區(qū)域推進中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接的實踐研究

【摘 要】當(dāng)前中小學(xué)編程教學(xué)處在被動的、割裂的、枯燥的整體狀態(tài)之下，需要進行深度的教學(xué)變革和跨學(xué)段有效銜接。筆者根據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀，對中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接從“一統(tǒng)兩脈三階四分”幾個方面展開實踐研究。

【關(guān)鍵詞】編程教學(xué);跨學(xué)段銜接;實踐研究

【中圖分類號】G434 【文獻標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）09-008-03

2017年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》指出，“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”。筆者所在縣級區(qū)域共有26所小學(xué)（含分校）、12所初中、3所普通高中，鄉(xiāng)村學(xué)校占比61%，在校學(xué)生共5萬余人，信息技術(shù)（科技）專兼職教師約150人。如何落實編程教育，促進中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接，筆者所在區(qū)域進行了“一統(tǒng)兩脈三階四分”的實踐探索。

中小學(xué)編程教學(xué)存在的問題及有效銜接的必要性

義務(wù)教育階段新課標(biāo)在課程理念中明確指出，要構(gòu)建邏輯關(guān)聯(lián)的課程結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能為課程邏輯主線，貫穿普通高中階段數(shù)據(jù)與計算、信息系統(tǒng)與社會等學(xué)科大概念。但是，當(dāng)前編程教學(xué)各學(xué)段之間呈現(xiàn)出割裂的、不統(tǒng)一現(xiàn)象，有的內(nèi)容存在不符合兒童學(xué)習(xí)的特點，沒有進行遞進化設(shè)計等問題。編程教學(xué)思維模式固化，教學(xué)內(nèi)容局限于教材，導(dǎo)致學(xué)生在開始學(xué)習(xí)編程時不容易感受到學(xué)習(xí)的樂趣和意義，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒;學(xué)生缺乏思考，程序編寫抄襲現(xiàn)象嚴重，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳;目前教學(xué)范式以教師為中心，單向地傳輸書本已成定論的知識，示范性有余，創(chuàng)造性不足，編程教學(xué)缺乏創(chuàng)新視角。

綜上所述，編程教學(xué)面臨小、初、高三個學(xué)段嚴重脫節(jié)的問題，其中課時不足、教師短缺、課程弱化等現(xiàn)象，逐漸割裂了各學(xué)段的有效銜接。筆者所在區(qū)域由信息技術(shù)（科技）學(xué)科研訓(xùn)員牽頭，以縣為單位展開覆蓋小學(xué)、初中、高中三個學(xué)段的編程教學(xué)一體化設(shè)計，設(shè)立了若干個實驗學(xué)校，依托集團化辦學(xué)模式，由城區(qū)學(xué)校帶動鄉(xiāng)村學(xué)校形成實驗聯(lián)盟，區(qū)域?qū)用嫣峁└鞣矫嬷С郑瑸檠芯客七M提供有力的保障。

中小學(xué)編程教學(xué)跨學(xué)段銜接的實踐策略

1.“一統(tǒng)”：核心素養(yǎng)為統(tǒng)領(lǐng)

信息技術(shù)（科技）課程目標(biāo)要圍繞“信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任”四大核心素養(yǎng)，體現(xiàn)課程性質(zhì)，反映課程理念。編程教學(xué)最終的目標(biāo)應(yīng)該聚焦在如何通過編程的方式，去幫助學(xué)生表達創(chuàng)意，而不是聚焦于教會學(xué)生編程的基本技巧。根據(jù)各學(xué)段學(xué)生的認知水平，設(shè)計符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的編程教育教學(xué)目標(biāo)，既保證教學(xué)目標(biāo)的個性化，又要體現(xiàn)區(qū)域整體的統(tǒng)一性。

2.“兩脈”：課程標(biāo)準(zhǔn)為脈絡(luò)

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》發(fā)布以后，時隔五年《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在萬眾期待中正式發(fā)布。義教新課標(biāo)中明確指出要加強學(xué)段銜接，依據(jù)學(xué)生從小學(xué)到初中在認知、情感、社會性等方面的發(fā)展，合理安排不同學(xué)段內(nèi)容，體現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的連續(xù)性和進階性。了解高中階段學(xué)生特點和學(xué)科特點，為學(xué)生進一步學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

依據(jù)核心素養(yǎng)和學(xué)段目標(biāo)，按照學(xué)生的認知特征和課程的知識體系，選擇合適合理的課程內(nèi)容，確保知識體系清晰、難易梯度合理，控制內(nèi)容負荷，提供適度的認知挑戰(zhàn)，體現(xiàn)循環(huán)漸進和螺旋式發(fā)展。整合完善三個學(xué)段的教學(xué)內(nèi)容，為6-16歲階段的學(xué)生提供貫通式編程教學(xué)學(xué)習(xí)，內(nèi)容涉及圖形編程、硬件編程、代碼編程、算法編程等，嘗試采用PBL項目教學(xué)法、游戲式互動教學(xué)法，無縫螺旋式上升銜接課程體系。

3.“三階”：學(xué)段統(tǒng)籌搭階梯

編程教學(xué)貫穿整個學(xué)段，從小學(xué)的Scratch圖形化編程到初中的VB基于對象的可視化程序設(shè)計語言，再到高中新教材中的Python面向?qū)ο蟮慕忉屝陀嬎銠C程序設(shè)計語言。針對不同學(xué)段學(xué)生特點和教學(xué)特點，探索建構(gòu)課內(nèi)與課外相結(jié)合、線上與線下相結(jié)合、校內(nèi)與校外相結(jié)合的實施路徑。在實施過程中采用系統(tǒng)學(xué)習(xí)與項目學(xué)習(xí)相結(jié)合、理論學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用相結(jié)合的策略展開深入研究。

（1）基于核心素養(yǎng)，構(gòu)建課程形態(tài)

小學(xué)階段興趣導(dǎo)向。皮亞杰認為，在個體從出生到成熟的發(fā)展過程中，認知結(jié)構(gòu)在與環(huán)境的相互作用中不斷重構(gòu)，小學(xué)階段跨度較長是認知結(jié)構(gòu)得到重組和改造的重要節(jié)點。鑒于此階段學(xué)生的思維仍然需要具體事物的支持，只能把邏輯運算應(yīng)用到具體的或觀察到的事物上，所以小學(xué)階段編程教學(xué)主要以興趣為導(dǎo)向。結(jié)合目前新課標(biāo)、舊教材的現(xiàn)狀，聚焦新舊融合教學(xué)的策略，在學(xué)習(xí)新課標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的教學(xué)經(jīng)驗將小學(xué)階段的Scratch圖形化編程內(nèi)容進行重構(gòu)，用好過渡期，為新課程實施做好準(zhǔn)備。

初中階段夯實基礎(chǔ)。初中生的思維已經(jīng)超越了對具體的內(nèi)容或可感知事物的依賴，具備了一定的推理能力，能從多種維度進行抽象思維。現(xiàn)有的初中教材中編程教學(xué)應(yīng)用的是VB程序設(shè)計語言，高中新教材中的編程語言則側(cè)重Python，從難易程度、應(yīng)用程度以及未來發(fā)展趨勢等方面分析，Python編程語言更適合初中生學(xué)習(xí)。由于小學(xué)階段已經(jīng)有了一定的編程基礎(chǔ)，在語言轉(zhuǎn)換與語法結(jié)構(gòu)上比較得心應(yīng)手，所以初中階段要穩(wěn)扎穩(wěn)打夯實編程基礎(chǔ)。

高中階段算法深入。認知結(jié)構(gòu)的發(fā)展是一個連續(xù)建構(gòu)的過程，每一階段都有獨特的結(jié)構(gòu)，并且前一階段是后一階段的基礎(chǔ)。經(jīng)過前兩個學(xué)段的學(xué)習(xí)，高中生的編程思維已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，具備了獨立思考和解決一般問題的能力。學(xué)生可以從生活實例出發(fā)，概述算法的概念和特征，并且運用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡單算法。通過解決實際問題，體驗程序設(shè)計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調(diào)試與運行的方法。

（2）依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容

針對各學(xué)段學(xué)生的認知水平和學(xué)習(xí)特點，對編程教學(xué)中涉及的典型案例進行一體化設(shè)計，將各學(xué)段間的編程教學(xué)內(nèi)容進行融會貫通，形成符合學(xué)生發(fā)展規(guī)律的中小學(xué)編程教學(xué)典型案例集。對于像雞兔同籠、百雞百錢、水仙花數(shù)、漢諾塔問題等典型的編程問題，從三個方面進行課例研究。

情境創(chuàng)設(shè)：編程教學(xué)中教師要為學(xué)生搭建教學(xué)的支架。由于每個階段的學(xué)生認知水平不同，在掌握同一個編程內(nèi)容的時候其接受能力不同，在進行一體化典型課例研究時，針對不同階段的學(xué)生制定層次性的教學(xué)支架，做到一題一情境，且各情境之間存在相互關(guān)聯(lián)，形成螺旋式上升的知識體系。

算法選擇：在算法的選擇上，要把握好高階算法和低階算法之間的平衡。例如，我們可以考慮小學(xué)、初中階段的典型案例主要采取直接解決問題的算法，窮舉法等雖然消耗時間和空間，但是能給予學(xué)生最直觀的答案。到了高中階段，即使處理同一問題，也要提醒學(xué)生及時優(yōu)化算法，在設(shè)計的過程中考慮去冗余，求最優(yōu)解等策略。

教法遞進：編程教學(xué)中應(yīng)避免直接提出一般化、形式化的算法描述。在典型課例設(shè)計過程中，要根據(jù)不同學(xué)段特質(zhì)，從小學(xué)游戲化啟蒙，到初中可視化處理，再到高中項目化設(shè)計，運用有效的教學(xué)方法形成逐步進階的過程，加強各學(xué)段知識的銜接。

（3）針對課堂動態(tài)，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境

中小學(xué)編程教學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境主要在計算機教室進行，這種傳統(tǒng)的講授方式對于學(xué)習(xí)初期是比較高效的，但是隨著學(xué)習(xí)的深入，單一的學(xué)習(xí)環(huán)境對提升學(xué)生的創(chuàng)新思維存在局限性。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行模擬的編程教學(xué)環(huán)境已經(jīng)開始走入課堂。部分學(xué)校在原有的機器人教學(xué)實驗室、創(chuàng)客教室、機器人競賽教室等環(huán)境基礎(chǔ)上，借助蘿卜圈虛擬機器人、在線仿真軟件進行編程教學(xué)軟環(huán)境再創(chuàng)造，同時借助開源硬件Arduino等進行編程教學(xué)的硬件環(huán)境再開發(fā)，為編程教學(xué)的實施提供更豐富的學(xué)習(xí)場域。創(chuàng)設(shè)人工智能輔助下的中小學(xué)編程教學(xué)環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、參與性和創(chuàng)造性，進而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)未來科學(xué)技術(shù)人才。

4.“四分”：區(qū)域推動為保障

（1）分段推動，以賽促教

根據(jù)各學(xué)段培養(yǎng)目標(biāo)，遵從學(xué)生認知梯度和成長規(guī)律，從“趣”“探”“造”“創(chuàng)”四大能力體系維度制定適合的教學(xué)內(nèi)容，同時結(jié)合縣域?qū)嶋H采取分段推動，以賽促教的模式。自2015年開始為推動句容地區(qū)科創(chuàng)教育發(fā)展，同時引導(dǎo)更多的人關(guān)注科技、熱愛科技、走進科技，由句容市教育局、句容市教師發(fā)展中心等單位共同舉辦句容市中小學(xué)生機器人大賽。此項賽事開辟了句容地區(qū)機器人教學(xué)活動的新篇章，通過競賽活動激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉編程思維、增強動手實踐能力、協(xié)作能力，同時獲得快樂成長的經(jīng)歷，進一步推動句容的編程教育。

（2）分層推進，尊重差異

縣域內(nèi)有近61%的比例為鄉(xiāng)村學(xué)校，這些學(xué)校的軟、硬件實力要比城區(qū)學(xué)校薄弱。其中生源差異成為推動編程教學(xué)的首要阻力，在各種優(yōu)質(zhì)資源“總量不足、分布不均”的嚴峻情況下，如何突破這個難關(guān)，振興鄉(xiāng)村學(xué)校編程教學(xué)，成為重中之重。針對編程基礎(chǔ)特別薄弱的學(xué)校，我們啟動“一體化漂流”項目，采取送教到校、送教到班、送教到生的模式。不但定期舉辦程序設(shè)計教師培訓(xùn)活動，還要讓培訓(xùn)成果能落地生根，讓部分薄弱學(xué)校不但能夠想得到，還要做起來、做得到。各中小學(xué)都有活動課，利用活動課的時間組織教師深入到學(xué)校里、課堂中，可以先從興趣小組開始，采用分層推進策略，帶動薄弱學(xué)校的老師和學(xué)生一起學(xué)，并逐步滲透到日常的編程教學(xué)中。

（3）分步實施，有效推進

分步實施主要由三個步驟組成，分別是成立名師工作室、組建學(xué)科中心組、搭建線上資源平臺。

成立名師工作室：依據(jù)區(qū)域發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)合信息技術(shù)（科技）學(xué)科教學(xué)的特點，成立了句容市信息學(xué)奧賽名師工作室，力求發(fā)揮名師引領(lǐng)示范作用，以點帶面，為教師搭建學(xué)習(xí)、交流和成長的平臺，以促進本區(qū)域教師編程能力提升及專業(yè)化發(fā)展，打造一支具有較高素質(zhì)的編程教學(xué)教師梯隊。

組建學(xué)科中心組：發(fā)揮“督促”效能，充當(dāng)“指導(dǎo)”角色。學(xué)科中心組現(xiàn)共有19名核心成員，每學(xué)年定期舉行中心組研討活動和跨學(xué)段集體備課活動，通過學(xué)科中心組的帶動，力求課程開發(fā)有突破、教學(xué)方法有創(chuàng)斷、課題研究出成果、學(xué)生競賽綻新顏，從而推進區(qū)域中小學(xué)編程教學(xué)實施，促進各學(xué)段有效銜接。

搭建線上資源平臺：區(qū)域內(nèi)一多半是鄉(xiāng)村學(xué)校，導(dǎo)致城鄉(xiāng)差異、校際差異成為客觀存在。通過線上優(yōu)質(zhì)資源的高質(zhì)量建設(shè)以及共享，破解城鄉(xiāng)、校際教育發(fā)展的不均衡，為實現(xiàn)面向全人、面向全體的教育公平持續(xù)助力。現(xiàn)已通過線上教學(xué)資源評選、各級各類評優(yōu)課資料收集等形式，積累了一批優(yōu)質(zhì)的線上課程并陸續(xù)更新至資源平臺。

（4）分享共贏，開放普惠

溝通促學(xué)習(xí)，交流促進步。城區(qū)部分學(xué)校逐步與鄉(xiāng)村學(xué)校結(jié)對，將校外優(yōu)秀的教師聘為線上輔導(dǎo)教師，讓教學(xué)不再受時間、空間的限制，同時積極與高校以及周邊強校建立長期的幫帶關(guān)系。學(xué)習(xí)不是一個人的事情，需要家、校、社的共同關(guān)注，逐步形成開放普惠、和合共贏的教育教學(xué)氛圍。

“一統(tǒng)兩脈三階四分”的有效實施沖破了中小學(xué)編程教學(xué)各學(xué)段間存在的壁壘，打造了循序漸進、螺旋上升的編程教學(xué)體系。對一線教師來說，打破了教師思維模式固化，教學(xué)內(nèi)容局限于教材的局面，改善了目前教學(xué)過程中以教師為中心，單向地傳輸書本知識的現(xiàn)狀，有效銜接了中小學(xué)編程教學(xué)內(nèi)容。對學(xué)生來說，提高了其學(xué)習(xí)編程的樂趣，提供了有效的學(xué)習(xí)策略，改善了學(xué)生缺乏思考、學(xué)習(xí)效果不佳的狀況，有利于提升學(xué)生的計算思維能力和創(chuàng)新實踐能力。統(tǒng)籌推進中小學(xué)編程教學(xué)是一項重要工程，既是深入貫徹落實新時代黨和國家人才培養(yǎng)方針的現(xiàn)實需要，也是推進各學(xué)段教育教學(xué)統(tǒng)籌發(fā)展的必然選擇。

注：本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度重點課題“中小學(xué)編程教學(xué)一體化建構(gòu)研究”（批準(zhǔn)號：E-b/2021/16）階段研究成果

作者單位：江蘇句容市教師發(fā)展中心 江蘇省句容高級中學(xué)