基于編程教育的信息技術(shù)課程改革路徑
——來自美國的經(jīng)驗(yàn)與啟示

李梅 山東省日照海曲高級(jí)中學(xué)

《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。加強(qiáng)學(xué)生信息素養(yǎng)培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)生課內(nèi)外一體化的信息技術(shù)知識(shí)、技能、應(yīng)用能力以及信息意識(shí)、信息倫理等方面的培育，提升中小學(xué)編程教育的水平已上升到國家發(fā)展的戰(zhàn)略層面。[1]本文從介紹美國編程教育開展的情況與特點(diǎn)展開，分析其中可供借鑒的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，以期為我國中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)的開展提供思路和對(duì)策。

●美國編程教育的發(fā)展階段與主要特征

1.美國編程教育的發(fā)展階段

美國的編程教育發(fā)展歷程大致可分為初創(chuàng)期、快速發(fā)展期和相對(duì)成熟期三個(gè)階段，呈現(xiàn)出多方參與推動(dòng)、軟硬件支持發(fā)展、逐漸融合K12教育、普及化的特征。[2]

初創(chuàng)期（1966年——2000年初）：編程語言誕生，計(jì)算思維概念初步普及，圖形化編程和機(jī)器人硬件隨之出現(xiàn)。

快速發(fā)展期（2000年初——2013年）：編程教育與K12教育充分融合，在政府與社會(huì)組織推動(dòng)下快速全民普及，影響世界。

相對(duì)成熟期（2014年至今）：社會(huì)多方配合推動(dòng)編程教育向科學(xué)體系化、多元化發(fā)展。

2.美國編程教育的主要特征

特征一：從教學(xué)內(nèi)容來看，全齡段覆蓋，跨學(xué)科結(jié)合。在編程教育與K12教育的融合過程中，課程內(nèi)容不僅涉及單純的編程語言教學(xué)，還融合了數(shù)學(xué)、物理的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)，緊密結(jié)合了學(xué)科理論與編程實(shí)踐，重塑了K12教育中的計(jì)算機(jī)思維課程。

特征二：從教學(xué)場(chǎng)景來看，線上線下融合漸成趨勢(shì)，家庭、校園、社區(qū)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)及夏令營項(xiàng)目等多場(chǎng)景滲透。由于編程本身具備“技術(shù)”特性，與軟件、硬件結(jié)合緊密，游戲形式的軟件和計(jì)算機(jī)形式的硬件均適用于學(xué)生不同學(xué)習(xí)場(chǎng)景的切換，達(dá)到了線上線下學(xué)習(xí)相互融合滲透的效果。

特征三：從商業(yè)模式來看，軟硬件共同支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)，B端C端互相引流。美國編程教育鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，而經(jīng)過科學(xué)設(shè)計(jì)的引導(dǎo)性軟件和能夠動(dòng)手實(shí)踐的硬件便是合適的教學(xué)資源，與鼓勵(lì)自主探究的思想相得益彰，能夠在一定程度上取代教師教學(xué)。同時(shí)，美國學(xué)校教師試用編程教育產(chǎn)品的積極性高，教師通過切實(shí)考察為學(xué)生選擇合適的編程教育軟件和硬件，產(chǎn)品在學(xué)生個(gè)人和學(xué)校之間呈現(xiàn)互相滲透的狀態(tài)。[2]

●我國青少年編程教育的需求與政策分析

1.教育需求

2015年，中國的青少年軟件編程教育行業(yè)開始出現(xiàn)，2020年以來，在線教育和素質(zhì)類教育市場(chǎng)不斷發(fā)展，編程教育成為各界關(guān)注的熱點(diǎn)。[3]

目前，編程教育在一線城市的滲透率達(dá)到5.2%，而在一線城市高端民辦學(xué)校學(xué)生中，軟件編程培訓(xùn)滲透率超過15%。[4]曾有公司對(duì)4500名家長進(jìn)行問卷調(diào)研，調(diào)研發(fā)現(xiàn)，應(yīng)試并不是他們選擇編程教育的主因，激發(fā)孩子興趣及潛在能力提升才是核心驅(qū)動(dòng)因素；家長素質(zhì)教育付費(fèi)能力的提升和素質(zhì)教育的外部環(huán)境成熟，帶來了近年整體市場(chǎng)的爆發(fā)；而編程教育本身的趣味性、編程作品的可展示性、編程競(jìng)賽的成就感，形成了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)意愿，帶動(dòng)了編程教育市場(chǎng)和需求的迅速成長。

2.政策分析

（1）國家層面

2017年，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出在中小學(xué)階段推廣編程，設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育；在教育部頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，編程、計(jì)算思維成為必修內(nèi)容。

2018年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，推動(dòng)落實(shí)各級(jí)各類學(xué)校的信息技術(shù)課程，并將信息技術(shù)納入初、高中學(xué)業(yè)水平考試。[5]

2019年，教育部印發(fā)《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》，啟動(dòng)中小學(xué)生信息素養(yǎng)測(cè)評(píng)。

2020年，教育部正式回應(yīng)政協(xié)十三屆全國委員會(huì)第三次會(huì)議提出的《關(guān)于穩(wěn)步推動(dòng)編程教育納入我國基礎(chǔ)教學(xué)體系，著力培養(yǎng)數(shù)字化人才的提案》，確認(rèn)將包括編程教育在內(nèi)的信息技術(shù)內(nèi)容納入中小學(xué)相關(guān)課程，培養(yǎng)培訓(xùn)能夠?qū)嵤┚幊探逃南嚓P(guān)師資。[6]

2021年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》，“雙減”政策為學(xué)生課后學(xué)習(xí)和發(fā)展自己的興趣提供了時(shí)間和空間，將進(jìn)一步推動(dòng)編程教育的開展。[7]

2022年，《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》頒布，“信息科技”正式從“綜合實(shí)踐活動(dòng)”中獨(dú)立出來，成為統(tǒng)一開設(shè)的必修科目，且在三至八年級(jí)單獨(dú)開課，其他年級(jí)融入其他科目開設(shè)。信息素養(yǎng)教育在基礎(chǔ)教育中的地位愈發(fā)重要。

（2）地方層面

2018年，河南省電化教育館印發(fā)《2018年河南省中小學(xué)創(chuàng)客教育工作要點(diǎn)的通知》，建議在中小學(xué)開設(shè)Python等程序設(shè)計(jì)課程，培養(yǎng)編程思維，普及編程教育；重慶市教委發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)中小學(xué)編程教育的通知》，將編程列為重慶中小學(xué)必修課，要求小學(xué)三年級(jí)開始學(xué)編程。[6]

2020年，新疆烏魯木齊市教育局發(fā)布《關(guān)于開展人工智能編程教育活動(dòng)的通知》，在小學(xué)、初中和高中年級(jí)分別開展圖形化編程和Python課程，并附有對(duì)課程及課時(shí)安排的具體要求，要求對(duì)教師進(jìn)行線上與線下相結(jié)合的編程培訓(xùn)；浙江省秋季新學(xué)期三至九年級(jí)信息技術(shù)課同步替換新教材，八年級(jí)新增Python內(nèi)容，五、六年級(jí)按照教材規(guī)劃開始讓學(xué)生逐步了解大數(shù)據(jù)、人工智能、程序設(shè)計(jì)與算法等知識(shí)；福建省廈門市教育局發(fā)布《關(guān)于開展中小學(xué)人工智能教育試點(diǎn)工作的通知》，在中小學(xué)開展人工智能教育試點(diǎn)，開展人工智能相關(guān)課程教學(xué)，逐步推廣編程教育；湖北省武漢市在市內(nèi)100所中小學(xué)試點(diǎn)開設(shè)人工智能的編程教育課程。[1][7]

●基于編程教育的信息技術(shù)課程改革路徑

1.聚焦信息素養(yǎng)，將編程知識(shí)與教學(xué)情境融合

各級(jí)學(xué)校對(duì)信息技術(shù)和編程教育的認(rèn)知要轉(zhuǎn)變和升華，教師也應(yīng)主動(dòng)轉(zhuǎn)變思想觀念，充分考量學(xué)生的實(shí)際現(xiàn)狀，強(qiáng)化對(duì)教學(xué)方式的優(yōu)化，創(chuàng)設(shè)能滿足學(xué)情的教學(xué)情境，將編程教育滲透于課程教學(xué)中，讓學(xué)生對(duì)編程教育課程產(chǎn)生濃厚興趣，從而自主參與到教學(xué)活動(dòng)中，促進(jìn)編程素養(yǎng)的良好形成。[8]

2.加大硬件資源投入，積極開展教學(xué)創(chuàng)新

中小學(xué)校首先要積極爭(zhēng)取上級(jí)部門的財(cái)政支持，通過專項(xiàng)資金的形式采購教學(xué)所需的計(jì)算機(jī)設(shè)備，做好計(jì)算機(jī)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作。其次，與社會(huì)團(tuán)體進(jìn)行合作，探索多元化的籌集途徑。最后，積極爭(zhēng)取當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的扶持，爭(zhēng)取企業(yè)的商業(yè)投資或捐贈(zèng)。[9]此外，編程具有較強(qiáng)的趣味性，教師要根據(jù)學(xué)生年齡特點(diǎn)和學(xué)情積極開展教學(xué)創(chuàng)新，引入新型的教學(xué)理念和教學(xué)方法，提升課堂效率和質(zhì)量。

3.加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)課時(shí)

編程教學(xué)對(duì)教師的能力和素質(zhì)要求較高，針對(duì)當(dāng)前中小學(xué)編程教師資源儲(chǔ)備不足的情況，學(xué)校可從招聘、培養(yǎng)和委托三個(gè)方面加強(qiáng)編程教師隊(duì)伍建設(shè)。首先，要面向社會(huì)進(jìn)行公開招聘，明確編程教師的崗位要求，建立一支能力強(qiáng)、素質(zhì)高、教學(xué)能力突出的編程教師隊(duì)伍；其次，對(duì)現(xiàn)有的編程教師采取多種方式進(jìn)行能力培養(yǎng)，為其提供編程學(xué)習(xí)的空間和機(jī)會(huì)，以更好地開展編程教學(xué)；最后，與校外編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)合作，以緩解編程教師數(shù)量不足的問題，提升學(xué)校編程教學(xué)的質(zhì)量。[10]

當(dāng)前，中小學(xué)雖然開設(shè)了編程課程，但是課時(shí)較少，學(xué)生無法進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。學(xué)校要結(jié)合學(xué)生學(xué)情，對(duì)編程教學(xué)課時(shí)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。首先，教師根據(jù)課時(shí)安排規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，盡量在有限的課時(shí)內(nèi)完成授課；其次，機(jī)房要對(duì)學(xué)生全面開放，讓學(xué)生能夠利用課余時(shí)間到機(jī)房練習(xí)，彌補(bǔ)課時(shí)少的問題；最后，設(shè)置編程教學(xué)考核制度，對(duì)考核標(biāo)準(zhǔn)、考核內(nèi)容以及考核方式進(jìn)行重新規(guī)劃，促使學(xué)生端正對(duì)編程課程的態(tài)度和認(rèn)知。[11]