區(qū)域推進(jìn)中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接的實(shí)踐研究

【摘 要】當(dāng)前中小學(xué)編程教學(xué)處在被動(dòng)的、割裂的、枯燥的整體狀態(tài)之下，需要進(jìn)行深度的教學(xué)變革和跨學(xué)段有效銜接。筆者根據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀，對(duì)中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接從“一統(tǒng)兩脈三階四分”幾個(gè)方面展開(kāi)實(shí)踐研究。

【關(guān)鍵詞】編程教學(xué);跨學(xué)段銜接;實(shí)踐研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2022）09-008-03

2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》指出，“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”。筆者所在縣級(jí)區(qū)域共有26所小學(xué)（含分校）、12所初中、3所普通高中，鄉(xiāng)村學(xué)校占比61%，在校學(xué)生共5萬(wàn)余人，信息技術(shù)（科技）專(zhuān)兼職教師約150人。如何落實(shí)編程教育，促進(jìn)中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接，筆者所在區(qū)域進(jìn)行了“一統(tǒng)兩脈三階四分”的實(shí)踐探索。

中小學(xué)編程教學(xué)存在的問(wèn)題及有效銜接的必要性

義務(wù)教育階段新課標(biāo)在課程理念中明確指出，要構(gòu)建邏輯關(guān)聯(lián)的課程結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能為課程邏輯主線，貫穿普通高中階段數(shù)據(jù)與計(jì)算、信息系統(tǒng)與社會(huì)等學(xué)科大概念。但是，當(dāng)前編程教學(xué)各學(xué)段之間呈現(xiàn)出割裂的、不統(tǒng)一現(xiàn)象，有的內(nèi)容存在不符合兒童學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，沒(méi)有進(jìn)行遞進(jìn)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題。編程教學(xué)思維模式固化，教學(xué)內(nèi)容局限于教材，導(dǎo)致學(xué)生在開(kāi)始學(xué)習(xí)編程時(shí)不容易感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和意義，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒;學(xué)生缺乏思考，程序編寫(xiě)抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳;目前教學(xué)范式以教師為中心，單向地傳輸書(shū)本已成定論的知識(shí)，示范性有余，創(chuàng)造性不足，編程教學(xué)缺乏創(chuàng)新視角。

綜上所述，編程教學(xué)面臨小、初、高三個(gè)學(xué)段嚴(yán)重脫節(jié)的問(wèn)題，其中課時(shí)不足、教師短缺、課程弱化等現(xiàn)象，逐漸割裂了各學(xué)段的有效銜接。筆者所在區(qū)域由信息技術(shù)（科技）學(xué)科研訓(xùn)員牽頭，以縣為單位展開(kāi)覆蓋小學(xué)、初中、高中三個(gè)學(xué)段的編程教學(xué)一體化設(shè)計(jì)，設(shè)立了若干個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)校，依托集團(tuán)化辦學(xué)模式，由城區(qū)學(xué)校帶動(dòng)鄉(xiāng)村學(xué)校形成實(shí)驗(yàn)聯(lián)盟，區(qū)域?qū)用嫣峁└鞣矫嬷С郑瑸檠芯客七M(jìn)提供有力的保障。

中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接的實(shí)踐策略

1.“一統(tǒng)”：核心素養(yǎng)為統(tǒng)領(lǐng)

信息技術(shù)（科技）課程目標(biāo)要圍繞“信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任”四大核心素養(yǎng)，體現(xiàn)課程性質(zhì)，反映課程理念。編程教學(xué)最終的目標(biāo)應(yīng)該聚焦在如何通過(guò)編程的方式，去幫助學(xué)生表達(dá)創(chuàng)意，而不是聚焦于教會(huì)學(xué)生編程的基本技巧。根據(jù)各學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知水平，設(shè)計(jì)符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的編程教育教學(xué)目標(biāo)，既保證教學(xué)目標(biāo)的個(gè)性化，又要體現(xiàn)區(qū)域整體的統(tǒng)一性。

2.“兩脈”：課程標(biāo)準(zhǔn)為脈絡(luò)

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》發(fā)布以后，時(shí)隔五年《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在萬(wàn)眾期待中正式發(fā)布。義教新課標(biāo)中明確指出要加強(qiáng)學(xué)段銜接，依據(jù)學(xué)生從小學(xué)到初中在認(rèn)知、情感、社會(huì)性等方面的發(fā)展，合理安排不同學(xué)段內(nèi)容，體現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的連續(xù)性和進(jìn)階性。了解高中階段學(xué)生特點(diǎn)和學(xué)科特點(diǎn)，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

依據(jù)核心素養(yǎng)和學(xué)段目標(biāo)，按照學(xué)生的認(rèn)知特征和課程的知識(shí)體系，選擇合適合理的課程內(nèi)容，確保知識(shí)體系清晰、難易梯度合理，控制內(nèi)容負(fù)荷，提供適度的認(rèn)知挑戰(zhàn)，體現(xiàn)循環(huán)漸進(jìn)和螺旋式發(fā)展。整合完善三個(gè)學(xué)段的教學(xué)內(nèi)容，為6-16歲階段的學(xué)生提供貫通式編程教學(xué)學(xué)習(xí)，內(nèi)容涉及圖形編程、硬件編程、代碼編程、算法編程等，嘗試采用PBL項(xiàng)目教學(xué)法、游戲式互動(dòng)教學(xué)法，無(wú)縫螺旋式上升銜接課程體系。

3.“三階”：學(xué)段統(tǒng)籌搭階梯

編程教學(xué)貫穿整個(gè)學(xué)段，從小學(xué)的Scratch圖形化編程到初中的VB基于對(duì)象的可視化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，再到高中新教材中的Python面向?qū)ο蟮慕忉屝陀?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。針對(duì)不同學(xué)段學(xué)生特點(diǎn)和教學(xué)特點(diǎn)，探索建構(gòu)課內(nèi)與課外相結(jié)合、線上與線下相結(jié)合、校內(nèi)與校外相結(jié)合的實(shí)施路徑。在實(shí)施過(guò)程中采用系統(tǒng)學(xué)習(xí)與項(xiàng)目學(xué)習(xí)相結(jié)合、理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的策略展開(kāi)深入研究。

（1）基于核心素養(yǎng)，構(gòu)建課程形態(tài)

小學(xué)階段興趣導(dǎo)向。皮亞杰認(rèn)為，在個(gè)體從出生到成熟的發(fā)展過(guò)程中，認(rèn)知結(jié)構(gòu)在與環(huán)境的相互作用中不斷重構(gòu)，小學(xué)階段跨度較長(zhǎng)是認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到重組和改造的重要節(jié)點(diǎn)。鑒于此階段學(xué)生的思維仍然需要具體事物的支持，只能把邏輯運(yùn)算應(yīng)用到具體的或觀察到的事物上，所以小學(xué)階段編程教學(xué)主要以興趣為導(dǎo)向。結(jié)合目前新課標(biāo)、舊教材的現(xiàn)狀，聚焦新舊融合教學(xué)的策略，在學(xué)習(xí)新課標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)將小學(xué)階段的Scratch圖形化編程內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，用好過(guò)渡期，為新課程實(shí)施做好準(zhǔn)備。

初中階段夯實(shí)基礎(chǔ)。初中生的思維已經(jīng)超越了對(duì)具體的內(nèi)容或可感知事物的依賴(lài)，具備了一定的推理能力，能從多種維度進(jìn)行抽象思維。現(xiàn)有的初中教材中編程教學(xué)應(yīng)用的是VB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，高中新教材中的編程語(yǔ)言則側(cè)重Python，從難易程度、應(yīng)用程度以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等方面分析，Python編程語(yǔ)言更適合初中生學(xué)習(xí)。由于小學(xué)階段已經(jīng)有了一定的編程基礎(chǔ)，在語(yǔ)言轉(zhuǎn)換與語(yǔ)法結(jié)構(gòu)上比較得心應(yīng)手，所以初中階段要穩(wěn)扎穩(wěn)打夯實(shí)編程基礎(chǔ)。

高中階段算法深入。認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展是一個(gè)連續(xù)建構(gòu)的過(guò)程，每一階段都有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，并且前一階段是后一階段的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)前兩個(gè)學(xué)段的學(xué)習(xí)，高中生的編程思維已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，具備了獨(dú)立思考和解決一般問(wèn)題的能力。學(xué)生可以從生活實(shí)例出發(fā)，概述算法的概念和特征，并且運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單算法。通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調(diào)試與運(yùn)行的方法。

（2）依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)各學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，對(duì)編程教學(xué)中涉及的典型案例進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，將各學(xué)段間的編程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行融會(huì)貫通，形成符合學(xué)生發(fā)展規(guī)律的中小學(xué)編程教學(xué)典型案例集。對(duì)于像雞兔同籠、百雞百錢(qián)、水仙花數(shù)、漢諾塔問(wèn)題等典型的編程問(wèn)題，從三個(gè)方面進(jìn)行課例研究。

情境創(chuàng)設(shè)：編程教學(xué)中教師要為學(xué)生搭建教學(xué)的支架。由于每個(gè)階段的學(xué)生認(rèn)知水平不同，在掌握同一個(gè)編程內(nèi)容的時(shí)候其接受能力不同，在進(jìn)行一體化典型課例研究時(shí)，針對(duì)不同階段的學(xué)生制定層次性的教學(xué)支架，做到一題一情境，且各情境之間存在相互關(guān)聯(lián)，形成螺旋式上升的知識(shí)體系。

算法選擇：在算法的選擇上，要把握好高階算法和低階算法之間的平衡。例如，我們可以考慮小學(xué)、初中階段的典型案例主要采取直接解決問(wèn)題的算法，窮舉法等雖然消耗時(shí)間和空間，但是能給予學(xué)生最直觀的答案。到了高中階段，即使處理同一問(wèn)題，也要提醒學(xué)生及時(shí)優(yōu)化算法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中考慮去冗余，求最優(yōu)解等策略。

教法遞進(jìn)：編程教學(xué)中應(yīng)避免直接提出一般化、形式化的算法描述。在典型課例設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)不同學(xué)段特質(zhì)，從小學(xué)游戲化啟蒙，到初中可視化處理，再到高中項(xiàng)目化設(shè)計(jì)，運(yùn)用有效的教學(xué)方法形成逐步進(jìn)階的過(guò)程，加強(qiáng)各學(xué)段知識(shí)的銜接。

（3）針對(duì)課堂動(dòng)態(tài)，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境

中小學(xué)編程教學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境主要在計(jì)算機(jī)教室進(jìn)行，這種傳統(tǒng)的講授方式對(duì)于學(xué)習(xí)初期是比較高效的，但是隨著學(xué)習(xí)的深入，單一的學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)提升學(xué)生的創(chuàng)新思維存在局限性。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬的編程教學(xué)環(huán)境已經(jīng)開(kāi)始走入課堂。部分學(xué)校在原有的機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客教室、機(jī)器人競(jìng)賽教室等環(huán)境基礎(chǔ)上，借助蘿卜圈虛擬機(jī)器人、在線仿真軟件進(jìn)行編程教學(xué)軟環(huán)境再創(chuàng)造，同時(shí)借助開(kāi)源硬件Arduino等進(jìn)行編程教學(xué)的硬件環(huán)境再開(kāi)發(fā)，為編程教學(xué)的實(shí)施提供更豐富的學(xué)習(xí)場(chǎng)域。創(chuàng)設(shè)人工智能輔助下的中小學(xué)編程教學(xué)環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、參與性和創(chuàng)造性，進(jìn)而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)未來(lái)科學(xué)技術(shù)人才。

4.“四分”：區(qū)域推動(dòng)為保障

（1）分段推動(dòng)，以賽促教

根據(jù)各學(xué)段培養(yǎng)目標(biāo)，遵從學(xué)生認(rèn)知梯度和成長(zhǎng)規(guī)律，從“趣”“探”“造”“創(chuàng)”四大能力體系維度制定適合的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合縣域?qū)嶋H采取分段推動(dòng)，以賽促教的模式。自2015年開(kāi)始為推動(dòng)句容地區(qū)科創(chuàng)教育發(fā)展，同時(shí)引導(dǎo)更多的人關(guān)注科技、熱愛(ài)科技、走進(jìn)科技，由句容市教育局、句容市教師發(fā)展中心等單位共同舉辦句容市中小學(xué)生機(jī)器人大賽。此項(xiàng)賽事開(kāi)辟了句容地區(qū)機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的新篇章，通過(guò)競(jìng)賽活動(dòng)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉編程思維、增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐能力、協(xié)作能力，同時(shí)獲得快樂(lè)成長(zhǎng)的經(jīng)歷，進(jìn)一步推動(dòng)句容的編程教育。

（2）分層推進(jìn)，尊重差異

縣域內(nèi)有近61%的比例為鄉(xiāng)村學(xué)校，這些學(xué)校的軟、硬件實(shí)力要比城區(qū)學(xué)校薄弱。其中生源差異成為推動(dòng)編程教學(xué)的首要阻力，在各種優(yōu)質(zhì)資源“總量不足、分布不均”的嚴(yán)峻情況下，如何突破這個(gè)難關(guān)，振興鄉(xiāng)村學(xué)校編程教學(xué)，成為重中之重。針對(duì)編程基礎(chǔ)特別薄弱的學(xué)校，我們啟動(dòng)“一體化漂流”項(xiàng)目，采取送教到校、送教到班、送教到生的模式。不但定期舉辦程序設(shè)計(jì)教師培訓(xùn)活動(dòng)，還要讓培訓(xùn)成果能落地生根，讓部分薄弱學(xué)校不但能夠想得到，還要做起來(lái)、做得到。各中小學(xué)都有活動(dòng)課，利用活動(dòng)課的時(shí)間組織教師深入到學(xué)校里、課堂中，可以先從興趣小組開(kāi)始，采用分層推進(jìn)策略，帶動(dòng)薄弱學(xué)校的老師和學(xué)生一起學(xué)，并逐步滲透到日常的編程教學(xué)中。

（3）分步實(shí)施，有效推進(jìn)

分步實(shí)施主要由三個(gè)步驟組成，分別是成立名師工作室、組建學(xué)科中心組、搭建線上資源平臺(tái)。

成立名師工作室：依據(jù)區(qū)域發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)合信息技術(shù)（科技）學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)，成立了句容市信息學(xué)奧賽名師工作室，力求發(fā)揮名師引領(lǐng)示范作用，以點(diǎn)帶面，為教師搭建學(xué)習(xí)、交流和成長(zhǎng)的平臺(tái)，以促進(jìn)本區(qū)域教師編程能力提升及專(zhuān)業(yè)化發(fā)展，打造一支具有較高素質(zhì)的編程教學(xué)教師梯隊(duì)。

組建學(xué)科中心組：發(fā)揮“督促”效能，充當(dāng)“指導(dǎo)”角色。學(xué)科中心組現(xiàn)共有19名核心成員，每學(xué)年定期舉行中心組研討活動(dòng)和跨學(xué)段集體備課活動(dòng)，通過(guò)學(xué)科中心組的帶動(dòng)，力求課程開(kāi)發(fā)有突破、教學(xué)方法有創(chuàng)斷、課題研究出成果、學(xué)生競(jìng)賽綻新顏，從而推進(jìn)區(qū)域中小學(xué)編程教學(xué)實(shí)施，促進(jìn)各學(xué)段有效銜接。

搭建線上資源平臺(tái)：區(qū)域內(nèi)一多半是鄉(xiāng)村學(xué)校，導(dǎo)致城鄉(xiāng)差異、校際差異成為客觀存在。通過(guò)線上優(yōu)質(zhì)資源的高質(zhì)量建設(shè)以及共享，破解城鄉(xiāng)、校際教育發(fā)展的不均衡，為實(shí)現(xiàn)面向全人、面向全體的教育公平持續(xù)助力。現(xiàn)已通過(guò)線上教學(xué)資源評(píng)選、各級(jí)各類(lèi)評(píng)優(yōu)課資料收集等形式，積累了一批優(yōu)質(zhì)的線上課程并陸續(xù)更新至資源平臺(tái)。

（4）分享共贏，開(kāi)放普惠

溝通促學(xué)習(xí)，交流促進(jìn)步。城區(qū)部分學(xué)校逐步與鄉(xiāng)村學(xué)校結(jié)對(duì)，將校外優(yōu)秀的教師聘為線上輔導(dǎo)教師，讓教學(xué)不再受時(shí)間、空間的限制，同時(shí)積極與高校以及周邊強(qiáng)校建立長(zhǎng)期的幫帶關(guān)系。學(xué)習(xí)不是一個(gè)人的事情，需要家、校、社的共同關(guān)注，逐步形成開(kāi)放普惠、和合共贏的教育教學(xué)氛圍。

“一統(tǒng)兩脈三階四分”的有效實(shí)施沖破了中小學(xué)編程教學(xué)各學(xué)段間存在的壁壘，打造了循序漸進(jìn)、螺旋上升的編程教學(xué)體系。對(duì)一線教師來(lái)說(shuō)，打破了教師思維模式固化，教學(xué)內(nèi)容局限于教材的局面，改善了目前教學(xué)過(guò)程中以教師為中心，單向地傳輸書(shū)本知識(shí)的現(xiàn)狀，有效銜接了中小學(xué)編程教學(xué)內(nèi)容。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，提高了其學(xué)習(xí)編程的樂(lè)趣，提供了有效的學(xué)習(xí)策略，改善了學(xué)生缺乏思考、學(xué)習(xí)效果不佳的狀況，有利于提升學(xué)生的計(jì)算思維能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。統(tǒng)籌推進(jìn)中小學(xué)編程教學(xué)是一項(xiàng)重要工程，既是深入貫徹落實(shí)新時(shí)代黨和國(guó)家人才培養(yǎng)方針的現(xiàn)實(shí)需要，也是推進(jìn)各學(xué)段教育教學(xué)統(tǒng)籌發(fā)展的必然選擇。

注：本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度重點(diǎn)課題“中小學(xué)編程教學(xué)一體化建構(gòu)研究”（批準(zhǔn)號(hào)：E-b/2021/16）階段研究成果

作者單位：江蘇句容市教師發(fā)展中心 江蘇省句容高級(jí)中學(xué)