以能力發(fā)展為導(dǎo)向的中學(xué)生編程培養(yǎng)方案

楊金英 張玲玲 孫君麗

摘? ?要：信息社會(huì)發(fā)展和編程教育推廣對(duì)中學(xué)生編程教學(xué)提出新的要求。文章對(duì)以能力發(fā)展為導(dǎo)向的“雙激雙培開放發(fā)展”編程培養(yǎng)方案進(jìn)行了探索。該方案從激發(fā)學(xué)生興趣和創(chuàng)新能力入手，培養(yǎng)“程序醫(yī)師”，提升實(shí)踐能力;培養(yǎng)“學(xué)生講師”，鍛煉交流表達(dá)能力。使學(xué)生在編程學(xué)習(xí)中得到綜合鍛煉，提升發(fā)展軟實(shí)力，最終進(jìn)入自主發(fā)展、開放發(fā)展的高級(jí)階段。

關(guān)鍵詞：編程;中學(xué)生;程序醫(yī)師;學(xué)生講師;開放發(fā)展

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2021）16-0091-06

一、引言

國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》和教育部印發(fā)的《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》明確提出，將推動(dòng)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[1]。2018年教育部發(fā)布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》大幅提升了編程教育、計(jì)算思維和人工智能等方面的要求。2019年實(shí)施的“全國(guó)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0”，特別要求各地對(duì)接中小學(xué)編程教育需求。2020年12月9日，教育部《關(guān)于政協(xié)十三屆全國(guó)委員會(huì)第三次會(huì)議第3172號(hào)提案答復(fù)的函》中答復(fù)稱：將推動(dòng)和規(guī)范編程教育發(fā)展，將編程教育納入中小學(xué)相關(guān)課程[2]。這些規(guī)劃與標(biāo)準(zhǔn)都預(yù)示著，在不久的將來，學(xué)校將會(huì)成為中小學(xué)編程教育的主陣地。

已經(jīng)舉辦多年的中小學(xué)電腦制作、信息學(xué)奧賽、創(chuàng)意編程等課外活動(dòng)，可以看作中小學(xué)編程教育的試點(diǎn)教學(xué)，如果能將優(yōu)秀做法進(jìn)行總結(jié)推廣，必將有助于中小學(xué)編程教育的科學(xué)發(fā)展。在多年的編程特長(zhǎng)教學(xué)實(shí)踐中，筆者不斷拓寬研究思路與視角，嘗試有效策略與方法，注重從激發(fā)學(xué)生興趣入手，以學(xué)生能力發(fā)展為導(dǎo)向，探索出了“雙激雙培開放發(fā)展”的編程培養(yǎng)方案，對(duì)中小學(xué)編程教育推廣有著積極的啟發(fā)意義。

二、國(guó)內(nèi)外中小學(xué)編程教育研究現(xiàn)狀

自2006年周以真教授提出計(jì)算思維概念以來，計(jì)算思維培養(yǎng)和編程教育研究迅速引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度重視[3]。世界發(fā)達(dá)國(guó)家早已在國(guó)家層面規(guī)劃并研究中小學(xué)編程教育發(fā)展，在學(xué)校教育體系和校外培訓(xùn)領(lǐng)域都獲得了較為廣泛的社會(huì)影響力，各種編程教育平臺(tái)呈爆炸式增長(zhǎng)，涌現(xiàn)出Scratch Jr等風(fēng)靡全球的青少年編程教育平臺(tái)[3]。美國(guó)通過加大國(guó)家投入，擴(kuò)大青少年編程教育規(guī)模，2017年推出了《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》[4]以指導(dǎo)青少年編程教育，同時(shí)推出大量適合青少年學(xué)習(xí)的編程教育平臺(tái)。英國(guó)自2013年將編程融入《計(jì)算》和《設(shè)計(jì)與技術(shù)》課程[5]。澳大利亞在2016年將編程教育貫徹到中小學(xué)《數(shù)字技術(shù)》課程中，以學(xué)科結(jié)合的形式開展編程教育[6]。歐盟各國(guó)也在“編程周”后陸續(xù)將編程納入中小學(xué)課程大綱，編程課程各具特色[7]。2019年11月，國(guó)際教育成就評(píng)價(jià)協(xié)會(huì)（ICILS）首次對(duì)中學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行了大規(guī)模國(guó)際測(cè)評(píng)[8]。測(cè)評(píng)結(jié)果為世界各國(guó)深入理解和把握中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展?fàn)顩r、明確中學(xué)生計(jì)算思維影響因素等提供了科學(xué)有效的途徑與工具[9]，也將推進(jìn)世界各國(guó)對(duì)中學(xué)生編程教育的深入研究。

相比之下，國(guó)內(nèi)編程教育起步較晚，但在國(guó)家層面已經(jīng)重視并規(guī)劃編程教育發(fā)展。中學(xué)信息技術(shù)課程編程內(nèi)容少，師資隊(duì)伍仍極為匱乏，面向全體的規(guī)范教材體系和成熟培養(yǎng)模式尚在探索之中，但課外活動(dòng)已持續(xù)多年。中學(xué)編程教育還需要教育專家和一線教師不斷努力，共同夯實(shí)編程教育發(fā)展的根基[10]。受政策影響，以行業(yè)、企業(yè)和社會(huì)培訓(xùn)為主的少兒編程教育剛剛興起[11]，雖然引進(jìn)了相關(guān)編程平臺(tái)，也有編程貓等國(guó)內(nèi)平臺(tái)的崛起，但其學(xué)習(xí)對(duì)象更適合低齡學(xué)生。中學(xué)生編程教育有自己的特點(diǎn)，如何幫助更多中學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識(shí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維與能力的發(fā)展，還需要進(jìn)行大量實(shí)證研究。

思維能力是學(xué)習(xí)能力的核心，也是中小學(xué)編程教育的重要目標(biāo)。中學(xué)階段是學(xué)生抽象思維迅速發(fā)展的階段，學(xué)生思維已經(jīng)超越具體感知事物的依賴，進(jìn)入形式運(yùn)算階段[12]。中學(xué)生編程教育必須遵循中學(xué)生的成長(zhǎng)規(guī)律和認(rèn)知規(guī)律，遵循編程學(xué)習(xí)的教學(xué)規(guī)律[13]。參考已有研究，積極探索中學(xué)生編程培養(yǎng)體系，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

三、“雙激雙培開放發(fā)展”方案的具體做法

沒有興趣，思維就會(huì)枯燥無(wú)味。學(xué)生的編程學(xué)習(xí)受興趣、動(dòng)機(jī)和自我效能感等維度的正向影響[14]。因而，編程教學(xué)要注重學(xué)生興趣、動(dòng)機(jī)和自我效能感的激發(fā)，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

1.抓基點(diǎn)破阻塞，激發(fā)編程興趣

興趣是開啟編程學(xué)習(xí)的首要基點(diǎn)，也是深入學(xué)習(xí)的內(nèi)在支點(diǎn)。針對(duì)中學(xué)生好玩、好奇、喜歡新穎、喜歡挑戰(zhàn)等心理特點(diǎn)，在入門學(xué)習(xí)時(shí)注意抓住“趣”字基點(diǎn)，以“趣味編程”吸引入門學(xué)習(xí)，以“趣味生活”突破理解阻塞，以“趣味測(cè)試”激發(fā)挑戰(zhàn)斗志，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入編程大門。

（1）玩趣程、編趣程，在歡樂中體驗(yàn)程序魅力

當(dāng)代中學(xué)生作為“數(shù)字土著”，早已領(lǐng)略過游戲的吸引力。而游戲程序是怎么編寫的，絕大多數(shù)學(xué)生并不了解。在學(xué)習(xí)初期，可以利用趣味程序欣賞、趣味程序分析、趣味程序編寫等引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)編程魅力，感受編程世界的神奇，從而激發(fā)編程學(xué)習(xí)的興趣。例如：“漢諾塔”學(xué)遞歸、“過河卒”思遞推、“走迷宮”“八皇后”理解深度優(yōu)先搜索、“五子棋”“中國(guó)象棋”理解廣度優(yōu)先搜索等。通過趣味程序引導(dǎo)編程學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)大膽創(chuàng)新，嘗試編寫好玩有趣的小程序，并進(jìn)行展示。程序雖然簡(jiǎn)單，卻引來初學(xué)者的贊嘆，給編寫者帶來成就感。通過學(xué)生的不斷積累，趣味程序庫(kù)逐漸充實(shí)，不但啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思路，更激發(fā)了編程興趣和學(xué)習(xí)欲望。

（2）演生活、講生活，在生活中尋找編程趣味

生活是教育的根本，也是學(xué)習(xí)的根本[15]。編程教學(xué)要融入生活情景，結(jié)合情景分析算法流程，幫助學(xué)生更好地理解算法流程。例如：講循環(huán)時(shí)演練“萬(wàn)米長(zhǎng)跑”，數(shù)圈的裁判酷似控制變量，幫助理解循環(huán)過程;講函數(shù)時(shí)聯(lián)系“一碗米的蒸鍋與高壓鍋加工”的不同過程，不同函數(shù)就像不同的加工設(shè)備;講隊(duì)列時(shí)演練“排隊(duì)交費(fèi)”，理解隊(duì)列的操作與變化;講排序時(shí)演練“冒泡排序”的大泡冒出……在歡樂的演練中理解程序的工作過程，在生活中尋找編程的趣味與價(jià)值。將理性的程序與實(shí)際生活相結(jié)合，深入淺出地進(jìn)行演練與講解，幫助學(xué)生理解程序，減少編程枯燥性，有效破解編程學(xué)習(xí)的阻塞點(diǎn)。

（3）個(gè)人賽、團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)，在挑戰(zhàn)中感受編程魔力

測(cè)試是檢查知識(shí)掌握情況的手段，而項(xiàng)目制作是對(duì)學(xué)生綜合知識(shí)運(yùn)用能力的測(cè)試。常規(guī)學(xué)習(xí)中，很多學(xué)生懼怕考試、討厭考試。設(shè)置闖關(guān)大賽等趣味形式，或團(tuán)隊(duì)合作共同完成項(xiàng)目制作，能帶給學(xué)生挑戰(zhàn)編程的持續(xù)興趣。團(tuán)隊(duì)大戰(zhàn)或團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目制作時(shí)，隊(duì)內(nèi)學(xué)生分工合作，比賽過程允許隊(duì)員討論思路、相互檢查程序、自主協(xié)調(diào)分工與進(jìn)度，將枯燥的個(gè)人測(cè)試變?yōu)闅g樂的團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)，在實(shí)戰(zhàn)中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，深受學(xué)生喜愛。為了增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力，許多學(xué)生主動(dòng)鉆研，同時(shí)也鍛煉出一批優(yōu)秀的戰(zhàn)隊(duì)長(zhǎng)。他們?cè)趨f(xié)同作戰(zhàn)中鍛煉了領(lǐng)導(dǎo)能力，增強(qiáng)了發(fā)展自信，帶動(dòng)了整個(gè)隊(duì)伍快速發(fā)展。

2.鼓勵(lì)發(fā)散性思維，激發(fā)創(chuàng)新能力

（1）基于“照貓畫虎”，培養(yǎng)創(chuàng)造能力

模仿是創(chuàng)造的第一步也是學(xué)習(xí)的最初形式。將課堂教學(xué)的切入點(diǎn)放在學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”才能使教學(xué)真正有效[16]。從模仿到獨(dú)立編程的漸進(jìn)式編程教學(xué)，為學(xué)生搭建了從現(xiàn)有水平到達(dá)獨(dú)立編程、創(chuàng)新編程的梯子，幫助學(xué)生順利穿越編程學(xué)習(xí)的“最近發(fā)展區(qū)”。

例如：for循環(huán)基本例題：s1=1+2+3+……+n，編程求出s1?！罢肇埉嫽ⅰ钡淖兪骄毩?xí)設(shè)計(jì)如下：

變形一：計(jì)算2+12+22+……+1002的和s2;

變形二：計(jì)算1-1/2+1/3-1/4……-1/100的和s3;

變形三：計(jì)算1+1/2+2/3+3/5+5/8+……前20項(xiàng)和s4。

模仿是一種學(xué)習(xí)，但學(xué)習(xí)不止于模仿[17]。將已有程序修改完善或?qū)σ延许?xiàng)目變換要求，可以引發(fā)學(xué)生的深度思考。典型的背包九講以基本的“01”背包為切入，延伸出完全背包、多重背包、混合背包、分組背包等一系列問題，引出多種算法的思考與編程?！澳７隆毩?xí)—遷移—?jiǎng)?chuàng)新”的學(xué)習(xí)模式[18]，通過由此及彼的變式訓(xùn)練，大大提高了學(xué)生的問題解決能力，讓編程學(xué)習(xí)逐步創(chuàng)新自如。其實(shí)，“畫虎”的過程也是創(chuàng)新過程，通過差別對(duì)比、共性歸納、梳理總結(jié)以及遞進(jìn)的變式程序幫助學(xué)生順利突破難點(diǎn)，逐步培養(yǎng)實(shí)際編程能力。

（2）鼓勵(lì)“一題多解”，培養(yǎng)發(fā)散思維。

在教學(xué)中提倡一題多解（如圖1所示），及時(shí)發(fā)現(xiàn)新程序、新思路、新方法，并給予表?yè)P(yáng)鼓勵(lì)。一題多解可以幫助學(xué)生理解不同算法在同一問題中的應(yīng)用方法，也是學(xué)生個(gè)性化思維的具體展示。鼓勵(lì)學(xué)生講解獨(dú)特思路，既能給予學(xué)生表現(xiàn)自我的機(jī)會(huì)，使其在肯定與贊揚(yáng)中產(chǎn)生成就感和快樂感，也能讓其他學(xué)生在程序?qū)Ρ戎猩羁汤斫馑惴ā?/p>

（3）鼓勵(lì)“自命試題”和“自選項(xiàng)目”，培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用。

自命試題、自選項(xiàng)目讓學(xué)生不再害怕測(cè)試。學(xué)生自命試題常常融入感興趣的生活，題干和項(xiàng)目切合同齡人的興趣和關(guān)注點(diǎn)，增強(qiáng)了試題的親切感。命題過程和項(xiàng)目分析需要深入研究考查知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)感受切中理解要點(diǎn)，深入思考知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，從而促進(jìn)知識(shí)運(yùn)用。自命試題在創(chuàng)新測(cè)試內(nèi)容的同時(shí)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)會(huì)探索，發(fā)現(xiàn)更多可能性。而受測(cè)學(xué)生知道命題者就是隔壁機(jī)房的學(xué)長(zhǎng)，往往產(chǎn)生強(qiáng)烈的挑戰(zhàn)興致，躍躍欲試。

3.培養(yǎng)“程序醫(yī)師”，夯實(shí)編程能力

編程學(xué)習(xí)需要不斷上機(jī)實(shí)踐。上機(jī)實(shí)踐能力越強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣越高，而高效調(diào)試是上機(jī)實(shí)踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。初學(xué)編程，查錯(cuò)和調(diào)試常占據(jù)上機(jī)時(shí)間的50%以上，甚至編程10分鐘查錯(cuò)1小時(shí)也很常見。學(xué)生興致勃勃編寫的程序，常因一個(gè)小錯(cuò)誤被“卡住”，教師又因?yàn)閷W(xué)生多可能兼顧不到，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就會(huì)因此大大降低。因此，準(zhǔn)確查錯(cuò)、正確糾錯(cuò)是編程興趣保持的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要在實(shí)踐中盡早培養(yǎng)“程序醫(yī)師”，提高調(diào)試效率，從而改善編程體驗(yàn)，夯實(shí)編程能力。

（1）掌握查錯(cuò)和調(diào)試技巧，培養(yǎng)思維縝密性

程序自身的多樣性為生成性教學(xué)提供了天然土壤。課堂上的教學(xué)意外往往潛藏著不同的教育元素，教師若能及時(shí)洞察捕捉，則可推動(dòng)學(xué)生的發(fā)展[19]。在教學(xué)中，對(duì)錯(cuò)誤程序巧妙利用便可將錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化為即時(shí)教學(xué)資源，順利實(shí)施生成性教學(xué)。以出錯(cuò)程序?yàn)榉蠢龑?dǎo)學(xué)生像“啄木鳥”一樣找出“程序蟲子”，幫助學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)全面的思維習(xí)慣。對(duì)優(yōu)秀的“啄木鳥”及時(shí)表?yè)P(yáng)，對(duì)程序錯(cuò)誤分類強(qiáng)調(diào)，對(duì)思路錯(cuò)誤重點(diǎn)講解，對(duì)思路創(chuàng)新但有瑕疵的程序則在糾錯(cuò)后及時(shí)鼓勵(lì)。生成性教學(xué)從表層看是一套教學(xué)方法，而從深層來看則是一種“以人為本”的教學(xué)方法論[20]。適切中肯的評(píng)價(jià)使出錯(cuò)學(xué)生印象深刻，其自尊心和編程積極性得到很好保護(hù)，同時(shí)也激勵(lì)其他學(xué)生主動(dòng)思考、嚴(yán)謹(jǐn)思考。

教學(xué)在理智方面的任務(wù)是要讓學(xué)生形成清楚、細(xì)致、透徹的思維習(xí)慣[21]。程序輸入完，學(xué)生在靜態(tài)查錯(cuò)中獨(dú)立梳理思路、耐心確認(rèn)算法，對(duì)提高程序通過率、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣都非常重要。靜態(tài)查錯(cuò)成功時(shí)，程序運(yùn)行一次通過，會(huì)讓學(xué)生在興奮中感受到快樂，大大增加學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自信。

（2）盡早培養(yǎng)“程序醫(yī)師”，改善編程體驗(yàn)

鼓勵(lì)學(xué)生間相互查錯(cuò)，減少程序調(diào)試的挫敗感。引導(dǎo)學(xué)生不僅能自己查錯(cuò)，也能幫助別人查錯(cuò)，并由此提升個(gè)人的程序調(diào)試能力。盡早培養(yǎng)“程序醫(yī)師”， 鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出，成為程序的“主治醫(yī)師”，提高調(diào)試效率，改善編程體驗(yàn)，從而讓更多學(xué)生“愛”上編程。

4.培養(yǎng)“學(xué)生講師” ，提升綜合能力

（1）培養(yǎng)“學(xué)生講師”，在鍛煉中提升綜合能力

建構(gòu)主義提倡將學(xué)習(xí)的主導(dǎo)權(quán)還給學(xué)習(xí)者，讓其在學(xué)習(xí)過程中承擔(dān)一定的責(zé)任，做學(xué)習(xí)的主人[22]?；ヂ?lián)網(wǎng)的開放性以及網(wǎng)絡(luò)資源的極大豐富，使得學(xué)生可以便捷地獲取知識(shí)，自主研究感興趣的內(nèi)容。利用費(fèi)曼學(xué)習(xí)法逐步培養(yǎng)“學(xué)生講師”，可以促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系，在講解中鍛煉語(yǔ)言表達(dá)能力，讓學(xué)生收獲更多的學(xué)習(xí)成就感。一是鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言，交流思路;二是鼓勵(lì)組內(nèi)互講，讓學(xué)生敢講、想講、會(huì)講;三是在具備一定知識(shí)基礎(chǔ)后，嘗試分模塊講解，引導(dǎo)學(xué)生鉆研自學(xué)，逐步培養(yǎng)“學(xué)生講師”，可以雙人搭檔，也可以從優(yōu)秀者開始，然后逐步形成講的氛圍;四是鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)長(zhǎng)為低層次學(xué)生講解較難知識(shí)?！皩W(xué)生講師”需要深入備課研究，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我提升，從而激發(fā)起更強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)追求。

（2）鼓勵(lì)“學(xué)長(zhǎng)報(bào)告”，以優(yōu)秀榜樣指引前進(jìn)方向

“優(yōu)秀的你不只是驕傲，更是引領(lǐng)和榜樣，你的今天就是學(xué)弟學(xué)妹們的明天”①。通過“學(xué)長(zhǎng)報(bào)告”介紹學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，講述專業(yè)發(fā)展前沿，分享個(gè)人成長(zhǎng)歷程。學(xué)弟學(xué)妹在學(xué)長(zhǎng)報(bào)告中開闊眼界、發(fā)現(xiàn)興趣，在與學(xué)長(zhǎng)的交流中碰撞思維、啟迪思想、激勵(lì)發(fā)展欲望。同時(shí)也讓學(xué)長(zhǎng)在分享中獲得更強(qiáng)的發(fā)展自信，激勵(lì)他們不滿足于現(xiàn)狀，不斷追求更高的發(fā)展愿望。

5.持續(xù)自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)開放發(fā)展

當(dāng)學(xué)生具備更多的學(xué)習(xí)選擇權(quán)時(shí)，便會(huì)因?yàn)檎莆諏W(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)而愿意探索實(shí)現(xiàn)即時(shí)學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)所必需的學(xué)習(xí)策略與方法[23]。隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生的興趣逐漸穩(wěn)定，思維創(chuàng)新和實(shí)踐能力不斷提升，自控鉆研能力也達(dá)到一定水平。這時(shí)便可基于個(gè)性化學(xué)習(xí)和建構(gòu)主義理論，采取更加開放的方式引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)展。利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，指導(dǎo)學(xué)生搜集資料并自主規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)度，在個(gè)性化學(xué)習(xí)中自主建構(gòu)知識(shí)體系，主動(dòng)尋求更高的發(fā)展目標(biāo)，促進(jìn)自主發(fā)展、開放發(fā)展。

“雙激雙培開放發(fā)展”培養(yǎng)方案（如圖2所示）依據(jù)最近發(fā)展區(qū)、個(gè)性化學(xué)習(xí)和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)等理論，遵循因材施教和循序漸進(jìn)等原則，發(fā)揮了學(xué)生的興趣和優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了學(xué)生的發(fā)展。具體做法為：從激發(fā)學(xué)生的編程興趣入手，通過算法創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力;培養(yǎng)“程序醫(yī)師”，夯實(shí)程序調(diào)試，提升實(shí)踐能力;培養(yǎng)“學(xué)生講師”，鍛煉表達(dá)交流能力，提升發(fā)展軟實(shí)力;在學(xué)習(xí)中感受團(tuán)隊(duì)力量，互幫互助;在持續(xù)的自主學(xué)習(xí)中進(jìn)入開放發(fā)展的高級(jí)階段。

四、“雙激雙培開放發(fā)展”方案的效果

“雙激雙培開放發(fā)展”培養(yǎng)方案注重激發(fā)興趣和創(chuàng)新能力，注重培養(yǎng)實(shí)踐能力和綜合能力，促進(jìn)了學(xué)生的自主發(fā)展和開放發(fā)展，為他們的學(xué)習(xí)、工作和生活奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.優(yōu)化學(xué)習(xí)品質(zhì)，提升思維與學(xué)習(xí)能力

培養(yǎng)方案有利于改變學(xué)生的思維習(xí)慣，優(yōu)化思維品質(zhì)和學(xué)習(xí)品質(zhì)，提升以計(jì)算思維為主的思維能力和學(xué)習(xí)能力。

編程學(xué)習(xí)中的遞推、遞歸等算法訓(xùn)練提高了學(xué)生的逆向思維能力，思維的靈活性和發(fā)散性也得到發(fā)展。例如：調(diào)皮的小明要爬上10步臺(tái)階的樓梯，他可以一步邁1個(gè)臺(tái)階，也可以一步邁2個(gè)臺(tái)階，但第一次只能上第一臺(tái)階，問小明共有多少種不同走法可以上到樓梯頂。該題如果用正向思維，一般學(xué)生很難計(jì)算出正確答案，但用逆向思維卻很容易推出有55種方法。即：第10步臺(tái)階只能從第9步和第8步臺(tái)階上，第9步臺(tái)階只能從第8步和第7步臺(tái)階上……第n步臺(tái)階的上法=從第n-1步與第n-2步臺(tái)階上法的和;而第1步和第2步臺(tái)階都只有1種上法，進(jìn)而反向推出55種方法。

如果編程學(xué)習(xí)持續(xù)一定的時(shí)間，諸如此類的思維訓(xùn)練以及對(duì)一題多解中靈活多變、復(fù)雜程序的深入思考，都會(huì)讓學(xué)生享受到思維的盛宴，從而改善思維品質(zhì)，提高思維能力。在編程學(xué)習(xí)中，全面準(zhǔn)確的思維細(xì)節(jié)培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真細(xì)致的思維習(xí)慣，提升了學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)了學(xué)習(xí)效率的提高（如圖3、4所示）。

2.鍛煉綜合能力，增強(qiáng)未來發(fā)展軟實(shí)力

通過一定時(shí)間的編程學(xué)習(xí)，條理的程序控制、算法的優(yōu)化選擇、全面的縝密思維、問題解決的創(chuàng)新方法等思想深深植入學(xué)生心里，內(nèi)化為他們學(xué)習(xí)和生活的指導(dǎo)思想，并運(yùn)用到實(shí)際問題的解決中。

持續(xù)鉆研的堅(jiān)韌毅力、“學(xué)生講師”的表達(dá)能力鍛煉、集體討論和團(tuán)隊(duì)大戰(zhàn)的團(tuán)隊(duì)合作、“學(xué)長(zhǎng)報(bào)告”促生的專業(yè)發(fā)展欲望以及自學(xué)鉆研和資料搜集等能力，大大提升了學(xué)生發(fā)展的軟實(shí)力（如圖5所示）。有的學(xué)生雖因能力或時(shí)間沖突中途退出，但仍深深留戀學(xué)習(xí)氛圍。正如有學(xué)生在總結(jié)中寫道：“今天跟隊(duì)友討論學(xué)會(huì)了Tarjan算法，明天就能跟同學(xué)一起研究帶電粒子轉(zhuǎn)圈圈。現(xiàn)在，我學(xué)過的線段樹、SPFA都忘掉了，但我得到了更重要的學(xué)習(xí)能力，這不會(huì)隨著時(shí)間的推移而漸漸淡忘，這是我受用一生的財(cái)富?！?/p>

3.提升專業(yè)能力，引導(dǎo)專業(yè)與發(fā)展方向

通過“程序醫(yī)師”和上機(jī)實(shí)踐夯實(shí)編程能力，通過編程學(xué)習(xí)和創(chuàng)新應(yīng)用鍛煉綜合能力，不但使一批學(xué)生在全國(guó)青少年信息學(xué)奧林匹克比賽中獲獎(jiǎng)，更激發(fā)了學(xué)生的專業(yè)興趣和發(fā)展自信。學(xué)生掌握了一定的算法知識(shí)，也深深喜歡上計(jì)算機(jī)專業(yè)，對(duì)今后的專業(yè)選擇和工作發(fā)展都產(chǎn)生重要影響。

學(xué)生李某某本科考入哈爾濱工業(yè)大學(xué)，孫某某本科考入北京郵電大學(xué)。扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)使他們?cè)诖髮W(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)中如魚得水，成績(jī)突出，順利保研到清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系，帶來人生發(fā)展的新轉(zhuǎn)機(jī)。學(xué)生姜某某僅取得信息學(xué)聯(lián)賽二等獎(jiǎng)，但大四實(shí)習(xí)時(shí)期就因?yàn)榫幊虒W(xué)習(xí)經(jīng)歷和突出的專業(yè)成績(jī)，順利進(jìn)入微軟亞洲研究院實(shí)習(xí)，并因此順利申請(qǐng)到美國(guó)加州大學(xué)的全額獎(jiǎng)學(xué)金，畢業(yè)進(jìn)入某知名企業(yè)總部發(fā)展。學(xué)生王某某一直特別喜愛編程，兩次參加信息學(xué)奧賽卻發(fā)揮失誤，雖然在大學(xué)時(shí)根據(jù)家長(zhǎng)建議選擇了醫(yī)療技術(shù)專業(yè)方向，但在工作時(shí)，卻以程序員身份進(jìn)入知名IT企業(yè)負(fù)責(zé)編程相關(guān)工作。

五、方案對(duì)中小學(xué)編程教育推廣的啟發(fā)

“雙激雙培開放發(fā)展”方案源自中學(xué)生編程特長(zhǎng)的教學(xué)實(shí)踐，是基于學(xué)生稟賦和潛能差異，依據(jù)多元智能等理論，通過激發(fā)興趣、激勵(lì)創(chuàng)新而實(shí)施的“揚(yáng)長(zhǎng)教育”[24]，在發(fā)揮興趣優(yōu)勢(shì)加速學(xué)生能力發(fā)展中效果明顯。而推廣中小學(xué)編程教育，既要調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣、發(fā)揮學(xué)生優(yōu)勢(shì)，也應(yīng)注意面向全體，注重以能力發(fā)展為導(dǎo)向，讓編程教育更好地服務(wù)于學(xué)生發(fā)展。“雙激雙培開放發(fā)展”方案是一線編程教學(xué)的實(shí)踐探索，方案中的策略方法對(duì)于推廣中學(xué)生編程教育具有重要的啟發(fā)意義。

1.激發(fā)興趣并規(guī)范習(xí)慣，保障學(xué)習(xí)有效性

編程學(xué)習(xí)需要興趣，也要規(guī)范學(xué)習(xí)習(xí)慣。普通學(xué)生的編程興趣談不上濃厚，保證學(xué)生在電腦前的專注度是教學(xué)初期的重要問題。學(xué)生分心的主要原因有：學(xué)習(xí)興趣淡漠難以投入;自控能力有限，難以克服網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的便利與誘惑;學(xué)習(xí)遇到困難不善鉆研等。在教學(xué)中要不斷創(chuàng)新，借鑒方案中激發(fā)興趣和創(chuàng)新能力的方法，吸引學(xué)生注意力。在學(xué)習(xí)初期要注意興趣激發(fā)與技術(shù)控制相結(jié)合，以技術(shù)手段減少網(wǎng)絡(luò)誘惑，并制定相關(guān)紀(jì)律規(guī)范學(xué)習(xí)行為，多措并舉培養(yǎng)學(xué)生的專注習(xí)慣，保障學(xué)習(xí)的有效性。

2.關(guān)注年齡與能力差異，尊重學(xué)習(xí)差異性

由于知識(shí)基礎(chǔ)、理解能力和思維發(fā)展水平各不相同，不同年齡學(xué)生的興趣和能力也不同。相對(duì)而言，低齡學(xué)生興趣持久性弱、學(xué)習(xí)難度大，需要在激發(fā)興趣的具體方式上多想辦法、多做嘗試;而高年級(jí)學(xué)生思維能力較強(qiáng)，學(xué)習(xí)韌性大，則需要在學(xué)習(xí)方法和持續(xù)發(fā)展上給予更多引導(dǎo)和鼓勵(lì)，以促進(jìn)學(xué)生能力的開放發(fā)展?！俺绦蜥t(yī)師”和“學(xué)生講師”是促進(jìn)學(xué)生編程能力和計(jì)算機(jī)思維提升的有效手段，在不同年齡段學(xué)生的學(xué)習(xí)中都應(yīng)積極鼓勵(lì)，有效實(shí)施。

3.破解學(xué)習(xí)阻塞和困難，確保學(xué)習(xí)持續(xù)性

編程學(xué)習(xí)是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過程，并非一帆風(fēng)順。在學(xué)生興趣減弱或思維阻塞時(shí)，教師要及時(shí)分析原因，疏導(dǎo)困擾，鼓勵(lì)學(xué)生迎難而上，恢復(fù)發(fā)展自信。編程學(xué)習(xí)初期有三大難點(diǎn)容易導(dǎo)致興趣減弱，造成學(xué)習(xí)困難。一是循環(huán)與雙重循環(huán)，二是數(shù)組與二維數(shù)組，三是函數(shù)與遞歸。推廣編程教育，要想辦法幫助學(xué)生順利跨越三大難關(guān)。方案中將知識(shí)與生活實(shí)例相結(jié)合、將程序模仿與激發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合等具體做法，可以有效破除學(xué)生的理解阻塞，促進(jìn)思維內(nèi)化。教學(xué)中可以適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)程，讓學(xué)生有充分時(shí)間消化理解，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的增量恢復(fù)和躍進(jìn)發(fā)展。

4.鼓勵(lì)特長(zhǎng)學(xué)生開放發(fā)展，引導(dǎo)人生規(guī)劃

編程學(xué)習(xí)有獨(dú)特的知識(shí)特點(diǎn)和思維特點(diǎn)。在編程學(xué)習(xí)推進(jìn)中，必然會(huì)涌現(xiàn)出一批接受能力好、學(xué)習(xí)興趣高的特長(zhǎng)學(xué)生。對(duì)于特長(zhǎng)學(xué)生，可以借鑒開放發(fā)展的做法，為他們提供更多學(xué)習(xí)資源，指導(dǎo)他們個(gè)性化地深入鉆研，幫助他們自我規(guī)劃、開放發(fā)展。同時(shí)注意理想格局教育，加強(qiáng)人生發(fā)展規(guī)劃的指導(dǎo)，激發(fā)他們深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的興趣和斗志，以待將來實(shí)現(xiàn)更大的人生目標(biāo)。

六、結(jié)語(yǔ)

智能正在改變世界，但引領(lǐng)未來的并不是智能本身，而是智能背后人類的智慧。編程亦如此，需要在編程中不斷思考和完善想法，才能真正成為行動(dòng)的思考者、問題的解決者和思維的創(chuàng)新者[25]?！半p激雙培開放發(fā)展”的培養(yǎng)體系，不只培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，更要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和未來學(xué)習(xí)生活發(fā)展能力，這才是編程教育的真正價(jià)值。推廣中小學(xué)編程教育，絕不能企求每個(gè)學(xué)生都成為程序員，要充分認(rèn)識(shí)到編程教育對(duì)思維、學(xué)習(xí)和綜合能力的培養(yǎng)效果，讓編程教育更好地服務(wù)于學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展、開放發(fā)展。

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（編輯：王曉明）