國內外小學生編程教育對比研究*

摘? 要? 運用訪談法對我國小學階段編程教育的使用工具與對應年齡段、教育目標、教育內容、教學方法、學習結果等維度進行探討分析，通過與其他國家的對比，為我國小學階段編程教育建設提供參考。

關鍵詞? 編程教育；扎根理論；項目式學習；任務驅動法

中圖分類號：G623.58? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）09-0156-05

0? 引言

近年來，編程教育在我國發展得如火如荼。國家頒布了一系列政策文件支持編程教育的發展。2018年，教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》，提出“完善課程方案和課程標準，充實適應信息時代、智能時代發展需要的人工智能和編程課程內容”[1]。

目前，小學階段學校內以及校外機構皆有編程課程開展，但是國家尚未建立起完整系統的小學編程教育課程標準以及教學大綱和相應的教材，編程教育仍處于起步階段[2]。由于小學階段是啟蒙、培養編程興趣的關鍵階段，對這一階段的學生進行科學、合理、適量的編程教育，對其發展意義重大。本研究旨在對我國小學階段編程教育現狀進行系統梳理，找出存在的問題，從而為我國小學階段編程教育提供借鑒和參考。

1? 國外小學階段編程教育發展狀況

國外編程教育已先于我國采取行動，并在政府、企業、大學和中小學各方的共同努力下蓬勃發展[3]。下面，筆者將分別介紹美國、英國、芬蘭和日本四個國家的小學階段編程教育發展情況。

1.1? 美國

2016年，美國發布《K-12計算機科學框架》（K-12 Computer Science Framework）。該框架屬于美國計算機科學教育的頂層設計，將算法與編程列為計算機科學領域的五大核心概念之一，具體的教育目標、教育內容、教學方法等由各州依據本地區的實際情況自行安排[4]。由社會組織開展的“編程一小時”活動就這一核心概念對編程教育進行的具體設計。

1.2? 英國

從2008年開始，英國社會各界逐漸意識到編程教育對于發展學生的計算思維具有非常重要的價值，并積極游說，促進英國政府改變ICT課程原本的教育目標、教育內容等，并將其重命名為計算（Com-puting），將編程教育重新納入小學階段的必修課[5]。

1.3? 芬蘭

由于2012年PISA（The Program for Interna-tional Student Assessment）結果的顯著下滑以及社會各界對基礎教育全面改革的呼吁，芬蘭政府于2016年啟動“KOODI2016”國家項目，將編程列為小學階段的必修課[6-7]，以期培養出具備問題解決能力、創造力等現代化社會必備能力的人才，趕上信息化時代的潮流。

1.4? 日本

日本文部科學省為實現新型超智慧社會Society5.0，先后出臺一系列文件開展教育信息化改革，將編程列為小學階段的必修課，提出小學階段編程教育的培養要求、實施路徑與學習活動等[8]。2019年，日本文部科學省頒布《小學編程教育教案集》，促進了日本小學階段編程教育的實施。

表1為各個國家小學階段編程教育的教育目標、教育內容、使用軟件和工具、教學方法等的具體介紹。從中不難發現，各國的編程教育不僅要求學生掌握關于編程的基礎知識和概念，更重要的是要培養學生的計算思維、解決問題的能力、創新能力等，并維持學生學習編程的興趣。各國通常使用Scratch等可視化圖形編程工具以跨學科的方式來進行教學，運用游戲化、探究式、項目式等學習方法激發學生的學習熱情和好奇心，從而達到教育目標。這為我國的小學編程教育提供了示范和借鑒。

2? 國內小學階段編程教育研究

2.1? 文獻綜述

目前，由于我國小學階段的編程教育體系尚未建立，理論研究主要集中于對編程教育課程標準、教育體系等的設計探討。孫丹等[14]通過分析英美以及我國普通高中信息技術課程標準，結合國內青少年編程教育機構的實踐與研究，對我國青少年編程教育課程標準的基本理念、課程目標、具體內容等提出建議。洪竟雄等[15]在編程教育的教學體系、教學管理、教學活動和教學成果四方面提出具體的建設策略。而實證研究多立足于培養學生的計算思維來進行可視化編程課程的設計開發，基于不同的可視化編程工具，如Scratch、ScratchJr、App Inventor、編程貓等軟件，進行編程教學實踐，并對學生學習效果進行分析、反思，部分研究還會對設計方案進行迭代[16-18]。

2.2? 研究設計

2.2.1? 研究方法? 本研究基于扎根理論，運用訪談法進行研究。扎根理論是利用原始經驗資料生成理論的一種研究路徑，對于訪談數據的處理分析十分適用。它要求研究者對訪談資料進行概念化，通過開放編碼、關聯編碼和核心編碼逐步形成類屬及其屬性，從而上升到理論[19]。本研究試圖運用這一研究路徑探尋我國小學階段的編程教育現狀及存在的問題。

2.2.2? 研究對象? 質性研究與量化研究有所不同，通常遵循非概率抽樣原則，采用目的性抽樣，即選取那些能夠為研究提供最大信息量的對象[20]。本研究選用目的性抽樣中的強度抽樣方法。Lincoln等[21]認為正式訪談的樣本數量應大于12個，本研究的樣本數量為13個，符合此要求。訪談對象為教授小學階段編程的教師，分布于蘇州、常州、南京等不同地區，其中六名來自小學，七名來自教育機構。

2.2.3? 研究工具? 本研究的訪談提綱涉及我國小學階段編程的教學軟件、教育內容、教學目標、教學方法等方面，并與專家探討后修改完善。正式訪談時，利用錄音筆記錄訪談內容。在整理資料的過程中，將錄音轉換為中文文本，運用NVivo軟件導入文本資料，對訪談數據進行編碼。

2.3? 數據分析

2.3.1? 使用軟件和工具

根據受訪對象陳述的內容，我國小學階段編程教育使用的軟件主要是五個，分別是Scratch、XDing、Python、樂高WeDo和EV3，各個軟件對應的年齡段如表2所示。Scratch是使用年齡跨度最廣的一款可視化編程軟件，而XDing與之較為類似，可以被認為是Scratch的替代性產品。Python適用于有基礎且年齡較大的學生。樂高WeDo和EV3都是與硬件相結合的編程軟件，需先用硬件搭建好模型，再在軟件中編寫好程序運行。其中，樂高WeDo的軟件編程較為簡單，適合低年級學生；EV3與Scratch等圖形化編程軟件類似，適合高年級學生。根據受訪的校內教師所言，小學只在高年級教授Scratch或XDing。而課外教育機構則不同軟件及年齡段均有涉及。

2.3.2? 編碼概況

本研究在開放編碼階段共產生138個節點。以此為基礎，形成類屬，進行關聯編碼，最終共析出35個范疇。在核心編碼階段，筆者對原始資料進行再回顧，分別探索各個范疇之間的聯系，最終共形成11個核心類別，如表3所示。

2.3.3? 研究結論

1）教育目標。

①掌握知識。首先是軟件基本內容，也就是所教授的這款軟件本身，“要熟悉這款軟件”，比如“講過的這些控件有什么功能”“每個模塊有什么東西”。其次是軟件操作，即如何運用軟件編出腳本，比如“掌握課堂上教的操作步驟”“自己找到對應代碼完成角色的動作”。

②提高能力。分析問題與解決問題的能力是編程教育尤為注重培養的能力，在訪談對象中也被多次提到，如“對于游戲如何分析”“遇到問題思考怎么解決”“怎么去解決問題”。創造能力是指學生要有能夠創造出新事物的能力，不局限于課堂上所要求完成的任務，比如“獨立自主設計制作小游戲”“自己能舉一反三”。

③提升思維。邏輯思維是指在實踐活動和感性經驗的基礎上，以抽象概念為形式的思維方式[22]。有三位訪談對象共五次提到，比如“他們要知道先后順序”“構思這個程序的流程是怎樣的”“對他們邏輯上進行這種鍛煉”。計算思維是指使用編程、高效率專用算法和數值分析培養起來的心智習慣[23]，比如“培養編程思路”。

2）教育內容。

①編程基礎內容，包括變量、數據類型、字符串、程序三大結構等計算機編程的基礎概念，在掌握基本概念的同時學會靈活應用，完成簡單程序的開發。

②軟件知識。程序模塊是軟件知識中最為重要的部分，每個程序模塊下包含了不同的控件。共有九名受訪者14次提到，比如“了解Scratch的各種

模塊的使用方法”“動作、外觀、聲音、畫筆、時間、控制、偵測、數字和邏輯運算模塊”。軟件界面由不同的區域組成，只有掌握了軟件界面的知識，學生才能熟練地操作軟件。軟件元素包括背景、角色等內容，是程序的重要組成要素。

3）教學方法。

①傳統教學方法，包括操作演示法、講授法和練習法。在傳統教學方法中，講授法是受訪者所提最多的一種方法，比如“直接講，純靠講”“先展示游戲成品，然后一段一段講授”。

②新型教學方法，包括翻轉課堂、任務驅動法、項目式學習和支架式教學。任務驅動法是新型教學方法中最常使用的方法，共有七位受訪者八次提到，比如“模擬一個場景，讓他自己去完成任務”“給出項目，讓他們自己去分析并嘗試”。

4）學習結果。

①知識技能增加，包括編程知識的增加和專業技能的提高，學生通過系統的學習能夠掌握計算機編程基礎知識和專業操作技能，“進行編程啟蒙”，從而“有利于今后學習別的編程語言”。

②能力提高，表現在五個方面：一是分析問題與解決問題能力的提高，比如“遇到問題先分析，然后想辦法解決”“用編程的思維去解決生活中遇到的問題”；二是創造能力的提高，編程的學習“能夠開發學生的創造性思維”，讓學生學會“舉一反三”；三是理解能力的提高，“有一些小的項目是類似于應用題一樣”，學生在進行編程前，首先要“去理解”這個任務是要做什么；四是合作能力的提高，“現在很多小朋友都很自我，一起合作，會讓他們去磨合，去看到別人優秀的地方，知道不是所有事情都可以一個人完成”；五是審美能力的提高，在完成部分任務的過程中，需要學生巧妙進行“顏色搭配”“形狀配合”，從而有利于學生“藝術審美”的發展。

③思維提升。共有10位受訪者11次提到邏輯思維，比如“最大的就是增加他們的數學邏輯概念”“至少增強了他們的邏輯性”。計算思維共有六位受訪者提到，比如“鍛煉學生的計算思維”“我們想要去完成這樣的一個效果，就要去使用什么樣的方法，使用什么樣的語句”。

④學習興趣增強。編程課程往往是以完成游戲任務的形式開展的，“重在體驗”“可以提高學生參與課堂的興趣和積極性”。

3? 結論與建議

3.1? 中外小學階段編程教育對比

根據上述對訪談資料的分析，結合國外編程教育實踐情況，我國編程教育的教育內容和教育目標與其他國家并無太大區別，不同之處主要表現在以下幾個方面。

首先，從小學階段編程教育使用的軟件來看，我國使用的Scratch、XDing、EV3等軟件均為國外研制開發，缺乏國產軟件的使用，而美國、日本等國開發的國產軟件均在本國得到廣泛應用。目前，我國已自主開發不少軟件，如編程貓可視化編程軟件，但在校內尚未流行開來。

其次，編程教育使用工具中軟硬件相結合的只有樂高WeDo和EV3。這兩個工具皆由校外編程教育機構提供教學指導。據了解，小學信息技術教材中有關于開源硬件的內容，但不少受訪的校內教師表示“硬件方面的東西還沒有普及好”“硬件設備的課也要填起來”。日本在小學階段就已經普及機器人課程，實現了軟硬件的結合，我國也應加大對硬件的扶持力度。

再次，美國、英國、芬蘭等國家均采用跨學科的方式進行編程教學，而我國的編程教育往往局限在信息技術課程內。同時，不少教師仍然采用講授法進行教學。幾位受訪教師提到，學生對于任務驅動法、項目式學習這樣的新型教學方式“更感興趣”，他們更樂于“自己探索，動手操作”。若將大工業時代的教學方法簡單嫁接到面向小學生的編程教育，其帶來的排異反應會逐漸消磨學生的學習興趣，不利于學生今后的發展。

最后，國外多數國家的編程教育均覆蓋整個小學階段，我國課外教育機構也有不少針對學齡前兒童的編程課程[24]。作為高速發展的信息時代的數字原住民，小學生對于電腦已不陌生。受訪的機構教師認為“低年級學生也是有能力學好編程的”，編程課程可適當提前開展。

3.2? 建議

首先，在國家層面應加大國產軟件的研發和宣傳力度，對教材重新進行修訂，避免再次出現受制于人的情況。同時，加大對硬件的扶持力度，參考國外實踐經驗，通過校企合作的方式，真正讓硬件課程落到實處。我國教育主管部門也應盡快建立小學階段編程教育的統一評價標準，作為對校內外編程教育質量和成效評估的依據。

其次，在學校層面可適當提前開展編程教育，或以興趣班、社團的形式對有興趣、有能力、有天賦的低年級學生進行編程教育，再逐步覆蓋到全體學生。教師應不斷進行教學反思，學習吸取優秀教師的教學經驗，探索編程與其他學科融合教學的方式，靈活運用小組合作、項目式學習、任務驅動法等多種教學方法進行編程教學。

在第四次工業革命浪潮的推動下，國家大力提倡編程教育，這促進了眾多校外編程培訓教育機構的誕生。不少家長選擇將孩子送到課外機構提前學習編程課程，讓孩子學習的動機多集中在編程能夠鍛煉學生思維，讓學生贏在起跑線上，以及讓學生參加競賽以獲得擇校權的現實角度，真正出于孩子興趣考慮的占比并不大。田慧[25]認為，目前兒童編程教育資源稀缺，編程教育低齡化很可能會加劇教育不公平。一方面，有關部門要加強對少兒編程教育的監管，防止其陷入功利化的泥潭；另一方面，要求家長從孩子的興趣出發，避免使編程教育同奧數等競賽科目一樣淪為升學的工具，加重孩子的學業負擔。

參考文獻

[1] 教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[EB/OL].（2018-04-18）[2021-12-15]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425?_334188.html.

[2] 孫丹，李艷.國內外青少年編程教育的發展現狀、研究熱點及啟示：兼論智能時代我國編程教育的實施策略[J].遠程教育雜志，2019，37（3）：47-60.

[3] Tian Yuhe， Xiao Jiayi， Jiang Jinjin， et al. The?research on programming education in elementary?schools from five countries[J].InternationalJournal of Social Media and Interactive Learning?Environments，2017，5（3）：181-190.

[4] K-12計算機科學框架[DB/OL].（2016-10-20）[2021-12-10].https：//k12cs.org/.

[5] Ruzic F J. Restart： the resurgence of computer?science in UK schools[J].Computing reviews，2015，56（6）：381.

[6] Shin Seungki， Bae Youngkwon. Review of Software?Education based on the Coding in Finland[J].Journal of The Korean Association of Information?Education，2015，19（1）：127-138.

[7] 李陽.計算思維導向的跨學科兒童編程教育模式研究：基于芬蘭兒童編程教育的經驗與啟示[J].現代教育技術，2020，30（6）：19-25.

[8] 邊家勝，董玉琦.Society 5.0時代日本教育信息化的變革與借鑒[J].遠程教育雜志，2020，38（6）：32-40.

[9] 張娣.美國少兒編程教育研究：以“編程一小時”項目為個案[D].上海：上海師范大學，2020.

[10] 牛杰，劉向永.從ICT到Computing：英國信息技術課程變革解析及啟示[J].電化教育研究，2013，34（12）：108-113.

[11] Falkner K， Vivian R， Falkner N. The Australian?Digital Technologies Curriculum： Challenge?and Opportunity[C]//New Zealand： AustralianComputer Society，2014：3-12.

[12] 日本文部科學省.學校における小學校プログラミング教育の実施レポート[EB/OL].（2020-11-09）[2021-02-22].https：//miraino-manabi.jp/content?/507.

[13] Susumu Kanemune.小中高で必修化されるプログラミング教育とそれに向けた研究の紹介[J].?IEICE Communications Society Magazine，2019，13（2）：92-99.

[14] 孫丹，李艷.我國青少年編程教育課程標準探討[J].開放教育研究，2019，25（5）：99-109.

[15] 洪竟雄，周建玲.編程課程體系建設策略探究：以中小學為例[J].現代信息科技，2019，3（16）：116-?118.

[16] 馬倩，李建英，張純然.基于ScratchJR軟件培養? ?少兒的計算思維研究[J].辦公自動化，2019，24（7）：36-39.

[17] 孫立會，周丹華.基于Scratch的兒童編程教育教學模式的設計與構建：以小學科學為例[J].電化教育研究，2020，41（6）：75-82.

[18] 郭守超，周睿，鄧常梅，等.基于App Inventor和計算思維的信息技術課堂教學研究[J].中國電化教育，2014（3）：91-96.

[19] 陳向明.扎根理論在中國教育研究中的運用探索[J].北京大學教育評論，2015，13（1）：2-15，188.

[20] 吳繼霞，黃希庭.誠信結構初探[J].心理學報，2012，44（3）：354-368.

[21] Lincoln Y， Guba E. Naturalistic inquiry[J].International Journal of Intercultural Rela-?tions，1985，9（4）：438-439.

[22] 徐姍姍.創客教育中小學生邏輯思維能力的培養：以小學Scratch課程為例[D].濟南：山東師范大學，2018.

[23] 張屹，莫尉，張巖，等.我國小學生計算思維量表研發與應用[J].中國電化教育，2020（10）：49-57.

[24] 王夢姣.幼兒編程教育的現狀分析及其對策探討?[J].漢字文化，2020（22）：123-125.

[25] 田慧.編程教育“低齡化”現象評析：批判理論的視角[J].基礎教育，2019，16（6）：19-26.

*項目來源：江蘇省教育科學“十三五”規劃2018年度重點課題“云技術支持下外來務工隨遷子女的教育精準扶貧路徑研究”（項目編號：B-a/2018/01/08）。

作者：趙欣怡，蘇州大學教育學院在讀碩士，主要研究方向為編程教育（215000）。