學(xué)生編程能力培養(yǎng)的有效策略與評(píng)估方法研究

屈紅永

【摘要】本文探討了在中學(xué)教育中培養(yǎng)學(xué)生編程能力的有效策略和評(píng)估方法。通過(guò)分析當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生編程能力的需求，本研究旨在提出一系列切實(shí)可行的教學(xué)策略，以及對(duì)這些策略成效進(jìn)行評(píng)估的系統(tǒng)化方法。研究的最終目標(biāo)是為教育工作者提供一套工具，幫助他們有效地提升學(xué)生的編程技能，從而滿足信息時(shí)代的教育要求。

【關(guān)鍵詞】編程教育? 教學(xué)策略? 學(xué)生能力培養(yǎng)? 教學(xué)評(píng)估? 教育技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G633 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2024）02-0049-03

在信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，編程教育已成為中學(xué)教學(xué)的重要組成部分。學(xué)生編程能力的培養(yǎng)不僅關(guān)系到個(gè)人的技能發(fā)展，也是提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。本文首先分析了編程教育的重要性和挑戰(zhàn)，然后引出研究的主題和目的。

1.編程能力在中學(xué)教育中的重要性

編程能力在中學(xué)教育中的重要性不容忽視，這不僅因?yàn)樗鳛橐环N實(shí)用技能對(duì)于未來(lái)職業(yè)生涯至關(guān)重要，也因?yàn)樗趯W(xué)生認(rèn)知和個(gè)人發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。

編程已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的基礎(chǔ)技能之一。在技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，編程能力對(duì)于理解和參與數(shù)字世界至關(guān)重要，它不僅限于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，而且在設(shè)計(jì)、工程、數(shù)據(jù)分析等多個(gè)學(xué)科中均有應(yīng)用。編程教育鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)展系統(tǒng)性思考和邏輯推理，通過(guò)編寫(xiě)和調(diào)試代碼，學(xué)生學(xué)會(huì)如何解構(gòu)問(wèn)題，逐步解決，這種技能可轉(zhuǎn)化為其他學(xué)科和生活場(chǎng)景中的應(yīng)用。編程挑戰(zhàn)能夠使學(xué)生創(chuàng)造出在虛擬或物理世界中運(yùn)行的東西，這種創(chuàng)造過(guò)程激勵(lì)了其創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力的發(fā)展。通過(guò)編程，學(xué)生可以將他們的想象力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，這是一個(gè)非常有力的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

許多未來(lái)的職業(yè)都將需要基本的編程知識(shí)[1]。提前在中學(xué)階段接觸編程，可以幫助學(xué)生為未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作做好準(zhǔn)備，尤其是在STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）領(lǐng)域的職業(yè)。編程能力的培養(yǎng)是提高數(shù)字素養(yǎng)和媒體素養(yǎng)的重要組成部分。學(xué)會(huì)編程幫助學(xué)生理解和評(píng)估媒體內(nèi)容，同時(shí)也培養(yǎng)了他們對(duì)信息技術(shù)的批判性思考。在編程過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)如何負(fù)責(zé)任地使用技術(shù)，理解它對(duì)社會(huì)的潛在影響，并通過(guò)技術(shù)解決方案來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題。

2.現(xiàn)有編程教學(xué)策略的分析

2.1傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限性

傳統(tǒng)教學(xué)通常采用講授式的方法，教師主導(dǎo)課堂，學(xué)生被動(dòng)接受信息，這種單向傳遞的方式可能會(huì)抑制學(xué)生的探索精神和創(chuàng)造力。傳統(tǒng)編程教學(xué)往往過(guò)分強(qiáng)調(diào)語(yǔ)法規(guī)則和編程概念，而不太重視實(shí)際問(wèn)題的解決和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)，這可能導(dǎo)致學(xué)生難以將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界的情境中。傳統(tǒng)方法未能有效地將編程理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生雖掌握了編程語(yǔ)言的語(yǔ)法，但在創(chuàng)建實(shí)際程序時(shí)卻無(wú)從下手。

在傳統(tǒng)教學(xué)中，評(píng)估通常依賴于筆試和代碼測(cè)試，這些不能全面衡量學(xué)生的編程能力，尤其是他們解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。編程技術(shù)發(fā)展迅速，但傳統(tǒng)課程更新滯后，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容過(guò)時(shí)，無(wú)法跟上行業(yè)的最新趨勢(shì)和技術(shù)發(fā)展。由于缺乏互動(dòng)性和個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，傳統(tǒng)教學(xué)方法可能無(wú)法激發(fā)學(xué)生的興趣和參與度，使得學(xué)習(xí)體驗(yàn)不盡人意。軟技能如團(tuán)隊(duì)合作、溝通能力和時(shí)間管理在編程項(xiàng)目中同樣重要，但這些技能在傳統(tǒng)編程教學(xué)中往往被忽略。

2.2創(chuàng)新教學(xué)模式的嘗試與挑戰(zhàn)

創(chuàng)新編程教學(xué)模式的嘗試是為了解決傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限性，提高學(xué)生的編程技能和整體的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[2]。通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)編程，鼓勵(lì)實(shí)踐和探索，而非僅僅停留在理論學(xué)習(xí)上。使用翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生在家預(yù)習(xí)新概念，課堂時(shí)間用于討論、實(shí)踐編程任務(wù)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的互動(dòng)性和實(shí)踐性。讓學(xué)生以小組形式合作解決編程問(wèn)題，從同伴學(xué)習(xí)中發(fā)展技能，同時(shí)提升溝通和團(tuán)隊(duì)合作能力。使用游戲設(shè)計(jì)原理和技術(shù)來(lái)增加編程教學(xué)的趣味性，通過(guò)游戲激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。利用在線資源和平臺(tái)提供個(gè)性化和自適應(yīng)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，允許學(xué)生按照自己的節(jié)奏學(xué)習(xí)。通過(guò)競(jìng)賽激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)精神和學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)提供真實(shí)世界的編程經(jīng)驗(yàn)。

但創(chuàng)新教學(xué)模式往往需要額外的技術(shù)和教學(xué)資源，這可能超出一些學(xué)校的預(yù)算和能力。教師需要接受新的教學(xué)法的培訓(xùn)，以有效地運(yùn)用這些方法，這要求時(shí)間和金錢的投入。學(xué)生可能習(xí)慣了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，對(duì)新的學(xué)習(xí)方式的接受和適應(yīng)需要時(shí)間，難以對(duì)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)和軟技能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試和評(píng)估，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系可能需要更新以反映新的學(xué)習(xí)成果。編程技術(shù)的快速發(fā)展意味著教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目需要不斷更新，以保持相關(guān)性。保持教學(xué)質(zhì)量和確保所有學(xué)生都能從新模式中受益是一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)。

3.學(xué)生編程能力培養(yǎng)的有效策略

3.1 教學(xué)內(nèi)容與方法的設(shè)計(jì)

教師可以將編程概念分解為小塊，從基本的編程構(gòu)建塊開(kāi)始，逐步引入更復(fù)雜的概念，確保學(xué)生在進(jìn)入下一個(gè)更難的階段之前，已經(jīng)充分理解并掌握了當(dāng)前的概念。將編程與數(shù)學(xué)、科學(xué)和藝術(shù)等其他學(xué)科整合，讓學(xué)生看到編程在多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)際問(wèn)題和項(xiàng)目，將編程技能與學(xué)生的興趣和學(xué)科內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。設(shè)計(jì)真實(shí)世界的編程項(xiàng)目，讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)編程，分析真實(shí)的案例研究，讓學(xué)生從專業(yè)編程實(shí)踐中學(xué)習(xí)。引入不同的編程語(yǔ)言和環(huán)境，如Scratch、Python等，以適應(yīng)不同年齡和技能水平的學(xué)生，提供各種平臺(tái)和工具，以適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格和需求[3]。

鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)積極參與學(xué)習(xí)過(guò)程，如編碼練習(xí)、小組項(xiàng)目和編程挑戰(zhàn)，使用互動(dòng)式教學(xué)工具和平臺(tái)，如在線編程練習(xí)和模擬器，增加課堂的動(dòng)手操作。提供及時(shí)和具體的反饋，幫助學(xué)生理解他們?cè)诰幊讨械膹?qiáng)項(xiàng)和待改進(jìn)的地方，鼓勵(lì)學(xué)生迭代和改進(jìn)他們的代碼，體驗(yàn)真實(shí)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)配對(duì)編程或小組項(xiàng)目相互教學(xué)，共享知識(shí)和解決問(wèn)題的策略，促進(jìn)學(xué)生之間的討論和協(xié)作，建立社區(qū)感和支持網(wǎng)絡(luò)。

3.2 學(xué)習(xí)環(huán)境與資源的優(yōu)化

提供一個(gè)積極、包容且鼓勵(lì)探索的課堂氛圍，使學(xué)生能夠自由地嘗試和犯錯(cuò)，確保物理空間如計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的布局能夠促進(jìn)合作和交流，配備適當(dāng)?shù)挠布蛙浖Y源。確保所有學(xué)生都能夠訪問(wèn)到所需的技術(shù)資源，包括計(jì)算機(jī)、編程軟件和高速互聯(lián)網(wǎng)連接，提供在線編程平臺(tái)和云服務(wù)，使學(xué)生能夠在校內(nèi)外繼續(xù)學(xué)習(xí)和編程。提供多樣化的教材，如教科書(shū)、在線教程、視頻課程和編程指南，以適應(yīng)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格，整合開(kāi)源資源和社區(qū)項(xiàng)目，如GitHub上的項(xiàng)目，讓學(xué)生能夠參與真實(shí)的編程實(shí)踐。

為教師提供專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)，幫助他們掌握最新的編程教學(xué)方法和技術(shù)，建立教師支持網(wǎng)絡(luò)，鼓勵(lì)在編程教學(xué)方面的協(xié)作和資源共享。設(shè)立特別的編程區(qū)域或創(chuàng)客空間，讓學(xué)生能夠進(jìn)行實(shí)際的編程實(shí)踐和項(xiàng)目創(chuàng)作，為學(xué)生提供各種硬件編程工具以及與物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器人相關(guān)的設(shè)備。

3.3 學(xué)生自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)的結(jié)合

結(jié)合學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)是培養(yǎng)編程能力的一種有效策略。這種方法不僅強(qiáng)化了個(gè)人的探索和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，而且還促進(jìn)了團(tuán)隊(duì)合作和社會(huì)互動(dòng)技能的發(fā)展。設(shè)定清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo)和期望，讓學(xué)生知道他們?cè)诰幊虒W(xué)習(xí)中要達(dá)成的具體成果。提供一系列編程任務(wù)和挑戰(zhàn)，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和技能水平選擇合適的項(xiàng)目來(lái)完成。使用個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)，允許學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和理解能力自定學(xué)習(xí)路徑[4]。

4.編程教學(xué)的評(píng)估方法

4.1 形成性評(píng)價(jià)與過(guò)程性評(píng)價(jià)的應(yīng)用

在編程教學(xué)中，形成性評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià)是兩種重要的評(píng)估方法，它們幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，同時(shí)也為學(xué)生提供了關(guān)于他們學(xué)習(xí)狀態(tài)的反饋。這些評(píng)價(jià)方法強(qiáng)調(diào)了評(píng)估的連續(xù)性和多維度，不僅關(guān)注最終的成果，而且關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程本身。

學(xué)生定期提交代碼，教師進(jìn)行審查，提供具體的改進(jìn)意見(jiàn)，通過(guò)代碼審查，教師可以評(píng)估學(xué)生對(duì)編程概念的理解和應(yīng)用。鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)自己的編程項(xiàng)目進(jìn)行自我評(píng)估，以及互相進(jìn)行同伴評(píng)估，這可以幫助學(xué)生發(fā)展批判性思維技能，并學(xué)會(huì)從其他人的視角看待自己的成果。在編程練習(xí)和項(xiàng)目中提供實(shí)時(shí)反饋，幫助學(xué)生及時(shí)了解自己的進(jìn)步和存在的問(wèn)題，反饋可以是教師的口頭評(píng)論，或者是通過(guò)在線平臺(tái)自動(dòng)生成的。安排定期的小測(cè)試和練習(xí)，以評(píng)估學(xué)生對(duì)特定編程概念的掌握，這些測(cè)試應(yīng)該是低風(fēng)險(xiǎn)的，其目的是為了學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)，而不是為了最終成績(jī)。

過(guò)程性評(píng)價(jià)中要求學(xué)生保持項(xiàng)目日志或開(kāi)發(fā)日記，記錄他們?cè)诰幊踢^(guò)程中的思考、遇到的挑戰(zhàn)和解決方案，通過(guò)這些記錄，教師可以更好地理解學(xué)生解決問(wèn)題的方法和思維過(guò)程。設(shè)定項(xiàng)目的關(guān)鍵里程碑，并在每個(gè)階段進(jìn)行評(píng)估，確保學(xué)生按計(jì)劃推進(jìn)，這種評(píng)估方法強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)過(guò)程的每個(gè)步驟，而不僅僅是最終產(chǎn)品。評(píng)估學(xué)生在小組項(xiàng)目中的參與度和貢獻(xiàn)度，以確保每個(gè)成員都積極參與編程活動(dòng)，這可以通過(guò)觀察、小組討論和項(xiàng)目貢獻(xiàn)的文檔來(lái)進(jìn)行。定期進(jìn)行正式和非正式的觀察，記錄學(xué)生在課堂活動(dòng)中的表現(xiàn)和互動(dòng)，觀察可以幫助教師捕捉到學(xué)生在非正式環(huán)境下的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和進(jìn)步。

4.2 教學(xué)反饋與調(diào)整的重要性

在編程教學(xué)中，教學(xué)反饋和調(diào)整是評(píng)估過(guò)程中不可或缺的組成部分。它們不僅提供了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的即時(shí)理解，還為教學(xué)方法的持續(xù)改進(jìn)提供了依據(jù)。

教學(xué)反饋可以即時(shí)診斷學(xué)生在編程學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，允許教師及時(shí)提供必要的支持和資源，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法可以幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙，防止他們?cè)诶斫馍系男≌`差變成更大的誤解[5]。反饋和調(diào)整有助于為每個(gè)學(xué)生量身定制個(gè)性化的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，確保所有學(xué)生的需求都得到滿足，這種個(gè)性化可以提高學(xué)生的參與度和滿意度，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的效果。教學(xué)反饋提供了評(píng)估特定教學(xué)策略有效性的機(jī)會(huì)，教師可以基于這些信息優(yōu)化他們的教學(xué)方法，調(diào)整教學(xué)策略以適應(yīng)學(xué)生群體的變化需求，確保教學(xué)內(nèi)容始終保持相關(guān)性和吸引力。

通過(guò)教學(xué)反饋，學(xué)生可以了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展，這增強(qiáng)了他們的自我監(jiān)控和自我調(diào)整能力，學(xué)生被鼓勵(lì)根據(jù)反饋?zhàn)灾髡{(diào)整學(xué)習(xí)策略和方法，這是培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力的重要步驟。反饋和調(diào)整促進(jìn)了師生之間的溝通，教師通過(guò)反饋了解學(xué)生的想法和感受，而學(xué)生則了解教師的期望，這種互動(dòng)有助于建立信任和尊重，為積極的學(xué)習(xí)環(huán)境打下基礎(chǔ)。教學(xué)反饋不僅對(duì)學(xué)生重要，對(duì)教師的專業(yè)發(fā)展同樣重要，教師可以利用這些信息進(jìn)行自我反思和職業(yè)發(fā)展，以維持高質(zhì)量的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

5.實(shí)踐案例分析

智慧圖書(shū)館的光線控制與分析項(xiàng)目涉及設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一個(gè)智能光線控制系統(tǒng)，用于圖書(shū)館內(nèi)部環(huán)境的光線管理。該系統(tǒng)能夠根據(jù)室內(nèi)外光線條件和用戶需求自動(dòng)調(diào)整內(nèi)部光照，確保最佳閱讀環(huán)境。

教學(xué)目標(biāo)為提升學(xué)生的編程技能，特別是在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和自動(dòng)化領(lǐng)域。增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)合作能力。讓學(xué)生通過(guò)參與實(shí)際項(xiàng)目來(lái)學(xué)習(xí)編程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目需要結(jié)合編程、電子工程、環(huán)境科學(xué)等多方面的知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)于各類知識(shí)的探索，讓學(xué)生在真實(shí)的圖書(shū)館環(huán)境中測(cè)試和優(yōu)化他們的系統(tǒng)。

進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度的定期評(píng)估，通過(guò)定期檢查，確保學(xué)生能按時(shí)完成項(xiàng)目的不同階段的目標(biāo)。對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)性能進(jìn)行評(píng)估，包括光線控制的準(zhǔn)確性、系統(tǒng)的響應(yīng)速度等。評(píng)估學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中的表現(xiàn)及個(gè)人對(duì)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)。組織一個(gè)展示會(huì)，讓學(xué)生展示他們的成果，并接受同學(xué)、教師的評(píng)價(jià)和反饋。

通過(guò)這個(gè)案例，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)和應(yīng)用編程知識(shí)，還能通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目來(lái)提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)合作能力。同時(shí)，這種案例也展示了如何有效評(píng)估學(xué)生在編程項(xiàng)目中的表現(xiàn)和學(xué)習(xí)成果。

6.結(jié)束語(yǔ)

隨著編程教育的普及和重視，教育工作者必須探索和應(yīng)用更有效的教學(xué)策略，并建立科學(xué)的評(píng)估體系。本文提出的教學(xué)策略和評(píng)估方法有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生編程能力的全面發(fā)展。未來(lái)的研究應(yīng)繼續(xù)關(guān)注教學(xué)實(shí)踐的創(chuàng)新和評(píng)估工具的完善，以實(shí)現(xiàn)編程教育的持續(xù)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳英瓊.漢中市中小學(xué)生編程學(xué)習(xí)投入影響因素研究[D].漢中：陜西理工大學(xué)，2022.

[2]曾雨芊.面向初中生計(jì)算思維培養(yǎng)的結(jié)對(duì)編程策略研究[D].廣州：廣州大學(xué)，2022.

[3]劉爽.以創(chuàng)造性思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的初中編程教學(xué)實(shí)踐研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)師范大學(xué)，2022.

[4]顧菲爾.基于學(xué)習(xí)風(fēng)格差異的結(jié)對(duì)編程學(xué)習(xí)對(duì)中學(xué)生計(jì)算思維的影響[D].武漢：華中師范大學(xué)，2022.

[5]尚艷.證據(jù)導(dǎo)向的初中編程項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究[D].曲阜：曲阜師范大學(xué)，2022.