編程學(xué)習(xí)與兒童認(rèn)知發(fā)展關(guān)系的探討*

王 琳 耿鳳基 李 艷

(浙江大學(xué)課程與學(xué)習(xí)科學(xué)系，杭州310058)

1 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備與人們的關(guān)系日趨密切，與計(jì)算機(jī)緊密相關(guān)的編程能力正逐漸成為21世紀(jì)人們的重要素養(yǎng)。編程學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者編程能力的主要途徑，除此之外，它還能激發(fā)學(xué)習(xí)者今后從事與科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)相關(guān)職業(yè)的興趣，為未來的勞動(dòng)力市場(chǎng)提供所需的人才(K-12 Computer Science Framework Steering Committee，2016)。因此，編程學(xué)習(xí)成為了新時(shí)代背景下教育和心理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，受到研究者和各國教育部門的重視。

在國家政策的推動(dòng)之下，編程學(xué)習(xí)日益普及，學(xué)習(xí)者群體逐漸從成人和青少年擴(kuò)展到學(xué)前兒童。在英美等發(fā)達(dá)國家，政府積極鼓勵(lì)學(xué)前兒童參與到編程學(xué)習(xí)中。例如美國計(jì)算機(jī)科學(xué)協(xié)會(huì)攜手多個(gè)教育機(jī)構(gòu)發(fā)布的《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》(K-12ComputerScienceFramework)，描述了學(xué)前計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的主要框架(K-12 Computer Science Framework Steering Committee，2016；趙中建 & 周蕾，2017)。英國教育部宣布兒童從5歲起可接受計(jì)算機(jī)教育(Department for Education & Truss, 2013)。在亞洲，日本、新加坡等國家也啟動(dòng)了針對(duì)學(xué)前兒童、小學(xué)生的編程學(xué)習(xí)項(xiàng)目(Digital News Asia，2015；日本文部科學(xué)省，2019)。我國同樣倡導(dǎo)從小培養(yǎng)信息意識(shí)和計(jì)算思維(中國教育報(bào)，2017)。政府建議在中小學(xué)階段逐步推廣編程教育，將編程學(xué)習(xí)作為綜合實(shí)踐活動(dòng)的主要方式之一(中華人民共和國教育部，2017)。在國家信息化教學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)，將編程課程作為課程改革的組成部分(中華人民共和國教育部，2020)。在國家政策的推動(dòng)下，編程課程不僅進(jìn)入了學(xué)校、幼兒園等正規(guī)教育體系，也受到校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的重視，在社會(huì)上形成了較為廣泛的影響力(孫丹 & 李艷，2019；王葉，郭培才，陳炎輝，戴程，2018)。

開展早期編程學(xué)習(xí)對(duì)人才培養(yǎng)具有重要意義，已被納入國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃(Bers，2018；孫丹 & 李艷，2019)。然而，早期編程教育作為數(shù)字時(shí)代的產(chǎn)物，在發(fā)展過程中也存在著值得思考的問題。例如，學(xué)前兒童的認(rèn)知發(fā)展處于一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，編程學(xué)習(xí)會(huì)對(duì)認(rèn)知發(fā)展產(chǎn)生怎樣的影響，需要進(jìn)一步的探討。本文旨在闡述學(xué)前編程學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與特點(diǎn)、兒童認(rèn)知能力發(fā)展的特點(diǎn)，并揭示早期編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展產(chǎn)生的影響，以期為未來學(xué)前編程教育的開展提供借鑒。

2 學(xué)前編程學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及特點(diǎn)

學(xué)前編程學(xué)習(xí)的內(nèi)涵最早由Papert(1980)提出，他認(rèn)為編程學(xué)習(xí)是一個(gè)促進(jìn)兒童發(fā)展問題解決、團(tuán)隊(duì)合作、堅(jiān)持性、邏輯數(shù)學(xué)思維、抽象思維和創(chuàng)造力等能力的過程。隨著人們對(duì)學(xué)前編程學(xué)習(xí)研究的深入，其內(nèi)涵也得到了豐富和發(fā)展。從計(jì)算機(jī)和機(jī)器語言等學(xué)習(xí)媒介的角度出發(fā)，編程學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)使用機(jī)器語言向計(jì)算機(jī)輸入指令(Manches & Plowman，2017)，并最終解決問題的過程(郁曉華，肖敏，王美玲，陳妍，2017)。從知識(shí)建構(gòu)的角度分析，學(xué)前編程學(xué)習(xí)可視為獲得編程概念和過程性知識(shí)的過程(Scherer，Siddiq，Viveros，2019)。概而言之，編程學(xué)習(xí)是一個(gè)借助電子媒介掌握編程概念和知識(shí)，最終解決問題，促進(jìn)各方面能力發(fā)展的過程。

編程學(xué)習(xí)研究中常提及“計(jì)算思維”一詞，參與編程學(xué)習(xí)與培養(yǎng)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維之間有著密切的聯(lián)系(Scherer et al.，2019)。為進(jìn)一步解析編程學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，有必要對(duì)編程學(xué)習(xí)與計(jì)算思維的關(guān)系進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的梳理。計(jì)算思維是人們利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去解決問題或設(shè)計(jì)系統(tǒng)，理解人類自身行為的一種思維方式(Wing，2006)。編程學(xué)習(xí)不僅是培養(yǎng)和發(fā)展計(jì)算思維的重要途徑，也是評(píng)估計(jì)算思維的重要方法(Bers，F(xiàn)lannery，Kazakoff，Sullivan，2014；Flórez et al.，2017；Grover & Pea，2013；陳鵬，黃榮懷，梁躍，張進(jìn)寶，2018；陳育賢，2019；陳鵬，黃榮懷，梁躍，張進(jìn)寶，2018；蔣小涵，2020)。總之，個(gè)體的計(jì)算思維水平在編程學(xué)習(xí)中可得到提高(Tang，Yin，Lin，Hadad，Zhai，2020)。

不同年齡的學(xué)習(xí)者具有不同的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。根據(jù)低幼兒童的年齡特征，學(xué)前編程學(xué)習(xí)呈現(xiàn)出具象性、游戲性和遷移性三方面的特點(diǎn)。具象性是指學(xué)前期兒童在進(jìn)行編程學(xué)習(xí)時(shí)，編程學(xué)習(xí)工具和內(nèi)容是具體形象的。學(xué)前編程學(xué)習(xí)多使用機(jī)器人、指令塊等實(shí)物編程(tangible user interfaces，TUIs)工具(Sapounidis & Demetriadis，2013)。內(nèi)容的具象性主要體現(xiàn)在學(xué)前兒童通過刷牙等實(shí)例了解算法在日常生活中的應(yīng)用(K-12 Computer Science Framework Steering Committee，2016)。其次，學(xué)前編程教育的遷移性體現(xiàn)在編程教育的效果具有遷移作用。元分析及其他實(shí)證研究的結(jié)果表明，編程學(xué)習(xí)不僅能發(fā)展兒童的編程能力，對(duì)認(rèn)知控制、記憶、創(chuàng)造力、問題解決等能力也有遷移效應(yīng)(Di Lieto et al.，2017；Fessakis，Gouli，&Mavroudi，2013；Scherer et al.，2019)。這些遷移效應(yīng)的產(chǎn)生可能主要源于在編程學(xué)習(xí)過程中，認(rèn)知控制和記憶等認(rèn)知能力發(fā)揮著重要的作用。最后，游戲是兒童的基本活動(dòng)形式，也是學(xué)前教育區(qū)別于中小學(xué)教育的顯著標(biāo)志(教育部基礎(chǔ)教育司，2002；劉焱，2008)。因此，學(xué)前編程學(xué)習(xí)也體現(xiàn)出游戲性這一特點(diǎn)。具體地看，編程學(xué)習(xí)從角色定位到情境創(chuàng)設(shè)都以游戲的方式貫穿始終。兒童既是學(xué)習(xí)者，又是游戲中的角色，學(xué)習(xí)過程同游戲過程融為一體。

3 學(xué)前兒童認(rèn)知能力的發(fā)展及其在編程學(xué)習(xí)中的作用

學(xué)前兒童的多種認(rèn)知能力呈現(xiàn)出快速發(fā)展的特點(diǎn)。其中，認(rèn)知控制和情景記憶能力的發(fā)展尤為顯著(Erb & Marcovitch，2019；Geng，Canada，Riggins，2018)。認(rèn)知控制是指運(yùn)用計(jì)劃、監(jiān)測(cè)和控制等認(rèn)知技能達(dá)成目標(biāo)的能力(Akshoomoff，Brown，Bakeman，Hagler，2018；Erb & Marcovitch，2019)，主要包括前攝性控制和反應(yīng)性控制兩種類型(Braver，Gray，Burgess，2007；Braver，Paxton，Locke，Barch，2009)。伴隨大腦的快速發(fā)育，認(rèn)知控制能力也得到發(fā)展。情景記憶是指兒童對(duì)事件及與其伴隨的背景信息的記憶(Geng et al.，2018；Riggins，2014)，其發(fā)展特點(diǎn)也與海馬結(jié)構(gòu)及功能上的不斷成熟存在密切關(guān)系(Riggins et al.，2018)。

在進(jìn)行編程學(xué)習(xí)時(shí)，認(rèn)知控制和記憶會(huì)參與其中。例如，兒童需要根據(jù)具體編程任務(wù)想象和計(jì)劃問題解決的方案，這一過程涉及情景記憶和認(rèn)知控制能力(Kretschmer-Trendowicz，Schnitzspahn，Reuter，Altgassen，2017)。隨后，兒童可能會(huì)持續(xù)使用認(rèn)知控制能力監(jiān)測(cè)和調(diào)整原有方案。監(jiān)測(cè)表現(xiàn)為兒童根據(jù)指令檢查機(jī)器人的行進(jìn)路線；調(diào)整表現(xiàn)為機(jī)器人偏離路線時(shí)，兒童對(duì)錯(cuò)誤指令的修正。在監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)過程中，記憶建立起了指令與路線之間的關(guān)聯(lián)(Di Lieto et al.，2017)。因此，認(rèn)知控制和情景記憶這兩種重要的認(rèn)知能力在編程學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用(D’Autume，Ruder，Kong，Yogatama，2019；Espy et al.，2004；Newcombe，Lloyd，Ratliff，2007；Senn，Espy，Kaufmann，2004；Zhang et al.，2020)。以下，我們將探討學(xué)前編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知控制、記憶及相關(guān)認(rèn)知學(xué)習(xí)能力發(fā)展的影響。

4 學(xué)前編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展的影響

早在1980年，Papert就將編程學(xué)習(xí)看作一種可能改變和提升人們學(xué)習(xí)、思考方式或能力的工具(Papert，1980)。這個(gè)領(lǐng)域多年的研究支持了Papert的觀點(diǎn)，即發(fā)現(xiàn)編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展確實(shí)有益(周進(jìn)，安濤，韓雪婧，2018)。元分析結(jié)果表明，編程學(xué)習(xí)對(duì)認(rèn)知發(fā)展存在中度的正向遷移效應(yīng)(Scherer et al.，2019)。本文梳理了學(xué)前編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展影響的研究。在檢索到的19篇相關(guān)文獻(xiàn)中，關(guān)注認(rèn)知控制等基礎(chǔ)認(rèn)知加工過程的研究共4篇，約占16%；探討問題解決、創(chuàng)造力等高階認(rèn)知能力的11篇，約占42%；聚焦數(shù)學(xué)和語言能力的11篇，約占42%。認(rèn)知控制、記憶是個(gè)體的基本認(rèn)知能力，支持人類各種復(fù)雜的認(rèn)知加工活動(dòng)(Blair，2002；Meltzer，2018)。例如，認(rèn)知控制和記憶能力與個(gè)體在問題解決過程中體現(xiàn)出的創(chuàng)造力緊密相關(guān)(Ahrari，Gargari，Abdollahi，Porkar，Yousefi，2018)。這些基本和高階認(rèn)知能力會(huì)最終影響個(gè)體的學(xué)習(xí)能力及學(xué)業(yè)成就(D’Autume et al.，2019；Espy et al.，2004；Senn et al.，2004；Zhang et al.，2020)。因此，下文將從基礎(chǔ)認(rèn)知能力、高階認(rèn)知能力及認(rèn)知學(xué)習(xí)成效三方面闡釋編程學(xué)習(xí)對(duì)認(rèn)知發(fā)展的影響。

4.1 編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童基礎(chǔ)認(rèn)知能力的影響

編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童的認(rèn)知控制、工作記憶等基本認(rèn)知加工過程有提升的作用。根據(jù)信息加工理論，認(rèn)知加工過程涉及認(rèn)知控制、反應(yīng)抑制、工作記憶等。以往的研究表明，編程學(xué)習(xí)能促進(jìn)上述能力的發(fā)展。例如，使用機(jī)器人進(jìn)行6周的編程干預(yù)之后，兒童的視覺-空間工作記憶、抑制能力和編程能力能得到顯著提升(Di Lieto et al.，2017)。通過Code.org平臺(tái)進(jìn)行4周的編程學(xué)習(xí)，不僅能提高一年級(jí)小學(xué)生的編程能力，還可促進(jìn)執(zhí)行功能的發(fā)展(Arfé，Vardanega，Ronconi，2020)。另一個(gè)針對(duì)小學(xué)生的研究表明，在基于硬件和軟件的混合編程學(xué)習(xí)中，態(tài)度積極的兒童能夠更好地加工自己在認(rèn)知活動(dòng)中的負(fù)載(Papavlasopoulou，Giannakos，Jaccheri，2019)。因此，編程學(xué)習(xí)能夠?qū)W(xué)前和小學(xué)低齡兒童的認(rèn)知發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。但是，這個(gè)領(lǐng)域的研究在學(xué)習(xí)效果評(píng)測(cè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和被試篩選等方面還有待完善。另外，有待更多研究采用實(shí)證研究方法，從認(rèn)知發(fā)展的不同層面來系統(tǒng)探究編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展的影響。

4.2 編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童高階認(rèn)知能力的影響

編程學(xué)習(xí)有助于提高兒童的問題解決能力和創(chuàng)造力等高階認(rèn)知能力(Di Lieto et al.，2017)。例如，在使用ScratchJr、Ladybug Leaf等進(jìn)行編程學(xué)習(xí)時(shí)，兒童在解決問題這一維度的后測(cè)得分顯著高于前測(cè)(Amanda，Melissa，Bers，2018；Arfé et al.，2020；Fessakis et al.，2013)。這一結(jié)果同樣在LEGO和口袋烏龜這類不插電機(jī)器人編程學(xué)習(xí)研究中得到了重復(fù)。如果將研究聚焦到新問題情境的解決能力上，兒童在前后測(cè)中的得分也存在顯著差異(Aranda，Roca，Martí，2019)。從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的角度看，兒童不僅樂于表達(dá)自己在編程中遇到的問題，而且能通過交流積極尋求問題解決的思路、計(jì)劃問題解決的策略(Fessakis et al.，2013)。

在編程學(xué)習(xí)對(duì)認(rèn)知發(fā)展產(chǎn)生的遷移效應(yīng)中，另一種強(qiáng)遷移效應(yīng)發(fā)生在創(chuàng)造力這一維度上(Scherer et al.，2019)，參與編程學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)組創(chuàng)造力成績(jī)均優(yōu)于控制組(Pardamean，Evelin，Honni，2011)。在理論層面，Bers等提出了“積極技術(shù)發(fā)展框架”(positive technological development，PTD)。在這一框架的指導(dǎo)下，兒童可以通過實(shí)物編程學(xué)習(xí)發(fā)展創(chuàng)造力(Bers，2010)。已有研究根據(jù)PTD框架中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)兒童的溝通、合作、社區(qū)建設(shè)、內(nèi)容創(chuàng)建、創(chuàng)造力和行為選擇進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示編程學(xué)習(xí)在兒童創(chuàng)造力培養(yǎng)方面最為有效(Burleson et al.，2018；Sullivan & Bers，2018)。

解決問題能力的培養(yǎng)在編程學(xué)習(xí)研究中已經(jīng)得到了廣泛的討論，編程學(xué)習(xí)中的創(chuàng)造力培養(yǎng)日益受到研究關(guān)注。但是，創(chuàng)造力已有成熟的測(cè)試方式，編程能力尚缺可靠的測(cè)量工具。若要科學(xué)地證明兩者之間的關(guān)系，需要研究者設(shè)計(jì)、開發(fā)學(xué)前編程能力的測(cè)量工具。

4.3 編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知學(xué)習(xí)績(jī)效的影響

大量的研究表明，編程學(xué)習(xí)會(huì)積極影響兒童的數(shù)學(xué)和語言能力等認(rèn)知學(xué)習(xí)績(jī)效。元分析研究結(jié)果顯示，編程學(xué)習(xí)的績(jī)效可以遷移至數(shù)學(xué)能力，并具有較大的效應(yīng)量(Scherer et al.，2019)。編程學(xué)習(xí)對(duì)數(shù)學(xué)能力的具體影響體現(xiàn)在排序等技能、數(shù)學(xué)概念掌握能力以及數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣這幾方面。其中，通過編程學(xué)習(xí)發(fā)展兒童排序技能的研究是最為普遍的(Bers et al.，2014；Kazakoff & Bers，2012；Kazakoff，Sullivan，Bers，2013；Nam，Kim，Lee，2019；Toh，Causo，Tzuo，Chen，Yeo，2016)。除了排序技能，編程學(xué)習(xí)還有助于提升兒童的計(jì)算、比較數(shù)字大小、認(rèn)識(shí)形狀等能力(Fessakis et al.，2013；Sullivan，Kazakoff，Bers，2013)。兒童對(duì)數(shù)學(xué)概念的掌握能力也可通過編程學(xué)習(xí)獲得發(fā)展。如參與Blue-Bot機(jī)器人編程學(xué)習(xí)可提升兒童對(duì)復(fù)雜數(shù)學(xué)概念的掌握能力(Aranda et al.，2019)。最后，編程學(xué)習(xí)還可激發(fā)兒童學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣(Sullivan et al.，2013)。

已有研究證實(shí)編程學(xué)習(xí)可支持兒童語言能力的發(fā)展。在讀寫方面，編程機(jī)器人被視為一種可提高兒童讀寫能力的工具(Sullivan et al.，2013)。在口語表達(dá)方面，研究者認(rèn)為編程學(xué)習(xí)或可促進(jìn)兒童口頭語言的表達(dá)能力。這可能與編程過程需要兒童不斷與同伴、指導(dǎo)者交流有關(guān)(Aranda et al.，2019)。針對(duì)成年人的神經(jīng)影像學(xué)證據(jù)顯示，程序員在進(jìn)行編程理解時(shí)，大腦中與語言處理相關(guān)的區(qū)域被明顯激活(Siegmund et al.，2014)。

以上研究結(jié)果表明，參與編程學(xué)習(xí)可提升兒童數(shù)學(xué)、語言等認(rèn)知學(xué)習(xí)績(jī)效。關(guān)于成人的編程神經(jīng)影像學(xué)研究已經(jīng)起步，但針對(duì)兒童的還較為缺乏，需要更多的證據(jù)來解釋編程學(xué)習(xí)是如何塑造大腦的。以上綜述擴(kuò)展至小學(xué)低段，其主要原因是聚焦學(xué)前的研究較少。這一事實(shí)也表明，開展學(xué)前編程學(xué)習(xí)的相關(guān)研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

5 小結(jié)與展望

學(xué)前編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展影響的研究主要聚焦于編程學(xué)習(xí)對(duì)基本認(rèn)知加工過程、高階認(rèn)知能力、認(rèn)知學(xué)習(xí)績(jī)效等方面?？v覽已有文獻(xiàn)結(jié)果，研究從以下幾個(gè)層面概述了編程學(xué)習(xí)現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向。

5.1 未來研究需注重縱向研究設(shè)計(jì)

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)大多采用橫斷研究設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)易受干擾因素的影響，難以客觀地反映年齡這一因素的影響。相對(duì)而言，縱向研究設(shè)計(jì)在干擾控制方面更具優(yōu)勢(shì)，有助于科學(xué)地體現(xiàn)年齡增長(zhǎng)與編程學(xué)習(xí)效果之間的聯(lián)系。另外，縱向研究更利于觀測(cè)編程學(xué)習(xí)所產(chǎn)生的效應(yīng)是否具有持續(xù)性。因此，采用縱向研究設(shè)計(jì)可彌補(bǔ)現(xiàn)有橫向研究設(shè)計(jì)的不足，為開發(fā)各年齡段的編程課程提供科學(xué)依據(jù)。

5.2 開發(fā)可靠的測(cè)量工具

在已有編程學(xué)習(xí)研究中，尚缺能推廣和應(yīng)用的編程能力測(cè)量工具，未來研究需開發(fā)可靠的學(xué)前兒童編程能力測(cè)量工具。科學(xué)化是教育測(cè)評(píng)領(lǐng)域一直追求的目標(biāo)(劉三女牙，楊宗凱，李卿，2020)，這一測(cè)量工具在設(shè)計(jì)時(shí)首先需具有充分的信度和效度。其次，不受機(jī)器人或軟件等載體(媒介)限制，在使用中應(yīng)能避免因兒童計(jì)算機(jī)操作能力不足而影響結(jié)果的問題。規(guī)范的測(cè)量工具不僅可測(cè)得兒童真實(shí)的編程能力，還將推動(dòng)編程學(xué)習(xí)實(shí)證研究的開展。已往的研究多以準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究為主(Bers et al.，2014；Nam et al.，2019；Sullivan & Bers，2018)，真實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)缺乏。借助有效的測(cè)量工具，通過腦電、fMRI、近紅外等手段進(jìn)行真實(shí)驗(yàn)研究，可幫助研究者揭示編程學(xué)習(xí)影響兒童認(rèn)知發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制。

5.3 系統(tǒng)探究編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知能力的影響

已有研究關(guān)注了編程學(xué)習(xí)對(duì)認(rèn)知控制、創(chuàng)造力和問題解決等認(rèn)知能力發(fā)展的作用。實(shí)際上，學(xué)前兒童諸多的認(rèn)知能力都處于快速發(fā)展期，需通過系統(tǒng)研究來厘清編程學(xué)習(xí)對(duì)認(rèn)知發(fā)展的影響。從研究深度上看，尚待闡明編程學(xué)習(xí)影響認(rèn)知發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制。從研究廣度上說，還需囊括更多的認(rèn)知成分，來揭示編程學(xué)習(xí)可能對(duì)認(rèn)知發(fā)展的哪些層面產(chǎn)生影響。

5.4 關(guān)注其他可能影響編程學(xué)習(xí)及認(rèn)知發(fā)展的因素

在編程學(xué)習(xí)中，兒童的個(gè)體差異、機(jī)器人或軟件的款式、教師等其他因素也會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)遷移的效果產(chǎn)生影響。例如，個(gè)體差異中的年齡這一因素，小學(xué)生對(duì)高級(jí)編程能力的掌握明顯優(yōu)于幼兒園兒童(Amanda et al.，2018；Sullivan & Bers，2015)。對(duì)于同一年齡不同性別的兒童，男童使用機(jī)器人部件的表現(xiàn)優(yōu)于女童(Sullivan & Bers，2013；Sullivan & Bers，2015)。除去個(gè)體差異，編程學(xué)習(xí)的機(jī)器人或軟件款式的差異可能對(duì)認(rèn)知發(fā)展存在影響。另外，教師、干預(yù)時(shí)長(zhǎng)等均可能成為潛在的影響因素。在未來，這些因素有待學(xué)者們深入研究。

6 實(shí)踐啟示及結(jié)語

探討編程學(xué)習(xí)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展的影響不僅能為研究者提供借鑒，也可為實(shí)踐者帶來啟發(fā)。從教學(xué)實(shí)踐角度出發(fā)，本研究提出了學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)工具和學(xué)習(xí)效果測(cè)評(píng)四個(gè)維度的建議。在學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定上，要符合兒童年齡發(fā)展的水準(zhǔn)。制定的目標(biāo)不僅體現(xiàn)在對(duì)編程思維發(fā)展的影響上，也要注重對(duì)相關(guān)認(rèn)知能力發(fā)展的積極作用。在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，應(yīng)基于實(shí)證研究結(jié)果，選擇符合學(xué)前兒童認(rèn)知發(fā)展水平的內(nèi)容和形式進(jìn)行學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)工具的選擇上，建議優(yōu)先考慮不插電機(jī)器人。在掌握相關(guān)概念之后，可以逐漸融入圖形化編程以及混合編程工具。另外，還需加強(qiáng)學(xué)前兒童編程學(xué)習(xí)的評(píng)測(cè)，對(duì)編程思維和相關(guān)認(rèn)知能力發(fā)展的影響等方面，綜合評(píng)測(cè)學(xué)習(xí)效果。

綜上所述，編程能力正成為未來學(xué)習(xí)者的重要技術(shù)素養(yǎng)，編程教育的對(duì)象在逐步走向低齡化。為了科學(xué)有效地開展學(xué)前編程學(xué)習(xí)，我們有必要了解編程學(xué)習(xí)會(huì)如何影響兒童認(rèn)知能力的發(fā)展及其內(nèi)在機(jī)制。本文通過對(duì)已有研究的梳理，概括出早期編程學(xué)習(xí)影響學(xué)前兒童基本認(rèn)知加工過程、高級(jí)認(rèn)知能力和認(rèn)知學(xué)習(xí)績(jī)效三個(gè)主要方面。從今后的研究發(fā)展趨勢(shì)來說，該領(lǐng)域的研究還需從設(shè)計(jì)、方法和內(nèi)容等層面進(jìn)行變革，以深入了解編程學(xué)習(xí)對(duì)認(rèn)知發(fā)展的影響機(jī)制，為有效開展兒童編程學(xué)習(xí)提供科學(xué)依據(jù)。