編程教育如何更好地促進早期兒童計算思維發(fā)展

高宏鈺 李玉順 代帥 蔣云宵

[摘? ?要] 編程教育作為培養(yǎng)兒童計算思維的重要途徑，近年來逐漸呈現(xiàn)低齡化趨勢。對早期兒童來說，編程教育對其計算思維的培養(yǎng)成效受到愈來愈多的關(guān)注。文章采用系統(tǒng)綜述法，以2010—2019年間國際發(fā)表的編程教育實證研究成果為分析對象，以布倫南和雷斯尼克提出的三維計算思維能力模型為參照，試圖回答編程教育主要培養(yǎng)早期兒童哪些方面的計算思維、采用了哪些編程工具、效果如何評價等基本問題，以揭示編程教育培養(yǎng)計算思維的現(xiàn)狀與不足，明確可能的未來研究方向。結(jié)果表明：早期兒童編程教育存在對計算思維的培養(yǎng)內(nèi)容不夠全面、編程工具的使用效果參差不齊以及計算思維評價方法單一等問題，由此建議未來研究增強對計算思維內(nèi)容體系的系統(tǒng)建構(gòu)及對非認(rèn)知層面的關(guān)注;關(guān)注編程工具的年齡適宜性并重點研究有效的編程教學(xué)策略;開展計算思維的混合方法評價并增強測評的全面可靠性，推動編程教育更好地促進早期兒童計算思維發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 編程教育; 計算思維; 早期兒童; 系統(tǒng)述評

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 高宏鈺（1987—），女，山東濱州人。講師，博士，主要從事學(xué)前教育信息化研究。E-mail：yuhonggao@126.com。李玉順為通訊作者，E-mail：lyshun@bnu.edu.cn。

一、引? ?言

計算思維被視為“21世紀(jì)新素養(yǎng)”，是21世紀(jì)學(xué)生應(yīng)該具備的關(guān)鍵能力之一。2006年，周以真將計算思維定義為“一種運用計算機科學(xué)基本概念求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的方式”[1]，指出計算思維不僅屬于計算機科學(xué)家，而是每個人的基本技能。計算思維指向?qū)﹂_放、復(fù)雜問題解決方案的系統(tǒng)分析、探索和測試，不僅對兒童形成有效的計劃能力、批判性思維和問題解決能力至關(guān)重要，也對兒童閱讀、寫作、數(shù)學(xué)和社會情感等學(xué)科學(xué)習(xí)具有廣泛影響。近年來計算思維培養(yǎng)成為教育領(lǐng)域的一項重要目標(biāo)，并逐漸擴展到早期教育。

在計算思維培養(yǎng)上，編程教育以其特有的邏輯思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的潛能成為使用最多、至關(guān)重要的方式[2]，在多個國家得到大力推動，如美國發(fā)起“編程一小時”活動（Code.Org），新加坡推出“編程樂”計劃（Code For Fun），芬蘭、法國、波蘭等將編程教育正式納入國家課標(biāo)[3]，旨在實現(xiàn)培養(yǎng)兒童計算思維的核心目標(biāo)。對早期兒童而言，研究指出：4歲左右的兒童已具備理解基本的計算機編程概念的認(rèn)知水平，通過使用編程玩具和編程機器人學(xué)習(xí)計算思維是一種可行的技術(shù)手段[4]。相應(yīng)的編程工具逐漸涌現(xiàn)，例如，為5～7歲兒童設(shè)計的ScratchJr，相對于Scratch，編程塊被設(shè)計得更大、界面提供兒童熟悉的角色、操作提示簡單明了，便于低齡兒童操作;Bers團隊為4～7歲兒童開發(fā)了KIBO，相對于許多機器人的“預(yù)成性”（Pre-built）， KIBO允許兒童拆裝并增加藝術(shù)平臺，鼓勵兒童進行創(chuàng)造性游戲[5]。我國學(xué)者開發(fā)了針對4～7歲兒童的編程游戲——“小世界”，旨在培養(yǎng)兒童計算思維[6]。

除了對編程工具的關(guān)注，一些學(xué)者強調(diào)把重點轉(zhuǎn)移到研究兒童編程學(xué)習(xí)的過程和結(jié)果，由此討論了計算思維的評價方式，以考察編程教育促進兒童計算思維發(fā)展的成效。有學(xué)者采用量化評價，Relkin等開發(fā)了TechCheck評價工具[7];張屹開發(fā)了K-12學(xué)生計算思維評價量表[8]、傅騫等基于《Bebras國際計算思維挑戰(zhàn)賽試題》設(shè)計了初中生計算思維測查工具[2];有學(xué)者通過觀察、訪談、視頻分析等定性評價方式考察計算思維。還有學(xué)者指出應(yīng)構(gòu)建混合式的評價體系，例如，任友群指出應(yīng)從原理理解和項目實踐兩個維度出發(fā)，前者采用標(biāo)準(zhǔn)化測試評價計算思維概念和方法，后者通過考察項目成果評價學(xué)生運用計算思維解決問題的過程[9];孫立會等構(gòu)建了由認(rèn)知水平評價、元認(rèn)知水平評價及自我水平評價構(gòu)成的計算思維評價框架，同樣體現(xiàn)了混合式評價理念[10]，但這些方式能否及如何用于考察早期兒童計算思維還有待探討。

綜上所述，編程教育作為培養(yǎng)兒童計算思維的重要途徑，近年來逐漸呈現(xiàn)低齡化趨勢。對早期兒童來說，編程教育培養(yǎng)計算思維的成效受到愈來愈多的關(guān)注。鑒于國內(nèi)缺乏相關(guān)研究，本文對國際實證研究進行綜述，試圖回答編程教育培養(yǎng)早期兒童哪些方面的計算思維、采用哪些編程工具、效果如何評價等基本問題，揭示編程教育培養(yǎng)計算思維的現(xiàn)狀，明確未來研究方向。

二、研究方法

系統(tǒng)綜述法（Research Synthesis）是通過對涉及相同主題的多個單一研究的整合分析從而總結(jié)以往的研究。在實施步驟方面并沒有統(tǒng)一流程，大多數(shù)研究者是根據(jù)研究問題對其他學(xué)者的步驟框架進行修改形成自己的步驟框架[11]。本研究將綜述法的基本步驟歸納為文獻搜集、文獻編碼、數(shù)據(jù)分析、形成結(jié)論四步。

（一）文獻搜集

文獻搜集分四個步驟：第一步，選取ERIC、ScienceDirect和SpringerLink三個數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源。由于近年來計算思維在幼兒教育領(lǐng)域開始涌現(xiàn)，將文獻檢索的時間范圍設(shè)定為2010年到2019年，然后分別使用三個數(shù)據(jù)庫的高級檢索功能，以“computational thinking” “programming” “robots” 或 “robotics” 與 “young children” “early childhood” 或 “early childhood education”合并檢索，共檢出342篇文獻。第二步，粗略篩選，通過閱讀所有文獻的標(biāo)題和摘要，初步篩選出60篇最為相關(guān)的文獻。第三步，確定文獻準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)進行嚴(yán)格篩選，包括（1）研究類型：實證研究，包括定性研究、量化研究和混合研究;（2）研究對象：早期兒童（0～8歲）①或此年齡段兒童的教師;（3）研究環(huán)境：使用編程工具（編程語言或?qū)嵨铮┡囵B(yǎng)兒童計算思維。由此保留26篇文獻。最后，采用引用追蹤方式，檢查文章參考文獻，以包括引用高水平的研究成果，增加3篇文獻，共形成目標(biāo)分析文獻29篇。

（二）文獻編碼

根據(jù)自制的文獻特征值編碼表進行資料提取，為系統(tǒng)綜述做準(zhǔn)備。提取指標(biāo)包括：文獻基本信息（作者、年份等）、編程教育指向培養(yǎng)的計算思維內(nèi)容、編程工具、測評方法。為便于歸納分析，以Brennan和Resnick的三維計算思維能力模型為參照，將編程教學(xué)指向的計算思維內(nèi)容劃分為計算概念（CT Concepts）、計算實踐（CT Practices）、計算觀念與態(tài)度（CT Perspectives and Attitude）3個維度[12]，進而從文獻中提煉每個維度下的具體內(nèi)容。綜合來看，一篇文獻可能圍繞計算思維的多項內(nèi)容展開培養(yǎng)，采用多種編程工具，或運用兩種以上方式進行計算思維測評，編碼方法是指標(biāo)每出現(xiàn)一次就計數(shù)一次，最終編碼結(jié)果往往會出現(xiàn)一對多的情況，見表1。

（三）數(shù)據(jù)分析

1. 編程教學(xué)指向的計算思維內(nèi)容

由表1可見，編程教學(xué)聚焦在計算概念和計算實踐方面，計算觀念的培養(yǎng)較為欠缺，這可能與研究者采用的計算思維定義有關(guān)，如Kazakoff將計算思維定義為抽象、自動化、分析、分解、模塊化和迭代設(shè)計等概念[13];Newhouse認(rèn)為計算思維包括確定問題、抽象和算法等要素[14];Wang認(rèn)為計算思維指向定義、理解和解決問題，進行多層級抽象推理，理解和應(yīng)用自動化并分析所作抽象的適當(dāng)性”[15]。可見這些定義都強調(diào)計算思維的概念和技能要素[16]，對非認(rèn)知因素較少關(guān)注，繼而影響了計算思維的培養(yǎng)內(nèi)容。另外，可能由于計算觀念與態(tài)度的測評手段有限，受實操性限制，導(dǎo)致缺乏對此類培養(yǎng)成果的討論。

具體來說，計算概念包括序列、循環(huán)、條件、對應(yīng)、控制流等。序列出現(xiàn)頻次最多，這是因為序列是編程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)概念，是其他概念學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。研究者將序列分為簡單序列和困難序列（5個及以上指令），研究發(fā)現(xiàn)，早期兒童可以掌握簡單序列，但指令越多，他們越難正確編程，這可能是由于他們沒有足夠的工作記憶和認(rèn)知負(fù)荷同時記住5個以上的指令。循環(huán)需要兒童在理解序列之上引入新語法，比序列更復(fù)雜，盡管許多研究指向循環(huán)概念培養(yǎng)，但結(jié)果并不一致。Harlow[17]和Horn等[16]發(fā)現(xiàn)合作式的編程和特定的編程工具能幫助兒童掌握循環(huán)，但多項研究認(rèn)為兒童在循環(huán)上存在困難。Elkin等發(fā)現(xiàn)，3～5歲兒童不能理解循環(huán)需要在“重復(fù)”（Repeat）和“結(jié)束重復(fù)（End Repeat）”指令中間加入動作指令才能實現(xiàn)[18];此外，循環(huán)還要求兒童用數(shù)字參數(shù)進行抽象，這經(jīng)常給他們帶來很大的認(rèn)知壓力，例如Gomes等人發(fā)現(xiàn)5～7歲兒童并不理解什么是參數(shù)?？傊h(huán)可以作為編程教學(xué)的一項內(nèi)容，但需要一些特定方法逐漸呈現(xiàn)，兒童需要身體參與或在紙上進行補充練習(xí)來掌握，同時，允許兒童充分探索和協(xié)作能幫助他們理解循環(huán)[19]。對條件的研究不多，但Bers[5]、Gomes[19]、Pugnali[20]、Sullivan[21]等人的研究結(jié)果都是積極的，證明編程可以提高兒童對條件的掌握能力，但在多數(shù)研究中條件未被探討，這可能是因為條件是一個相對困難的概念，其內(nèi)在機制需要早期兒童具備良好的序列技能[20]。此外，針對對應(yīng)和控制流培養(yǎng)的研究有限，F(xiàn)lannery[22]和Bers[5]的研究發(fā)現(xiàn)兒童在理解對應(yīng)上存在困難，因為對應(yīng)是聯(lián)結(jié)操作和指令，需要兒童協(xié)調(diào)物體的多種特征、區(qū)分表象與現(xiàn)實，處于前運算階段的兒童還沒有很好地發(fā)展起這些能力，但兒童在活動中表現(xiàn)出很大熱情，這說明可以把對應(yīng)作為探索的內(nèi)容;控制流對早期兒童來說是一種高階的計算概念，它需要在理解序列、循環(huán)、條件等概念基礎(chǔ)上才能較好掌握，若要培養(yǎng)兒童的控制流思維，需要謹(jǐn)慎考慮兒童的發(fā)展水平。

計算實踐的培養(yǎng)聚焦在調(diào)試和分解上。調(diào)試指兒童反復(fù)修正和改進解決方案，Bers[5]、Strawhacker[23]、Burleson[24]等人發(fā)現(xiàn)，使用TangibleK、ScrtachJr、ALERT、KIBO等不同編程工具，在結(jié)構(gòu)化編程、自由游戲以及開放性學(xué)習(xí)環(huán)境中都能提高兒童調(diào)試能力，兒童還會展現(xiàn)出一些復(fù)雜的調(diào)試技能但并非所有結(jié)果都是樂觀的，Pugnali等發(fā)現(xiàn)相對于有形編程，兒童在圖形編程中的調(diào)試面臨挑戰(zhàn)[20]，Newhouse等人則指出即使兒童通過有形編程，如果沒有教師指導(dǎo)，兒童也很難完成調(diào)試。分解是將一個困難問題分解成更小的可處理部分，將其重新表述為一個熟悉的問題。指向分解的研究不多，但結(jié)論是積極的。Wang的研究表明：兒童在T-Maze完成迷宮逃脫任務(wù)時出現(xiàn)大量分解行為。兒童會推理不同解決方案可能產(chǎn)生的結(jié)果并測試每一種方案，直到最終解決問題[15]。Levy等發(fā)現(xiàn)為了更好地分解問題，5～6歲兒童會發(fā)展出“修剪”（Pruning）和“融合”（Fusing）兩種策略[25]。這些研究結(jié)果很重要，表明兒童在很小的時候就能把復(fù)雜任務(wù)分解成更容易處理的子任務(wù)加以處理，通過反復(fù)調(diào)試以達成編程目標(biāo)，有助于建立計算思維培養(yǎng)的內(nèi)容體系。

指向計算觀念和態(tài)度的研究很少。Rose等發(fā)現(xiàn)，兒童使用ScratchJr編程時產(chǎn)生了更多“修修補補”（Tinkering）行為[26];Wang發(fā)現(xiàn)兒童在編程中進行抽象、模擬和創(chuàng)造性活動，發(fā)展了其創(chuàng)造力。兒童在使用ALERT robot編程時出現(xiàn)許多合作行為[24]。其他研究并沒有實證檢驗編程是否促進了計算觀念發(fā)展，但討論了非智力因素的價值。例如，Gomes認(rèn)為堅持是維持兒童興趣和參與編程的主要因素。Lavigne等認(rèn)為堅持性是幫助兒童解決問題、克服挫折的重要心智傾向[27]。合作和溝通的重要性也被多次提及[5]。綜合來看，已有編程教學(xué)對計算思維的培養(yǎng)集中在概念和實踐方面，聚焦在兒童認(rèn)知范圍內(nèi)可以理解的內(nèi)容，只有序列等部分內(nèi)容受到廣泛關(guān)注，計算觀念與態(tài)度的研究還比較缺乏，這為未來研究提供了空間。

2. 編程教學(xué)的工具與使用效果

編程教學(xué)工具包括有形編程、圖形編程和混合編程工具三種類型。使用最多的是有形編程工具，包括KIBO、樂高機器人、Beebot、Sphero、ALERT、Bluebot、Topobo等;其次是圖形化編程工具，以ScratchJr為主，還有Code Baymax、Kodable、Code Studio等;使用最少的是混合編程工具，如CHERP語言與樂高組合使用、T-maze等。有形機器人是早期兒童的主要編程工具。受年齡影響，處于前運算階段的兒童依賴于對物體直接感知和身體參與來理解并表達思想，有形機器人可讓兒童動手操作，有利于理解相對抽象的計算思維。

具體到編程工具的使用效果，研究結(jié)果是多元的。第一，三種類型的工具都有研究證明可以促進兒童計算思維發(fā)展，只是不同工具有其優(yōu)勢和局限性。例如，Burleson發(fā)現(xiàn)，使用有形機器人編程的兒童會共同計劃和討論、互相觀看彼此的調(diào)試，并嘗試創(chuàng)造性想法，但圖形編程的兒童很快專注于個人項目[24]。從整體比較看，盡管每種工具都有其優(yōu)勢，但有形編程工具更為契合早期兒童發(fā)展。如，Pugnail等人發(fā)現(xiàn)使用KIBO組的兒童在條件、序列、循環(huán)、調(diào)試四種概念上的得分都比ScratchJr組高，在調(diào)試任務(wù)中，KIBO組表現(xiàn)明顯優(yōu)于ScratchJr組，這與工具本身的性能有關(guān)系，通過KIBO，兒童動手排列編程塊，然后感知這些指令轉(zhuǎn)換成機器人的真實移動，但ScratchJr編程在iPad屏幕上，兒童不易感知到自身動作引發(fā)的變化[20]。Strawhacker等比較了三類工具，發(fā)現(xiàn)三組兒童在計算概念掌握上存在差異。有形編程組兒童在重復(fù)循環(huán)上的表現(xiàn)明顯優(yōu)于圖形編程組和混合編程組，而圖形編程組在排序任務(wù)上得分最高，混合編程組兒童整體表現(xiàn)較差。這可能是因為混合編程讓兒童應(yīng)接不暇，很容易在兩個界面間反復(fù)切換，不利于保持編程目標(biāo)和理解深層概念[28]。研究還發(fā)現(xiàn)，在混合編程中，兒童還是更喜歡操作有形編程塊，而不是圖形化編程，這與Horn的研究一致。他建議早期兒童先通過有形編程適應(yīng)計算思維的概念和操作技能，之后再考慮轉(zhuǎn)向圖形界面。

第二，即使用同一類型工具，其效果也不同。如，Rose使用了ScratchJr和Lightbot兩種圖形編程工具，發(fā)現(xiàn)兩組兒童雖然整體表現(xiàn)相似，但在ScratchJr中能力較強的兒童對程序的修改是能力弱孩子的1.6倍，表現(xiàn)出更多“修修補補”行為，而Lightbot組兒童的操作策略數(shù)量比較一致，這可能與ScratchJr“低地板和高天花板”的設(shè)計有關(guān)，而Lightbot編程可減少兒童的試錯行為，這促使人們考慮通過ScratchJr能否真正理解編程概念還是反復(fù)試誤的結(jié)果，能力弱的兒童顯著降低的操作行為是否意味著需要更多支持。

第三，除了工具性能不同導(dǎo)致的效果差異，教師使用工具的方式和教學(xué)策略也會影響教學(xué)效果。研究表明，以游戲為基本活動、發(fā)展適宜性實踐教學(xué)（Developmental Appropriate Practice）能提高兒童計算思維。Bers在多項研究中以游戲、歌曲和故事為載體，將編程任務(wù)以兒童能理解的方式呈現(xiàn)。例如，一項編程任務(wù)是：“你的機器人餓了，你能通過編程讓機器人吃到餅干嗎？”兒童需通過編程塊讓機器人移動到指定位置。研究者還對課程進行簡化，并提供切實可行的方法，幫助兒童實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，Sullivan等人指出需要極富策略地分解課程難度，并給予早期兒童大量的腳手架和個性化指導(dǎo)。此外，兒童的年齡、性別也會影響編程效果。隨著年齡增加，兒童在計算思維各方面的表現(xiàn)更好;在使用傳感器編寫循環(huán)程序等高級概念上，男孩的得分明顯高于女孩[29]。另一研究發(fā)現(xiàn)，合作性的學(xué)習(xí)環(huán)境有利于女孩學(xué)習(xí)編程。這啟發(fā)未來研究不僅要關(guān)注編程工具的性能本身，更應(yīng)結(jié)合兒童的年齡和性別特點以更加有效的方式開展編程教學(xué)。

3. 計算思維測評方法

為考察編程教學(xué)效果，研究者采用了量化評價和定性評價對計算思維進行測評，具體包括解決問題測查法（Solve-It）、圖片排序法（Picture Sequencing）、觀察法、視頻分析法、訪談法、筆記分析等方法。

解決問題測查法是使用頻率最高的一種定量評價方式。類似于情境測查，由評價者指定編程任務(wù)，兒童在規(guī)定時間內(nèi)創(chuàng)建程序，每一項編程任務(wù)都有標(biāo)準(zhǔn)答案，評價者依據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)和兒童的實際表現(xiàn)給出具體分?jǐn)?shù)，因此評分標(biāo)準(zhǔn)十分關(guān)鍵，如，Bers團隊開發(fā)了詳細(xì)的六等級評分規(guī)則，以保證評價的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[28]。同時，為便于兒童理解，研究者用故事、游戲、兒歌等場景制定測查任務(wù)，如Elkin用機器人開車、跳舞、睡覺等故事場景設(shè)計四個任務(wù)，分別測查簡單排序、困難排序、等待指令和重復(fù)循環(huán)[18]。圖片排序法的測試是一個個故事，每個故事由四張圖片組成，兒童要按故事發(fā)生順序正確排列，完全正確得2分，開始和結(jié)束正確得1分，錯誤得0分，測評簡便高效，但局限是只針對排序能力，無法測查計算思維其他方面[30]。

觀察法是使用頻率很高的定性評價方式可分為結(jié)構(gòu)性觀察、參與式觀察等。結(jié)構(gòu)性觀察有特定指標(biāo)體系，如Newhouse從探索、問題解決、技能獲得、象征與創(chuàng)造五個維度設(shè)計觀察指標(biāo)，由多名研究者組成評估小組依據(jù)指標(biāo)進行觀察記錄，隨后小組成員交換記錄、討論結(jié)果，并與班級教師交流，最終對兒童在不同指標(biāo)上的表現(xiàn)作出評價。參與式觀察是指觀察者同時也是編程活動的指導(dǎo)者，當(dāng)兒童遇到問題時觀察者要進行指導(dǎo)，從中理解兒童的思維活動和問題解決水平。為便于收集分析數(shù)據(jù)，研究者采用視頻分析法輔助?？傮w上，觀察法適用于考察兒童編程的思維過程與結(jié)果，缺陷在于耗時耗力、觀測的兒童數(shù)有限[17]且觀察結(jié)果依賴于評價者主觀分析，其可靠性較難保證。此外，訪談、研究者筆記分析等方法也有少量應(yīng)用。由于計算思維結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，單一類型的測評很難展現(xiàn)兒童思維全部過程，但目前研究基本只采用單一類型的評價，整合兩種及以上方式的研究比較缺乏。

三、結(jié)論與建議

綜述發(fā)現(xiàn)，已有編程教育，計算概念、計算實踐、計算觀念等內(nèi)容都有體現(xiàn)，有形編程、圖形編程和混合編程工具均有較多應(yīng)用，且有多種方式用于測評兒童計算思維，但仍存在計算思維培養(yǎng)內(nèi)容不全面、編程工具使用效果參差不齊、評價方法單一等問題，這為未來研究指明了方向。

（一）增強對計算思維內(nèi)容體系的系統(tǒng)建構(gòu)及對非認(rèn)知層面的關(guān)注

研究表明，目前編程教學(xué)指向的計算思維內(nèi)容聚焦在計算概念和實踐維度，并重點針對序列、循環(huán)、調(diào)試等，這既是由早期兒童的年齡特點決定，也可能是由于缺乏對計算思維內(nèi)容體系的系統(tǒng)性認(rèn)識，研究者多是基于研究便利和需要選擇某些內(nèi)容進行研究。因此，系統(tǒng)建構(gòu)早期兒童計算思維內(nèi)容體系是必要的，有利于在計算思維培養(yǎng)的研究與實踐方面凝聚更多共識。綜合已有成果，Brennan和Resnick提出的三維框架基于可視化思維和過程思維，在教育實踐中有較強可操作性，且計算概念、計算實踐和計算觀念也能很好地對照教學(xué)的三維目標(biāo)[31]，為此，早期兒童計算思維內(nèi)容從框架上應(yīng)包括兒童在編程中用于最優(yōu)化解決問題的概念、實踐和觀念。在計算概念上，除了序列、重復(fù)循環(huán)、對應(yīng)等基本概念，兒童也有能力在教師指導(dǎo)下通過編程逐步學(xué)習(xí)條件等復(fù)雜概念;在計算實踐方面，其本質(zhì)是采用計算機處理問題的方式界定問題、抽象建模、組織數(shù)據(jù)，通過整合資源并運用合理算法構(gòu)建問題解決方案，總結(jié)計算機解決問題的過程方法并遷移到相關(guān)問題解決過程[32]，已有研究證實了兒童有能力通過問題識別、問題分解、調(diào)試測試等實踐技能解決問題。此外，兒童在編程中表現(xiàn)出的積極探索、堅持不懈、合作品質(zhì)以及創(chuàng)造精神也應(yīng)納入計算思維培養(yǎng)的范疇，鑒于非智力因素對兒童學(xué)習(xí)發(fā)展的重要價值，未來有必要增加這一領(lǐng)域的研究。

（二）關(guān)注編程工具的年齡適宜性并重點研究有效的編程教學(xué)策略

有學(xué)者指出，“隨著人們對編程教育潛力的興趣不斷增加，為兒童設(shè)計的編程工具大量涌現(xiàn)。雖然這些變化受到廣泛歡迎，但快速的變化已經(jīng)導(dǎo)致人們更多地關(guān)注工具，而不是關(guān)于教學(xué)的關(guān)鍵問題”。本研究也發(fā)現(xiàn)，多數(shù)研究關(guān)注的仍是編程工具，對編程教學(xué)策略的研究有限。在已有研究中，三類工具都有一定的應(yīng)用基礎(chǔ)，但有形編程工具更適宜早期兒童直接感知、親身體驗與實際操作的學(xué)習(xí)方式。根據(jù)Horn等人的觀點，兒童應(yīng)首先使用有形工具以逐步適應(yīng)編程概念和操作技能，之后再過渡到圖形編程或混合編程階段[16]。雖然關(guān)注編程工具的年齡適宜性是必要的，但其效能有效性的發(fā)揮在于“能否被專業(yè)的教師、用專業(yè)的方式加以使用”，研究表明，在沒有教師支架的游戲中，兒童會把編程工具等同普通玩具一樣擺弄，具有良好性能的編程工具并不能直接促進兒童的計算思維，相反，教師的有效教學(xué)能提高兒童編程技能[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，合作式、建造主義的學(xué)習(xí)方式利于兒童的計算思維發(fā)展[17]。但總起來說這類研究比較薄弱，因此，研究不同編程環(huán)境下的有效教學(xué)策略、提高教師的編程教學(xué)能力應(yīng)得到更多重視。

（三）開展計算思維的混合方法評價并增強測評的全面可靠性

由于計算思維內(nèi)容組成的復(fù)雜性，很難用單一的方法對其進行評估，只有組合多種評價方法才能全面、深入獲得兒童計算思維發(fā)展的信息。但已有研究多采用單一類型的評價方式，采集的評價數(shù)據(jù)只能反映兒童計算思維發(fā)展的片面情況。造成評價單一化的原因在于：第一，評價方式與測評的內(nèi)容有關(guān)，量化評價利于測評兒童在計算概念和技能掌握方面的結(jié)果，觀察法在評價兒童的計算觀念方面具有獨特優(yōu)勢。第二，受評價方式可操作性的影響，混合使用不同類型的評價方法增加了評價信息采集與分析的難度。在未來研究中，有必要開展早期兒童計算思維的混合方法（Mixed Methods）評價，結(jié)合計算思維的不同內(nèi)容，組合使用多元化評價方式;優(yōu)化量化評價和定性評價的實施步驟并提高可操作性，使計算思維測評結(jié)果更加全面可靠，以有效的評價推動編程教育更好地促進早期兒童計算思維發(fā)展。

四、結(jié)? ?語

研究發(fā)現(xiàn)，編程教育在促進早期兒童計算思維發(fā)展方面積累了諸多經(jīng)驗：編程教育指向培養(yǎng)的計算思維內(nèi)容包含了計算概念、計算實踐以及計算觀念和態(tài)度等多個方面;不同類型編程工具在培養(yǎng)兒童計算思維方面發(fā)揮了不同作用，編程教育的效果可以通過不同方式測評兒童計算思維的發(fā)展情況加以體現(xiàn)。同時，已有編程教育還存在培養(yǎng)內(nèi)容不夠全面、編程工具的使用效果參差不齊以及評價方法單一等問題，為了更好地促進早期兒童計算思維發(fā)展，系統(tǒng)構(gòu)建早期兒童的計算思維內(nèi)容體系、在實踐中探索編程教學(xué)的有效策略以及豐富和混合使用計算思維評價方式還需更多深入研究。

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