编程教育走向低龄化的起因与反思

祝前峰 陆荣鑑 张建红 刘雪莲

摘 要：随着互联网技术的不断发展，与之相对应的计算机科学技术的重视程度不断提高。2021年3月4日召开的全国两会强调了国家今后将在人工智能、先进制造等领域深耕，《中国制造2025》也深刻地阐述了人工智能产业是未来发展的方向。在时代发展的背景下，国家层面的不断重视和企业对相关人才的强劲刚需不断倒逼科技产业发展和培养相关配套人才，使得计算机编程逐步走进中小学生课堂，呈现低龄化的势态，这是时代的驱使，亦是社会进步的必然。

关键词：人工智能; 编程教育; 计算思维; 反思性思维; 信息素养

中图分类号：G622.3        文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）7-003-003

第四次工业革命无不围绕“智能”二字，中国政府和中国企业以此为契机大力发展人工智能等相关产业，在5G通讯、人造卫星等领域世界领先，但我国仍存在许多“卡脖子”技术，例如计算机辅助软件、高精度光刻机、多轴联动数控机床等先进软件和设备缺失，同时相关的高尖端技术人才也严重短缺，而人工智能人才的基本素养就是程序编写，为了应对信息化的不断发展，各国不断提高编程教育的重视程度。我国编程教育原本主要是面向高等教育培养专业型人才，而今编程教学在中小学教育中不断得到重视，并开设相应课程，甚至学前教育也有所涉及，逐步呈现出编程教育 “低龄化”的现象，并且此现象日益凸显。应如何看待这一社会现象？儿童为什么要学编程？编程教育是否越早越好？是否所有学生都适合学习编程？少儿编程教育存在哪些负面影响？这些都是教育工作者和家长应该思考的现实问题，而不应脱离实际、盲目跟风。本文研究编程走向低龄化的起因以及反思如何更好地推进青少年编程教育，为日后培养高端编程人才打下坚实基础。

一、编程教育“低龄化”趋势的现象解读

1.政府为青少年编程教育提供政策性支撑

未来国与国之间综合国力的竞争逐步转向高新技术产业和相关人才的竞争。为应对时代发展的需求，各国大力推进相关产业的布局和发展，并着手培养产业配套人才[1]。现如今科学技术是第一生产力，人工智能是各国同台竞技的重点领域与发力方向，而人工智能领域人才的培养是产业发展的核心。各国为应对时代发展的需求，将青少年编程纳入国家层面战略规划和教育行动方针，从2014年起英国政府就将编程教育作为青少年的必修课程，教授图形化编程;2016年美国投入40亿美元用于在K-12阶段的青少年中推广编程教学[2];2016年芬兰政府将编程教育纳入新版国家基础教育核心课程序列[3];2017年新加坡政府和教育部门将编程科目加入中小学考试科目;从2018年起韩国在中学教育阶段普及编程课程，注重计算思维的培养;而邻国日本早在2013年就提出青少年编程教育设想，2016年确定为第四次工业革命下发展的必要举措，2017年文部科学省协同多部门共同发布《小学学习指导要领》奠定青少年编程在教学中的重要地位，2020年基本实现全面落实小学编程教育必修化和各学科编程渗透理念[4]。

反观我国，虽然起步相对较晚，但是发展的速度较为强劲，2016年教育部印发了《教育信息化“十三五”规划》强化了计算机科学技术在学生综合能力培养中的地位并将STEAM教育归入基础学科;2017年7月国务院发布《新一代人工智能发展规划》，明确提出要逐步在中小学阶段推广编程教育教学，设置人工智能相关课程;2018年教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》提出为更好地应对人工智能时代的发展需求，各地要完善编程教学的计划与方案;2019年3月教育部印发《2019年教育信息化和网络安全工作要点》再次明确需逐步推进青少年编程教育教学，设立相应课程等等。由此可以看出我国政府在编程教育“低龄化”过程中扮演了一个“推手”的作用，政府为青少年编程教育提供了多项政策性支撑，鼓励青少年学习编程。

2.编程走向低龄化成为校外培训的新风口

人民日报曾多次发文称，资本的进场使“少儿编程”发展进入快车道，甚至点评编程教育培训将发展成为“下一个奥数级别的市场”。事实也确实如此，据人民网相关统计显示，2015年“少儿编程”的搜索指数约为零，2016年周平均搜索指数上涨到100-200之间，2017年周平均搜索指数爆发式增长达到1200，2018年周平均搜索指数更是猛增到3200;同时大量的少儿编程新公司成立，仅2017年国内就有23家涉及少儿编程的公司成立，不少培训机构闻风而动准备调整企业结构与框架把握校外编程培训这一新风口，资本家、投资者将编程教育看作一片新蓝海;2017年全国少儿编程领域的融资交易规模超过6亿元，2018年少儿编程领域市场规模已经达到30-40亿元，用户人群约1550万，据有关专家分析5年内少儿编程市场规模将达到300亿元。由此看出，在政策红利的支持和带动下，资本和企业纷纷进入该领域，不断制造少儿编程的热度以谋求更大的市场和财富，进一步加剧了编程走向低龄化的趋势。

3.研究成果助推编程教育“低龄化”进程

越来越多的国内外教育工作者和科学家将目光投向青少年編程教育，探究编程教育对青少年思维养成产生的作用与改变。研究证明编程教育对于青少年的计算思维、反思性思维和信息素养的养成有一定的促进作用。西班牙国立远程教育大学的教育工作者选取数所小学五六年级学生进行了为期两年的跟踪研究，研究结果发现接受Scratch教学的学生科学、艺术等多门课程成绩、思维能力均有显著的提高;科研人员发现儿童在使用 LEGO-LOGO 套件建造他们脑海中的东西时，往往把自己置身其中，多角度去思考如何实现自己想要的，允许孩子表达个人想法和学习风格，提高了少儿编程的主体意识;儿童编程领域著名研究者道格拉斯·H·克莱门茨经过研究发现，在图形化编程教育的影响下，儿童在元认知能力、实践能力、描述能力和创造能力上都有明显的提高[5];南京师范大学张俊等人在本市随机选取一所幼儿园进行了短期编程教学培训，他们发现5-6岁的幼儿已经初步表现出明显的计算思维的能力，有独立思考的意识，但群体之间存有差异性[6];华中师范大学李文昊、王其云等人开展了编程教育利用启发性挫败促进学习的研究，研究结果表明编程教育在问题表征、概念理解、团队协作和自我获得感等能力培养上均有提升[7]。这些研究成果不断助推科研人员深入研究，同时作为培训机构宣传的有利证据，是家长的“定心丸”，因此研究成果在编程教育走向“低龄化”的进程中也扮演着无形“推手”的作用。

二、出现编程教育“低龄化”现象的原因

1.国家战略的需要

2018年4月16日美国商务部发布公告称，在未来7年禁止美国科技企业向中兴出售“敏感产品”，并警告本国企业不要使用中兴公司的设备与服务。经中国外交部、商务部等多部门联合努力，并在中兴公司支付4亿美金的保证金后，于2018年7月14日中兴发出了“解禁了！痛定思痛！再踏征程！”的宣告;无独有偶，2019年5月15日美国商务部把华为及70家关联的企业全部列入“实体清单”，禁止华为使用含有美国技术的软件和设备，造成了高通公司无法给华为提供芯片、谷歌无法为华为提供服务、台积电无法为华为制造麒麟芯片等灾难性的困局;美国商务部进一步打压中国科技发展，将中国高校、科研院所和专业领域的领军人才纳入“实体清单”。截至2020年12月18日18所中国高校被美国列入“实体清单”，“国防七子”全部进入榜单。另外宣布对77个实体和个人进行制裁。美国采取了一系列的打压措施和卑劣手段来遏制中国科技的进步与发展。

在全球尤其是欧美发达国家都在重视“少儿编程”并把其列入国家发展的计划中时，中国政府和教育部门也积极探讨“少儿编程”的可行性与重要性，试图通过编程教育培养青少年的计算思维、反思性思维和信息素养，为我国将来培养高素质的人工智能人才铺垫，并为我国实现关键核心技术自主可控，把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中打下堅实基础。

2.社会发展的必然

当今社会是一个信息化、智能化的社会，各种新产品层出不穷，越来越多的企业转型升级，大量的资本与人才涌入互联网，这些都是社会发展的必然趋势[8]。2020年小米公司已建成无人化“智能工厂”，可年生产100万台小米高端智能手机。雷军表示小米正在规划建设年产千万级的无人化“智能工厂”以适应人工智能产业发展的需求。随着人工智能在农业领域的应用，智能化、自动化、机械化的采收方式克服了人工采摘劳动强度大、采摘效率低、人工成本高和工作环境差等缺陷，东北农业机械化的程度领先全国[9];人工智能与文化传媒的深度融合推动了文化的高质量发展，有利于践行创新、协调、绿色、开放和共享的新文化理念，提高了文化传播的可及性，有利于帮助个人的全面发展。编程教育走向“低龄化”是社会发展的必然，社会面临科技型企业不断增多而相关人才严重短缺这一局面，社会大众势必将目光集中在培养人才上，而软件编程不是一蹴而就的，需要经年累月的学习、实践和积累，因此编程教育从娃娃抓起进入考虑范围之内。

3.个人前途的追求

由于青少年心智尚不成熟，他们的规划大多由父母和教育工作者进行相应的规划。在政策红利的感召下、社会现实的背景下、培训机构的鼓舞下等多方面因素促使家长争相报名，家长的初衷希望孩子能有一个美好的未来，而未来必将是快速的、信息化的和充满竞争的时代，为了形成自身的核心竞争力同时与时代的脚步相吻合，编程成为当代青少年的一门“必修课”。每年大学生毕业季，在秋招和春招上计算机、物联网、嵌入式、机器人等相关专业的学生受到了广大用人单位的欢迎，其起薪远高于机械、化工、土木等传统专业，甚至在大学辅修计算机专业的学生不在少数，他们都是想在求职应聘时增加自己的竞争力。2020年华为“天才少年”计划公布，其百万年薪引发社会舆论。日本著名导演竹内亮采访了其中一位天才少年彭志辉，其桌上所摆放的物件都是自行设计开发的螃蟹机器人，同时该少年还精通音乐、美术、烹饪、视频剪辑与创作，引发了群众哗然。社会和企业肯定了技术是实现财富的“通行证”;对拥有技术的人才给予尊重和丰厚的报酬;家长和教育工作者被较高的社会地位和丰厚的劳动报酬所吸引，努力把孩子往编程教育上培养，以期获得丰厚的回报。同时各地在招生政策上对拥有编程技能的孩子倾斜。面对巨大的升学压力，编程教育在一定程度上被家长看作是进入名校的“捷径”。

三、对编程教育“低龄化”现象的分析思考

1.应如何看待这一社会现象？

光明日报曾发文称：编程教育逐渐低龄化，是科技发展的必然趋势。社会的发展和时代的潮流是不可逆的，我们需要正视这一现实问题，理性思考并积极融入。编程教育走向“低龄化”的原因是多方面的，但是结果未必是糟糕的，而恰恰相反，合理地在青少年甚至是幼儿阶段开展编程教育能有意想不到的收获，这也得到了相关研究的证明。对这一社会现象的关注与思考恰恰说明了我们开始逐步重视这个问题，并积极寻找解决的方案，使得编程教育“低龄化”走向更好的方向，真正的为儿童谋快乐、谋幸福、谋发展。

2.儿童为什么要学编程？

许多家长都在不停地反问我的孩子适合学习编程吗？编程学习能给我的孩子带来什么？这两个问题也不断推动教育科研工作者进行相关研究，经过长期的研究和实践表明，少儿编程教育对培养孩子的计算思维、反思性思维和信息素养有较大的帮助，提高了他们发现问题解决问题的能力、应对挫折的能力、评估风险的能力和合作交流的能力。

皮亚杰提出“孩子是天生的学习者”，他们对这个全新的世界充满了好奇，好奇心驱使他们开展一些动作实现他们想要达到的效果。较早对孩子进行编程教育，有助于锻炼其计算思维，周以真[10]教授将计算思维定义为以计算机的逻辑思维去系统地发现问题、解决问题、反思问题，孩子在编程教育的过程中逻辑思维能力会有显著的改善，这一能力的提高使得孩子在面对问题时无形地将编程思想带入，将问题的解决分为理清思路、确定方法、完成任务三步，逐个突破。在当今社会计算思维被确立为继阅读、写作和算术之后的第四大能力，是所有人都应学习和掌握的认识世界、改变世界的工具。计算思维是主体的一种综合能力，在儿童面对编程问题、解决问题的情境中，通过儿童的行动与反思循环得到提升。已有的研究表明，在计算思维能力有良好基础的孩子，解决问题时更加高效辩证，更易取得成功。但是编程能力的提高、计算思维的养成并非一朝一夕，需要从小对学生进行培养。

杜威突出了反思性思维在经验学习中的重要地位，而编程教育在一定程度上能较好地促进青少年形成“反思性思维”。反思性思维是指对某一具体的问题进行持续不断的、反复性的、严肃的深思，力求寻找最优解或最佳方案。青少年一边编程一边思考下一步将如何进行，在做与思考中反复，同时一次性完全正确的完成编程的难度巨大，他们在编程的过程中会遇到许多错误，这些错误给他们反思的机会;另一方面程序并非不可改动，积极寻找最佳的编程方案也鼓励孩子积极思考，培养了他们敢于突破、勇于创新的意识。反思性思维是学习编程的必备条件，但在编程的这一过程中也锻炼了儿童的反思性思维，提高了儿童防范风险的意识、突破创新的能力和善于思考的本领。

尽早接触编程，有利于培养孩子的信息素养。信息素养包括信息知识、信息道德和信息安全等，儿童接受编程教育会对信息知识进行相应的了解，理解编程的方法、思路和技巧，同时加深对生活中信息化事物的理解程度;学习信息基础知识后，开始逐步了解在计算机这个虚拟的世界中什么能做和什么不能做，有了一个基本的认知，同时从小形成了对信息的保护、对隐私的保护和对知识产权的尊重;同样在编程的过程中必定会遭遇挫折与失败，程序编写并非一帆风顺，遭遇失败在所难免，信息素养还包括面对失败的勇气、解决困难的决心、团队协作的能力等，但信息素养的形成也不是一蹴而就的，也需要从小培养，不断强化。

3.编程教育是否越早越好？

这个问题不应与编程教育“低龄化”混为一谈，编程教育“低龄化”是将编程的理念和思想带入到中小学，制定一定的教学大纲来规范编程教学，并非越早越好，而是有计划、阶段性、递进性教育。教育培训机构所吹捧的“越早越好”实为荒谬，任何教学都必须在有一定认知基础、认知能力和适当年龄的基础上开展。以日本进行全体小学生编程必修化的举措来看，分时分段编程教育尤为重要。所谓分时分段就是依据不同的年龄和年级来制定相应的课程和目标，在小学分为低年级和高年级，他们的教学目标从了解信息知識与技能到培养思考力、判断力和表现力，不难发现整个小学教育不是以培养学生敲写程序代码、记住编程语言、学习编程技巧为目标，而是来启发孩子们的思维和创造力，以孩子为主体“用编程”，而非编程孩子。而日本中学的培养目标则是从生活中发现编程问题，利用流程图等图标呈现解决问题的过程，并鼓励尝试将纸上方案具体化的能力，也没有硬性要求学生从事敲写程序代码、编写算法等难度较大的实践。由此看来编程教育“低龄化”并不是单纯要求孩子能够上手敲写代码、编制算法，而更多是启发孩子的思维，培养孩子的计算思维、反思性思维和信息素养，经过研究证明小学儿童已具备学习这些思想的能力和条件。

4.是否所有学生都适合学习编程？

持此观点的家长和教育工作者混淆了少儿编程与传统编程的边界，片面的将少儿编程与传统编程等同，认为少儿编程代码多、难度大、思维性强、难上手等，以至于将此思想灌输给孩子，形成对编程的恐惧感，自然而然的远离编程。是否所有学生都适合学习编程这一答案是肯定的，正如前文所阐述的少儿编程的初衷与目的主要是培养孩子的思维方式，而不局限于编写代码和算法，通过少儿编程培养的计算思维、反思性思维和信息素养在其他学科的学习、个人生活、人际交往等方面均能被应用，有利于提高儿童的判断力、理解力、执行力和创造力，孩子可以以主人翁的身份在编程情境中发展、锻炼自己。因此学生需要通过学习编程来提高这些能力，而非部分家长和教育工作者脑中的传统想法如从事难度较大的代码编写，儿童教育培养应紧跟时代发展步伐，取其精华去其糟粕，以谋求孩子更加美好的明天。

5.少儿编程教育存在哪些负面影响？

不可否认“少儿编程教育”是一把双刃剑，有其积极向上的一面，但也存在一定的弊端。第一，加大学生任务负担。中国中小学生尤其是中学生面临较大的升学压力，其主要的任务就是提高应试科目的成绩，加设的课程在一定程度上分散了其注意力，压缩了学习基础课程的时间，还需完成编程课程的相应任务。第二，适得其反，更加畏惧编程。由于国内缺少少儿编程相关教辅资料，各辅导机构的资质、条件又各不相同，是否能将晦涩难懂的编程理念传达给思维正在发展的青少年存在一定的未知性，有些机构甚至直接将C语言、Python、JAVA的编程知识结合数学生硬的传授给学生，加大了青少年对少儿编程初衷的误解，甚至片面的认为学编程就是用代码解决数学问题。第三，抹杀了儿童的兴趣。部分地区学校升学会对具有编程能力考生倾斜，家长抓住这一进入名校的“契机”，强迫孩子学习编程，把在纸张上“刷题”搬到了荧屏上。一方面在一定程度上加剧了教育的不公平，另一方面严重抹杀了孩子对编程的兴趣。第四，上瘾。目前市面上的少儿编程大多与游戏相结合，大部分儿童积极参与编程培训仅仅出于想玩游戏，丰富的动画人物、精彩的游戏环节使孩子们沉浸其中，编程的理念收效甚微，久而久之使孩子认为编程就是“玩游戏”，甚至出现上瘾的可能。第五，加剧物理伤害的风险。现如今手机、电脑已是普通家庭的寻常之物，家长担心这些电子产品对孩子的视力产生影响而选择让孩子减少与电子产品的接触，而现在大多数的少儿编程需要依托于硬件设备开展教学，由此可见少儿编程存在一定的弊端，大量的金钱投入可能收效甚微甚至带来一些负面影响。但是目前的少儿编程教育基本是在资本的运作下成长和发展的，一方面监管部门没有对该市场进行合理的监管，另一面政府和教育部门还没有在此领域深耕和研究，我国发展少儿编程需要面对上述的难题，只有不断地发现问题、解决问题才能更好地推广少儿编程，才能使此项伟大事业生根、发芽、成长、开花、结果。经过前人大量的研究和欧美发达国家的实践证明：正确的、恰当的、合理的将编程教育与现有的基础课程有机的融合和渗透对孩子的思维成长具有积极作用，关键在于面对我国现有的少儿编程教育困境，如何探索一条适合本国发展的编程教育之路。

四、总结

在互联网技术高度发达的今天，编程教育逐渐低龄化是科技发展的必然趋势。在国家政策、资本运营和研究实证的共同推动下，编程走向低龄化日益凸显，这也契合了国家战略需要、社会发展需求和个人前途追求。人民网指出少儿编程教育不是培养下一代“码农”，少儿编程和真正的编程完全是两码事，社会大众需要摆正少儿编程的观念，其主要目的是培养孩子的计算思维、反思性思维和信息素养，从而促进发现问题、解决问题能力的提升，提高孩子的创新思维和交流协作能力。普及编程教育的道路充满了险阻，需要政府和教育部门、高校科研院所、中小学、培训机构、科技型企业等社会各界共同努力，为孩子架起连接未来的桥梁，以期待新一代有思想、有目标、有活力的青少年为实现中国科技腾飞和中华民族伟大复兴的中国梦添砖加瓦。

基金项目：2018年第二批教育部产学合作协同育人项目《智能家居复合人才培养模式研究与实践》201802010016

参考文献：

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[6]廖曼江.5-6岁幼儿编程问题解决中的计算思维研究[D]南京师范大学，2020

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[10]Wing J M. Computational thinking[J] Communications of the ACM， 2006，（3）：33-35