基于STEAM教育理念的少兒編程教育研究

徐建華 李曉明 顧問 李菲

摘要：“智能+”時代，社會成員需要具備科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等方面的核心素養(yǎng)[1]。編程帶來的思維方式對少兒思維性格塑造能夠產(chǎn)生積極影響，可以有效促進核心素養(yǎng)的提高。針對少兒編程教育中存在培養(yǎng)路徑不清晰問題，闡述了少兒編程的重要意義，分析了少兒編程教育現(xiàn)狀，論述了STEAM與少兒編程內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，提出了適應(yīng)少兒不同的學(xué)習(xí)階段的編程教育方法，實踐結(jié)果表明該方法可以穩(wěn)步提高少兒的核心素養(yǎng)，為素質(zhì)教育提供了一種重要的新模式。

關(guān)鍵詞：智能+;少兒編程;STEAM;核心素養(yǎng);編程思維

中圖分類號：TP391 ? 文獻標(biāo)識碼： A

文章編號：1009-3044（2020）28-0168-02

“智能+”時代，少兒編程教育成為教育深化改革的發(fā)力點。發(fā)達國家開始倡導(dǎo)少兒學(xué)習(xí)編程。比如新加坡在中小學(xué)考試中加入了編程內(nèi)容，日本計劃在小學(xué)將編程課設(shè)為必修課程，美國打算在中小學(xué)普及編程教育，英國規(guī)定少兒必須學(xué)習(xí)編程。國內(nèi)，2017年3月，人工智能首次被寫入國務(wù)院《政府工作報告》，人工智能正式進入國家戰(zhàn)略層面;2017年5月，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，實施全民人工智能教育項目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、推廣編程教育、支持開展人工智能競賽。綜上所述，為了國家未來發(fā)展，少兒編程教育勢在必行。

1少兒編程重要意義

少兒編程學(xué)習(xí)重在少兒編程思維的培養(yǎng)。編程思維就是培養(yǎng)孩子發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，小到做數(shù)學(xué)應(yīng)用題，大到職業(yè)生涯規(guī)劃，都涉及編程思維。掌握編程思維可以提高解決問題的效率。美國蘋果公司創(chuàng)始人特別強調(diào)要學(xué)習(xí)編程，因為掌握了編程就了解了一種先進的思考方式。給孩子培養(yǎng)編程思維，其實并不是教孩子學(xué)編程語言，而是在于如何培養(yǎng)其邏輯思維能力，讓孩子了解程序背后的邏輯和算法。某種意義上講，誰缺乏編程思維誰就是“智能+”時代的“文盲”。因此，少兒掌握編程思維，不是為了將來從事軟件開發(fā)職業(yè)，而是為了更好地適應(yīng)智能社會。在培養(yǎng)編程思維過程中，少兒的科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等方面的核心素養(yǎng)在無形之中得到提高。

2少兒編程教育現(xiàn)狀分析

根據(jù)國內(nèi)外對少兒編程教育的重視，不少教師紛紛開始嘗試少兒編程教育。張子濟[2]研究了在小學(xué)信息技術(shù)課教學(xué)中加入Scratch編程教學(xué)內(nèi)容的一些策略;徐蓓玲[3]等融合了STEAM理念和Scratch少兒編程，開發(fā)了"打地鼠"游戲，基于6E設(shè)計型學(xué)習(xí)模式從參與、探究、解釋、工程、深化、評價六個方面對課堂教學(xué)活動進行設(shè)計，小學(xué)生創(chuàng)新思維能力和問題解決能力得到較好的培養(yǎng);馬宗兵[4]總結(jié)出學(xué)習(xí)Scratch編程的若干好處——培養(yǎng)邏輯思維能力、提高學(xué)習(xí)主動性、激發(fā)創(chuàng)造力;蔣磊提出學(xué)生在教師的引領(lǐng)下，通過Scratch編程課設(shè)計程序，在玩中學(xué)、玩中教，激發(fā)對編程的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和用計算機解決問題的能力[5];陳前永[6]提出了在小學(xué)開展Python教學(xué)的實施路徑和策略。以上從不同的角度對少兒編程教育進行了研究，但缺乏一個較為清晰的少兒編程教育方法，需要進一步開展相關(guān)研究。

3 STEAM與少兒編程內(nèi)在關(guān)聯(lián)性

STEAM=Science（科學(xué)）+ Technology（技術(shù)）+ Egineering（工程）+ Arts（藝術(shù)）+ Maths（數(shù)學(xué)），STEAM著重培養(yǎng)多種綜合能力，跨學(xué)科能力，追求科學(xué)知識，技術(shù)，工程，藝術(shù)，數(shù)學(xué)等學(xué)科綜合，鼓勵和培養(yǎng)小朋友在多方面全面發(fā)展，單一型人才轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性人才。美國在推進基礎(chǔ)教育改革的過程中，不斷提高對STEAM教育的重視程度，甚至將其視為一種國家戰(zhàn)略[7]。美國項目引路計劃（Project Lead The Way，簡稱PLTW）是STEAM課程的主要提供者，PLTW及其學(xué)校遍及全美50多個州郡，PLTW還和高校、中等學(xué)校合作開展STEAM教育[8]。在PLTW當(dāng)中，課程從K5到中學(xué)（Middle School）、高級中學(xué)（High School）。STEAM教育體現(xiàn)了世界教育發(fā)展的趨勢。近年來，國內(nèi)也開始強調(diào)STEAM教育模式的探索。中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以科學(xué)性、時代性和民族性為基本原則，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)[9]。STEAM教育與核心素養(yǎng)對接是我國教育改革的必然趨勢。STEAM與核心素養(yǎng)在多個方面較為一致。少兒編程作為STEAM教育公認(rèn)的一環(huán)，少兒編程融合硬件圖形編程，軟件編程，3D圖形建模，數(shù)學(xué)計算正好對應(yīng)STEAM各方面，少兒編程是STEAM教育的最有效的載體。

4適應(yīng)少兒不同的學(xué)習(xí)階段的編程教育方法

根據(jù)少兒不同學(xué)習(xí)階段，選擇合適的編程語言及教育方法十分必要。計算機編程語言有很多種，常用的有C、Java、C++、Python等等。在STEAM教育理念下，根據(jù)幼兒園、小學(xué)、中學(xué)不同學(xué)習(xí)階段，分別采用適合相應(yīng)年齡特點的編程工具或編程語言進行編程思維訓(xùn)練。

4.1 幼兒園階段

人類邏輯思維能力形成的關(guān)鍵期大概在幼兒園學(xué)習(xí)階段，所以，邏輯思維能力越早培養(yǎng)越好，少兒編程就是培養(yǎng)孩子思維能力的一個比較好的手段[10]。ScratchJr由MIT媒體工作室開發(fā)的一種編程工具軟件，可以無償供全世界孩子使用。該工具已經(jīng)有iOS平板版本和安卓平板版本，使用起來非常簡易，界面非常友好，很適合幼兒使用。因為ScratchJr應(yīng)用操作起來比較簡單，所以家長一般都具備使用ScratchJr開展編程啟蒙教育的能力。統(tǒng)計結(jié)果表明，幼兒園孩子接觸了簡易的編程，能夠有效促進對顏色、形狀、聲音、數(shù)字的感性認(rèn)知。

4.2 小學(xué)階段

小學(xué)階段的孩子的認(rèn)知能力比幼兒園階段有了進一步提升，并且具有了數(shù)學(xué)、語文、英語、音樂、美術(shù)、體育等學(xué)科的知識能力。這一階段的孩子需要編寫一定難度的程序，實現(xiàn)特定的功能。Scratch完全可以勝任小學(xué)階段的編程需求。Scratch項目始于2003年，是一款開源的兒童編程工具，由MIT媒體工作室的終身幼兒園團隊完成。隨著學(xué)習(xí)編程的少兒越來越多，在TIOBE世界編程語言排行榜中，Scratch語言從2019年的第30名到2020年的第17名。教育者采用Scratch開展編程教育，必須具備一定的編程能力。因此，小學(xué)階段使用Scratch學(xué)習(xí)編程，一般需要參加專業(yè)的培訓(xùn)班。目前知名的少兒編程教育平臺有編程貓、核桃編程、小碼王等等。通過調(diào)查可以看到，學(xué)習(xí)編程可以有效提升小學(xué)生動手能力、問題解決能力、團隊協(xié)作能力、設(shè)計思維，以及創(chuàng)新能力。