學生編程能力培養的有效策略與評估方法研究

屈紅永

【摘要】本文探討了在中學教育中培養學生編程能力的有效策略和評估方法。通過分析當前教學實踐和學生編程能力的需求，本研究旨在提出一系列切實可行的教學策略，以及對這些策略成效進行評估的系統化方法。研究的最終目標是為教育工作者提供一套工具，幫助他們有效地提升學生的編程技能，從而滿足信息時代的教育要求。

【關鍵詞】編程教育? 教學策略? 學生能力培養? 教學評估? 教育技術

【中圖分類號】G633 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2024）02-0049-03

在信息技術迅速發展的今天，編程教育已成為中學教學的重要組成部分。學生編程能力的培養不僅關系到個人的技能發展，也是提升國家競爭力的關鍵。本文首先分析了編程教育的重要性和挑戰，然后引出研究的主題和目的。

1.編程能力在中學教育中的重要性

編程能力在中學教育中的重要性不容忽視，這不僅因為它作為一種實用技能對于未來職業生涯至關重要，也因為它在學生認知和個人發展中起著關鍵作用。

編程已經成為現代社會的基礎技能之一。在技術不斷進步的今天，編程能力對于理解和參與數字世界至關重要，它不僅限于計算機科學領域，而且在設計、工程、數據分析等多個學科中均有應用。編程教育鼓勵學生發展系統性思考和邏輯推理，通過編寫和調試代碼，學生學會如何解構問題，逐步解決，這種技能可轉化為其他學科和生活場景中的應用。編程挑戰能夠使學生創造出在虛擬或物理世界中運行的東西，這種創造過程激勵了其創新思維和創造力的發展。通過編程，學生可以將他們的想象力轉化為現實，這是一個非常有力的學習體驗。

許多未來的職業都將需要基本的編程知識[1]。提前在中學階段接觸編程，可以幫助學生為未來的學習和工作做好準備，尤其是在STEM（科學、技術、工程和數學）領域的職業。編程能力的培養是提高數字素養和媒體素養的重要組成部分。學會編程幫助學生理解和評估媒體內容，同時也培養了他們對信息技術的批判性思考。在編程過程中，學生學會如何負責任地使用技術，理解它對社會的潛在影響，并通過技術解決方案來解決現實世界的問題。

2.現有編程教學策略的分析

2.1傳統教學方法的局限性

傳統教學通常采用講授式的方法，教師主導課堂，學生被動接受信息，這種單向傳遞的方式可能會抑制學生的探索精神和創造力。傳統編程教學往往過分強調語法規則和編程概念，而不太重視實際問題的解決和項目驅動的學習，這可能導致學生難以將學到的知識應用到現實世界的情境中。傳統方法未能有效地將編程理論與實踐相結合，學生雖掌握了編程語言的語法，但在創建實際程序時卻無從下手。

在傳統教學中，評估通常依賴于筆試和代碼測試，這些不能全面衡量學生的編程能力，尤其是他們解決復雜問題的能力。編程技術發展迅速，但傳統課程更新滯后，導致教學內容過時，無法跟上行業的最新趨勢和技術發展。由于缺乏互動性和個性化學習路徑，傳統教學方法可能無法激發學生的興趣和參與度，使得學習體驗不盡人意。軟技能如團隊合作、溝通能力和時間管理在編程項目中同樣重要，但這些技能在傳統編程教學中往往被忽略。

2.2創新教學模式的嘗試與挑戰

創新編程教學模式的嘗試是為了解決傳統教學方法的局限性，提高學生的編程技能和整體的學習體驗[2]。通過實際項目讓學生在解決問題的過程中學習編程，鼓勵實踐和探索，而非僅僅停留在理論學習上。使用翻轉課堂，讓學生在家預習新概念，課堂時間用于討論、實踐編程任務，增強了學習的互動性和實踐性。讓學生以小組形式合作解決編程問題，從同伴學習中發展技能，同時提升溝通和團隊合作能力。使用游戲設計原理和技術來增加編程教學的趣味性，通過游戲激發學生的學習動力。利用在線資源和平臺提供個性化和自適應學習經驗，允許學生按照自己的節奏學習。通過競賽激發學生的競爭精神和學習熱情，同時提供真實世界的編程經驗。

但創新教學模式往往需要額外的技術和教學資源，這可能超出一些學校的預算和能力。教師需要接受新的教學法的培訓，以有效地運用這些方法，這要求時間和金錢的投入。學生可能習慣了傳統的教學方式，對新的學習方式的接受和適應需要時間，難以對項目驅動的學習和軟技能進行標準化測試和評估，傳統的評價體系可能需要更新以反映新的學習成果。編程技術的快速發展意味著教學內容和項目需要不斷更新，以保持相關性。保持教學質量和確保所有學生都能從新模式中受益是一個持續的挑戰。

3.學生編程能力培養的有效策略

3.1 教學內容與方法的設計

教師可以將編程概念分解為小塊，從基本的編程構建塊開始，逐步引入更復雜的概念，確保學生在進入下一個更難的階段之前，已經充分理解并掌握了當前的概念。將編程與數學、科學和藝術等其他學科整合，讓學生看到編程在多個領域中的應用，通過實際問題和項目，將編程技能與學生的興趣和學科內容聯系起來。設計真實世界的編程項目，讓學生在解決實際問題的過程中學習編程，分析真實的案例研究，讓學生從專業編程實踐中學習。引入不同的編程語言和環境，如Scratch、Python等，以適應不同年齡和技能水平的學生，提供各種平臺和工具，以適應不同的學習風格和需求[3]。

鼓勵學生通過實踐活動積極參與學習過程，如編碼練習、小組項目和編程挑戰，使用互動式教學工具和平臺，如在線編程練習和模擬器，增加課堂的動手操作。提供及時和具體的反饋，幫助學生理解他們在編程中的強項和待改進的地方，鼓勵學生迭代和改進他們的代碼，體驗真實的軟件開發過程。鼓勵學生通過配對編程或小組項目相互教學，共享知識和解決問題的策略，促進學生之間的討論和協作，建立社區感和支持網絡。

3.2 學習環境與資源的優化

提供一個積極、包容且鼓勵探索的課堂氛圍，使學生能夠自由地嘗試和犯錯，確保物理空間如計算機實驗室的布局能夠促進合作和交流，配備適當的硬件和軟件資源。確保所有學生都能夠訪問到所需的技術資源，包括計算機、編程軟件和高速互聯網連接，提供在線編程平臺和云服務，使學生能夠在校內外繼續學習和編程。提供多樣化的教材，如教科書、在線教程、視頻課程和編程指南，以適應不同學習風格，整合開源資源和社區項目，如GitHub上的項目，讓學生能夠參與真實的編程實踐。

為教師提供專業發展培訓，幫助他們掌握最新的編程教學方法和技術，建立教師支持網絡，鼓勵在編程教學方面的協作和資源共享。設立特別的編程區域或創客空間，讓學生能夠進行實際的編程實踐和項目創作，為學生提供各種硬件編程工具以及與物聯網和機器人相關的設備。

3.3 學生自主學習與合作學習的結合

結合學生的自主學習與合作學習是培養編程能力的一種有效策略。這種方法不僅強化了個人的探索和獨立解決問題的能力，而且還促進了團隊合作和社會互動技能的發展。設定清晰的學習目標和期望，讓學生知道他們在編程學習中要達成的具體成果。提供一系列編程任務和挑戰，讓學生可以根據自己的興趣和技能水平選擇合適的項目來完成。使用個性化學習平臺，允許學生根據自己的學習進度和理解能力自定學習路徑[4]。

4.編程教學的評估方法

4.1 形成性評價與過程性評價的應用

在編程教學中，形成性評價和過程性評價是兩種重要的評估方法，它們幫助教師了解學生的學習進展，同時也為學生提供了關于他們學習狀態的反饋。這些評價方法強調了評估的連續性和多維度，不僅關注最終的成果，而且關注學習過程本身。

學生定期提交代碼，教師進行審查，提供具體的改進意見，通過代碼審查，教師可以評估學生對編程概念的理解和應用。鼓勵學生對自己的編程項目進行自我評估，以及互相進行同伴評估，這可以幫助學生發展批判性思維技能，并學會從其他人的視角看待自己的成果。在編程練習和項目中提供實時反饋，幫助學生及時了解自己的進步和存在的問題，反饋可以是教師的口頭評論，或者是通過在線平臺自動生成的。安排定期的小測試和練習，以評估學生對特定編程概念的掌握，這些測試應該是低風險的，其目的是為了學習和成長，而不是為了最終成績。

過程性評價中要求學生保持項目日志或開發日記，記錄他們在編程過程中的思考、遇到的挑戰和解決方案，通過這些記錄，教師可以更好地理解學生解決問題的方法和思維過程。設定項目的關鍵里程碑，并在每個階段進行評估，確保學生按計劃推進，這種評估方法強調了學習過程的每個步驟，而不僅僅是最終產品。評估學生在小組項目中的參與度和貢獻度，以確保每個成員都積極參與編程活動，這可以通過觀察、小組討論和項目貢獻的文檔來進行。定期進行正式和非正式的觀察，記錄學生在課堂活動中的表現和互動，觀察可以幫助教師捕捉到學生在非正式環境下的學習表現和進步。

4.2 教學反饋與調整的重要性

在編程教學中，教學反饋和調整是評估過程中不可或缺的組成部分。它們不僅提供了對學生學習狀態的即時理解，還為教學方法的持續改進提供了依據。

教學反饋可以即時診斷學生在編程學習中遇到的問題，允許教師及時提供必要的支持和資源，及時調整教學方法可以幫助學生克服學習障礙，防止他們在理解上的小誤差變成更大的誤解[5]。反饋和調整有助于為每個學生量身定制個性化的學習經驗，確保所有學生的需求都得到滿足，這種個性化可以提高學生的參與度和滿意度，增強學習的效果。教學反饋提供了評估特定教學策略有效性的機會，教師可以基于這些信息優化他們的教學方法，調整教學策略以適應學生群體的變化需求，確保教學內容始終保持相關性和吸引力。

通過教學反饋，學生可以了解自己的學習進展，這增強了他們的自我監控和自我調整能力，學生被鼓勵根據反饋自主調整學習策略和方法，這是培養終身學習能力的重要步驟。反饋和調整促進了師生之間的溝通，教師通過反饋了解學生的想法和感受，而學生則了解教師的期望，這種互動有助于建立信任和尊重，為積極的學習環境打下基礎。教學反饋不僅對學生重要，對教師的專業發展同樣重要，教師可以利用這些信息進行自我反思和職業發展，以維持高質量的教學標準。

5.實踐案例分析

智慧圖書館的光線控制與分析項目涉及設計和開發一個智能光線控制系統，用于圖書館內部環境的光線管理。該系統能夠根據室內外光線條件和用戶需求自動調整內部光照，確保最佳閱讀環境。

教學目標為提升學生的編程技能，特別是在物聯網（IoT）和自動化領域。增強學生解決實際問題的能力，培養學生的創新思維和團隊合作能力。讓學生通過參與實際項目來學習編程和系統設計。項目需要結合編程、電子工程、環境科學等多方面的知識，促進學生對于各類知識的探索，讓學生在真實的圖書館環境中測試和優化他們的系統。

進行項目進度的定期評估，通過定期檢查，確保學生能按時完成項目的不同階段的目標。對系統的技術性能進行評估，包括光線控制的準確性、系統的響應速度等。評估學生在團隊合作中的表現及個人對項目的貢獻。組織一個展示會，讓學生展示他們的成果，并接受同學、教師的評價和反饋。

通過這個案例，學生不僅可以學習和應用編程知識，還能通過實際項目來提高解決實際問題的能力，培養創新思維和團隊合作能力。同時，這種案例也展示了如何有效評估學生在編程項目中的表現和學習成果。

6.結束語

隨著編程教育的普及和重視，教育工作者必須探索和應用更有效的教學策略，并建立科學的評估體系。本文提出的教學策略和評估方法有助于實現這一目標，促進學生編程能力的全面發展。未來的研究應繼續關注教學實踐的創新和評估工具的完善，以實現編程教育的持續進步。

參考文獻：

[1]陳英瓊.漢中市中小學生編程學習投入影響因素研究[D].漢中：陜西理工大學，2022.

[2]曾雨芊.面向初中生計算思維培養的結對編程策略研究[D].廣州：廣州大學，2022.

[3]劉爽.以創造性思維培養為導向的初中編程教學實踐研究[D].沈陽：沈陽師范大學，2022.

[4]顧菲爾.基于學習風格差異的結對編程學習對中學生計算思維的影響[D].武漢：華中師范大學，2022.

[5]尚艷.證據導向的初中編程項目式教學設計與實踐研究[D].曲阜：曲阜師范大學，2022.