中小學(xué)編程課的教師主體認(rèn)知和教學(xué)策略

摘要：本文從教師的主體認(rèn)知和教學(xué)策略兩個方面探討了當(dāng)前中小學(xué)編程教育開展過程中存在的師資力量跟不上、教師教學(xué)難勝任等問題，并就信息技術(shù)教師如何上好編程課提出了相應(yīng)的對策和建議。

關(guān)鍵詞：中小學(xué);編程教育;計算思維;主體認(rèn)知;教學(xué)策略

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2021）02-0096-03

按照我國中小學(xué)校的課程設(shè)置，信息技術(shù)課是提升學(xué)生信息素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要載體。隨著課程改革的不斷推進(jìn)，信息技術(shù)教材里面新增或更新了相關(guān)的編程內(nèi)容，其中小學(xué)階段以圖形化編程為主，中學(xué)階段則以Python編程為主。

如何上好編程課，是擺在每一位信息技術(shù)教師面前的新課題。課標(biāo)的迭代、教學(xué)內(nèi)容的更新，讓不少信息技術(shù)教師感到力不從心?！爸行W(xué)信息技術(shù)教師編程教育勝任力調(diào)查”結(jié)果顯示，當(dāng)前在中小學(xué)開展編程教學(xué)最大的困難是“師資力量跟不上”（多達(dá)80%的受訪者選擇此項），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于“學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)不重視”和“學(xué)生興趣度不高”等選項，教師對編程教育的勝任情況不容樂觀。

從調(diào)查問卷中，筆者選取了四道典型的能夠反映“教學(xué)過程勝任情況”的題目，結(jié)果如表1所示。

從結(jié)果可以看出，在與“教學(xué)過程勝任情況”關(guān)聯(lián)最密切的教師主體認(rèn)知和教學(xué)策略兩方面，都能完全勝任編程教學(xué)的教師僅占受訪者的20%左右，相當(dāng)比例信息技術(shù)教師的編程課勝任能力有待提高。如何改善這種現(xiàn)狀？如何才能上好編程課？提升教師綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力是一項綜合性的工作，本文中，筆者僅從教師的主體認(rèn)知和教學(xué)策略兩個方面進(jìn)行闡述。

● 提高主體認(rèn)知，做到“知其所以然”

1.編程教育走進(jìn)中小學(xué)是大勢所趨

在中小學(xué)開設(shè)編程課程，讓學(xué)生盡早學(xué)習(xí)編程知識，掌握編程技能，培養(yǎng)計算思維，已成為中外教育學(xué)界的普遍共識。

美國、英國等發(fā)達(dá)國家從幼兒園到高中都配置了計算機(jī)科學(xué)課程，系統(tǒng)講授包含編程在內(nèi)的計算機(jī)科學(xué)知識。除學(xué)校教育外，非營利組織Code.org發(fā)起的“Hour of Code Activities”活動（編程一小時）也在學(xué)校內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注?！熬幊桃恍r”活動以學(xué)生們耳熟能詳?shù)摹拔业氖澜纭薄靶乔虼髴?zhàn)”等游戲或故事為載體，在“玩”中學(xué)習(xí)編程，這種寓教于樂的形式迅速吸引了眾多學(xué)生參與其中，并讓他們意識到計算機(jī)科學(xué)教育的重要性。

我國在2017年發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能課程、推廣編程教育”。截至目前，中小學(xué)信息技術(shù)教材中均已更新或增設(shè)了編程內(nèi)容。例如，山東省在小學(xué)第三冊《信息技術(shù)》教材中增設(shè)了圖形化編程Scraino的內(nèi)容，在初中第三冊更新了Python程序設(shè)計和App Inventor手機(jī)應(yīng)用開發(fā)，在第四冊開設(shè)了BBC micro：bit的相關(guān)課程，在高中全面學(xué)習(xí)算法和Python程序設(shè)計。

教育學(xué)界普遍認(rèn)為，在中小學(xué)開設(shè)編程課程，普及編程知識，提升學(xué)生的邏輯思維能力，培養(yǎng)他們的計算思維，是積極擁抱人工智能時代的必然舉措。

2.發(fā)展學(xué)生計算思維的必然要求

在人工智能時代，學(xué)習(xí)不應(yīng)僅著眼于“知識”即事實(shí)的學(xué)習(xí)，應(yīng)更多地訓(xùn)練“思維”，當(dāng)今世界的知識膨脹速度之快是非常驚人的，每個學(xué)生在這樣的大背景下都應(yīng)該具備計算思維的能力，對外界信息的獲取有所選擇，應(yīng)學(xué)習(xí)經(jīng)典的、對人們現(xiàn)在和未來有深刻影響的思維模式。[1]計算思維是每個人都應(yīng)具備的一種思維方式，目前，國家和地方出臺了多個政策性文件，大力倡導(dǎo)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，計算思維的建立是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要手段。

中小學(xué)階段學(xué)習(xí)編程是建立計算思維的最有效途徑。讓學(xué)生學(xué)習(xí)編程不是簡單地學(xué)會羅列代碼，因為教育的初衷并非簡單的培養(yǎng)更多的程序員，而是要通過學(xué)習(xí)編程使學(xué)生認(rèn)識到信息化的本質(zhì)，掌握AI時代的學(xué)習(xí)方法，進(jìn)而建立計算思維，提升信息素養(yǎng)。

● 明確教學(xué)策略，做到“知行合一”

1.構(gòu)建符合青少年認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的教學(xué)策略

心理學(xué)家皮亞杰將青少年認(rèn)知特征[2]歸納為如表2所示的四個階段。知曉青少年的認(rèn)知特征有助于教師構(gòu)建有效的教學(xué)策略。

從皮亞杰的理論可以看出，青少年的認(rèn)知在不同的年齡階段有不同的認(rèn)知特征。不同深度的編程課程能夠使各年齡階段的青少年在實(shí)踐中學(xué)、在學(xué)中實(shí)踐，通過游戲與寓教于樂的方式來完成編程的學(xué)習(xí)，這都高度契合了青少年的認(rèn)知特征。同時，了解了不同年齡階段所對應(yīng)的不同的認(rèn)知特征，也有助于教師在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時避開不符合教學(xué)對象認(rèn)知特征的教學(xué)知識和教學(xué)方法，從而提高教學(xué)效率。

2.教學(xué)設(shè)計時須重點(diǎn)考慮的幾個要素

興趣是最好的老師。教師的教學(xué)設(shè)計應(yīng)做到寓教于樂，讓學(xué)生在玩中學(xué)、在學(xué)中玩，將多種好玩、有趣的方法、形式（如游戲、故事）靈活組合、合理應(yīng)用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和參與度。

（1）注重多學(xué)科融合。信息素養(yǎng)的關(guān)鍵在于“嵌入在其他知識領(lǐng)域”，教師在教學(xué)中應(yīng)避免“單打獨(dú)斗”的局面，學(xué)會用編程知識去解決學(xué)科知識。例如，在小學(xué)階段學(xué)習(xí)圖形化編程時，可以注意多與數(shù)學(xué)知識進(jìn)行融合，由于編程和數(shù)學(xué)有著密不可分的聯(lián)系，很多編程知識都涉及數(shù)學(xué)上的負(fù)數(shù)、角度、坐標(biāo)系等知識點(diǎn)，所以在進(jìn)行編程教學(xué)時，應(yīng)該注重與其他學(xué)科的融合，為學(xué)生打下更堅實(shí)的學(xué)習(xí)根基。

（2）多采取“項目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)方法。以實(shí)操和實(shí)踐類項目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法貫穿教與學(xué)的始終，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力;由學(xué)生親自進(jìn)行項目設(shè)計、創(chuàng)新，逐步做到學(xué)以致用。例如，在中學(xué)階段講授Python基礎(chǔ)知識——print（）函數(shù)時，以格式化輸出一首唐詩為項目導(dǎo)入，既可與傳統(tǒng)文化知識結(jié)合，又可激發(fā)學(xué)生完成任務(wù)的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在邊學(xué)邊練中牢固掌握print（）的使用方法。

（3）重視算法的講授和練習(xí)。在中小學(xué)講授編程，并不是為了培養(yǎng)專業(yè)的程序員，而是通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生逐步理解、體驗編程，掌握編程中的邏輯操作及算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等通用的工程方法與知識，這些核心知識才是編程的靈魂。讓學(xué)生理解算法的含義、基本表示方法、算法的描述（如通過流程圖、偽代碼等描述），以及算法是如何轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的程序，并精確、清楚地執(zhí)行的。這樣，在學(xué)生需要使用新的編程語言時，這些核心知識能夠幫助他們更快地融會貫通。更重要的是，學(xué)生可以脫離編程語言，更純粹地思考如何讓計算機(jī)解決問題，也就是讓學(xué)生具有計算思維。[3]

（4）注重作品的分享。項目開發(fā)一般是按照“明確需求、算法設(shè)計、代碼編寫、調(diào)試運(yùn)行、共享發(fā)布”的流程進(jìn)行的。共享發(fā)布作為檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)成果、激發(fā)創(chuàng)作興趣的重要舉措，是提供給學(xué)生展示的舞臺。學(xué)生通過展示、交流，相互借鑒，共同提高，在分享的過程中增強(qiáng)創(chuàng)作的信心，激發(fā)創(chuàng)作的靈感。

在人工智能時代，編程可能會發(fā)展成為一項基礎(chǔ)技能，所以在中小學(xué)普及編程教育有著極其重要的意義。編程課既是信息技術(shù)課的重要組成部分，也是一門綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)性課程，是一門蘊(yùn)含著青少年無限未來的年輕課程。對于學(xué)生而言，編程學(xué)習(xí)可以學(xué)會一種新的解決問題的技能，發(fā)展抽象思維和邏輯思維能力，并能夠利用計算思維分析問題，進(jìn)而通過編寫程序解決相關(guān)問題。因而，培養(yǎng)學(xué)生具備面向未來的計算思維和解決問題的能力，信息技術(shù)教師責(zé)無旁貸。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾倫.中小學(xué)人工智能課程定位分析[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2017（20）：1-5.

[2]葉浩生.西方心理學(xué)理論與流派[M].廣州：廣東高等教育出版社，2004，8.

[3]劉欣.追本溯源探尋編程教育的本質(zhì)[J].中國科技教育，2018（01）.

作者簡介：尹弘震，碩士學(xué)位，主要研究方向為中小學(xué)信息技術(shù)教研、創(chuàng)客教育、編程教育。

本文是山東省教育科學(xué)研究重點(diǎn)課題“人工智能視野下初中和小學(xué)編程教育的校本研究”（課題批準(zhǔn)號：2018JXZ3009）的研究成果。