編程教育走向低齡化的起因與反思

祝前峰 陸榮鑑 張建紅 劉雪蓮

摘 要：隨著互聯網技術的不斷發展，與之相對應的計算機科學技術的重視程度不斷提高。2021年3月4日召開的全國兩會強調了國家今后將在人工智能、先進制造等領域深耕，《中國制造2025》也深刻地闡述了人工智能產業是未來發展的方向。在時代發展的背景下，國家層面的不斷重視和企業對相關人才的強勁剛需不斷倒逼科技產業發展和培養相關配套人才，使得計算機編程逐步走進中小學生課堂，呈現低齡化的勢態，這是時代的驅使，亦是社會進步的必然。

關鍵詞：人工智能; 編程教育; 計算思維; 反思性思維; 信息素養

中圖分類號：G622.3? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）7-003-003

第四次工業革命無不圍繞“智能”二字，中國政府和中國企業以此為契機大力發展人工智能等相關產業，在5G通訊、人造衛星等領域世界領先，但我國仍存在許多“卡脖子”技術，例如計算機輔助軟件、高精度光刻機、多軸聯動數控機床等先進軟件和設備缺失，同時相關的高尖端技術人才也嚴重短缺，而人工智能人才的基本素養就是程序編寫，為了應對信息化的不斷發展，各國不斷提高編程教育的重視程度。我國編程教育原本主要是面向高等教育培養專業型人才，而今編程教學在中小學教育中不斷得到重視，并開設相應課程，甚至學前教育也有所涉及，逐步呈現出編程教育 “低齡化”的現象，并且此現象日益凸顯。應如何看待這一社會現象？兒童為什么要學編程？編程教育是否越早越好？是否所有學生都適合學習編程？少兒編程教育存在哪些負面影響？這些都是教育工作者和家長應該思考的現實問題，而不應脫離實際、盲目跟風。本文研究編程走向低齡化的起因以及反思如何更好地推進青少年編程教育，為日后培養高端編程人才打下堅實基礎。

一、編程教育“低齡化”趨勢的現象解讀

1.政府為青少年編程教育提供政策性支撐

未來國與國之間綜合國力的競爭逐步轉向高新技術產業和相關人才的競爭。為應對時代發展的需求，各國大力推進相關產業的布局和發展，并著手培養產業配套人才[1]。現如今科學技術是第一生產力，人工智能是各國同臺競技的重點領域與發力方向，而人工智能領域人才的培養是產業發展的核心。各國為應對時代發展的需求，將青少年編程納入國家層面戰略規劃和教育行動方針，從2014年起英國政府就將編程教育作為青少年的必修課程，教授圖形化編程;2016年美國投入40億美元用于在K-12階段的青少年中推廣編程教學[2];2016年芬蘭政府將編程教育納入新版國家基礎教育核心課程序列[3];2017年新加坡政府和教育部門將編程科目加入中小學考試科目;從2018年起韓國在中學教育階段普及編程課程，注重計算思維的培養;而鄰國日本早在2013年就提出青少年編程教育設想，2016年確定為第四次工業革命下發展的必要舉措，2017年文部科學省協同多部門共同發布《小學學習指導要領》奠定青少年編程在教學中的重要地位，2020年基本實現全面落實小學編程教育必修化和各學科編程滲透理念[4]。

反觀我國，雖然起步相對較晚，但是發展的速度較為強勁，2016年教育部印發了《教育信息化“十三五”規劃》強化了計算機科學技術在學生綜合能力培養中的地位并將STEAM教育歸入基礎學科;2017年7月國務院發布《新一代人工智能發展規劃》，明確提出要逐步在中小學階段推廣編程教育教學，設置人工智能相關課程;2018年教育部印發了《教育信息化2.0行動計劃》提出為更好地應對人工智能時代的發展需求，各地要完善編程教學的計劃與方案;2019年3月教育部印發《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》再次明確需逐步推進青少年編程教育教學，設立相應課程等等。由此可以看出我國政府在編程教育“低齡化”過程中扮演了一個“推手”的作用，政府為青少年編程教育提供了多項政策性支撐，鼓勵青少年學習編程。

2.編程走向低齡化成為校外培訓的新風口

人民日報曾多次發文稱，資本的進場使“少兒編程”發展進入快車道，甚至點評編程教育培訓將發展成為“下一個奧數級別的市場”。事實也確實如此，據人民網相關統計顯示，2015年“少兒編程”的搜索指數約為零，2016年周平均搜索指數上漲到100-200之間，2017年周平均搜索指數爆發式增長達到1200，2018年周平均搜索指數更是猛增到3200;同時大量的少兒編程新公司成立，僅2017年國內就有23家涉及少兒編程的公司成立，不少培訓機構聞風而動準備調整企業結構與框架把握校外編程培訓這一新風口，資本家、投資者將編程教育看作一片新藍海;2017年全國少兒編程領域的融資交易規模超過6億元，2018年少兒編程領域市場規模已經達到30-40億元，用戶人群約1550萬，據有關專家分析5年內少兒編程市場規模將達到300億元。由此看出，在政策紅利的支持和帶動下，資本和企業紛紛進入該領域，不斷制造少兒編程的熱度以謀求更大的市場和財富，進一步加劇了編程走向低齡化的趨勢。

3.研究成果助推編程教育“低齡化”進程

越來越多的國內外教育工作者和科學家將目光投向青少年編程教育，探究編程教育對青少年思維養成產生的作用與改變。研究證明編程教育對于青少年的計算思維、反思性思維和信息素養的養成有一定的促進作用。西班牙國立遠程教育大學的教育工作者選取數所小學五六年級學生進行了為期兩年的跟蹤研究，研究結果發現接受Scratch教學的學生科學、藝術等多門課程成績、思維能力均有顯著的提高;科研人員發現兒童在使用 LEGO-LOGO 套件建造他們腦海中的東西時，往往把自己置身其中，多角度去思考如何實現自己想要的，允許孩子表達個人想法和學習風格，提高了少兒編程的主體意識;兒童編程領域著名研究者道格拉斯·H·克萊門茨經過研究發現，在圖形化編程教育的影響下，兒童在元認知能力、實踐能力、描述能力和創造能力上都有明顯的提高[5];南京師范大學張俊等人在本市隨機選取一所幼兒園進行了短期編程教學培訓，他們發現5-6歲的幼兒已經初步表現出明顯的計算思維的能力，有獨立思考的意識，但群體之間存有差異性[6];華中師范大學李文昊、王其云等人開展了編程教育利用啟發性挫敗促進學習的研究，研究結果表明編程教育在問題表征、概念理解、團隊協作和自我獲得感等能力培養上均有提升[7]。這些研究成果不斷助推科研人員深入研究，同時作為培訓機構宣傳的有利證據，是家長的“定心丸”，因此研究成果在編程教育走向“低齡化”的進程中也扮演著無形“推手”的作用。

二、出現編程教育“低齡化”現象的原因

1.國家戰略的需要

2018年4月16日美國商務部發布公告稱，在未來7年禁止美國科技企業向中興出售“敏感產品”，并警告本國企業不要使用中興公司的設備與服務。經中國外交部、商務部等多部門聯合努力，并在中興公司支付4億美金的保證金后，于2018年7月14日中興發出了“解禁了！痛定思痛！再踏征程！”的宣告;無獨有偶，2019年5月15日美國商務部把華為及70家關聯的企業全部列入“實體清單”，禁止華為使用含有美國技術的軟件和設備，造成了高通公司無法給華為提供芯片、谷歌無法為華為提供服務、臺積電無法為華為制造麒麟芯片等災難性的困局;美國商務部進一步打壓中國科技發展，將中國高校、科研院所和專業領域的領軍人才納入“實體清單”。截至2020年12月18日18所中國高校被美國列入“實體清單”，“國防七子”全部進入榜單。另外宣布對77個實體和個人進行制裁。美國采取了一系列的打壓措施和卑劣手段來遏制中國科技的進步與發展。

在全球尤其是歐美發達國家都在重視“少兒編程”并把其列入國家發展的計劃中時，中國政府和教育部門也積極探討“少兒編程”的可行性與重要性，試圖通過編程教育培養青少年的計算思維、反思性思維和信息素養，為我國將來培養高素質的人工智能人才鋪墊，并為我國實現關鍵核心技術自主可控，把創新主動權、發展主動權牢牢掌握在自己手中打下堅實基礎。

2.社會發展的必然

當今社會是一個信息化、智能化的社會，各種新產品層出不窮，越來越多的企業轉型升級，大量的資本與人才涌入互聯網，這些都是社會發展的必然趨勢[8]。2020年小米公司已建成無人化“智能工廠”，可年生產100萬臺小米高端智能手機。雷軍表示小米正在規劃建設年產千萬級的無人化“智能工廠”以適應人工智能產業發展的需求。隨著人工智能在農業領域的應用，智能化、自動化、機械化的采收方式克服了人工采摘勞動強度大、采摘效率低、人工成本高和工作環境差等缺陷，東北農業機械化的程度領先全國[9];人工智能與文化傳媒的深度融合推動了文化的高質量發展，有利于踐行創新、協調、綠色、開放和共享的新文化理念，提高了文化傳播的可及性，有利于幫助個人的全面發展。編程教育走向“低齡化”是社會發展的必然，社會面臨科技型企業不斷增多而相關人才嚴重短缺這一局面，社會大眾勢必將目光集中在培養人才上，而軟件編程不是一蹴而就的，需要經年累月的學習、實踐和積累，因此編程教育從娃娃抓起進入考慮范圍之內。

3.個人前途的追求

由于青少年心智尚不成熟，他們的規劃大多由父母和教育工作者進行相應的規劃。在政策紅利的感召下、社會現實的背景下、培訓機構的鼓舞下等多方面因素促使家長爭相報名，家長的初衷希望孩子能有一個美好的未來，而未來必將是快速的、信息化的和充滿競爭的時代，為了形成自身的核心競爭力同時與時代的腳步相吻合，編程成為當代青少年的一門“必修課”。每年大學生畢業季，在秋招和春招上計算機、物聯網、嵌入式、機器人等相關專業的學生受到了廣大用人單位的歡迎，其起薪遠高于機械、化工、土木等傳統專業，甚至在大學輔修計算機專業的學生不在少數，他們都是想在求職應聘時增加自己的競爭力。2020年華為“天才少年”計劃公布，其百萬年薪引發社會輿論。日本著名導演竹內亮采訪了其中一位天才少年彭志輝，其桌上所擺放的物件都是自行設計開發的螃蟹機器人，同時該少年還精通音樂、美術、烹飪、視頻剪輯與創作，引發了群眾嘩然。社會和企業肯定了技術是實現財富的“通行證”;對擁有技術的人才給予尊重和豐厚的報酬;家長和教育工作者被較高的社會地位和豐厚的勞動報酬所吸引，努力把孩子往編程教育上培養，以期獲得豐厚的回報。同時各地在招生政策上對擁有編程技能的孩子傾斜。面對巨大的升學壓力，編程教育在一定程度上被家長看作是進入名校的“捷徑”。

三、對編程教育“低齡化”現象的分析思考

1.應如何看待這一社會現象？

光明日報曾發文稱：編程教育逐漸低齡化，是科技發展的必然趨勢。社會的發展和時代的潮流是不可逆的，我們需要正視這一現實問題，理性思考并積極融入。編程教育走向“低齡化”的原因是多方面的，但是結果未必是糟糕的，而恰恰相反，合理地在青少年甚至是幼兒階段開展編程教育能有意想不到的收獲，這也得到了相關研究的證明。對這一社會現象的關注與思考恰恰說明了我們開始逐步重視這個問題，并積極尋找解決的方案，使得編程教育“低齡化”走向更好的方向，真正的為兒童謀快樂、謀幸福、謀發展。

2.兒童為什么要學編程？

許多家長都在不停地反問我的孩子適合學習編程嗎？編程學習能給我的孩子帶來什么？這兩個問題也不斷推動教育科研工作者進行相關研究，經過長期的研究和實踐表明，少兒編程教育對培養孩子的計算思維、反思性思維和信息素養有較大的幫助，提高了他們發現問題解決問題的能力、應對挫折的能力、評估風險的能力和合作交流的能力。

皮亞杰提出“孩子是天生的學習者”，他們對這個全新的世界充滿了好奇，好奇心驅使他們開展一些動作實現他們想要達到的效果。較早對孩子進行編程教育，有助于鍛煉其計算思維，周以真[10]教授將計算思維定義為以計算機的邏輯思維去系統地發現問題、解決問題、反思問題，孩子在編程教育的過程中邏輯思維能力會有顯著的改善，這一能力的提高使得孩子在面對問題時無形地將編程思想帶入，將問題的解決分為理清思路、確定方法、完成任務三步，逐個突破。在當今社會計算思維被確立為繼閱讀、寫作和算術之后的第四大能力，是所有人都應學習和掌握的認識世界、改變世界的工具。計算思維是主體的一種綜合能力，在兒童面對編程問題、解決問題的情境中，通過兒童的行動與反思循環得到提升。已有的研究表明，在計算思維能力有良好基礎的孩子，解決問題時更加高效辯證，更易取得成功。但是編程能力的提高、計算思維的養成并非一朝一夕，需要從小對學生進行培養。

杜威突出了反思性思維在經驗學習中的重要地位，而編程教育在一定程度上能較好地促進青少年形成“反思性思維”。反思性思維是指對某一具體的問題進行持續不斷的、反復性的、嚴肅的深思，力求尋找最優解或最佳方案。青少年一邊編程一邊思考下一步將如何進行，在做與思考中反復，同時一次性完全正確的完成編程的難度巨大，他們在編程的過程中會遇到許多錯誤，這些錯誤給他們反思的機會;另一方面程序并非不可改動，積極尋找最佳的編程方案也鼓勵孩子積極思考，培養了他們敢于突破、勇于創新的意識。反思性思維是學習編程的必備條件，但在編程的這一過程中也鍛煉了兒童的反思性思維，提高了兒童防范風險的意識、突破創新的能力和善于思考的本領。

盡早接觸編程，有利于培養孩子的信息素養。信息素養包括信息知識、信息道德和信息安全等，兒童接受編程教育會對信息知識進行相應的了解，理解編程的方法、思路和技巧，同時加深對生活中信息化事物的理解程度;學習信息基礎知識后，開始逐步了解在計算機這個虛擬的世界中什么能做和什么不能做，有了一個基本的認知，同時從小形成了對信息的保護、對隱私的保護和對知識產權的尊重;同樣在編程的過程中必定會遭遇挫折與失敗，程序編寫并非一帆風順，遭遇失敗在所難免，信息素養還包括面對失敗的勇氣、解決困難的決心、團隊協作的能力等，但信息素養的形成也不是一蹴而就的，也需要從小培養，不斷強化。

3.編程教育是否越早越好？

這個問題不應與編程教育“低齡化”混為一談，編程教育“低齡化”是將編程的理念和思想帶入到中小學，制定一定的教學大綱來規范編程教學，并非越早越好，而是有計劃、階段性、遞進性教育。教育培訓機構所吹捧的“越早越好”實為荒謬，任何教學都必須在有一定認知基礎、認知能力和適當年齡的基礎上開展。以日本進行全體小學生編程必修化的舉措來看，分時分段編程教育尤為重要。所謂分時分段就是依據不同的年齡和年級來制定相應的課程和目標，在小學分為低年級和高年級，他們的教學目標從了解信息知識與技能到培養思考力、判斷力和表現力，不難發現整個小學教育不是以培養學生敲寫程序代碼、記住編程語言、學習編程技巧為目標，而是來啟發孩子們的思維和創造力，以孩子為主體“用編程”，而非編程孩子。而日本中學的培養目標則是從生活中發現編程問題，利用流程圖等圖標呈現解決問題的過程，并鼓勵嘗試將紙上方案具體化的能力，也沒有硬性要求學生從事敲寫程序代碼、編寫算法等難度較大的實踐。由此看來編程教育“低齡化”并不是單純要求孩子能夠上手敲寫代碼、編制算法，而更多是啟發孩子的思維，培養孩子的計算思維、反思性思維和信息素養，經過研究證明小學兒童已具備學習這些思想的能力和條件。

4.是否所有學生都適合學習編程？

持此觀點的家長和教育工作者混淆了少兒編程與傳統編程的邊界，片面的將少兒編程與傳統編程等同，認為少兒編程代碼多、難度大、思維性強、難上手等，以至于將此思想灌輸給孩子，形成對編程的恐懼感，自然而然的遠離編程。是否所有學生都適合學習編程這一答案是肯定的，正如前文所闡述的少兒編程的初衷與目的主要是培養孩子的思維方式，而不局限于編寫代碼和算法，通過少兒編程培養的計算思維、反思性思維和信息素養在其他學科的學習、個人生活、人際交往等方面均能被應用，有利于提高兒童的判斷力、理解力、執行力和創造力，孩子可以以主人翁的身份在編程情境中發展、鍛煉自己。因此學生需要通過學習編程來提高這些能力，而非部分家長和教育工作者腦中的傳統想法如從事難度較大的代碼編寫，兒童教育培養應緊跟時代發展步伐，取其精華去其糟粕，以謀求孩子更加美好的明天。

5.少兒編程教育存在哪些負面影響？

不可否認“少兒編程教育”是一把雙刃劍，有其積極向上的一面，但也存在一定的弊端。第一，加大學生任務負擔。中國中小學生尤其是中學生面臨較大的升學壓力，其主要的任務就是提高應試科目的成績，加設的課程在一定程度上分散了其注意力，壓縮了學習基礎課程的時間，還需完成編程課程的相應任務。第二，適得其反，更加畏懼編程。由于國內缺少少兒編程相關教輔資料，各輔導機構的資質、條件又各不相同，是否能將晦澀難懂的編程理念傳達給思維正在發展的青少年存在一定的未知性，有些機構甚至直接將C語言、Python、JAVA的編程知識結合數學生硬的傳授給學生，加大了青少年對少兒編程初衷的誤解，甚至片面的認為學編程就是用代碼解決數學問題。第三，抹殺了兒童的興趣。部分地區學校升學會對具有編程能力考生傾斜，家長抓住這一進入名校的“契機”，強迫孩子學習編程，把在紙張上“刷題”搬到了熒屏上。一方面在一定程度上加劇了教育的不公平，另一方面嚴重抹殺了孩子對編程的興趣。第四，上癮。目前市面上的少兒編程大多與游戲相結合，大部分兒童積極參與編程培訓僅僅出于想玩游戲，豐富的動畫人物、精彩的游戲環節使孩子們沉浸其中，編程的理念收效甚微，久而久之使孩子認為編程就是“玩游戲”，甚至出現上癮的可能。第五，加劇物理傷害的風險。現如今手機、電腦已是普通家庭的尋常之物，家長擔心這些電子產品對孩子的視力產生影響而選擇讓孩子減少與電子產品的接觸，而現在大多數的少兒編程需要依托于硬件設備開展教學，由此可見少兒編程存在一定的弊端，大量的金錢投入可能收效甚微甚至帶來一些負面影響。但是目前的少兒編程教育基本是在資本的運作下成長和發展的，一方面監管部門沒有對該市場進行合理的監管，另一面政府和教育部門還沒有在此領域深耕和研究，我國發展少兒編程需要面對上述的難題，只有不斷地發現問題、解決問題才能更好地推廣少兒編程，才能使此項偉大事業生根、發芽、成長、開花、結果。經過前人大量的研究和歐美發達國家的實踐證明：正確的、恰當的、合理的將編程教育與現有的基礎課程有機的融合和滲透對孩子的思維成長具有積極作用，關鍵在于面對我國現有的少兒編程教育困境，如何探索一條適合本國發展的編程教育之路。

四、總結

在互聯網技術高度發達的今天，編程教育逐漸低齡化是科技發展的必然趨勢。在國家政策、資本運營和研究實證的共同推動下，編程走向低齡化日益凸顯，這也契合了國家戰略需要、社會發展需求和個人前途追求。人民網指出少兒編程教育不是培養下一代“碼農”，少兒編程和真正的編程完全是兩碼事，社會大眾需要擺正少兒編程的觀念，其主要目的是培養孩子的計算思維、反思性思維和信息素養，從而促進發現問題、解決問題能力的提升，提高孩子的創新思維和交流協作能力。普及編程教育的道路充滿了險阻，需要政府和教育部門、高校科研院所、中小學、培訓機構、科技型企業等社會各界共同努力，為孩子架起連接未來的橋梁，以期待新一代有思想、有目標、有活力的青少年為實現中國科技騰飛和中華民族偉大復興的中國夢添磚加瓦。

基金項目：2018年第二批教育部產學合作協同育人項目《智能家居復合人才培養模式研究與實踐》201802010016

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