編程教育對(duì)中小學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響
——基于國(guó)內(nèi)外36項(xiàng)實(shí)驗(yàn)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究的元分析

韓雪婧 汪基德 王孝培

（河南大學(xué) 河南省教育信息化發(fā)展研究中心，河南 開(kāi)封 475004）

引言

人工智能時(shí)代，編程教育作為培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、計(jì)算思維的重要途徑，成為新時(shí)代教育變革的“助推器”。國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，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，這說(shuō)明中小學(xué)編程教育已上升到國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略層面。近年來(lái)，編程教育引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，不僅是因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展，更重要的是編程教育能夠培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力、創(chuàng)造性思維等被視為應(yīng)對(duì)21世紀(jì)挑戰(zhàn)的必備技能?？梢哉f(shuō)，中小學(xué)編程教育的重要價(jià)值已得到各界的普遍共識(shí)。

梳理已有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前針對(duì)中小學(xué)編程教育能否有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果這一核心問(wèn)題，學(xué)界尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論。有研究者發(fā)現(xiàn)，中小學(xué)編程教育對(duì)于提升學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果有顯著的積極影響[1][2]；也有研究者發(fā)現(xiàn)，開(kāi)展中小學(xué)編程教育對(duì)于提升學(xué)生的編程學(xué)習(xí)效果無(wú)顯著的積極影響[3][4]。當(dāng)前，已有的元分析研究主要以?xún)和?～18歲）和在校學(xué)生（不包括碩/博研究生和成人教育學(xué)生）為對(duì)象進(jìn)行探究，尚未有研究以中小學(xué)生為研究對(duì)象?；诖?，本研究采用元分析方法，嘗試針對(duì)中小學(xué)編程教育能否有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果這一問(wèn)題進(jìn)行分析探討，以期為我國(guó)中小學(xué)編程教育提供些許指導(dǎo)，為進(jìn)一步促進(jìn)編程教育發(fā)展貢獻(xiàn)力量。其中，主要回答以下問(wèn)題：（1）中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果有何影響？（2）不同調(diào)節(jié)變量（即編程工具、編程形式、學(xué)段、實(shí)驗(yàn)周期和評(píng)價(jià)工具）對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果有何影響？

一、研究方法與過(guò)程

（一）文獻(xiàn)選取

本研究借助國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索2010—2021年編程教育相關(guān)的文獻(xiàn)。中文文獻(xiàn)通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）進(jìn)行檢索，關(guān)鍵詞限定為“編程”“機(jī)器人”“計(jì)算思維”并含“實(shí)驗(yàn)研究”“準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究”“實(shí)證研究”；外文文獻(xiàn)通過(guò)Web of Science核心合集進(jìn)行檢索，進(jìn)行關(guān)鍵詞限定。隨后，將檢索得到的文獻(xiàn)條目保存于文獻(xiàn)管理軟件中，以便進(jìn)一步剔除和篩選。

為確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，剔除重復(fù)性以及與主題不符的文獻(xiàn)后，對(duì)文獻(xiàn)展開(kāi)進(jìn)一步篩選。標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）研究主題要與編程教育相關(guān)，且探討的內(nèi)容是編程對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響；（2）研究對(duì)象為中小學(xué)生；（3）研究必須遵循實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；（4）研究必須呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的樣本量、均值、標(biāo)準(zhǔn)差，或是統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的p值、t值等結(jié)果數(shù)據(jù)；（5）研究必須為期刊論文，排除會(huì)議論文、學(xué)位論文。基于以上的文獻(xiàn)篩選工作，最終共有36篇文獻(xiàn)滿(mǎn)足元分析標(biāo)準(zhǔn)，其中國(guó)外33篇，國(guó)內(nèi)3篇，全部樣本文獻(xiàn)共包含68個(gè)效應(yīng)值（部分文獻(xiàn)包含多個(gè)效應(yīng)值）。

（二）文獻(xiàn)編碼

為便于后期數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，本文從所納入的文獻(xiàn)中提取了有關(guān)研究的作者、發(fā)表年份、樣本量等關(guān)鍵信息，并對(duì)編程工具、編程形式、學(xué)段、實(shí)驗(yàn)周期、評(píng)價(jià)工具等調(diào)節(jié)變量進(jìn)行編碼，以綜合剖析編程教育如何影響中小學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。其中，編程工具被編碼為文本編程、圖形編程、實(shí)體編程、混合編程（即使用兩種及以上編程工具）；編程形式被分為獨(dú)立編程和協(xié)作編程；根據(jù)研究對(duì)象所在年級(jí)，將學(xué)段劃分為小學(xué)、初中、高中三個(gè)階段；根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究的持續(xù)周期，將實(shí)驗(yàn)周期分為0～4周、5～12周、13～20周、21周及以上；評(píng)價(jià)工具被編碼為量表、測(cè)試題和編程任務(wù)。

（三）分析方法和工具

本研究借助元分析方法，采用平均標(biāo)準(zhǔn)差d作為效應(yīng)值。研究工具選擇CMA 2.0元分析軟件，通過(guò)輸入各研究樣本的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如樣本量、均值、標(biāo)準(zhǔn)差等，自動(dòng)計(jì)算生成每個(gè)樣本的效應(yīng)值，并據(jù)此進(jìn)行顯著性差異分析。

二、研究結(jié)果

（一）發(fā)表偏倚與異質(zhì)性檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)所納入的樣本是否存在發(fā)表偏倚，須對(duì)元分析結(jié)果進(jìn)行偏倚檢驗(yàn)。本研究結(jié)合漏斗圖和Egger’s檢驗(yàn)對(duì)發(fā)表偏倚進(jìn)行綜合評(píng)估。從漏斗圖中可以發(fā)現(xiàn)（如圖1所示），大部分效應(yīng)值都落在漏斗圖的中部和上部有效區(qū)域，且較為對(duì)稱(chēng)地散布在平均效應(yīng)值的兩側(cè)，說(shuō)明存在發(fā)表偏倚的可能性很小。此外，Egger’s檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Z＝1.19<1.96，p＝0.24>0.05，進(jìn)一步表明所采集的文獻(xiàn)樣本不存在發(fā)表偏倚，數(shù)據(jù)分析結(jié)果可靠性較高。

圖1 發(fā)表偏倚檢測(cè)之漏斗圖

異質(zhì)性檢驗(yàn)是為了評(píng)價(jià)所納入的獨(dú)立樣本的效應(yīng)值是否具有可合并性[5]。通常采用Q檢驗(yàn)和I2檢驗(yàn)進(jìn)行判斷。結(jié)果顯示，Q＝312.485，p＝0.000＜0.05，I2＝78.559%＞50%，說(shuō)明本研究存在較高的異質(zhì)性，因此，為消除研究間的異質(zhì)性，應(yīng)采用隨機(jī)效應(yīng)模型對(duì)效應(yīng)值進(jìn)行分析。

（二）中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的整體影響

從中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的整體影響（見(jiàn)表1）可以發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)效應(yīng)模型的合并效應(yīng)值為0.505，且達(dá)到了統(tǒng)計(jì)意義上的顯著水平（p＜0.001）。根據(jù)效應(yīng)值劃分標(biāo)準(zhǔn)，若效應(yīng)值d在0.2左右，認(rèn)為影響程度較??；效應(yīng)值d在0.5左右，認(rèn)為影響程度處于中等水平；當(dāng)效應(yīng)值d>=0.8，認(rèn)為影響程度較高[6]。由此可見(jiàn)，編程教育對(duì)中小學(xué)生的學(xué)習(xí)效果具有中等水平的顯著影響。這一結(jié)果說(shuō)明，整體而言，在中小學(xué)開(kāi)展編程教育對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)有正向的促進(jìn)作用，即一定程度上可以較好地促進(jìn)學(xué)生的編程相關(guān)能力的提升。

表1 編程教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的整體影響

（三）中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的具體影響

羅尼·謝勒（Ronny Scherer）等在總結(jié)梳理前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了中小學(xué)編程教育中所測(cè)量的認(rèn)知能力類(lèi)型[7]?；诖?，結(jié)合對(duì)所提取原始文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的梳理，本研究將編程教育的學(xué)習(xí)效果劃分為認(rèn)知層面（包括計(jì)算思維、編程能力、推理能力、創(chuàng)造性思維以及數(shù)學(xué)能力等）和非認(rèn)知層面（包括編程動(dòng)機(jī)、編程態(tài)度、編程興趣、自我效能感等）兩個(gè)維度。

從表2中可以看出，中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)生認(rèn)知能力發(fā)展影響的合并效應(yīng)值為0.479，達(dá)到了顯著性影響水平（p＜0.001）。其中，對(duì)學(xué)生編程能力（d=0.561，p＜0.001）和計(jì)算思維（d=0.548，p＜0.001）均具有中等程度影響，且達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平。這說(shuō)明編程教育能較好地促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，尤其有利于培養(yǎng)學(xué)生編程能力和計(jì)算思維。此外，中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)生推理能力影響的效應(yīng)值為0.374，p＜0.05，表明編程教育對(duì)于發(fā)展學(xué)生的推理能力有一定的促進(jìn)作用，但影響水平較低。而在創(chuàng)造性思維和數(shù)學(xué)能力方面，編程教育表現(xiàn)出較小的影響水平，且不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 編程教育對(duì)不同學(xué)習(xí)效果的影響效果

表2中還顯示，中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)生非認(rèn)知能力影響的合并效應(yīng)值為0.580，達(dá)到了統(tǒng)計(jì)顯著水平（p＜0.001）。其中，編程興趣（d=1.018，p<0.001）與自我效能感（d=0.607，p<0.001）均具有較高程度的顯著影響，說(shuō)明編程教育可以激發(fā)中小學(xué)生的編程興趣，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于完成編程學(xué)習(xí)活動(dòng)的自我效能感。此外，編程態(tài)度的效應(yīng)值為0.442，且達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平（p<0.001），說(shuō)明編程教育對(duì)于中小學(xué)生編程態(tài)度具有中等偏下的促進(jìn)作用。在編程動(dòng)機(jī)方面，影響效果（d=0.242，p>0.05）較低且未達(dá)到顯著性水平。

（四）調(diào)節(jié)變量對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果的影響

1.編程工具對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果的影響

不同編程工具對(duì)學(xué)生編程學(xué)習(xí)的影響效果存在一定差異，如表3（見(jiàn)下頁(yè)）所示。文本編程的效應(yīng)值為0.441，達(dá)到了統(tǒng)計(jì)顯著水平（p<0.001）。說(shuō)明文本編程的應(yīng)用對(duì)中小學(xué)生的編程學(xué)習(xí)有一定的積極作用，但影響水平處于中等偏下。此外，圖形編程（d=0.583，p<0.001）和實(shí)體編程（d=0.525，p<0.001）均具有中等程度的正向影響，說(shuō)明采用圖形編程和實(shí)體編程能夠較好地促進(jìn)學(xué)生編程學(xué)習(xí)。然而，混合編程的效應(yīng)值為0.212，p=0.067>0.05。這表明混合編程的使用對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)的提升效果較低，且不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3 不同調(diào)節(jié)變量對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果影響的效應(yīng)檢驗(yàn)

2.編程形式對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果的影響

在編程教育中，編程形式對(duì)中小學(xué)生學(xué)習(xí)效果也存在不同影響。從表3中可以看出，協(xié)作編程活動(dòng)（d=0.585，p<0.001）具有中等的正向影響，且達(dá)到了統(tǒng)計(jì)顯著水平。這說(shuō)明協(xié)作編程形式能夠有效地促進(jìn)學(xué)生編程學(xué)習(xí)。相較而言，獨(dú)立編程（d=0.459，p<0.001）對(duì)學(xué)習(xí)效果具有中等偏下的影響水平，表明獨(dú)立編程形式對(duì)于提升學(xué)習(xí)效果還有一定的發(fā)展空間。

3.學(xué)段對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果的影響

由表3可知，按效應(yīng)值大小依次是初中（d=0.682，p<0.001）、小學(xué)（d=0.502，p<0.001）、高中（d=0.364，p<0.001）?？梢钥闯觯踔泻托W(xué)階段的效應(yīng)值均在0.5～0.8之間，說(shuō)明編程教育對(duì)小學(xué)生和初中生的學(xué)習(xí)均具有中等偏上的促進(jìn)作用，尤其有利于促進(jìn)初中生的編程學(xué)習(xí)。在高中階段開(kāi)展編程教育的效應(yīng)值在0.3～0.5之間，且達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的顯著水平。說(shuō)明編程對(duì)高中生學(xué)習(xí)有一定的正向作用，但影響效果偏低。

4.實(shí)驗(yàn)周期對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果的影響

編程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)周期對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響有所不同。從表3中可知，實(shí)驗(yàn)周期在13～20周的效應(yīng)值最高（d=0.721，p<0.001），這說(shuō)明在該實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，編程教育對(duì)中小學(xué)生學(xué)習(xí)效果具有較高的促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)周期在0～4周（d=0.466，p<0.001）和5～12周（d=0.441，p<0.001）的效應(yīng)值在0.3～0.5之間，且達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的顯著水平。這表明，在上述實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)編程教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)具有一定的積極影響，但作用效果偏低，仍有較大的提升空間。而實(shí)驗(yàn)周期在21周及以上的研究效應(yīng)值為d=0.415，p=0.073>0.05，表明編程教育對(duì)中小學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響較低，且不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

5.評(píng)價(jià)工具對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果的影響

不同的編程學(xué)習(xí)效果可以通過(guò)不同的評(píng)價(jià)工具來(lái)測(cè)量。從表3中可知，量表（d=0.594，p<0.001）的效應(yīng)值略高于測(cè)試題（d=0.456，p<0.001），說(shuō)明使用量表測(cè)量對(duì)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果具有中等程度的顯著影響，而采用測(cè)試題測(cè)量具有中等偏下程度的促進(jìn)作用。然而，編程任務(wù)的效應(yīng)值為0.325，且p=0.397>0.05，說(shuō)明這一評(píng)價(jià)工具對(duì)于中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果的影響偏低，且未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著水平。

三、結(jié)論與討論

（一）中小學(xué)編程教育對(duì)學(xué)習(xí)效果具有積極的正向影響

根據(jù)元分析結(jié)果可知，在中小學(xué)階段開(kāi)展編程教育有利于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)其編程相關(guān)能力的提升。編程不僅包括設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試等環(huán)節(jié)，重要的是涉及解決計(jì)算問(wèn)題的復(fù)雜任務(wù)。在此過(guò)程中，編程可以作為學(xué)生表達(dá)想法與創(chuàng)意的思維工具，既有利于培養(yǎng)其編程能力與計(jì)算思維，也有助于發(fā)展其高階思維技能[8]。然而，編程教育對(duì)創(chuàng)造性思維和數(shù)學(xué)成就沒(méi)有顯著影響，這可能受編程工具、教學(xué)內(nèi)容、活動(dòng)設(shè)計(jì)等因素影響[9]，后續(xù)可圍繞編程教育對(duì)創(chuàng)造力與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)展開(kāi)探索。在非認(rèn)知層面，編程教育能夠提升學(xué)習(xí)者的自我效能感，其可能原因在于編程自我效能感與計(jì)算思維存在顯著正相關(guān)系。此外，采用合適的編程教學(xué)模式，可以提高中小學(xué)生編程興趣，改善學(xué)生的編程態(tài)度[10]。然而，編程教育對(duì)編程動(dòng)機(jī)不存在顯著影響，這可能與先前知識(shí)、持續(xù)投入等因素相關(guān)，因而仍需探索提升編程動(dòng)機(jī)的策略與方法。

（二）相關(guān)調(diào)節(jié)變量的效應(yīng)

在編程工具方面，相較于文本編程，圖形編程與實(shí)體編程均對(duì)中小學(xué)生學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生中等偏上程度的影響。實(shí)體編程主要通過(guò)實(shí)物模擬現(xiàn)實(shí)困境，鍛煉兒童發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)體化呈現(xiàn)、無(wú)屏幕等特征，是培養(yǎng)兒童計(jì)算思維的重要載體。相較于文本編程，圖形編程在降低中小學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷和提升學(xué)習(xí)興趣等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，并有益于發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，幫助學(xué)生完成更為復(fù)雜的創(chuàng)意編程作品[11]。另外，混合編程對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響不顯著，這可能是整合多種編程工具增加了中小學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷所造成的，因而還需要進(jìn)一步探索。

在編程形式方面，與獨(dú)立編程相比，協(xié)作編程對(duì)學(xué)習(xí)效果具有更高的影響效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，協(xié)作編程比獨(dú)立編程更有益于培養(yǎng)中小學(xué)生的計(jì)算思維能力[12]。從編程過(guò)程與編程作品質(zhì)量看，協(xié)作編程是一種比獨(dú)立編程更有效的教學(xué)策略。此外，相關(guān)研究也指出，同伴支持與協(xié)作問(wèn)題解決在促進(jìn)學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果方面具有重要作用，尤其是發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維方面[13]。可以說(shuō)，作為一種有益的編程形式，協(xié)作編程應(yīng)被廣泛應(yīng)用于中小學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，以增強(qiáng)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)質(zhì)量。

在學(xué)段方面，編程教育在初中階段和小學(xué)階段具有較高程度的影響。這是因?yàn)榫幊探逃幸嬗诩ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)造力。在學(xué)習(xí)編程過(guò)程中，結(jié)構(gòu)化思維的訓(xùn)練有利于兒童發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為學(xué)生探索問(wèn)題提供了靈活而寬松的環(huán)境；程序化思維的訓(xùn)練則有益于兒童采用啟發(fā)式策略解決問(wèn)題，并且可以遷移到不同領(lǐng)域；而不斷“調(diào)試”的編程經(jīng)歷，讓學(xué)生正視學(xué)習(xí)過(guò)程中的錯(cuò)誤，并不斷調(diào)整和糾正錯(cuò)誤[14]。這些優(yōu)勢(shì)足以充分調(diào)動(dòng)兒童身體與情感參與，是吸引中小學(xué)生投入編程學(xué)習(xí)的重要力量。

在實(shí)驗(yàn)周期方面，13～20周的編程教育能最大限度提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。然而，21周及以上的編程教育對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響逐漸減弱，且不存在統(tǒng)計(jì)顯著水平。這說(shuō)明編程教育周期過(guò)長(zhǎng)，會(huì)削弱編程教育實(shí)踐的有效性。這一結(jié)果在教育技術(shù)研究中并不少見(jiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)周期超過(guò)1個(gè)月的編程教育對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的影響不如1周至1個(gè)月的編程教育有效[15]。出現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象可能是實(shí)驗(yàn)干預(yù)的新奇刺激效應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果。若干預(yù)時(shí)間設(shè)定在一個(gè)相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，由于干預(yù)的新奇刺激效應(yīng)激起了學(xué)生的好奇心與興趣，實(shí)驗(yàn)效果自然較好；若實(shí)驗(yàn)周期過(guò)長(zhǎng)，新奇刺激效應(yīng)消失，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與動(dòng)機(jī)減退，使實(shí)驗(yàn)的效果受到影響。

在評(píng)價(jià)工具上，量表對(duì)學(xué)生的編程學(xué)習(xí)結(jié)果具有中等偏上的影響，而測(cè)試題對(duì)編程學(xué)習(xí)具有中等偏下的影響。這說(shuō)明，不同測(cè)評(píng)工具的應(yīng)用對(duì)編程學(xué)習(xí)的影響程度不同。其中，量表對(duì)編程學(xué)習(xí)結(jié)果的影響程度較高，這可能是量表作為操作簡(jiǎn)單和便于實(shí)施的評(píng)價(jià)工具，被廣泛應(yīng)用于編程學(xué)習(xí)評(píng)估中。由于教學(xué)目的、活動(dòng)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容的不同，編程學(xué)習(xí)測(cè)評(píng)也會(huì)采用多種方式。有研究采用“康奈爾條件推理測(cè)驗(yàn)”“學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)策略問(wèn)卷”和“數(shù)學(xué)評(píng)估測(cè)試”，對(duì)高中生參與編程學(xué)習(xí)的推理能力、自我效能和問(wèn)題解決能力進(jìn)行測(cè)評(píng)[16]。

四、研究啟示

（一）以中小學(xué)人工智能教育為抓手，創(chuàng)新編程教育實(shí)踐

鑒于中小學(xué)編程教育對(duì)提升學(xué)生編程能力、計(jì)算思維、學(xué)習(xí)興趣、自我效能等認(rèn)知與非認(rèn)知層面的積極影響，本研究建議加快推進(jìn)中小學(xué)編程教育實(shí)踐。具體而言，借助我國(guó)推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育課程建設(shè)優(yōu)勢(shì)，整合編程教育與人工智能課程理念，充分融合并加以深化。盡管教育部門(mén)出臺(tái)了編程教育相關(guān)的政策舉措，但中小學(xué)編程教育的落地生根離不開(kāi)各科教師的課堂行動(dòng)。一方面，強(qiáng)化在職教師編程教育培訓(xùn)與指導(dǎo)，提升在職教師編程教育能力；另一方面，推進(jìn)師范生課程教學(xué)改革，強(qiáng)化師范生編程教育內(nèi)容與技能的學(xué)習(xí)。此外，各地中小學(xué)校應(yīng)積極推進(jìn)并鼓勵(lì)教師開(kāi)展跨學(xué)科整合的編程教育，讓學(xué)生體驗(yàn)跨領(lǐng)域知識(shí)和編程在解決現(xiàn)實(shí)世界中復(fù)雜問(wèn)題的作用。比如，結(jié)合編程教育與數(shù)學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，大力探索跨學(xué)科教學(xué)模式，創(chuàng)新中小學(xué)編程教育實(shí)踐。

（二）合理選用編程工具，積極開(kāi)展協(xié)作編程教育

由于圖形編程與實(shí)體編程均有較好的應(yīng)用效果，而協(xié)作編程的促進(jìn)作用要高于獨(dú)立編程。本研究建議根據(jù)學(xué)習(xí)者特征和教學(xué)內(nèi)容合理選用編程工具，積極開(kāi)展協(xié)作編程教育。根據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展階段論，中小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展主要處于具體運(yùn)算階段與形式運(yùn)算階段。處于具體運(yùn)算階段的學(xué)生需要借助具體事物進(jìn)行思維，而處于形式運(yùn)算階段的學(xué)生可以不依賴(lài)具體事物進(jìn)行語(yǔ)言假設(shè)的推論。因而，小學(xué)階段可以選用實(shí)體編程開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，初中階段可以結(jié)合實(shí)體編程與圖形編程，而高中階段可以嘗試文本編程。然而，中小學(xué)校還需考慮地區(qū)教育水平、師資現(xiàn)狀、經(jīng)費(fèi)投入等條件，綜合評(píng)估以合理選用編程工具。另外，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與活動(dòng)特點(diǎn)，一線(xiàn)教師應(yīng)將協(xié)作編程合理應(yīng)用于編程教育設(shè)計(jì)中。通過(guò)整合編程任務(wù)與學(xué)習(xí)內(nèi)容，最大限度發(fā)揮協(xié)作編程對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用。

（三）因地制宜，靈活開(kāi)設(shè)編程課程

由于編程教育對(duì)初中和小學(xué)階段的學(xué)習(xí)影響較高，實(shí)驗(yàn)周期在13～20周能達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果。因此，本研究建議各區(qū)域?qū)W校因地制宜，靈活開(kāi)設(shè)編程課程。具體而言，根據(jù)各學(xué)校實(shí)際現(xiàn)狀，在教學(xué)編排上優(yōu)先在初中階段開(kāi)設(shè)編程課程，并依據(jù)教學(xué)條件在小學(xué)階段推進(jìn)編程教育，而在高中階段因地制宜開(kāi)展編程學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師需充分考慮學(xué)生的認(rèn)知能力和思維水平的差異，為學(xué)生提供合適的編程材料。由于編程實(shí)驗(yàn)周期持續(xù)過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，均不利于發(fā)揮編程教育優(yōu)勢(shì)，建議中小學(xué)開(kāi)展編程教育的周期可設(shè)置為3～4個(gè)月，同時(shí)要綜合考慮任務(wù)難度、學(xué)習(xí)興趣等因素，提高編程教育設(shè)計(jì)的可持續(xù)性，以保障和促進(jìn)中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)質(zhì)量。

（四）開(kāi)發(fā)多元評(píng)價(jià)方式和工具，綜合評(píng)估編程教育質(zhì)量

從編程評(píng)價(jià)工具的元分析結(jié)果來(lái)看，研究所選用的不同類(lèi)型的評(píng)價(jià)工具會(huì)影響學(xué)生編程學(xué)習(xí)效果。由于教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)策略的差異，編程實(shí)踐過(guò)程也會(huì)有所不同，單獨(dú)使用任何測(cè)量工具都可能導(dǎo)致對(duì)學(xué)生編程學(xué)習(xí)結(jié)果的理解出現(xiàn)偏差。因此，本研究建議發(fā)展多元評(píng)價(jià)方式，綜合評(píng)估編程教育質(zhì)量。根據(jù)學(xué)段特征、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)策略等因素，教師應(yīng)綜合考慮和選擇多種評(píng)價(jià)方式和工具。另外，由于編程教育目標(biāo)的側(cè)重點(diǎn)不同，教師需加強(qiáng)對(duì)編程學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)結(jié)果的綜合評(píng)估。