教育。但是，在1990年，隨著強調工具技術使用的“工具理論”的出現，人們逐漸轉向計算機技術的實際應用。這導致了編程教育的衰落，甚至包括其局限性和排斥性，但現在它又回歸了人們的視野。

作者大致對各國開始重視編程教育的主要原因進行了簡要分析：

（1）近年來，STEAM培訓和創客教育已成為不同國家教育中的熱點，STEAM培訓的浪潮席卷了世界。作為STEAM教育的早期倡導者，美國將Scratch編程軟件視為STEAM教育內容的重要組成部分，受到了廣泛的支持和歡迎，它還提供了一個全新的平臺，可將編程課程帶人人們的視野。同時，它使人們逐漸了解編程課程對中小學生的影響。

（2）就中小學生信息素養方面的培養來說，人們也逐漸知道了編程對于中小學生而言確實很重要，因為它可以幫助他們提供解決問題的能力。從根本上來說，“計算機思維”它是一種能力，而且融合了STEAM培訓、藝術和人文科學等多個學科。跨學科的教育理念是一致的。通過編程，可以將其集成到數學和漢語等其他學科中。這不僅使學生獲得了跨學科知識，而且還獲得了系統性思維、創造性思維、分工和其他知識技能。這是學生取得成功必須要有的基本技能，這就是為什么編程教育如此受歡迎的原因所在。

2中小學編程教育中存在的問題

2.1編程教育領域中課程標準存在缺陷

孫丹和李艷聯合發表了“國內外青少年編程教育的發展狀況，研究重點、教育、包括智能時代中國編程教育的實施策略”，文中說，中國的編程教育起步較晚，從總體上來說，尚且還處于一種發展初期，它主要是行業主導的，而且并沒有建立校內的課程制度。尚未在學校中深入研究中小學的教育編程，而且課程標準也不明確。負責程序設計教育的大多數教師都是初學者。他們在課堂上沒有明確的教學目標，也不知道如何進行編程培訓。

編程培訓創建教育內容對于全面促進編程培訓至關重要。近年來，許多程序課程和教育雜志的材料已發行。結果，青年編程教育教科書卻還是從零開始創建的，現有教科書的設計是否與當前學生的身心發展相一致，沒有專業評估。從可用的材料來看，他們通常專注于介紹和使用反映思維能力發展的特定編程工具。特別是極少有資料可用于“計算思維”培訓中的程序設計教育。

2.2編程教育在中小學教育培訓機構存在問題

根據初中人工智能課程調查數據的統計，有18%的學生說自己所就讀的學校有與人工智能相關的課程，有25%的學生說學校也曾開設過相關講座，有40%的學生說自己所就讀的學校沒有這類課程。2019年，我國教育部出版了《國家高中國家課程教育書籍目錄》（它是以2017年的課程標準為參考來修訂的），在全國范圍內發行了5套“人工智能基礎課本”，但直到2020年才出版，另外，它主要是基于公司開發的教材，這類教材并不適合教師使用。當前，大多數學校都沒有系統地教授人工智能，雖然有些發達地區的學校開設了相關課程，但是課程和內容很少，并且課程系統尚未建立。不同地區的教育和研究機構創建了各種教科書，沒有國家統一的人才培養引領方向，也未形成與國家未來發展戰略相一致的全國統一教材大綱。

2.3中小學編程教育師資存在不足

大多數中小學教師認為，中小學學生的主要工作是學習語文、數學和其他學科以外的學科理論知識，并取得更好的學習成績，至于像人工智能、編程等之類的學不學都無所謂，以后用得到的時候再去學就是，還有的甚至把編程課用來上其他學科的課，這嚴重影響了中小學的人工智能和編程教育的順利發展。有很多的學生在畢業后甚至連一些基本操作程序都難以獨立完成，從很大程度上來講，這大大影響了編程教育進一步發展。

許多教授人工智能和程序設計的中小學教師受到傳統教育方法的影響，都采取的是那種填鴨式的教學方法，這導致學生失去了學習興趣，在學習上課時根本就聽不懂，就像聽天書一樣，這也會使學生的未來發展受阻。

3中國中小學開展程序設計教育的路徑思考與策略研究

3.1加快編程教育課程標準和內容的發展

高質量的教育內容通常需要多方協商才能共同創建。因此，具有國際視野的計劃研究人員需要在宏觀一級考慮課程標準的解釋和關鍵內容的設計。在創建課程內容時，重要的是要考慮編程教育領域發布的課程標準，并反映內容各部分的水平和連續性。

我們應當要注意，當前在線學習的普及是年輕人學習編程的絕佳機會。作為傳統面對面學習的補充，在線學習平臺可以輕松克服時間和空間限制。因此，只要遵循在線學習和多媒體學習的規則，為編程培訓創建在線內容也是研究領域之一。

3.2確保在中小學及相關的課外教育和培訓機構中進行編程培訓

2017年公布的“新一代人工智能發展計劃”顯示，在整個人工智能培訓的總體環境中，編程培訓需要逐步推廣。浙江省將程序設計教育整合到高中信息技術領域，并具有適當的主題內容和評估機制，除浙江省以外其他地區雖在常規的高中教室提供程序設計教育，但未正式將其納入高中課堂當中去。初中以下的編程技能通常僅通過擴大個別學生的課程或競賽來提高，而沒有建立全面的編程教育課程。

因此，在課程規劃方面，中小學需要帶頭實施適合學校情況的編程課程實踐。每學期嚴格執行編程培訓。積極培訓專職的編程班老師，同時開發適合學校的編程課內容。通過促進學校之間、學校與企業之間以及學科之間的教師之間的交流與協作，教師可以以此提高編程教學技能。

3.3加強中小學編程教育的師資培養和在職培訓

對于教育技術（或計算機科學和其他相關專業）的預備教師應加強對編程語言、人工智能、機器人技術和創客教育的培訓。為了更好地適應未來的青年編程教育，還應在預備教師課程的教學理論有關的最新標準解釋和內容中增加編程教育課程。鑒于游戲的元素和機制是年輕人首選的學習方法，并且廣泛用于國家和國際編程和教師培訓課程，因此可以通過特定的教育游戲來實現教育游戲設計的教育內容。

一般來說，學校的編程老師都是由學校的計算機老師任教。作為傳統意義上的助理老師，經常遇到諸如“人少事多、身兼數職”之類的問題。換句話說，很難覆蓋整個學校的課程，因此課程也可能壓縮。此外，某些編程學校的內容未集成到傳統課程標準或教室材料中。因此，現任教師需要花費時間來進行系統培訓、教育設計和其他相關內容的編程語言。在職教師可以利用教育部要求的3或5年培訓計劃來選擇在線或離線編程技能或課程，并積極參加與教學技能相關的新技術的培訓課程。同時，組織教師培訓的單位和機構需要意識到，編程培訓、創客培訓和STEAM培訓是在智能時代，尤其是在科技領域，這些都是培訓的重要內容。除此之外，還應該在培訓方案中及時補充有關內容，例如，在國家和地方各級引入各種激勵機制，以鼓勵在職教師參加相關的培訓課程和競賽。

4總結

未來幾年，青年教育新領域的理論發展和商業化將進入快速發展階段。從理論上講，該領域應該要對編程教育有一個深入的了解和認知，并以對這些認知方法和重要概念的理解為基礎，為青年程序員的讀寫能力建立課程標準和核心技能。同時，對青少年編程教育培訓加以規范化，針對不同的群體設計不同的培訓內容。實際上，在這一領域需要許多專業的年輕編程老師。因此，現有的教師培訓應考慮什么是培訓以及如何對教師進行編程。現有的教師培訓計劃還需要添加少量的編程課程內容。此外，學校與公司之間在發展青年計劃教育實踐方面的合作以及大學、初中和小學之間的合作將是未來發展的重要趨勢。