日本小學編程主題式教學實踐及其啟示

任帥

摘 要 為了積極應對數字化快速發展的全球態勢，日本對于小學編程教育的重視度愈來愈高，并且逐步完成了從導入到必修化的歷程，積攢了較多可供參考的經驗。其中，日本小學編程主題式教學作為融合學科、聯系生活、發展興趣的一種教學模式，不僅使得學科教育得到發展，而且更有助于培養學生發現問題、分析問題和解決問題的邏輯思考能力。對其綜合學習時間、學科教學、校外學習和課外活動的實踐樣態進行研究，可以為我國小學編程教育提供一些啟示。

關鍵詞 日本 小學編程 主題式教學

近年來，數字化、人工智能、5G技術等發展態勢迅猛，諸多工作和學習都要依賴網絡進行，各國越來越重視編程教育。日本于2020年4月正式將小學編程教育必修化，從小培養學生的“編程思維”，提高其邏輯思考能力，以從容應對全球化的數字競爭。而且，值得注意的是，小學編程教育主要是引導學生學會自我發現與思考，培養他們發現問題、分析問題和解決問題的能力，讓小學生意識到編程的存在以及能夠進行簡單的構件拼裝。日本小學編程教育教學已經取得一定成效，研究其教學實踐無疑能夠為我國開展小學編程教學提供重要參考。

一、日本小學編程主題式教學的實踐樣態

主題式教學實踐有別于傳統單學科、零散化的教學模式，它一方面模糊了不同學科間的界限，強調學科間的交流融合，以實現某項主題教學活動為重點;另一方面，為了實現既定主題的教學目標，在教學實踐中往往會引用日常生活案例、其他學科知識等作為示例，以輔助理解和鞏固與主題相關的知識與技能。同時，主題式教學實踐的場域并不局限于課堂內和學校中，它可以依據學科需求、學生興趣、地區特色等進行多領域、廣區域的針對性主題教學活動。而學生編程教育資質與能力的培養狀況很大程度上反映在教學活動上，教學活動的開展情況又將對學生的學習效果產生直接影響。

1.綜合學習時間的校內先修

中小學綜合學習時間是為了順應發展需要，培養面向國際化、信息化資質與能力的學生而設置的，它注重運用所學知識解決實踐問題。其中編程教育初期階段具體表現在：當開展某項主題的編程教育時，教師多會圍繞此主題進行情景拓展，啟發學生思考日常生活中的有關事物，并在需要時調動其他學科的一些知識，基于現實案例，在加強學科聯動性的同時提高學生“編程—生活”的感悟以及解決實踐問題的能力。例如，在引導學生進行編程體驗時，發現果汁自動售貨機內部存在一種“程序”支持著人們放入錢并按下按鈕可以選擇果汁、找零的操作。這種以體驗信息發展與生活變化為導向的校內先修模式為后期社會課上參觀企業以及自我思考、強化編程思維打下了基礎。

此外，在引用案例時應注意到，以往算術、外語、理科等基礎科目的知識傳授過程雖然也會穿插一定的案例供討論分析，但它與編程教育存在很大不同，主要體現在以下三點：一是對象不同，編程教育的探討對象基本上都是在圍繞“導電體”展開，而基礎科目的案例并不局限于導電體。二是階段不同，編程教育側重于事物某種形態形成之前的“創造性過程”，而基礎科目較為注重事物某種形態形成后的拓展過程。三是目的不同，基礎科目教學中引入案例分析一般為鞏固加強，或更好地理解理論知識。比如，為了學習轉速的概念，引導學生觀看生活中洗衣機中洗衣桶的旋轉過程，并認知轉速大小。與之相對，編程教育的目的更看重如何實現既定轉速下的旋轉過程，強調的是要達到某種“可視化效果”（如圖1）。

這種在綜合學習時間初期引用現實案例一邊體驗編程、一邊培養邏輯思考能力的做法雖然具有多種優點，但具體引用哪些案例，引用前的準備工作有哪些，能否達到學生培養的資質與能力要求……值得思考。在一項有關小學音樂課編程教育應有狀態的探討中，做法是：第一步，從書籍和網絡上搜索有關編程教育的實例，并從中篩選出有關小學音樂的案例;第二步，按事件名稱、適用學年、所用軟件等進行分類整理;第三步，總結出實踐案例共同的傾向以及在音樂科目上促進學生“編程思考”的學習過程;第四步，對現有案例教學方式進行優化[1]。

2.學科教學的編程融合

這里的學科教學指的是算術、理科、音樂、體育、外語等課程的教學。當它們需要借助編程來完成某項主題的教學任務時，不僅要求能夠靈活應用編程知識或思維，而且可以將其融入到學科問題之中。此時，有關編程的教學活動并不能直接地反映出來，因為它多是起到工具的作用，服務于學科教學中事先確定的某個主題或目標。可見，這與綜合學習實踐中引用學科內容作為基礎的做法恰好相反。日本福岡市A小學六年級編程教學已經開始嘗試將音樂與編程進行融合教學，比如在以制作音樂為主題的教學活動中，采用“VOCALOID教育版”讓學生學習制作音樂。在制作中，即使看不懂樂譜的學生也能通過VOCALOID來完成設定歌詞與旋律的音樂，而且，經過反復的意圖-編程試驗可以實現鍛煉學生邏輯性思考的目的[2]。無獨有偶，在理科教學中，為了讓學生學習有關電氣變換以及電氣利用的知識，以生活中常見的電風扇為例，并基于樂高WeDo2.0完成相關的組裝和建模過程，深入理解電氣的重要性以及如何實現節電功能（風量調節、定時器、節奏風等）[3]。

實際上，不利用編程語言或設備教師也能開展有關學科-編程融合教學的活動，例如，教師在教授小學筆算方法時發現，按照既定的順序即可得出正確答案，通過簡單的重復該過程不僅能夠體驗編程思維的特點，而且不必假定算術科以外的知識和前提就可鞏固所學知識[4]。但這僅能實現簡單學科教學與通俗化編程思維培養的目的，對于較復雜的學科知識或者要求較高的編程思維，教師在教學過程中完成一項已非易事，更何況在缺乏編程語言或設備的情況下同時兼顧二者的交叉融合。根據文部科學省的調查，截止2016年3月，每臺教育用計算機供應兒童學生數為6.2人，但在2012年，經濟合作與發展組織（OECD）調查的結果顯示，其成員國每臺計算機供應的兒童學生數為4.7人[5]。因此，教育用計算機配置的不足將直接導致部分學生不能在校園內學習學科知識的同時充分體驗編程思維。

同時，在一項有關中小學教師對編程教學實踐的積極性調查中，選取了633名中小學教師作為樣本，其中小學教師占357人，結果顯示，想擁有教授編程的機會的小學教師僅有1/3，剩余2/3的教師在解釋不想教的原因時，有半數教師表示對編程不了解，其他工作太忙等[6]。雖然該調研數據不能精確反映小學編程教育的整體狀況，但至少說明了有相當數量的小學教師并不樂意接手編程教學任務。

3.校外學習的真實感知

為將學生在校內所學的編程相關知識與生活實際聯系起來，家長或學校會不定期開展以校外學習編程應用實例為主題的相關活動，組織學生到合作企業、社區參觀學習或參加編程競賽項目，并在專業人員指導下了解編程編碼下的機械動力原理、照明系統控制方法等各項編程知識與技能。但是，從文部科學省2019年發布的《下一代教育信息化推進事業成果報告書》中有關小學編程教育的案例可以看出，該報告均是根據校內實踐做出的總結，并未基于校外學習做出相應研究[7]。因此，這將極易造成現實教學過程中缺少案例指導的情況，從而導致各地基于自身理解開展學習活動，教學質量難以得到保障。2020年日本文部科學省在《日本小學編程教育指南（第二版）》基礎上進行了修訂，其中最主要的一項就是加入了與企業合作開展編程教學的示例，具體包括三類企業：汽車制造商、房企和互聯網相關企業。同時，為了更好地完成這種校外學習活動，每個示例都被切分成了三個階段性任務，并在各個階段中指出了較為詳細的操作步驟：設定課題、收集信息、整理分析和總結[8]。所以，從目前來看，日本小學編程教育中開展的與企業合作的學習活動主要以此作為發力點。

可是，校外學習的過程中也暴露出一些問題，比如，選取教學用編程語言時不僅需要考慮其繁簡性、穩定性和安全性，而且也應對其與學科或教學內容的關聯性進行研究。同時，還要進行必要的效果評價，通過多次篩選比較最終確定采用哪種編程語言。而從目前來看，依托實際開發的軟件的編程語言并未進行相應的關聯性研究和評價分析[9]。這一方面會使得校內編程教學中引用的實際案例缺乏依據，另一方面也導致學生從校外學習到的編程知識存在理論漏洞。

4.課外活動的興趣驅動

此處的課外活動指在校內開展的教育課程以外的偏自主性編程教育活動。目前該活動的開展方式及內容并沒有明確規定和標準示例，而且，在《日本小學編程教育指南（第三版）》中對此也只是“期待、期望”按照學生興趣來開展。因此，近期課外活動中的編程教育活動將圍繞學生興趣展開相關主題教學。

二、日本小學編程主題式教學實踐的啟示

目前，我國小學編程教育還未得到全面普及，我們可以從日本的一些適用性較強的實踐經驗中找尋出對我國有重要參考價值的方法或思想。

1.保障綜合實踐活動的順利開展，結合日常活動，深化校內先修

日本之所以能夠在全球信息化大勢下毅然推行小學編程教育必修化，有很大一部分原因在于它非常看重利用綜合學習時間來培養小學生的邏輯思考能力、體驗編程思維的作用，并力求保障綜合學習時間的時長和效果。比如，在《日本小學編程教育指南（第三版）》中以探究課題的形式詳細列明了綜合學習時間內編程教育教學的三個階段：信息化發展與生活和社會的變化、城市的魅力和信息技術、利用信息技術的生產和人工制造[10]。我國綜合實踐活動課程雖然與日本的綜合學習時間課程名字不同，但二者在開展編程教育活動時都注重學生的自主性和教學的趣味性，以求鍛煉學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，同時逐步建立起相互合作解決問題的意識。目前，我國綜合實踐活動課程形式化、膚淺化的現象依然存在，尤其是農村、偏遠地區的小學，由于師資力量薄弱，加之小升初綜合實踐活動的考核占比較低等，使得綜合實踐活動課程流于形式，或者直接被無視，對于綜合實踐活動課程中的編程教育更無從談起。因此，首先，應當從制度、資金、師資等方面保障我國小學能夠順利開展綜合實踐活動課程，對于農村、偏遠地區的學校給予適當的政策傾斜;其次，結合地區特色，選取簡單易懂、距離學生近、信息技術作用明顯的事物引導學生感悟信息技術與生活的變化，為今后深入學習作鋪墊;最后，教師應做好全程陪護工作，實時掌握學生的學習動態，在趣味教學的基礎上讓學生體驗編程思維。

2.注重學科教學的編程融合，完善教學設施，提高教師積極性

雖然日本小學沒有單獨設置編程教育科目，但它在學科教學中融入編程的做法既鞏固了所學知識，同時也讓學生體驗了編程思維，鍛煉了邏輯思考的能力。而我國現今學科教學結合計算機的教學實踐中多是“信息技術融合”，而非“編程融合”，信息技術融合的應用范圍更廣，如將學科知識通過PPT、視頻、音頻等形式來展現。但編程融合強調的是如何達到所學學科知識的特定狀態，比如，在日本小學國語課上學習敬語表達時，學生可以利用Scratch編程設置場景與人物，即使是難以理解哪種語言是合適的敬語的同學，也能通過不斷輸入單詞組合觀察面部表情，從而確定哪種語言是最合適的敬語，從而鍛煉思考能力[11]。我國為實現學科教學編程融合的目標，不僅需要配置完備的教學設施，更需要培養出具有編程思想的、留得住的教師。一方面，可以通過政府補助、企業資助來緩解配置教學設施的資金壓力;另一方面，可以考慮與周邊的中學或大學合作開展編程融合教育，而且，對于有編程技能的教師應給予一定照顧，比如減輕現有工作壓力或提高薪資待遇等，最大程度發揮其專業優勢，不能讓編程教學成為新的負擔，以此提高其教學積極性。

3.拓寬校企合作渠道，檢驗編程語言的適用性

為了讓學生能夠真實體會到編程在生活中所起的作用，日本小學與汽車制造商、互聯網公司等合作，向學生展現編程實現的剎車、變速、色彩轉換等功能，并由專業人員解說其制作流程和關鍵思路，最后學生可在提供的編程房間內嘗試自己編程。但要注意的是，自己編程并非指編寫代碼或者完成各項具體操作指令，它指的是運用一個個已經編寫完成的具有特定命令的模塊，將其進行拼裝。這種做法不僅可以強化學生在課堂中學到知識與技能，而且能夠隨時隨地根據實際需要實現學有所用。我國可以借鑒日本的做法從小學周邊尋找合作對象，并選取符合年級特征和教學需求的一家或多家開展合作，在學習完成校內綜合實踐活動課程中編程先修的基礎認知后，觀摩體驗生活中編程的應用實例。同時，在決定合作對象時應邀請計算機編程專家和學科教學專家共同評審選取合適的編程語言。

4.課外活動編程游戲化，準確定位編程教育的內涵

課外活動編程游戲化指的是在學生課外活動過程中通過做游戲的形式學習編程思維。比如，將6名學生分為兩個小組，每組各3人，相距10步面對面一字排開，現有1至4的號碼牌，每次每組只能抽一張，輪流抽簽，前進步數即為號碼牌數，而且率先到達對方位置的成員必須將號碼數減2給予其他成員，若為負，三人中要有一人回至原點，哪組全部成員率先到達對方位置即獲勝。這種游戲化的課外活動形式不僅用到了編程中的假設語句和選擇語句的思想，而且增加了課外活動的趣味性，有利于學生將來深入學習編程知識。而且，由于日本小學編程教育必修化出現的日期早于引入其“上位概念”STEM/STEAM教育對編程教育概念、意義進行定位的日期，不可避免地導致了編程教育的扭曲現象[12]。而一旦編程教育理解錯位，不單單會影響教學成本、進度、質量與目標，更可能會導致學生對編程教育產生錯誤認知。所以，我國有必要對編程教育進行準確定位，調動學生的自主意識，引導學生學會自我發現與思考，并讓學生意識到編程是與計算機溝通的橋梁，不可或缺，以此逐步培養學生的“編程思維”，提高其解決問題的能力。

參考文獻

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