張潔 金毛玉 劉凱

關(guān)鍵詞：智能時代;中小學(xué);編程教育;STEAM;創(chuàng)客

1中小學(xué)編程教育的內(nèi)涵和緣起

1.1編程教育的內(nèi)涵

美國計算機科學(xué)教師協(xié)會（CSTA）和計算機協(xié)會（ACM）在對美國中小學(xué)計算機教育進行研究的基礎(chǔ)上，于2011年制定了K-12計算機科學(xué)標準，將編程培訓(xùn)分為思維培養(yǎng)以及實踐兩個方面。而這一標準的主要目的在于讓學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)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(yǎng)出他們的創(chuàng)新力才是這個編程教育的最終目標。因此，編程教學(xué)可以定義為一種通過學(xué)習(xí)編程語言來促進學(xué)習(xí)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(fā)展

其實，編程的教育方式和概念并不新奇。早在1980年，蘇聯(lián)的計算機教育者Irshoff就擔(dān)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(xué)習(xí)使用編程語言發(fā)展數(shù)學(xué)技能的學(xué)生的重要組成部分。因此，有一段時間世界各地的中小學(xué)生都在傳播編程教育。但是，在1990年，隨著強調(diào)工具技術(shù)使用的“工具理論”的出現(xiàn)，人們逐漸轉(zhuǎn)向計算機技術(shù)的實際應(yīng)用。這導(dǎo)致了編程教育的衰落，甚至包括其局限性和排斥性，但現(xiàn)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(xùn)和創(chuàng)客教育已成為不同國家教育中的熱點，STEAM培訓(xùn)的浪潮席卷了世界。作為STEAM教育的早期倡導(dǎo)者，美國將Scratch編程軟件視為STEAM教育內(nèi)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(xué)生的影響。

（2）就中小學(xué)生信息素養(yǎng)方面的培養(yǎng)來說，人們也逐漸知道了編程對于中小學(xué)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(xùn)、藝術(shù)和人文科學(xué)等多個學(xué)科。跨學(xué)科的教育理念是一致的。通過編程，可以將其集成到數(shù)學(xué)和漢語等其他學(xué)科中。這不僅使學(xué)生獲得了跨學(xué)科知識，而且還獲得了系統(tǒng)性思維、創(chuàng)造性思維、分工和其他知識技能。這是學(xué)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(xué)編程教育中存在的問題

2.1編程教育領(lǐng)域中課程標準存在缺陷

孫丹和李艷聯(lián)合發(fā)表了“國內(nèi)外青少年編程教育的發(fā)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(fā)展初期，它主要是行業(yè)主導(dǎo)的，而且并沒有建立校內(nèi)的課程制度。尚未在學(xué)校中深入研究中小學(xué)的教育編程，而且課程標準也不明確。負責(zé)程序設(shè)計教育的大多數(shù)教師都是初學(xué)者。他們在課堂上沒有明確的教學(xué)目標，也不知道如何進行編程培訓(xùn)。

編程培訓(xùn)創(chuàng)建教育內(nèi)容對于全面促進編程培訓(xùn)至關(guān)重要。近年來，許多程序課程和教育雜志的材料已發(fā)行。結(jié)果，青年編程教育教科書卻還是從零開始創(chuàng)建的，現(xiàn)有教科書的設(shè)計是否與當前學(xué)生的身心發(fā)展相一致，沒有專業(yè)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(fā)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(xùn)中的程序設(shè)計教育。

2.2編程教育在中小學(xué)教育培訓(xùn)機構(gòu)存在問題

根據(jù)初中人工智能課程調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，有18%的學(xué)生說自己所就讀的學(xué)校有與人工智能相關(guān)的課程，有25%的學(xué)生說學(xué)校也曾開設(shè)過相關(guān)講座，有40%的學(xué)生說自己所就讀的學(xué)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(nèi)發(fā)行了5套“人工智能基礎(chǔ)課本”，但直到2020年才出版，另外，它主要是基于公司開發(fā)的教材，這類教材并不適合教師使用。當前，大多數(shù)學(xué)校都沒有系統(tǒng)地教授人工智能，雖然有些發(fā)達地區(qū)的學(xué)校開設(shè)了相關(guān)課程，但是課程和內(nèi)容很少，并且課程系統(tǒng)尚未建立。不同地區(qū)的教育和研究機構(gòu)創(chuàng)建了各種教科書，沒有國家統(tǒng)一的人才培養(yǎng)引領(lǐng)方向，也未形成與國家未來發(fā)展戰(zhàn)略相一致的全國統(tǒng)一教材大綱。

2.3中小學(xué)編程教育師資存在不足

大多數(shù)中小學(xué)教師認為，中小學(xué)學(xué)生的主要工作是學(xué)習(xí)語文、數(shù)學(xué)和其他學(xué)科以外的學(xué)科理論知識，并取得更好的學(xué)習(xí)成績，至于像人工智能、編程等之類的學(xué)不學(xué)都無所謂，以后用得到的時候再去學(xué)就是，還有的甚至把編程課用來上其他學(xué)科的課，這嚴重影響了中小學(xué)的人工智能和編程教育的順利發(fā)展。有很多的學(xué)生在畢業(yè)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(fā)展。

許多教授人工智能和程序設(shè)計的中小學(xué)教師受到傳統(tǒng)教育方法的影響，都采取的是那種填鴨式的教學(xué)方法，這導(dǎo)致學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)上課時根本就聽不懂，就像聽天書一樣，這也會使學(xué)生的未來發(fā)展受阻。

3中國中小學(xué)開展程序設(shè)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(nèi)容的發(fā)展

高質(zhì)量的教育內(nèi)容通常需要多方協(xié)商才能共同創(chuàng)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(guān)鍵內(nèi)容的設(shè)計。在創(chuàng)建課程內(nèi)容時，重要的是要考慮編程教育領(lǐng)域發(fā)布的課程標準，并反映內(nèi)容各部分的水平和連續(xù)性。

我們應(yīng)當要注意，當前在線學(xué)習(xí)的普及是年輕人學(xué)習(xí)編程的絕佳機會。作為傳統(tǒng)面對面學(xué)習(xí)的補充，在線學(xué)習(xí)平臺可以輕松克服時間和空間限制。因此，只要遵循在線學(xué)習(xí)和多媒體學(xué)習(xí)的規(guī)則，為編程培訓(xùn)創(chuàng)建在線內(nèi)容也是研究領(lǐng)域之一。

3.2確保在中小學(xué)及相關(guān)的課外教育和培訓(xùn)機構(gòu)中進行編程培訓(xùn)

2017年公布的“新一代人工智能發(fā)展計劃”顯示，在整個人工智能培訓(xùn)的總體環(huán)境中，編程培訓(xùn)需要逐步推廣。浙江省將程序設(shè)計教育整合到高中信息技術(shù)領(lǐng)域，并具有適當?shù)闹黝}內(nèi)容和評估機制，除浙江省以外其他地區(qū)雖在常規(guī)的高中教室提供程序設(shè)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(xué)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(guī)劃方面，中小學(xué)需要帶頭實施適合學(xué)校情況的編程課程實踐。每學(xué)期嚴格執(zhí)行編程培訓(xùn)。積極培訓(xùn)專職的編程班老師，同時開發(fā)適合學(xué)校的編程課內(nèi)容。通過促進學(xué)校之間、學(xué)校與企業(yè)之間以及學(xué)科之間的教師之間的交流與協(xié)作，教師可以以此提高編程教學(xué)技能。

3.3加強中小學(xué)編程教育的師資培養(yǎng)和在職培訓(xùn)

對于教育技術(shù)（或計算機科學(xué)和其他相關(guān)專業(yè)）的預(yù)備教師應(yīng)加強對編程語言、人工智能、機器人技術(shù)和創(chuàng)客教育的培訓(xùn)。為了更好地適應(yīng)未來的青年編程教育，還應(yīng)在預(yù)備教師課程的教學(xué)理論有關(guān)的最新標準解釋和內(nèi)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(xué)習(xí)方法，并且廣泛用于國家和國際編程和教師培訓(xùn)課程，因此可以通過特定的教育游戲來實現(xiàn)教育游戲設(shè)計的教育內(nèi)容。

一般來說，學(xué)校的編程老師都是由學(xué)校的計算機老師任教。作為傳統(tǒng)意義上的助理老師，經(jīng)常遇到諸如“人少事多、身兼數(shù)職”之類的問題。換句話說，很難覆蓋整個學(xué)校的課程，因此課程也可能壓縮。此外，某些編程學(xué)校的內(nèi)容未集成到傳統(tǒng)課程標準或教室材料中。因此，現(xiàn)任教師需要花費時間來進行系統(tǒng)培訓(xùn)、教育設(shè)計和其他相關(guān)內(nèi)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(xùn)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(xué)技能相關(guān)的新技術(shù)的培訓(xùn)課程。同時，組織教師培訓(xùn)的單位和機構(gòu)需要意識到，編程培訓(xùn)、創(chuàng)客培訓(xùn)和STEAM培訓(xùn)是在智能時代，尤其是在科技領(lǐng)域，這些都是培訓(xùn)的重要內(nèi)容。除此之外，還應(yīng)該在培訓(xùn)方案中及時補充有關(guān)內(nèi)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(guān)的培訓(xùn)課程和競賽。

4總結(jié)

未來幾年，青年教育新領(lǐng)域的理論發(fā)展和商業(yè)化將進入快速發(fā)展階段。從理論上講，該領(lǐng)域應(yīng)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(chǔ)，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(xùn)加以規(guī)范化，針對不同的群體設(shè)計不同的培訓(xùn)內(nèi)容。實際上，在這一領(lǐng)域需要許多專業(yè)的年輕編程老師。因此，現(xiàn)有的教師培訓(xùn)應(yīng)考慮什么是培訓(xùn)以及如何對教師進行編程?，F(xiàn)有的教師培訓(xùn)計劃還需要添加少量的編程課程內(nèi)容。此外，學(xué)校與公司之間在發(fā)展青年計劃教育實踐方面的合作以及大學(xué)、初中和小學(xué)之間的合作將是未來發(fā)展的重要趨勢。