芬蘭中小學編程教育的緣起、實踐路徑與特征

[摘? ?要] 計算思維被認為是學生應當具備的基本素養與能力，編程教育是培養計算思維的重要途徑。歐盟多國重視編程教育，芬蘭成為歐盟首個以完全“跨學科”方式在中小學融入編程教育的國家。芬蘭通過國家課程頂層設計、多樣化項目開展及教師專業培訓等多維舉措，促進編程教育落地。芬蘭中小學編程教育有著多方面特征，包括指向計算思維培養、課程設置尊重學生發展規律、重視教師在職培訓、注重項目持續開展等。芬蘭的做法給我國帶來一定啟示，包括將計算思維和關鍵能力培養作為編程教育的根本著力點，課程設置注重編程語言學習規律及其與特定科目融合的匹配度，線上線下結合開展實操性教師培訓為編程教育提供專業保障，注重開展實證研究引領支撐編程教育項目持續深耕，基于編程教育內在價值澄清構建多方主體合作機制等。通過對重要文獻、政策、官方權威信息的廣泛搜集梳理，旨在對芬蘭中小學編程教育背景、實踐路徑及主要特征予以探究，以期對我國中小學編程教育切實落地有所啟示。

[關鍵詞] 芬蘭; 中小學; 編程教育; 實踐路徑; 特征; 啟示

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 康建朝（1985—），男，山東聊城人。助理研究員，博士，主要從事芬蘭教育及課程教學比較研究。E-mail：kangjianchao19850123@126.com。

一、引? ?言

計算思維是數字技能的重要組成部分，成為未來人才不可或缺的素養與能力，而編程是培養計算思維的重要途徑。發達國家日益重視編程教育，歐盟近二十個國家已將或即將在中小學納入編程教育。中小學編程已成為促進數字時代學生了解計算機科學，提升推理能力、溝通與表達交流能力的重要手段[1]。

作為基礎教育備受矚目的國家，芬蘭于2016年新頒布國家課標，正式將編程教育寫入其中，并提出較高要求，從一年級就開始編程教育，并將編程教育完全融入數學、手工等學科，具有一定模式獨特性。本文擬對芬蘭中小學編程教育根本理念、課程設計、教師培訓、項目實施等開展分析探討，以期對我國中小學編程教育落地實施有所啟示與借鑒。

二、芬蘭中小學編程教育的背景與緣起

芬蘭中小學編程教育寫入國家課程并落地實施，有幾方面背景與緣由：一是理念驅使，二是區域帶動，三是歷史承襲，四是時代需要。

（一）理念驅使：計算思維培養日益成為中小學重點關注領域

早在1996年，LOGO編程語言開發者西摩爾·帕普特（Seymour Papert）就進行了有關計算思維的討論[2]。新千年后，美國計算機科學家周以真（WING J M）通過系列文章和國際會議對“計算思維”作出界定，引發國際范圍內對計算思維本質及其教育機制的討論。比較典型的是2011年她對計算思維的界定：“計算思維是一種系統闡述問題解決方案，并使解決方案可由信息處理代理來有效執行的思維過程。”[3]之后，很多有關計算思維的界定基本建立在這個重要界定基礎之上[2]。盡管界定不同，但諸多學者認為：計算思維已經成為學生都應具備的，與數學和讀寫一樣重要的基本素養與能力[4]。編程教育是培養計算思維的重要途徑[5]。

（二）區域推動：將編程融入中小學教育體系已成歐盟國家普遍趨勢

歐洲學校網（European Schoolnet）于2015年發布的報告顯示，歐盟近二十個國家已將或即將在學校課程體系中納入編程教育[6]。歐盟國家將編程教育納入中小學呈現三大趨勢：一是部分國家在2016—2017年間全面啟動課程修訂，將編程正式納入國家課標。典型國家包括法國、芬蘭、波蘭等。二是部分國家自2012—2013年開始，計劃將編程全面納入義務教育階段，但截至2017年尚未全面落地，仍處于政策商討階段。典型國家包括捷克、愛爾蘭、希臘等。三是另有一些國家，擁有高中計算機科學教育傳統，但初中和小學基礎較弱，計劃將編程教育由中學延伸至小學階段。典型國家包括奧地利、塞浦路斯、立陶宛等[4]。

（三）歷史承襲：芬蘭跨學科開展編程教育有一定傳統與根基

20世紀80年代，信息技術課程已進入芬蘭學校，在1982年成為高中課程的一部分。當時多方基本達成共識，既然計算機素養是信息社會的必備素養，編程又是計算機素養的基本語言技能，學習編程自然必要和重要。1987—1988年，信息技術學科又被芬蘭列為初中階段選修課。自1994年國家課改之后，芬蘭不再將信息技術作為一門單獨的學科課程來設置，而是將其融入其他學科之中。即自20世紀90年代初，芬蘭信息技術教育就開始采用“跨學科”方式來實施[7]。芬蘭當下以其他學科為載體開展編程教育的模式，實際上是對其信息技術教育長期以來傳統慣用模式的承襲與延續。

（四）時代召喚：中小學編程教育助力芬蘭數字化和人工智能戰略

芬蘭新一屆政府將促進整個社會數字化進程[8] ，教育與文化部近年基礎教育改革規劃重視提升師生數字化素養，經濟與就業部也于2017年發布國家人工智能戰略[9]。編程和計算思維教育有助于學生習得數字化素養與能力，而且編程是人工智能時代的通行語言。編程教育將助力芬蘭數字化和人工智能戰略的實施。

芬蘭國家課標提出七大綜合素養，作為學生發展總目標，其中之一是信息技術能力，而編程能力又是信息技術能力的重要組成部分。芬蘭國家課標要求：一至二年級學生要獲取并學會分享適合他們年齡的編程經驗;三至六年級學生要在嘗試編程過程中，學會理解人類所做決定如何影響技術運行方式;七至九年級學生要學會在不同學科學習中使用與練習編程[10]。

三、芬蘭中小學編程教育的多維實踐路徑

芬蘭通過國家課程頂層設計、多樣化項目開展及線上線下教師專業化培訓等多維舉措與路徑，促進中小學編程教育落地實施。

（一）國家課程頂層設計將編程教育融入數學與手工等科目

芬蘭以完全“跨學科”方式將編程教育融入中小學，數學和手工為主要學科載體。據奧爾托大學研究發現，與其他歐洲國家相比，芬蘭對編程教育要求較高，早至小學一年級就開始這方面的教育[11]。

1. 不同學段由可視化編程到語言編程再到深入理解計算思維逐步學習進階

以數學科目為例，國家課程標準規定了不同學段數學課程中編程和計算思維學習目標、內容與評價標準，見表1。

總體而言，芬蘭小學數學課主要通過可視化環境對學生開展編程入門教育。初中階段，數學中的編程教育重心轉為培養學生的算法思維和問題解決能力。到高中階段，有專門的“數學中的算法”課程模塊，為學生深入理解計算思維提供普遍的課程學習機會[13]。

2. 賦能未來的編程教育與傳承百年的手工必修課相得益彰

芬蘭通過國家課程頂層設計將編程教育融入手工學科，值得進一步探討。在創客時代，通過“在制造中學習，親身實踐創造某項產品的過程中所獲得的知識才最有價值”[14]。芬蘭中小學手工課長期以來秉承“做中學”理念，與“創客”文化不謀而合。3～6年級手工課要求學生操控編程支持的機器人或自動化產品;7～9年級手工課實驗探究環節，鼓勵學生將編程練習與作品創作融合進行。編程不只是簡單編寫代碼，也包括動手操作內容。在芬蘭新一輪課改中，手工學科成為編程教育的重要載體也在情理之中[15]。

從另一個角度看，芬蘭是世界上最早開設手工課的國家之一。早在1866年，手工教育便被寫進國家法案，作為學校必修課已有一個半世紀的歷史[16]。隨著社會變遷和職業需求變化，手工教育所使用的材料和技術在不斷改進[17]。編程教育具有鮮明的時代屬性與朝向未來的廣闊發展前景，它的融入能夠加強手工教育的科技屬性，也將使這門橫越150余年長盛不衰的芬蘭學校必修課獲得更新更強的生命力[16]。

（二）政府、高校和企業等多元主體組織開展豐富多樣的編程項目

芬蘭編程教育項目和資源平臺多為非營利和公益性質，旨在為師生提供編程教育專業指導和資源支持，提高教師的編程教學能力，激發青少年的編程學習興趣。

1. 典型編程教育項目運行方式與活動內容

芬蘭編程教育項目面向不同年齡段學生，形式包括工作坊、主題培訓、研學旅行、興趣社團、在線課程學習、競賽、家校共同完成一定的項目任務等，見表2。

僅以“伊諾卡斯合作網絡”（Innokas Network）和“機器人工藝學校”（Kasityokoulu Robotti）兩個項目為例。首先，“伊諾卡斯合作網絡”項目是芬蘭國家層面旨在促進機器人和編程教育的大型項目。該項目得到國家教育委員會資助，并由赫爾辛基大學及埃斯波市政部門統籌運作，旨在促進學校STEAM學科與數字制造、編程、機器人等教育活動深度融合。項目內容包括教師在職培訓、編程及機器人教育創新等系列活動[13]。2017年，項目團隊與赫爾辛基一所學校協作開展了編程創新活動。活動任務為學生在教師指導下，使用可編程設備及3D設計軟件等，創造性地完成一件智能物品或服裝。項目歷時8～9周，學生小組每周開展2～3小時作品設計活動[18]。其次，“機器人工藝學校”項目發起于2012年，是一項非營利創新學校項目。項目學校分布于埃斯波、圖爾庫和赫爾辛基三個城市，通過組織實驗探究和小組合作，開展基于編程和電子技術的手工藝教育。課程形式包括工作坊和研學旅行等，家長也可參與其中[19]。學期之初，師生共同明確作品目標，學生為完成目標全力以赴，探索自由化的創意編程[20]。

2. 項目組織實施一般模式與核心要素

通過以上典型案例剖析，大體可從四方面理解芬蘭編程教育項目開展的一般模式與核心要素。一是參與主體多元，項目運行以政府、高校、學校、家庭等共同參與協作為基礎;二是活動內容跨界，注重編程與手工、技術、藝術等不同學科領域跨界融合;三是采用項目式實施方式，充分體現和遵循項目式學習流程，在此過程中培養學生溝通、合作等多方面能力;四是以提升學生數字化素養為根本目的，編程活動只是一種載體，最終目的在于讓學生借助數字化設備創新與創造，提升數字化素養。

（三）通過慕課等形式促進教師編程教學能力培訓與提升

芬蘭編程教育開展對教師帶來挑戰，尤其如何在數學、手工等課堂中采取有效方式實施編程教育，對教師而言是相對復雜的任務。

1. 積極開展線上線下培訓，應對教師編程教學挑戰

芬蘭行政部門、大學、企業等機構，已在頻繁組織線下培訓。如在瑞典語區域，有大學專門開展針對小學教師的培訓。課程內容包括Scratch基本應用、基于模塊的可視化編程、教育機器人、算法思維及可編程電子器件的使用等[21]。

此外，“ABC編程慕課”（Coding ABC MOOC）是比較典型的面向中小學教師的線上培訓項目。該項目由教師和大學研究人員于2015年自下而上發起，先后得到多方資助。培訓課程依托奧爾托大學開發的慕課學習平臺實施，便于學習者靈活安排學習進度地點[22]。實踐表明，該慕課完成率和用戶黏性較高，受到學員好評，相關經驗值得借鑒。

2. 多方面著手精心打造慕課培訓課程

芬蘭多方面著手精心打造 “ABC編程慕課”。一是課程模塊化，教師可靈活開展學習。該慕課針對不同年級和學科教師提供Scratch Jr、Scratch、Racket、Python等模塊課程。每種課程模塊包含5～8個學習單元，由相應年級擅長編程教學的專家型教師牽頭實施[12]。課程模塊化和單元化設計，有效降低教師認知負荷。每個單元學習只需20～60分鐘，教師可在繁忙之余隨時隨地開展學習。二是課程案例生動鮮活，注重實操實用。生動鮮活的教學案例和適用于課堂情境的練習任務，使教師更易開展實際應用和自主創新。三是課程內容兼顧普遍性與個性化需求。如針對7～9年級教師的“Racket”模塊課程，主要面向數學教師講解如何將數學知識融入編程教學;而同樣針對7～9年級教師的“Python”模塊課程，則面向所有對編程教學感興趣的教師，講授更具通用性的編程知識。四是課程內容不斷調整迭代。課程在基于設計的研究（DBR，Design Based Research）理念下，通過在線調查收集學員教師反饋，不斷調整迭代和優化課程設置。五是注重國際經驗本土化。該慕課中針對7～9年級教師的Python培訓課程，實際由美國開發。芬蘭學者和教師在國家教育委員會資助下，翻譯課程并做本土化改造，最終得以實施[2]。

四、芬蘭中小學編程教育的主要特征與啟示

芬蘭中小學編程教育在理念目標、課程頂層設計、教師培訓、項目開展等方面有其特征，對之展開剖析，或可為我國編程教育落地提供一些啟示。

（一）芬蘭中小學編程教育的主要特征

第一，指向計算思維培養并通過編程教育提升數學科目學習興趣。芬蘭中小學編程教育的根本理念旨在培養學生計算思維與關鍵能力，而非教會學生單純編寫代碼。最終目的是為學生在數字化時代賦能，提升其對數字技術的深度理解力而非基本使用技能。此外，芬蘭希望通過開展編程教育，發揮編程的學習技術工具作用，增進學生對數學的理解，從而提升其學習數學的興趣度。

第二，課程設置尊重學生發展階段特征與學習規律。從課程設置看，芬蘭小學主要在可視化環境下學習編程，初步學會簡易的編程概念與技能。到初中，學生由可視化編程過渡到語言編程學習，重心轉移至培養學生算法思維和問題解決能力。到高中，國家課標設置了更高難度的課程模塊，以促進學生深度理解計算思維。

第三，重視教師的在職培訓和編程教學能力的提升。編程教育對教師專業發展帶來挑戰，即使以高質量師資著稱的芬蘭也不例外。為提升教師編程教學能力，芬蘭創新了培訓的形式和內容。慕課便于學習者靈活安排學習進度地點，比線下培訓更易實現規模化。除課程形式，“ABC編程慕課”爭取多元主體支持，由大學研究人員和教師等民間力量自主發起，得到協會、高校、基金會、政府部門等的共同資助。

第四，注重編程教育項目的持續開展。芬蘭編程教育項目的發起實施，注重不斷深耕、持續發展。以“伊諾卡斯合作網絡”項目為例，該項目十余年前起源于埃斯波市，早期只針對該市教師開展在職培訓，后來得益于赫爾辛基大學教育科學學院專業助力，逐步擴展至十多個地市，構建起全國性網絡。項目內容從單純教師培訓，擴展為兼具學術研究、編程活動、咨詢指導等。

第五，充分調動發揮多元主體作用。芬蘭政府通過國家課標為編程教育提供政策保障，大學研究人員、中小學教師、企業等積極協作。如“ABC編程慕課”，由研究人員和教師自下而上發起，逐步獲得多方資助。編程教育項目運行，倡導學校與圖書館、社區、家庭、企業等開放合作，促進校內外協作互通。

（二）對我國編程教育的啟示與探討

我國中小學編程教育研究與實踐仍處于初期階段，芬蘭有關做法與經驗對我國中小學編程教育穩步開展與縱深推進有一定啟示意義。

1. 將計算思維和關鍵能力培養作為編程教育的根本著力點

已有研究表明，在計算思維能力方面打下堅實基礎的兒童，在解決問題時更為高效辯證[23]。編程的魅力不僅在于編碼，更重要的價值體現在問題解決過程及思維能力的延伸等無形技能的培養[14]。然而，我國目前真正體現“計算思維”培養的編程教育教材寥寥無幾[24]。在這一領域開展的實驗研究仍顯不足[5]。

芬蘭學者認為，將編程教育融入數學，將使其學習重心轉向“計算思維”培養[2]。新課程實施一年后，2017年面向芬蘭小學數學教師開展的調查發現，他們對數學科目融入編程的育人價值有明確認識，見表3。

2. 課程設置注重編程語言學習規律及其與特定科目融合的匹配度

2019年初，我國教育部啟動了義務教育課程修訂工作，初步確定在小學、初中開設信息技術課程，根據需要將編程教育相關內容納入其中[26]。借鑒芬蘭經驗，課程內容設置應充分考慮不同學段學生的身心發展特征，由易到難依次進階。

從形式看，芬蘭編程教育完全融入其他學科落地實施。編程教育有利于學生對其他學科知識的接受與掌握[27]。多國實證研究發現，Scratch編程教學在科學、藝術、英語、歷史、數學等學科中的合理融入，對這些學科的成績改進有所助益[14]。面向未來，我國中小學如何合理設置與實施編程課程，芬蘭跨學科融入的模式或可帶來一定的啟示。

同時，芬蘭關注不同性質的編程語言融入中小學特定科目的契合性與匹配度問題。據芬蘭調查研究發現，函數式編程（如Racket）與數學學科更加匹配，特別是在函數和變量的表示方面，而指令式編程（如Python）包含更多與數學科目無關的元素[2]。我國融入學校其他科目的編程教學要力爭與該科目有最大的匹配度，避免浪費時間。只有對學科融合式編程教育開展系統化研究和學習實驗，才能找尋到最匹配的教學工具和方式。

3. 線上線下結合開展實操性教師培訓為編程教育提供專業保障

教師專業能力不足成為中小學編程教育切實開展的明顯障礙。多數國家現有的教師職前培養課程并不包含編程知識與技能[4]。“我國兒童編程教育實施范圍較小、程度尚淺”[23]，需要加強職前和在職教師培養與培訓，提升相關教師編程教學的能力。在實施2020年全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0的過程中，教育部特別要求各地對接中小學編程教育需求[26]。

我國可借鑒芬蘭經驗，發揮多元主體作用，共同助力教師編程教學能力培訓提升。課程內容要注重案例性、實操性與實用性，注重教師實際體驗與課堂應用，吸收轉化國際經驗等。有關政策提出，要“實行線上線下相結合的混合式研修”[28]。我國也可采取線上線下相結合的方式，對教師開展編程教學培訓。形式與內容創新，有助于參訓教師編程教學能力的切實提升。

另外，有學者提出，編程智能導師系統將成為解決編程師資匱乏及滿足個性化學習的最佳方案[29]。這為解決編程教育師資匱乏難題提供了一種新的研究與探索視角。

4. 注重開展實證研究引領支撐編程教育項目持續深耕

為避免我國不同層面編程教育項目出現轟轟烈烈上馬、草草了事收尾的現象，實現項目縱深發展，項目組織者需開展嚴謹細致的實證研究，為項目保駕護航。因為，“只有大量基于真實情景的實證研究，才能不斷探索編程教育的各類影響因素”，進而，“從各類研究中驗證并推廣行之有效的策略與方法”[24]。

芬蘭中小學編程教育項目的持續深耕，得益于實證研究的引領與助力。項目注重理論與實踐相結合，充分發揮科研引領作用，邊實踐邊總結，提煉獲取有價值的課程教學改進策略。還以“伊諾卡斯合作網絡”項目為例，針對學生在編程項目中的學習表現，項目研究人員采用人種志及觀察法開展追蹤研究。在學生中開展小組學習活動時，研究人員架設攝像機全程錄制視頻和音頻，盡量記錄所有細節，同時開展實地參與式觀察，并做好記錄。進而，研究人員對資料開展深入研究分析，為課程教學改進提供針對性策略，提升項目運行模式和效果。另外，項目組也經常開展問卷、訪談等調查研究，及時發現問題、總結經驗，充分發揮實證研究對項目持續深入開展的引領助力與支撐保障作用。

5. 基于編程教育內在價值澄清構建多方主體合作機制

中小學編程教育切實落地與推廣實施，需要多方主體共同努力、協作推進。不同主體的合作，有助于集思廣益，帶來更好的創新價值與創意行動。

從我國中小學編程教育開展的實際情況來看，“并未形成全面鋪開的編程教育課程建設”[24]。要爭取多元主體對中小學編程教育的支持，需要向其澄清編程教育的內在價值。尤其對教師而言，只有他們真正理解編程教育的內涵在于促進學生計算思維和關鍵能力發展，以及在智能時代為學生未來人生賦能的潛在價值，才能產生內生動力并積極開展實際有效的課堂行動。“編程教育落地首先要解決思想沖突并完成認知同化。”[23]

此外，參照他國中小學編程教育模式經驗，有助于本國反思自身之不足，從而更好地謀劃未來的改進策略[4]。對此，我國也可在國情基礎之上，合理借鑒他國經驗，探索形成我國特色。

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