李高祥 黎睿

摘? ?要：隨著新一輪人工智能的發(fā)展與應(yīng)用，編程教育作為培養(yǎng)計(jì)算思維的重要手段，引起國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。文章以中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫2010—2020年收錄的257篇編程教育研究相關(guān)學(xué)術(shù)論文為樣本，以聚類分析、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析和多維尺度分析為研究方法，采用BICOMB2.0、Ucinet6.0、NetDraw、SPSS20.0等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，探究我國編程教育自產(chǎn)生以來的研究動(dòng)態(tài)、熱點(diǎn)與趨勢(shì)。結(jié)果表明：我國主要圍繞編程教學(xué)游戲化、編程教育價(jià)值、編程教育校本課程開發(fā)、編程教學(xué)模式、中小學(xué)編程教育發(fā)展現(xiàn)狀與國外編程教育經(jīng)驗(yàn)等問題來開展編程教育研究。未來研究需要在普及化、融合化、實(shí)證化等方面不斷加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：編程教育;計(jì)算思維;知識(shí)圖譜;共詞分析;社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2021）15-0028-07

一、引言

2016年，“人機(jī)圍棋挑戰(zhàn)賽”事件人所共知，其背后的關(guān)鍵技術(shù)——人工智能，又一次聲名鵲起。2017年，在政府工作報(bào)告中首現(xiàn)“人工智能”術(shù)語，提出要快速研發(fā)和轉(zhuǎn)化人工智能、5G等技術(shù)的要求[1];同年7月，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出會(huì)逐步推廣編程教育[2]。此后，編程教育研究熱潮不斷提升，逐漸出現(xiàn)一些研究成果。本研究基于知識(shí)圖譜技術(shù)，梳理我國編程教育相關(guān)文獻(xiàn)，以進(jìn)一步把握國內(nèi)編程教育的發(fā)展熱點(diǎn)以及未來研究取向，為后續(xù)編程教育研究提供借鑒。

二、研究整體設(shè)計(jì)

1.研究方法

以往推導(dǎo)編程教育研究現(xiàn)狀和熱點(diǎn)的方法主要是文獻(xiàn)綜述，這樣的定性方法帶有主觀色彩，不能體現(xiàn)客觀性，會(huì)出現(xiàn)判斷失誤和不當(dāng)歸類[3]。因此本研究采用知識(shí)圖譜技術(shù)，以形象、直觀的圖表推演我國編程教育研究熱點(diǎn)，提升其科學(xué)性、客觀性[4]。

2.研究工具

本研究采用了BICOMB2.0、Excel、NetDraw、SPSS20.0、Ucinet6.0等工具軟件。其中BICOMB書目共現(xiàn)分析系統(tǒng)的全稱為Bibliographic Items Co-occurrence Matrix Builder[5]，主要用于獲取實(shí)現(xiàn)知識(shí)圖譜技術(shù)所需的高頻關(guān)鍵詞詞篇矩陣、共現(xiàn)矩陣;Excel算出相異矩陣，處理矩陣格式;NetDraw社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件繪制高頻關(guān)鍵詞共詞網(wǎng)絡(luò);SPSS20.0用于構(gòu)造相似矩陣，形成聚類樹狀圖，進(jìn)行多維尺度分析;Ucinet6.0用于生成二值關(guān)系矩陣，分析高頻關(guān)鍵詞的密度、中心度等。

3.研究過程

在分析編程教育研究過程中，所有數(shù)據(jù)來源于國內(nèi)與編程教育研究相關(guān)的主題，本研究文獻(xiàn)資源來自于中國知網(wǎng)（CNKI）。在中國知網(wǎng)高級(jí)檢索頁面，設(shè)定搜索主題為“編程教育”，設(shè)置時(shí)間為“2010年—2020年”，進(jìn)行中文類型文獻(xiàn)搜索，一共呈現(xiàn)出486條相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)人工篩查，刪除會(huì)議綜述、會(huì)議新聞、會(huì)議通知、期刊導(dǎo)讀、訪談、廣告等不符合本研究分析的文獻(xiàn)229篇，得到257篇有效文獻(xiàn)，并以“endnote”格式導(dǎo)出。由于其中核心文獻(xiàn)不多，因此不加以區(qū)分，以此確定為有效研究樣本。

第一，將257篇有效文獻(xiàn)導(dǎo)入BICOMB2.0中，設(shè)置詞頻為4，提取高頻關(guān)鍵詞，生成共現(xiàn)矩陣、詞篇矩陣，并導(dǎo)出。第二，在SPSS20.0中通過系統(tǒng)聚類分析，得到相似矩陣;將相似矩陣導(dǎo)入Excel中，利用相異矩陣=1-相似矩陣，算出相異矩陣。第三，在Excel中將共現(xiàn)矩陣轉(zhuǎn)換成xls形式，此為多值關(guān)系矩陣，導(dǎo)入U(xiǎn)cinet6.0軟件中，生成二值矩陣;利用二值矩陣測(cè)算網(wǎng)絡(luò)密度和中間中心度，利用多值矩陣測(cè)算度中心度。第四，在NetDraw工具軟件中，打開二值矩陣，繪制高頻關(guān)鍵詞的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖譜。第五，在SPSS20.0軟件中，導(dǎo)入詞篇矩陣，進(jìn)行聚類分析，可將編程教育聚合為6大取向;并使用相異矩陣，進(jìn)行多維尺度分析，得到我國編程教育研究熱點(diǎn)知識(shí)圖譜。

三、文獻(xiàn)基本特征分析

1.發(fā)文量年度分布

對(duì)編程教育年度發(fā)文量進(jìn)行分析，可以更加科學(xué)地了解其研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)中國知網(wǎng)收錄數(shù)據(jù)可知，截至2020年，編程教育研究發(fā)文量曲線變化如圖1所示。從整體上看，編程教育研究呈上升趨勢(shì)?？梢詣澐譃槠鸩诫A段（2014—2016年）和快速發(fā)展階段（2016年至今）。在起步階段，與編程教育相關(guān)文章最早出現(xiàn)在2014年，該年僅發(fā)表了1篇文章，2015年我國編程教育研究處于中斷狀態(tài)，直到2016年編程教育相關(guān)研究才再次出現(xiàn)。在快速發(fā)展階段，發(fā)文數(shù)量開始逐步提升，于2020年達(dá)到了發(fā)文高峰，共發(fā)文119篇。編程教育研究的這一快速發(fā)展態(tài)勢(shì)與我國2017 年國務(wù)院和教育部出臺(tái)的一系列政策文件有關(guān)，主要是《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》和《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》。加之人工智能技術(shù)取得突破性進(jìn)展，因此編程教育相關(guān)研究將會(huì)繼續(xù)保持增長趨勢(shì)。

2.期刊發(fā)文量分布

分析現(xiàn)有文獻(xiàn)的來源期刊，主要是了解我國編程教育的總體研究情況，包括載文期刊類型以及每種期刊的發(fā)文數(shù)量。

分析載文期刊時(shí)發(fā)現(xiàn)，期刊類型種類繁多。共有193種期刊發(fā)表了編程教育相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)文量在3篇之上的期刊有12種，如圖2所示。在發(fā)文數(shù)量上排名靠前的期刊種類是電腦知識(shí)與技術(shù)（14篇）、中國教育信息化（8篇）、中國信息技術(shù)教育（7篇）、電化教育研究（6篇）、遠(yuǎn)程教育雜志（6篇）、現(xiàn)代教育技術(shù)（5篇）。發(fā)文期刊中的核心期刊載文量不多，追溯其原因，可能是編程教育剛剛盛行，雖然培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、企業(yè)公司十分關(guān)注，但是編程教育的理論基礎(chǔ)、研究成果等還不成熟。筆者也發(fā)現(xiàn)，雖然文獻(xiàn)來源相當(dāng)分散，但是基本都聚焦于編程教育這一主題。

四、研究熱點(diǎn)分析

1.高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)

利用BICOMB2.0從257篇文獻(xiàn)中提取原始關(guān)鍵詞共502個(gè)，所有關(guān)鍵詞出現(xiàn)總頻次為969次。綜合考慮出現(xiàn)頻次、實(shí)際情況等，將含義相近及相同的關(guān)鍵詞進(jìn)行合并，如將“編程教育”與“編程教學(xué)”、“Scratch教學(xué)”與“Scratch編程教育”等進(jìn)行同一性處理，選擇詞頻為4及以上的關(guān)鍵詞為高頻關(guān)鍵詞（40個(gè)），如表1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，我國編程教育研究領(lǐng)域前10個(gè)高頻關(guān)鍵詞為編程教育、計(jì)算思維、人工智能、Scratch、編程、信息技術(shù)、少兒編程、兒童編程教育、STEAM教育、圖形化編程。如果只是使用詞頻統(tǒng)計(jì)來分析編程教育的研究熱點(diǎn)和現(xiàn)狀，會(huì)出現(xiàn)混亂不清的情況。因此，在確定了高頻關(guān)鍵詞以后還應(yīng)該使用BICOMB2.0軟件，用來生成一個(gè)40×40的詞篇矩陣，為得到相似矩陣和相異矩陣奠定基礎(chǔ)，從而獲得這40個(gè)關(guān)鍵詞之間的緊密關(guān)系。

2.構(gòu)建相似矩陣、相異矩陣

首先，在BICOMB2.0工具中構(gòu)造詞篇矩陣。選擇BICOMB2.0左下角的“矩陣”選項(xiàng)卡，設(shè)置好關(guān)鍵字和頻次閾值，選擇“詞篇矩陣”，點(diǎn)擊“生成”按鈕，即可生成詞篇矩陣，將其導(dǎo)出。本文中的詞篇矩陣是“關(guān)鍵詞—文獻(xiàn)”矩陣的簡(jiǎn)稱，表示關(guān)鍵詞是否在文獻(xiàn)中出現(xiàn)。如果關(guān)鍵詞在該文獻(xiàn)中出現(xiàn)則顯示為“1”，否則，顯示為“0”。接著，在SPSS20.0工具中構(gòu)造出相似矩陣。這需要在SPSS20.0中導(dǎo)入詞篇矩陣，進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，統(tǒng)計(jì)量中選擇相似矩陣，方法中的度量標(biāo)準(zhǔn)選擇Ochiai系數(shù)，也就得到相似矩陣。矩陣中數(shù)值的大小表示兩個(gè)關(guān)鍵詞的遠(yuǎn)近距離和相似程度，數(shù)值范圍是0到1之間，當(dāng)數(shù)值越大，兩者之間距離越近，相似度也越強(qiáng)，反之，兩者之間距離越遠(yuǎn)，相似度越弱;通過觀察可以發(fā)現(xiàn)相似矩陣中有較多的“0”，統(tǒng)計(jì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多誤差，為了減小誤差，可以使用相異矩陣。最后，在Excel中計(jì)算出相異矩陣。打開Excel，導(dǎo)入相似矩陣，利用相異矩陣=1-相似矩陣，構(gòu)造相異矩陣。與相似矩陣相反，相異矩陣中的數(shù)值越大，兩者的相似度越弱，反之則兩者的相似度越強(qiáng)。

3.構(gòu)建多值矩陣、二值矩陣

首先，在BICOMB2.0中生成共現(xiàn)矩陣。在BICOMB2.0左下角選擇最后一個(gè)選項(xiàng)卡，即“矩陣”選項(xiàng)卡，選擇需要使用的關(guān)鍵字，設(shè)置合適的頻次閾值，選擇“共現(xiàn)矩陣”條塊，點(diǎn)擊紅色的“生成”按鈕，共現(xiàn)矩陣也就生成了，將其導(dǎo)出。本文中的共現(xiàn)矩陣是“關(guān)鍵詞—關(guān)鍵詞”之間的關(guān)系矩陣，實(shí)質(zhì)上是一種相似矩陣，主要表示兩兩關(guān)鍵詞在一篇文獻(xiàn)中同時(shí)出現(xiàn)的頻數(shù)。其次，在Excel中轉(zhuǎn)換多值關(guān)系矩陣。利用Excel將共現(xiàn)矩陣轉(zhuǎn)換成“.xls”格式，這是一種多值關(guān)系矩陣，導(dǎo)入U(xiǎn)cinet6.0中，生成Ucinet軟件能夠執(zhí)行的“.##h”類型文件，作為構(gòu)造二值關(guān)系矩陣的基礎(chǔ)。最后，在Ucinet6.0中，通過“變換—對(duì)分”操作，轉(zhuǎn)換成二值關(guān)系矩陣。

4.測(cè)算網(wǎng)絡(luò)密度、度中心度、中間中心度

網(wǎng)絡(luò)密度能夠在全局上表征各點(diǎn)關(guān)系，是衡量網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)關(guān)鍵詞之間的遠(yuǎn)近距離、緊密程度的數(shù)值。如果各點(diǎn)之間聯(lián)系越多，則密度就越大，其值處于0和1之間，取值越接近1，彼此之間關(guān)系越密切;反之，關(guān)系較疏遠(yuǎn)。使用二值關(guān)系矩陣測(cè)算關(guān)鍵詞的網(wǎng)絡(luò)密度，得到其網(wǎng)絡(luò)密度為0.2603，說明各關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系不緊密，編程教育研究深度可以繼續(xù)加強(qiáng)。度中心度可以利用多值矩陣進(jìn)行計(jì)算，描述本群體中的關(guān)鍵人物，代表指定成員身上的關(guān)系數(shù)量的多少;中間中心度能夠使用二值矩陣進(jìn)行計(jì)算，衡量本群體中的掌控力，是指特定成員身上控制力的大小，數(shù)值越小，說明控制力越小，如果沒有控制力，則中間中心度為0，且處于群體邊緣。

根據(jù)多值矩陣和二值矩陣測(cè)得關(guān)鍵詞的度中心度和中間中心度數(shù)據(jù)，如表2所示。

編程教育、計(jì)算思維、人工智能、Scratch、信息技術(shù)、編程、STEAM教育、圖形化編程、創(chuàng)客教育、少兒編程等關(guān)鍵詞的度中心度排在前10位，表示它們是本研究領(lǐng)域的重要組成部分。編程教育、人工智能、Scratch、計(jì)算思維、STEAM教育、信息技術(shù)、編程思維、圖形化編程、編程等關(guān)鍵詞的中間中心度排在前10位，說明它們?cè)诒狙芯款I(lǐng)域的控制力較高。程序設(shè)計(jì)、Scratch編程、創(chuàng)新教育、APP開發(fā)、兒童編程、信息技術(shù)教育、編程能力、兒童、美國等關(guān)鍵詞的中間中心度接近0，說明它們沒有控制力，處于研究領(lǐng)域的邊緣。

5.高頻關(guān)鍵詞的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析

為了提高直觀性，需要進(jìn)行可視化分析。在NetDraw工具軟件中，打開二值矩陣，繪制高頻關(guān)鍵詞的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖譜，如圖3所示。通過操作“Analysis-Centrality measures”彈出Node Centrality Measures對(duì)話框，在Set Node Sizes by下選擇“degree”讓節(jié)點(diǎn)按照實(shí)際的度來調(diào)節(jié)其尺寸大小。圖譜形象、直觀地反映出從研究編程教育開始到2020年間我國編程教育研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，圖中節(jié)點(diǎn)的大小和位置代表著研究的熱點(diǎn)和核心。一般地，關(guān)鍵詞越是位于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖譜的核心位置，其度中心度越高，就越是該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)與核心。由圖可知，編程教育、Scratch、STEAM教育、人工智能等關(guān)鍵詞位于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖的最核心位置，表明在人工智能背景下，編程教育的實(shí)施在很大程度上依賴于STEAM教育，并且聚焦于Scratch編程的研究。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖譜的中部位置是校本課程、中小學(xué)、圖形化編程、創(chuàng)客教育、兒童編程教育、計(jì)算思維、教學(xué)模式、信息技術(shù)、程序設(shè)計(jì)、編程、編程思維、青少年、機(jī)器人等，表明編程活動(dòng)在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維方面有顯著成效，且得到學(xué)者的認(rèn)同。位于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖譜邊緣地區(qū)的關(guān)鍵詞是游戲化教學(xué)、兒童、信息技術(shù)教育、兒童編程、美國、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、中小學(xué)生等，意味著這些領(lǐng)域是我國編程教育研究的發(fā)展趨勢(shì)，如游戲化教學(xué)的策略研究、兒童編程教育的開展形式研究等。

生成這種網(wǎng)絡(luò)圖譜的主要原因在于，受信息技術(shù)“工具論”影響，我國基礎(chǔ)教育階段的信息技術(shù)課程主要集中教授Excel、Word、PPT等工具型軟件的使用，以適應(yīng)工業(yè)3.0時(shí)代發(fā)展的需要，而忽視了當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，過往的教學(xué)內(nèi)容無法滿足新時(shí)代發(fā)展的需要，在很大程度上重視技能訓(xùn)練、知識(shí)傳授，不重視培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、思維能力，導(dǎo)致相關(guān)的高質(zhì)量研究成果較少。依據(jù)上文的發(fā)文量分析可以看得出，2019年發(fā)文量增幅顯著，這與我國發(fā)布的政策文件不無關(guān)系，文件中提及會(huì)逐漸在中小學(xué)教育階段開設(shè)編程教育相關(guān)課程，因而能夠處于中部位置。現(xiàn)階段，中小學(xué)編程教育的開展仍處于探索實(shí)驗(yàn)期，沒有大范圍推廣，更多是依靠市場(chǎng)推動(dòng)，導(dǎo)致中小學(xué)編程教育處于網(wǎng)絡(luò)圖譜的邊緣。

6.高頻關(guān)鍵詞聚類分析

在SPSS 20.0軟件中，導(dǎo)入詞篇矩陣，進(jìn)行聚類分析，最終聚類后的結(jié)果如圖4所示。根據(jù)聚類分析結(jié)果圖中縱向排序與橫向距離之間的關(guān)系情況，可將編程教育聚合為6大取向，分別為：編程教學(xué)游戲化研究（取向1）、編程教育價(jià)值研究（取向2）、編程教育校本課程開發(fā)研究（取向3）、編程教學(xué)模式研究（取向4）、中小學(xué)編程教育發(fā)展現(xiàn)狀研究（取向5）、國外編程教育經(jīng)驗(yàn)研究（取向6）。

取向1為編程教學(xué)游戲化研究，主要包含兒童編程、APP開發(fā)、Scratch編程、游戲化教學(xué)、編程思維、青少年等關(guān)鍵詞。熊秋娥等以34名小學(xué)生為研究對(duì)象，進(jìn)行16周的實(shí)踐教學(xué)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小學(xué)生的計(jì)算思維在游戲化編程中得到積極提升[6]。江燕等倡導(dǎo)學(xué)科融合的游戲化教學(xué)模式，提升Scratch編程的趣味性，在輕松愉快的環(huán)境中學(xué)習(xí)編程，提高小學(xué)生的計(jì)算思維和跨學(xué)科素養(yǎng)[7]。

取向2為編程教育價(jià)值研究，主要包括編程教育、計(jì)算思維、教學(xué)設(shè)計(jì)、Python、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等關(guān)鍵詞。傅騫等對(duì)45名初中生進(jìn)行16個(gè)學(xué)時(shí)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了使用圖形化編程工具能更有效地提升學(xué)生的計(jì)算思維[8]。傅騫等梳理了實(shí)體編程教育應(yīng)用案例，對(duì)其進(jìn)行分析概括，得出實(shí)體編程可以促進(jìn)多學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)、問題解決能力和“計(jì)算思維”的培養(yǎng)，形成協(xié)同建構(gòu)能力[9]。姜強(qiáng)等通過分析編程操作視頻和對(duì)學(xué)生進(jìn)行訪談的方法，探討了編程行為、認(rèn)知水平與計(jì)算思維三者之間的內(nèi)隱關(guān)系，得出三者之間是彼此相連、相互促進(jìn)的，學(xué)生在編程過程中，知識(shí)技能和計(jì)算思維都能得到提升[10]。與姜強(qiáng)類似，羅文蔚等使用新興的社交媒體研究法，選取Twitter推文中有關(guān)無屏幕編程數(shù)據(jù)，采用定量加定性相結(jié)合的方法探究了無屏幕編程教育的發(fā)展，得出無屏幕編程促進(jìn)了學(xué)習(xí)者認(rèn)知能力、計(jì)算思維和學(xué)習(xí)品質(zhì)的發(fā)展[11]。

取向3為編程教育校本課程開發(fā)研究，主要包括圖形化編程、Arduino平臺(tái)、創(chuàng)客教育、校本課程、機(jī)器人、中小學(xué)等關(guān)鍵詞。小學(xué)的校本課程開發(fā)的研究主要有兩個(gè)方面：一是基于計(jì)算思維的培養(yǎng)，從宏觀上對(duì)編程教育課程開發(fā)進(jìn)行把控，闡述校本課程開發(fā)的基本策略與方法、實(shí)踐與注意事項(xiàng)等內(nèi)容[12];二是從微觀上做細(xì)致處理，限定編程教育課程開發(fā)中的編程語言、編程軟件，制定編程課程教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)分配等，其中又可劃分為“寓教于樂類”[13]和“跨學(xué)科創(chuàng)意編程類”[14]。在對(duì)信息技術(shù)課程開展的研究中，呂春燕等表示信息技術(shù)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維[15];孫丹等探討了編程教育課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念、課程目標(biāo)、具體內(nèi)容等核心內(nèi)容，提出教學(xué)過程中要合理規(guī)劃課時(shí)、考慮學(xué)生特征、開展校企合作等建議，從而培養(yǎng)學(xué)生的編程能力[16]。

取向4為編程教學(xué)模式研究，主要包括兒童編程教育、教學(xué)策略、游戲化學(xué)習(xí)、可視化編程、教學(xué)模式、Scratch、編程能力、STEAM教育、APP Inventor、少兒編程等關(guān)鍵詞。STEAM教育的核心是拆除各門學(xué)科之間現(xiàn)有的圍欄，讓多個(gè)學(xué)科進(jìn)行“會(huì)話”，成為有機(jī)整體，結(jié)合實(shí)際生活，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)造和協(xié)作能力，從而提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。雷田蕊發(fā)現(xiàn)年齡較小的孩子不會(huì)讀程序、寫程序，于是設(shè)計(jì)了“課上+課下”模式的Scratch學(xué)習(xí)資源，通過開展實(shí)踐研究，驗(yàn)證了低齡學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和計(jì)算思維在使用此資源后得到一定程度的提升[17]。孫立會(huì)等設(shè)計(jì)了編程教育的學(xué)科融合發(fā)展教學(xué)模式，以4P學(xué)習(xí)法為理論基礎(chǔ)，將教學(xué)模式劃分為定義、設(shè)計(jì)、實(shí)施、拓展四個(gè)階段，并以小學(xué)科學(xué)為例進(jìn)行了詳細(xì)說明[18]。郁曉華等使用App Inventor開展了一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐教學(xué)，提出并驗(yàn)證了可視化的計(jì)算思維培養(yǎng)模式[19]。房敏等利用元分析法分析了最近30年發(fā)表的43項(xiàng)研究成果，得出結(jié)論為，可視化編程的適用對(duì)象為9到10歲以上的新興學(xué)習(xí)者，能夠影響學(xué)生的整體發(fā)展，在以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)模式和游戲設(shè)計(jì)型教學(xué)任務(wù)效果更好[20]。

取向5為中小學(xué)編程教育發(fā)展現(xiàn)狀研究，主要包括編程課程、兒童、核心素養(yǎng)、創(chuàng)新教育、信息技術(shù)、小學(xué)、中小學(xué)生、程序設(shè)計(jì)、編程、教育、人工智能等關(guān)鍵詞。孫丹等整理了美國、澳大利亞和英國等典型國家的編程教育發(fā)展現(xiàn)狀，了解到，國外該領(lǐng)域發(fā)展迅猛，得到非營利性機(jī)構(gòu)助力，許多國家將編程教育融入到校內(nèi)課程，而我國編程教育普及化才萌芽，主要關(guān)注機(jī)器人教育、信息學(xué)奧賽以及圖形化編程等[21]。孫立會(huì)等梳理了國際兒童編程教育發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)為當(dāng)前編程教育領(lǐng)域存在編程工具低齡化、編程教育商業(yè)化、編程教育研究抱團(tuán)化等現(xiàn)象[22]。魏曉風(fēng)等從政策和學(xué)校教育兩個(gè)層面分析了我國編程教育發(fā)展現(xiàn)狀，得出近年來與編程教育相關(guān)的政策文件較多，學(xué)校教育中的編程教育與STEM教育、創(chuàng)客教育緊密結(jié)合;編程教育主要通過競(jìng)賽和學(xué)校信息技術(shù)課來推廣[23]。

取向6為國外編程教育發(fā)展經(jīng)驗(yàn)研究，涉及信息技術(shù)教育和美國兩個(gè)關(guān)鍵詞。通過整理文獻(xiàn)得出，并不是所有的編程教育發(fā)展經(jīng)驗(yàn)均來源于美國，而是以美國為首，闡述了國外的編程教育經(jīng)驗(yàn)。黃敏聰、蔡韶瑩以及林賽敏等，對(duì)美國編程教育相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行探究，分別闡述編程教育在美國的興起原因及發(fā)展進(jìn)程[24]，探究了美國公共圖書館在培養(yǎng)兒童數(shù)字素養(yǎng)方面的成功之處[25]，解析了“圖書館準(zhǔn)備好”項(xiàng)目在美國編程教育中的推進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[26]。李陽總結(jié)了芬蘭兒童編程教育跨學(xué)科課例的基本特征，建議從政府、學(xué)校、外部支持三方面推動(dòng)我國編程教育深度發(fā)展[27]。白雪梅分析了新加坡計(jì)算思維培養(yǎng)路徑，針對(duì)不同學(xué)齡階段，制定了不同的培養(yǎng)計(jì)劃，通過優(yōu)化學(xué)校自主選擇、課程設(shè)置與實(shí)施、教師專業(yè)發(fā)展等方式培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維[28]。于勇等梳理了日本人工智能教育課程改革過程和課程現(xiàn)狀，提出嚴(yán)把課程體系頂層設(shè)計(jì)關(guān)，走課程分層實(shí)施和融合發(fā)展之路[29]。

7.高頻關(guān)鍵詞多維尺度分析

在SPSS20.0中，使用相異矩陣，進(jìn)行多維尺度分析，繪制我國編程教育研究熱點(diǎn)知識(shí)圖譜，如圖5所示，圖中的小圓圈表示我國編程教育研究中的40個(gè)高頻關(guān)鍵詞，點(diǎn)與點(diǎn)之間的位置呈現(xiàn)了其相似性，高度相似的關(guān)鍵詞聚集在一起就形成了一個(gè)類別[30]，根據(jù)戰(zhàn)略坐標(biāo)系原理，4 個(gè)象限代表研究的未來趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)[31]。

圖5不僅直觀形象地呈現(xiàn)了圖4中6個(gè)取向的可靠程序，而且進(jìn)一步展示了編程教育研究主要圍繞兩大領(lǐng)域展開，分別是編程教育的教學(xué)對(duì)象和實(shí)施主體研究（上下分）、編程教育的發(fā)展現(xiàn)狀和價(jià)值取向研究（左右分）。 總體來看，編程教育的教學(xué)對(duì)象研究（上半部分）包括兒童、青少年、中小學(xué)生、編程能力、編程、教育等熱點(diǎn);編程教育的實(shí)施主體研究（下半部分）包括小學(xué)、中小學(xué)、校本課程、少兒編程、教學(xué)策略等熱點(diǎn)。編程教育的發(fā)展現(xiàn)狀研究（左半部分）包括編程課程、核心素養(yǎng)、創(chuàng)新教育、信息技術(shù)、程序設(shè)計(jì)等熱點(diǎn);編程教育的價(jià)值取向研究（右半部分）包括計(jì)算思維、編程思維、教學(xué)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等熱點(diǎn)。

取向1的關(guān)鍵詞均位于第一象限，跨越范圍相對(duì)較大，是我國編程教育研究的中心，但是內(nèi)部研究結(jié)構(gòu)缺乏穩(wěn)定性，相關(guān)研究成果較少，可以進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行研究。取向2 的關(guān)鍵詞位于第四象限，本領(lǐng)域是研究的核心，得到很多學(xué)者的關(guān)注，產(chǎn)出成果較多。取向3的關(guān)鍵詞跨越多個(gè)象限，分布相對(duì)分散，表明本類別研究處于相對(duì)邊緣位置，不是研究的熱點(diǎn)。取向4的關(guān)鍵詞主要分布在第三、四象限，跨域范圍大，本領(lǐng)域內(nèi)已有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究但還不是主要的研究方向，研究的整體影響性較小。取向5的關(guān)鍵詞位于第二、三象限，密度相對(duì)集中，說明內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密。取向6的關(guān)鍵詞跨第一、二象限分布，本領(lǐng)域不是研究的中心，只得到部分學(xué)者的重視。

五、研究結(jié)論與未來展望

對(duì)2010—2020年間我國編程教育領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行知識(shí)圖譜分析后發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)形成了一定的理論體系，但是未來仍然需要從促進(jìn)編程教育普及化、融合化和編程教育研究實(shí)證化等方面展開深入研究與探討。

首先，普及化是指編程教育能夠進(jìn)入校園，學(xué)生們能夠?qū)W習(xí)編程相關(guān)的知識(shí)。在國際競(jìng)爭(zhēng)激烈的背景下，人工智能時(shí)代的到來，為我國實(shí)現(xiàn)彎道超車提供了良好的機(jī)會(huì)。國家管理層制定了“發(fā)展人工智能、開設(shè)編程課程”等政策文件，為編程教育進(jìn)校園開辟了道路。從政策的出臺(tái)到實(shí)施，期間存在許多有待解決的問題，如編程教育教師的來源、編程教育的學(xué)習(xí)內(nèi)容、編程教育的教學(xué)模式和編程教育的普及路徑等，都需要專家學(xué)者、教師等人員的助力。自力更生固然重要，但是站在他人的肩膀上前行同樣重要。目前，美國、英國和新加坡等國的編程教育發(fā)展良好?？梢越梃b其先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國國情，走“中國特色型”編程教育的普及之路。

其次，融合化意指編程教育與STEAM教育、創(chuàng)客教育、創(chuàng)新教育以及機(jī)器人教育相融合，編程教學(xué)與學(xué)科教學(xué)相結(jié)合。對(duì)學(xué)生而言，通過學(xué)習(xí)機(jī)器人編程、模塊化編程、實(shí)體編程等與編程教育相關(guān)的課程，提高計(jì)算思維、編程思維以及解決問題的能力;對(duì)教師而言，在今后的編程教學(xué)過程中，通過設(shè)計(jì)融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等科目的編程教學(xué)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)編程教育與其他學(xué)科教育并駕齊驅(qū)、融合發(fā)展的目的。編程教育的融合化發(fā)展中，如何融合、融合什么、誰來融合等問題有待探討。

最后，在2010—2020年之間，編程教育研究多為價(jià)值探析、現(xiàn)狀分析、發(fā)展對(duì)策和課程模式設(shè)計(jì)等理論層面的探討，且主要以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和一般性研究方法為主，缺乏較為嚴(yán)格的實(shí)證類研究。理論探討固然重要，但是在競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的國際形勢(shì)下，實(shí)證研究也十分可貴。實(shí)證研究的開展能夠滿足編程教育普及化、融合化發(fā)展的需要。身處編程教育的普及化浪潮中，應(yīng)在掌握理論的基礎(chǔ)上，大力開展實(shí)證類研究，為我國編程教育課程的普及化提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

六、結(jié)語

人工智能時(shí)代，編程教育之風(fēng)再次吹起，一定程度上符合社會(huì)發(fā)展的需要。編程教育被看做是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的主要教學(xué)手段。截至目前，我國編程教育研究主要集中探索各種編程工具的效用價(jià)值以及編程教育的整體發(fā)展現(xiàn)狀，缺乏編程教育的普及化、融合化和實(shí)踐化研究，這對(duì)國家倡導(dǎo)的逐步在中小學(xué)開設(shè)編程教育課程及其不利。因此，編程教育應(yīng)該走“普及化、融合化、實(shí)踐化”的中國特色型發(fā)展道路，為其在中國大地上的茁壯成長提速增效。

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（編輯：王曉明）