中小學編程課的教師主體認知和教學策略

摘要：本文從教師的主體認知和教學策略兩個方面探討了當前中小學編程教育開展過程中存在的師資力量跟不上、教師教學難勝任等問題，并就信息技術教師如何上好編程課提出了相應的對策和建議。

關鍵詞：中小學;編程教育;計算思維;主體認知;教學策略

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2021）02-0096-03

按照我國中小學校的課程設置，信息技術課是提升學生信息素養、培養學生計算思維的重要載體。隨著課程改革的不斷推進，信息技術教材里面新增或更新了相關的編程內容，其中小學階段以圖形化編程為主，中學階段則以Python編程為主。

如何上好編程課，是擺在每一位信息技術教師面前的新課題。課標的迭代、教學內容的更新，讓不少信息技術教師感到力不從心。“中小學信息技術教師編程教育勝任力調查”結果顯示，當前在中小學開展編程教學最大的困難是“師資力量跟不上”（多達80%的受訪者選擇此項），遠遠高于“學校領導不重視”和“學生興趣度不高”等選項，教師對編程教育的勝任情況不容樂觀。

從調查問卷中，筆者選取了四道典型的能夠反映“教學過程勝任情況”的題目，結果如表1所示。

從結果可以看出，在與“教學過程勝任情況”關聯最密切的教師主體認知和教學策略兩方面，都能完全勝任編程教學的教師僅占受訪者的20%左右，相當比例信息技術教師的編程課勝任能力有待提高。如何改善這種現狀？如何才能上好編程課？提升教師綜合素質和業務能力是一項綜合性的工作，本文中，筆者僅從教師的主體認知和教學策略兩個方面進行闡述。

● 提高主體認知，做到“知其所以然”

1.編程教育走進中小學是大勢所趨

在中小學開設編程課程，讓學生盡早學習編程知識，掌握編程技能，培養計算思維，已成為中外教育學界的普遍共識。

美國、英國等發達國家從幼兒園到高中都配置了計算機科學課程，系統講授包含編程在內的計算機科學知識。除學校教育外，非營利組織Code.org發起的“Hour of Code Activities”活動（編程一小時）也在學校內外引起了廣泛關注。“編程一小時”活動以學生們耳熟能詳的“我的世界”“星球大戰”等游戲或故事為載體，在“玩”中學習編程，這種寓教于樂的形式迅速吸引了眾多學生參與其中，并讓他們意識到計算機科學教育的重要性。

我國在2017年發布了《新一代人工智能發展規劃》，明確提出“在中小學階段設置人工智能課程、推廣編程教育”。截至目前，中小學信息技術教材中均已更新或增設了編程內容。例如，山東省在小學第三冊《信息技術》教材中增設了圖形化編程Scraino的內容，在初中第三冊更新了Python程序設計和App Inventor手機應用開發，在第四冊開設了BBC micro：bit的相關課程，在高中全面學習算法和Python程序設計。

教育學界普遍認為，在中小學開設編程課程，普及編程知識，提升學生的邏輯思維能力，培養他們的計算思維，是積極擁抱人工智能時代的必然舉措。

2.發展學生計算思維的必然要求

在人工智能時代，學習不應僅著眼于“知識”即事實的學習，應更多地訓練“思維”，當今世界的知識膨脹速度之快是非常驚人的，每個學生在這樣的大背景下都應該具備計算思維的能力，對外界信息的獲取有所選擇，應學習經典的、對人們現在和未來有深刻影響的思維模式。[1]計算思維是每個人都應具備的一種思維方式，目前，國家和地方出臺了多個政策性文件，大力倡導創新能力的培養，計算思維的建立是培養創新能力的重要手段。

中小學階段學習編程是建立計算思維的最有效途徑。讓學生學習編程不是簡單地學會羅列代碼，因為教育的初衷并非簡單的培養更多的程序員，而是要通過學習編程使學生認識到信息化的本質，掌握AI時代的學習方法，進而建立計算思維，提升信息素養。

● 明確教學策略，做到“知行合一”

1.構建符合青少年認知發展規律的教學策略

心理學家皮亞杰將青少年認知特征[2]歸納為如表2所示的四個階段。知曉青少年的認知特征有助于教師構建有效的教學策略。

從皮亞杰的理論可以看出，青少年的認知在不同的年齡階段有不同的認知特征。不同深度的編程課程能夠使各年齡階段的青少年在實踐中學、在學中實踐，通過游戲與寓教于樂的方式來完成編程的學習，這都高度契合了青少年的認知特征。同時，了解了不同年齡階段所對應的不同的認知特征，也有助于教師在設計教學內容時避開不符合教學對象認知特征的教學知識和教學方法，從而提高教學效率。

2.教學設計時須重點考慮的幾個要素

興趣是最好的老師。教師的教學設計應做到寓教于樂，讓學生在玩中學、在學中玩，將多種好玩、有趣的方法、形式（如游戲、故事）靈活組合、合理應用，提高學生學習的主動性和參與度。

（1）注重多學科融合。信息素養的關鍵在于“嵌入在其他知識領域”，教師在教學中應避免“單打獨斗”的局面，學會用編程知識去解決學科知識。例如，在小學階段學習圖形化編程時，可以注意多與數學知識進行融合，由于編程和數學有著密不可分的聯系，很多編程知識都涉及數學上的負數、角度、坐標系等知識點，所以在進行編程教學時，應該注重與其他學科的融合，為學生打下更堅實的學習根基。

（2）多采取“項目導入、任務驅動”的教學方法。以實操和實踐類項目導入、任務驅動教學法貫穿教與學的始終，激發學生的學習興趣和動力;由學生親自進行項目設計、創新，逐步做到學以致用。例如，在中學階段講授Python基礎知識——print（）函數時，以格式化輸出一首唐詩為項目導入，既可與傳統文化知識結合，又可激發學生完成任務的學習興趣，讓學生在邊學邊練中牢固掌握print（）的使用方法。

（3）重視算法的講授和練習。在中小學講授編程，并不是為了培養專業的程序員，而是通過學習讓學生逐步理解、體驗編程，掌握編程中的邏輯操作及算法、數據結構等通用的工程方法與知識，這些核心知識才是編程的靈魂。讓學生理解算法的含義、基本表示方法、算法的描述（如通過流程圖、偽代碼等描述），以及算法是如何轉換成為相應的程序，并精確、清楚地執行的。這樣，在學生需要使用新的編程語言時，這些核心知識能夠幫助他們更快地融會貫通。更重要的是，學生可以脫離編程語言，更純粹地思考如何讓計算機解決問題，也就是讓學生具有計算思維。[3]

（4）注重作品的分享。項目開發一般是按照“明確需求、算法設計、代碼編寫、調試運行、共享發布”的流程進行的。共享發布作為檢驗學生學習成果、激發創作興趣的重要舉措，是提供給學生展示的舞臺。學生通過展示、交流，相互借鑒，共同提高，在分享的過程中增強創作的信心，激發創作的靈感。

在人工智能時代，編程可能會發展成為一項基礎技能，所以在中小學普及編程教育有著極其重要的意義。編程課既是信息技術課的重要組成部分，也是一門綜合性很強的基礎性課程，是一門蘊含著青少年無限未來的年輕課程。對于學生而言，編程學習可以學會一種新的解決問題的技能，發展抽象思維和邏輯思維能力，并能夠利用計算思維分析問題，進而通過編寫程序解決相關問題。因而，培養學生具備面向未來的計算思維和解決問題的能力，信息技術教師責無旁貸。

參考文獻：

[1]艾倫.中小學人工智能課程定位分析[J].中國現代教育裝備，2017（20）：1-5.

[2]葉浩生.西方心理學理論與流派[M].廣州：廣東高等教育出版社，2004，8.

[3]劉欣.追本溯源探尋編程教育的本質[J].中國科技教育，2018（01）.

作者簡介：尹弘震，碩士學位，主要研究方向為中小學信息技術教研、創客教育、編程教育。

本文是山東省教育科學研究重點課題“人工智能視野下初中和小學編程教育的校本研究”（課題批準號：2018JXZ3009）的研究成果。