鍵盤漢字打字速度量化Scrath編程學習基礎能力水平

林德才

【摘要】本文對照小學五年級學生開學初、學期末電腦打字速度和編程作品內(nèi)容分析數(shù)據(jù)，淺析鍵盤輸入熟練程度對小學生編程思維的影響，提出小學生鍵盤打字訓練速度目標，并針對鍵盤操作對編程思維影響提出信息技術Scratch編程課堂教學策略。

【關鍵詞】小學信息技術;打字速度;編程思維

MIT麻省理工學院由 Mitch Resnick教授帶領的“終身幼兒園團隊”（Lifelong Kindergarten Group）開發(fā)的圖形化編程工具Scratch （簡易圖形化編程工具（語言））于2012年在中國得到普及。在廣州五六年級學生開展電腦編程學習活動的五年里，學科知識競賽情況證實Scratch能讓12歲的孩子自主原創(chuàng)編寫出具有圖文豐富、聲情并茂的動畫和互動程序作品，孩子們確實從Scratch編程創(chuàng)作過程中獲得創(chuàng)作的樂趣。2019年7月網(wǎng)上流傳清華大學提前錄取編程技能獲得優(yōu)異競賽成績的學生的信息，使廣大家長相信教育界對編程技能的認可度，社會培訓機構早在2017年就積極開設編程學習班，并將開班年齡前推至6歲，揚言Scratch編程是一種“零基礎”編程工具，可幫助孩子們“贏在起跑線”。

很遺憾，Scratch課堂反饋顯示，學生的編程作品質(zhì)量與學生鍵盤文字輸入速度有正相關的關系。這使教師相信Scratch編程工具的學習者需具備基礎的鍵盤輸入技能。“零基礎”的低年級小學生未能獨立識記和理解Scratch界面里的文字（圖1），且無法獨立有效輸入文字信息，學習Scratch的過程將異常艱難。幼兒啟智編程類小游戲（圖2）是“零基礎”學生學習編程語句排列和運作原理的最佳學習工具。我們期望學生能理解、獨立使用、整合Scratch的各種語句積木，能盡可能遵從自己的創(chuàng)作靈感和設計意圖進行原創(chuàng)性的編程活動。

體驗過用電腦鍵盤進行文案創(chuàng)作的人會有這樣的印象：相比用電腦鍵盤進行創(chuàng)作，用筆在紙片上書寫時的體驗會感到思路更清晰。當有靈感來臨，我們甚至能在紙片上任何位置畫上線條、圖案或符號，思緒無拘無束。人們相信鍵盤輸入的動作會增加大腦的負擔，影響創(chuàng)作的靈感，打斷思路。鍵盤操作影響創(chuàng)作思路的現(xiàn)象早在30多年前就有心理學家進行了相關研究證實和解釋：羅杰·W·斯佩里（Roger·W·Sperry，1913-1994）大腦割裂研究揭示的我們的大腦左右半球各具功能定位，美國芝加哥大學的生物心理學家杰瑞·利維（Jarre Levy）對大腦割裂研究進行補充，提出大腦的功能是整合而不是相互分離，大腦作為一個單一、整合的結構運行。結合以上理論和小學生詞匯量、鍵盤熟悉程度的實際情況，得到一個推論：使用Scratch編程工具需要學生掌握簡單基本的文字、拼音和鍵盤輸入技能;學生在具備良好的左右腦功能整合能力情況下，才能獨立創(chuàng)作出編程作品。本文通過對358個五年級學生進行打字速度和編程作品質(zhì)量的分析和對比，驗證上述觀點。

一、理論假設

小學電腦課程基礎訓練鍵盤指法練習，屬于學生的微動作訓練。對于從一年級掌握漢語拼音并從四年級開始信息技術學習的在校學生，五年級開學時學生已掌握了鍵盤主鍵區(qū)除了F1-F12的所有鍵位，能成功輸入中文信息。當學生僅需后意識就能進行中文信息鍵盤錄入，控制指尖有效擊打按鍵，讓潛意識側重在對語言的遣詞造句或編程思路上的情況下獨立完成原創(chuàng)的編程作品，能證明在校五年級學生左右大腦協(xié)調(diào)水平，足以順利完成Scratch編程學習活動。

當上述理論成立的情況下，中文鍵盤輸入水平很低的學生，將很難順利完成Scratch的編程活動。我們將能獲得五年級小學生符合其體制和心理成長規(guī)律的鍵盤輸入速度指標，作為三四年級小學生鍵盤指法學習環(huán)節(jié)的考核標準。

二、研究方法

五年級上學期開學兩周內(nèi)， 對358位學生都參與了打字速度測試。測試的方式是全班學生一起進行金山打字2003版的文章測試，準確率要求保持100%以上，即學生錄入錯誤字符時需刪除錯誤輸入的字符，能區(qū)分中英文標點符號，全角和半角切換。輸入法默認使用電腦已安裝的搜狗輸入法2008版，也可使用2003微軟ABC輸入法。測試時間為10分鐘，最終電腦只提供所有字符輸入結果的準確率和平均每分鐘錄入中文字符含標點的數(shù)量。即教師最后收集的打字測試結果為準確率100%的情況下學生10分鐘內(nèi)根據(jù)文章錄入的每分鐘字符數(shù)量。第二次打字速度測試在五年級下學期期末，體現(xiàn)學生正常使用電腦和創(chuàng)作編程作品過程中打字速度發(fā)展的情況，提高學生打字速度測試結果的效度。

教師統(tǒng)一了課堂標準：“除了U盤，其他所有文具和書本不帶入電腦教室”使學生必須放棄傳統(tǒng)的書寫習慣，創(chuàng)作的過程唯有敲打電腦的鼠標和移動鍵盤的方式進行。358個小學五年級學生在信息技術課堂學習Scratch2.0中文版本，在完成Scratch2.0各模塊類型的教學和示范和練習后布置：“運用Scratch2.0創(chuàng)作一個作品，可以是動畫，也可以是一個人機互動的游戲?！狈治龅膶W生作品基本不限制主題和形式，完全由學生自主命題、設計和調(diào)試。安排4個課時讓學生完成編程作品，對程序不完整，或互動提示不明確的作品給予修改意見，并提供課外時間讓來訪學生使用學校電腦或指導在家里安裝Scratch繼續(xù)創(chuàng)作。學生對Scratch界面布局或語句功能有充足的時間去了解和反復修改、調(diào)試，最終的作品能凸現(xiàn)出學生創(chuàng)作的靈感及場景、空間、音像素材整合效果的差異。

三、結果

358份編程作品中19份作品場景單一，只有一個角色在場景中自言自語3到5句話，表述內(nèi)容簡短空洞，占總數(shù)5%;310份作品屬于一般水平，自主構思作品主題，重現(xiàn)課堂演示的范例基礎上并再創(chuàng)作，對各類語句（動作、外觀、聲音、畫筆、數(shù)據(jù)、事件、控制、偵測、數(shù)字和邏輯運算）融會貫通，語句覆蓋各類別達7種或以上，具有一定的敘事度或?qū)有∮螒蜻M行規(guī)則的設計和調(diào)整，占作品總數(shù)的87%; 29份作品表現(xiàn)優(yōu)異，語句覆蓋各類別達7種以上，合理設計多種場景并進行切換，角色出場、與操作者互動、消失隱藏等設計得當，原創(chuàng)性強完成度高，占作品總數(shù)的8%。這些優(yōu)秀的作品教師會逐一在課堂上演示，并與同班或不同班的學生針對編程作品的技術性、創(chuàng)意和人機對話的智能度進行討論和交流，學生的評價表態(tài)時的掌聲是否熱烈是教師對編程作品評價的重要考量。

兩次測試結果取平均值+全體學生平均打字速度提高字數(shù)（3字/分鐘），為學生個體應對期末編程作品時的打字速度參考值。將打字速度遞增為X軸，結合作品百分制評價后得出散點分布圖：

散點圖表明隨著學生打字速度越高，編程作品的評價越穩(wěn)定且偏高;打字速度低于30字/分的學生離散情況明顯。讓人意外的是出打字速度低至16字/分的區(qū)間出現(xiàn)優(yōu)秀的編程作品。

我們進一步分析打字速度在28-43字/分這些作品當中，打字速度對學生編程過程中對各種模塊應用的影響。Scratch2.0模塊分10個類別：動作、外觀、聲音、畫筆、數(shù)據(jù)、事件、控制、偵測、數(shù)字和邏輯運算以及更多模塊。各類別內(nèi)積木數(shù)量各異，針對研究針對性以及學生作品差異性特點，我們將學生作品中包含的積木數(shù)量對比打字速度進行分析。

1.外觀模塊類別中的“說”“思考”以及偵測類的“詢問”積木在使用過程中需要錄入相對大量的文字信息，我們將這些積木劃歸語言積木。

鍵盤打字訓練屬于技能訓練，可反復通過的強化練習在短時間內(nèi)提高速度和準確率，訓練過程單調(diào)枯燥，人們難以從純粹的鍵盤操作上獲得良好的體驗。在Scratch2.0積木式編程環(huán)境下學生主要通過操作鼠標完成積木的擺放和連接，只有對參數(shù)進行調(diào)整的時候才會用得上鍵盤。越少使用語言積木，花費在鍵盤的時間就越短。因此學生會努力搜集素材展示情景，而少用語言文字描述情景;通過麥克風演繹多角色的對話和情感取代了表述文字。學生在組織圖像和聲音時享受到了整合素材以多媒體的方式表達敘事的樂趣，若非教師要求學生在普遍不配置耳機和音箱的電腦上對程序進行說明，而scratch2.0新建角色時不支持中文輸入導致語言積木稱為最簡便的解決方法，逼迫了學生使用語言積木，很可能出現(xiàn)完全不使用語言積木的編程作品。

2.事件類“當……>……“積木、“廣播“積木，控制類”如果“積木劃歸組織積木。

對程序角色、背景的控制意愿隨打字速度的提高出現(xiàn)兩極分化，打字速度居中的學生對程序的場面的設計和把控意愿和能力較低。我們相信打字速度高的學生身上大多具有堅韌的意志和強烈的自我實現(xiàn)愿望，良好的學習習慣使這些同學在各學科學習都獲得較高的評價。因此，打字速度極低卻在編程活動獲得高評價的學生顯得異常。我們對這些學生展開了積極的調(diào)查和訪談。了解到這些學生表現(xiàn)欲較強，在課堂里網(wǎng)絡環(huán)境中喜歡廣播群發(fā)信息給教室里全體學生和教師，內(nèi)容有謠言、八卦、情感宣泄或毫無意義的字符。通過與學生單獨交談，發(fā)現(xiàn)他們思考和交流的關注點與教師或大多數(shù)學生不一樣，比如，他們課堂上亂發(fā)信息的行為影響到其他同學的學習活動時，他們更傾向通過他人行為、神態(tài)揣測他人情緒和立場，從而將自身行為的合理化;課堂紀律或社會公德并不是他們評價自己或他人課堂行為的主要標準。他們的編程作品都體現(xiàn)出喜歡定義變量，并在因應多種情況、情景作出回應，通過數(shù)量關系定義情景、行為的規(guī)律。創(chuàng)作出與眾不同的另類的創(chuàng)新作品，以畫面代替語言表述是這些同學獲得高評價的主要原因。

3.數(shù)據(jù)類模塊以及控制類 “重復執(zhí)行……次”為量化積木。

量化積木就是把抽象的東西，用數(shù)字來說 ，或者就是用數(shù)次來替代，然后再去分析問題的。在程序里靈活使用量化積木，意味著編程者掌握了客觀事物或場景內(nèi)的規(guī)律，并將其轉(zhuǎn)化為“數(shù)學語言”通過數(shù)字運算表示事物、事件之間的關系，是編程創(chuàng)作較文字和藝術創(chuàng)作最顯著的特點。量化積木的使用情況圖與作品評價分布圖出現(xiàn)明顯的一致性，說明打字速度對量化分析思維產(chǎn)生了顯著的影響。

四、討論

教師普遍認同通過鍵盤打字訓練，能培養(yǎng)學生健康坐姿、保護視力，加強注意力。通過反復枯燥的訓練是短時間內(nèi)提高打字速度的唯一有效方法。因此在四年級打字速度獲得高評價的學生，也能反映出學生堅韌的意志和良好的學習態(tài)度。有良好學習習慣的學生在編程學習中獲得好評是意料之中。

打字速度越高，使用量化積木的意愿越低，當打字速度達25字/分以上時，量化積木的使用有提高。運用變量控制程序的進展，實現(xiàn)情景轉(zhuǎn)換、角色切入以及多線程劇情推進，需要學生具有較高的編程積木熟悉程度和組織能力。因此，我們相信，這是鍵盤輸入造成學生創(chuàng)作靈感中斷的證據(jù)。對于打字速度很低的學生，他們幾乎完全放棄了文字表述的積木，基本不進行組織語言和拼音的思維，反而沒有受到過多的靈感中斷的煩惱，充分展示了他們的素材運用創(chuàng)意。

五、研究發(fā)現(xiàn)的意義

對于成年人、青年學生來說，鍵盤打字速度一般為60字/分鐘，能順利識別和使用Scratch編程工具，但對于“零基礎”的小學生，達到怎樣的中文漢語拼音水平和鍵盤熟悉程度才能順利進行Scratch編程工具的學習，是教學工作者需要明確的重要教學設計依據(jù)。小學信息技術學科教學，零基礎的四年級學生需在第一學年內(nèi)完成電腦基礎操作、鍵盤指法練習、鼠標繪畫、網(wǎng)絡初級應用四個學習單元，其中的鍵盤指法教學目標是讓學生達到鍵盤盲擊水平，至于打字速度，則期望學生在之后的電腦學習和應用過程中自主提高。這種師傅領進門修行靠自己的模糊目標缺乏具體檢測教學效果的指引性。本文通過編程學習的基礎需求，針對小學四年級學生的身心發(fā)展階段水平，指出期末鍵盤輸入中文的速度為28字/分鐘，明確了鍵盤指法練習的階段性目標。

同時，本研究受學生語文漢語詞匯拼音掌握水平制約，研究結果局限性很大，不能直接延伸到小學更低年級，未能解決如何能讓小學一年級新生學習Scratch編程的問題。其次，對于學生編程作品的分析和評價過程中，很大程度偏重和依賴教師的主觀評價，當學生的作品畫面非常單調(diào)，語句覆蓋類別很少的情況下，即使能完整表達學生的創(chuàng)作靈感和創(chuàng)意，很難獲得學生對此作出的高評價;而教師意識到這些看似單調(diào)的作品所運用的量化分析特點和編程創(chuàng)意時，基于學生大眾的低評價，難以確定作品最終評價是否客觀。

六、近期應用

操作模塊化是電腦人機交互側重人性化發(fā)展的結果，用電腦進行文書編輯時，大段文字塊的移動調(diào)整的自由度和靈活性是書面撰寫活動無法比擬的。正因如此，文案編輯的專業(yè)壁壘已完全被打破，一個小學生通過智能數(shù)碼設備，就能完成30年前一個專業(yè)編輯人員的工作。如今編程活動的模塊化也正預示著編程專業(yè)的壁壘正在瓦解。類似突破專業(yè)領域限制的顛覆性變革將繼續(xù)發(fā)生。隨著語音識別技術的發(fā)展，人們通過鍵盤輸入信息的習慣也在逐步向語音輸入推進。我們大膽假設，編程工具的發(fā)展將和語音輸入和人工智能進行高度的融合，編程活動也許能做到與人工智能對話，由人工智能完成語句的組織。那么，編程思維最核心的能力就凸現(xiàn)出來了，那就是對客觀現(xiàn)象的數(shù)字化、量化分析能力。鍵盤輸入有將一日成為歷史，那時候我們的學生是否已具備編程思維中量化分析的理想水平？或者反過來，當信息輸入對學齡兒童不再具有任何阻礙影響的情況下，是否意味著我們能更早開發(fā)學生的數(shù)字化思維？這是一個值得思考的問題。