“編程教育”：日本中小學的必修課

羅朝猛

[摘 要] 隨著以人工智能為代表的第四次工業革命時代的到來，日本政府與企業協作為中小學生“編程教育”提供學習與體驗的平臺。為全面培養學生的“編程思維”能力，日本文部科學省在新修訂的中小學學習指導要領中，將“編程教育”納入中小學必修課程。

[關鍵詞] 日本中小學；編程教育；必修課程

2020年，第32屆夏季奧運會將在日本東京舉行。是年，“編程教育”將作為日本所有小學的必修課全面開設，至2021、2022年，日本所有初、高中也將按照新修訂的學習指導要領開設“編程教育”必修課程。

一、目標直指培養“編程思維”

“人工智能就是機器展現出的智能”，即按照人類設定的程序邏輯或軟件算法通過人類發明的芯片等硬件載體來運行或工作，其本質體現為計算，通過對數據的采集、加工、處理、分析和挖掘，形成有價值的信息流和知識模型，來實現對人類期望的一些“智能行為”的模擬。

從2010年開始，席卷而來的以人工智能為代表的第四次工業革命，正在改變我們的生活。智能化和機器人的發展將帶來新一輪的勞動力結構變化。隨著人工智能的門檻逐步降低，人工智能可以代替人類完成很多輔助性的工作。

牛津大學、紐約市立大學等的研究報告預測，未來將有一半的工作被機器人和計算機所取代。比如：按照個人喜好推薦餐館會代替自己盲目搜索，長途駕駛會代替簡單導航，常見病癥的診斷，甚至是飛行的指揮等。日本人在思考，那么未來幾十年，我們的下一代需要什么樣的“生存”能力呢？人工智能將給學校教育帶來哪些變化？

在日本人看來，若當下的兒童沒有充分具備有關計算機工作原理、大數據分析等與編程相關的知識、思維與能力，則必將被新時代所淘汰。日本政府認為，如果能讓孩子從小學接觸計算機編程的知識，用少兒編程工具掌握編程思維和編程原理，以此來鍛煉他們的邏輯思維和系統化思維。這些從小接觸編程的兒童，將能更好地融入未來人工智能社會。

依據日本文部科學省2017年6月發布的《新一期學習指導要領解說》，日本中小學編程教育的目標是，幫助學生形成時代所需的“編程思維”。編程教育的重點不是學會寫代碼，抑或是學習未來成為程序員的專業性極強的知識，而是讓學生通過體驗編程來了解如何與計算機交流，如何將所需解決問題的思路、方法和手段轉化成計算機能夠理解的形式，使計算機能夠根據指令一步一步地工作，從而完成某項特定的任務，提高工作效率。這種弄清解決問題的思路后，將毫無遺漏的、前后順序合理的指令傳達給計算機的過程能夠培養學生形成高效縝密的邏輯性思考能力，也就是“編程思維”能力。

我們不難發現，這種“編程思維”能力也就是2013年日本所公布的“21世紀能力”中所要求的“思考力”的一個組成部分。日本所倡導的思考力主要由邏輯的、批判的思考力，發現問題、解決問題的能力，創造力、元認知和適合的學習力構成。很顯然，“編程教育”是涵泳日本學生思考力落地的抓手之一，也是學生借助“編程”這一媒介直通人工智能的“窗口”。

二、政府、企業聯手為“編程”“預熱”

近些年來，日本中小學掀起一股“編程”熱浪，首當其沖，日本政府在其中發揮主導作用。日本首相安倍晉三曾明確強調，在技術進步日新月異的時代中，為培養充滿創新及挑戰精神的人才，使學生具備計算機的程序設計能力變得尤為關鍵，他希望日本的年輕一代能夠適應并主導以人工智能、大數據、量子科技等為代表的第四次工業革命。

2017年12月，日本政府召開產業競爭力高端會議。會議提出用人工智能與大數據推進“第四次工業革命”是今后日本經濟增長戰略的核心，未來將進一步提升日本制造業的智能化水平，建立智慧工廠。面對日益發展的人類社會智能化，日本社會已意識到作為計算機信息時代的核心——編程，將會融入人類的日常工作與生活中，將成為像外語一樣的一項基本技能。所以，日本政府啟動部署新的成長戰略草案，將編程科目納入中小學學科教育當中。

在推進“編程教育”落地上面，日本企業是最大的推手。近年來，日本電報電話公司作為公益機構，組織開展了“暑期編程入門活動”，給“編程”愛好者提供了學習與體驗的平臺。

2014年起，日本電報電話公司開展基于信息技術基礎知識的體驗思考與制作樂趣的“編程入門”活動。該公司利用暑期面向社會廣泛招募為期3天的小學生編程體驗活動。體驗內容分別為編程入門、編程挑戰以及機器人編程三大板塊。其中，編程入門將運用文部科學省網站的圖像化編程語言引導學生進行簡單的動畫制作；編程挑戰將挑戰制作射擊游戲；機器人編程則將通過機器人與計算機的鏈接，教導學生運用特定的軟件圍繞某一主題進行操控機器人運行的編程體驗，培養了學生的“編程思維”。

日本一項最新調查結果顯示，日本小學一至四年級的學生中，每10人就有1人定期參加假期或周末的“編程教室”，這些編程教室主要由企業、大學或民間團體運營，根據課程內容的不同，參加學生需要交納每月4000日元至10萬日元不等的學習費用。并且，參加暑期短期教育培訓或實踐活動的小學生中，每4人就有1人參加編程類活動。

參加“編程”體驗學習的日本學生對學習“編程”贊賞有加，大多表示收獲良多。“原來一直以為編程特別高深復雜，但沒想到還是挺簡單的，以后還想更多體驗學習”；“在制作游戲的過程中自然而然就學會了高中數學的三角函數問題”；“通過編程深刻體會到一點小小的錯誤會導致全盤皆輸，細節太重要了”；“看到自己的編程能夠操控家用電器，這才發現其實編程就在你我身邊”。

三、學校將成為“編程”的主陣地

其實，這些年日本中小學也零零星星地開展了一些“編程教育”的實踐與探索：在小學的課外活動中，學生們可在計算機上體驗動畫人物的程序設計，但沒有進行系統學習；不少初中在“技術·家庭”課程中教導學生進行編程，其他學科很少涉獵，學科存在局限性；雖然高中選修課中已納入程序設計，但選修的學生數僅占全體學生的20%，學生參與面不廣。

面對人工智能時代給社會和產業結構帶來的變化，針對日本中小學開設“編程教育”的現狀，日本中央教育審議會認為，日本中小學教育不僅只是培養高效率的勞動者，而且要通過教育改革培養能創造出新的價值的人才。因此，學校教育中不僅要教會學生生存的知識與技能，還要培養在未來智能化時代活躍在國際舞臺所需要的資質和能力。

那么，開設什么樣的課程可以達成以上培養目標，成為日本教育審議會研討的重要課題。在近年的日本中央教育審議會上，除了討論孩子們在學校“學習什么”之外，還研討了“如何學習”以及作為成果的“能做什么”的資質、能力的現狀。專家們一致認為，為培養學生適應未來社會的思考力、判斷力和表現力，“編程教育”是一個好的載體與突破口。以信息技術為手段，有利于培養學生創造性地思考和解決問題的能力，能助力學生實現主體性、對話性的深度學習。

為落實中央教育審議會的精神，日本文部科學省就推進中小學編程教育召開了數次專家意見咨詢會議。專家們表示，編程不僅僅是讓孩子們掌握電腦程序的編輯技術，更是為了培養孩子們的邏輯思考能力。

在日本專家看來，在快速的技術革新中，如果學生擁有了“編程思維”能力，無論編程和信息技術的現狀如何變化，都可以進行正確應對。同時，日本專家強調，“編程”不是學習特定的編碼，而是掌握“編程思維”，因為在信息技術越來越走近人類生活中，人類不只是被動享受那些服務，而是要理解其工作，為自己所設定的目的而熟練使用，更好地服務于人類和社會建設。

因此，日本文部科學省規定到2020年小學必須確保為學生提供計算機編程體驗學習機會，到2021年初中必須提供計算機編程課程內容，到2022年高中必須提供情報科學學習內容，制定《教育信息化加速計劃》，根據學生個性需求提供信息化教學資源，以增進學生對計算機、大數據等的理解。

根據日本文部科學省2017年6月發布的《新一期學習指導要領解說》，日本中小學倡導開展的編程教育并非一門獨立的新課程，而是將其融入理科、數學、技術、家庭、綜合學習時間、特別活動、校外活動等現行的學科和學校活動中。

譬如，在綜合學習時間，在實施“編程教育”過程中，體驗編程是在綜合學習時間中作為學習本質的一種探究，所以需要充分考慮孩子探究性的學習。另外，課題是各學校按照學校教育目標來設定的，為此，要求學校對地域的課題和環境的課題等教材進行開發。

圍繞2020年開始的中小學編程教育必修化改革，日本社會普遍持贊同與支持的態度。有一專項調查結果顯示，僅有約7%的媽媽持反對意見。約50%的媽媽表示十分贊同，而贊同的原因多為“能夠讓孩子掌握未來更多信息化社會所需的能力”“能給孩子提供未來職業選擇的機會”等。針對編程學習給孩子帶來的變化或影響，有82.4%的媽媽回答“孩子能夠按照一定的邏輯順序思考問題了”“開始積極學習了”，也有76.5%的媽媽回答“孩子的創造力提升了”“形成了為實現目標鍥而不舍的精神”。

（作者單位：中山大學附屬中學）