区域推进中小学编程教学跨学段衔接的实践研究

【摘 要】当前中小学编程教学处在被动的、割裂的、枯燥的整体状态之下，需要进行深度的教学变革和跨学段有效衔接。笔者根据区域现状，对中小学编程教学跨学段衔接从“一统两脉三阶四分”几个方面展开实践研究。

【关键词】编程教学;跨学段衔接;实践研究

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2022）09-008-03

2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划的通知》指出，“在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。笔者所在县级区域共有26所小学（含分校）、12所初中、3所普通高中，乡村学校占比61%，在校学生共5万余人，信息技术（科技）专兼职教师约150人。如何落实编程教育，促进中小学编程教学跨学段衔接，笔者所在区域进行了“一统两脉三阶四分”的实践探索。

中小学编程教学存在的问题及有效衔接的必要性

义务教育阶段新课标在课程理念中明确指出，要构建逻辑关联的课程结构，以数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能为课程逻辑主线，贯穿普通高中阶段数据与计算、信息系统与社会等学科大概念。但是，当前编程教学各学段之间呈现出割裂的、不统一现象，有的内容存在不符合儿童学习的特点，没有进行递进化设计等问题。编程教学思维模式固化，教学内容局限于教材，导致学生在开始学习编程时不容易感受到学习的乐趣和意义，容易产生厌学情绪;学生缺乏思考，程序编写抄袭现象严重，导致学习效果不佳;目前教学范式以教师为中心，单向地传输书本已成定论的知识，示范性有余，创造性不足，编程教学缺乏创新视角。

综上所述，编程教学面临小、初、高三个学段严重脱节的问题，其中课时不足、教师短缺、课程弱化等现象，逐渐割裂了各学段的有效衔接。笔者所在区域由信息技术（科技）学科研训员牵头，以县为单位展开覆盖小学、初中、高中三个学段的编程教学一体化设计，设立了若干个实验学校，依托集团化办学模式，由城区学校带动乡村学校形成实验联盟，区域层面提供各方面支持，为研究推进提供有力的保障。

中小学编程教学跨学段衔接的实践策略

1.“一统”：核心素养为统领

信息技术（科技）课程目标要围绕“信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任”四大核心素养，体现课程性质，反映课程理念。编程教学最终的目标应该聚焦在如何通过编程的方式，去帮助学生表达创意，而不是聚焦于教会学生编程的基本技巧。根据各学段学生的认知水平，设计符合学生最近发展区的编程教育教学目标，既保证教学目标的个性化，又要体现区域整体的统一性。

2.“两脉”：课程标准为脉络

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》发布以后，时隔五年《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》在万众期待中正式发布。义教新课标中明确指出要加强学段衔接，依据学生从小学到初中在认知、情感、社会性等方面的发展，合理安排不同学段内容，体现学习目标的连续性和进阶性。了解高中阶段学生特点和学科特点，为学生进一步学习做好准备。

依据核心素养和学段目标，按照学生的认知特征和课程的知识体系，选择合适合理的课程内容，确保知识体系清晰、难易梯度合理，控制内容负荷，提供适度的认知挑战，体现循环渐进和螺旋式发展。整合完善三个学段的教学内容，为6-16岁阶段的学生提供贯通式编程教学学习，内容涉及图形编程、硬件编程、代码编程、算法编程等，尝试采用PBL项目教学法、游戏式互动教学法，无缝螺旋式上升衔接课程体系。

3.“三阶”：学段统筹搭阶梯

编程教学贯穿整个学段，从小学的Scratch图形化编程到初中的VB基于对象的可视化程序设计语言，再到高中新教材中的Python面向对象的解释型计算机程序设计语言。针对不同学段学生特点和教学特点，探索建构课内与课外相结合、线上与线下相结合、校内与校外相结合的实施路径。在实施过程中采用系统学习与项目学习相结合、理论学习与实际应用相结合的策略展开深入研究。

（1）基于核心素养，构建课程形态

小学阶段兴趣导向。皮亚杰认为，在个体从出生到成熟的发展过程中，认知结构在与环境的相互作用中不断重构，小学阶段跨度较长是认知结构得到重组和改造的重要节点。鉴于此阶段学生的思维仍然需要具体事物的支持，只能把逻辑运算应用到具体的或观察到的事物上，所以小学阶段编程教学主要以兴趣为导向。结合目前新课标、旧教材的现状，聚焦新旧融合教学的策略，在学习新课标的基础上，结合已有的教学经验将小学阶段的Scratch图形化编程内容进行重构，用好过渡期，为新课程实施做好准备。

初中阶段夯实基础。初中生的思维已经超越了对具体的内容或可感知事物的依赖，具备了一定的推理能力，能从多种维度进行抽象思维。现有的初中教材中编程教学应用的是VB程序设计语言，高中新教材中的编程语言则侧重Python，从难易程度、应用程度以及未来发展趋势等方面分析，Python编程语言更适合初中生学习。由于小学阶段已经有了一定的编程基础，在语言转换与语法结构上比较得心应手，所以初中阶段要稳扎稳打夯实编程基础。

高中阶段算法深入。认知结构的发展是一个连续建构的过程，每一阶段都有独特的结构，并且前一阶段是后一阶段的基础。经过前两个学段的学习，高中生的编程思维已经有了一定的基础，具备了独立思考和解决一般问题的能力。学生可以从生活实例出发，概述算法的概念和特征，并且运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率，掌握程序调试与运行的方法。

（2）依据课程标准，规划教学内容

针对各学段学生的认知水平和学习特点，对编程教学中涉及的典型案例进行一体化设计，将各学段间的编程教学内容进行融会贯通，形成符合学生发展规律的中小学编程教学典型案例集。对于像鸡兔同笼、百鸡百钱、水仙花数、汉诺塔问题等典型的编程问题，从三个方面进行课例研究。

情境创设：编程教学中教师要为学生搭建教学的支架。由于每个阶段的学生认知水平不同，在掌握同一个编程内容的时候其接受能力不同，在进行一体化典型课例研究时，针对不同阶段的学生制定层次性的教学支架，做到一题一情境，且各情境之间存在相互关联，形成螺旋式上升的知识体系。

算法选择：在算法的选择上，要把握好高阶算法和低阶算法之间的平衡。例如，我们可以考虑小学、初中阶段的典型案例主要采取直接解决问题的算法，穷举法等虽然消耗时间和空间，但是能给予学生最直观的答案。到了高中阶段，即使处理同一问题，也要提醒学生及时优化算法，在设计的过程中考虑去冗余，求最优解等策略。

教法递进：编程教学中应避免直接提出一般化、形式化的算法描述。在典型课例设计过程中，要根据不同学段特质，从小学游戏化启蒙，到初中可视化处理，再到高中项目化设计，运用有效的教学方法形成逐步进阶的过程，加强各学段知识的衔接。

（3）针对课堂动态，创设学习环境

中小学编程教学的学习环境主要在计算机教室进行，这种传统的讲授方式对于学习初期是比较高效的，但是随着学习的深入，单一的学习环境对提升学生的创新思维存在局限性。随着人工智能技术的发展，借助虚拟现实技术进行模拟的编程教学环境已经开始走入课堂。部分学校在原有的机器人教学实验室、创客教室、机器人竞赛教室等环境基础上，借助萝卜圈虚拟机器人、在线仿真软件进行编程教学软环境再创造，同时借助开源硬件Arduino等进行编程教学的硬件环境再开发，为编程教学的实施提供更丰富的学习场域。创设人工智能辅助下的中小学编程教学环境，充分调动学生的学习兴趣，激发学生学习的主动性、参与性和创造性，进而提升学生的综合素养，培养未来科学技术人才。

4.“四分”：区域推动为保障

（1）分段推动，以赛促教

根据各学段培养目标，遵从学生认知梯度和成长规律，从“趣”“探”“造”“创”四大能力体系维度制定适合的教学内容，同时结合县域实际采取分段推动，以赛促教的模式。自2015年开始为推动句容地区科创教育发展，同时引导更多的人关注科技、热爱科技、走进科技，由句容市教育局、句容市教师发展中心等单位共同举办句容市中小学生机器人大赛。此项赛事开辟了句容地区机器人教学活动的新篇章，通过竞赛活动激发学生的创新意识，锻炼编程思维、增强动手实践能力、协作能力，同时获得快乐成长的经历，进一步推动句容的编程教育。

（2）分层推进，尊重差异

县域内有近61%的比例为乡村学校，这些学校的软、硬件实力要比城区学校薄弱。其中生源差异成为推动编程教学的首要阻力，在各种优质资源“总量不足、分布不均”的严峻情况下，如何突破这个难关，振兴乡村学校编程教学，成为重中之重。针对编程基础特别薄弱的学校，我们启动“一体化漂流”项目，采取送教到校、送教到班、送教到生的模式。不但定期举办程序设计教师培训活动，还要让培训成果能落地生根，让部分薄弱学校不但能够想得到，还要做起来、做得到。各中小学都有活动课，利用活动课的时间组织教师深入到学校里、课堂中，可以先从兴趣小组开始，采用分层推进策略，带动薄弱学校的老师和学生一起学，并逐步渗透到日常的编程教学中。

（3）分步实施，有效推进

分步实施主要由三个步骤组成，分别是成立名师工作室、组建学科中心组、搭建线上资源平台。

成立名师工作室：依据区域发展的现状，结合信息技术（科技）学科教学的特点，成立了句容市信息学奥赛名师工作室，力求发挥名师引领示范作用，以点带面，为教师搭建学习、交流和成长的平台，以促进本区域教师编程能力提升及专业化发展，打造一支具有较高素质的编程教学教师梯队。

组建学科中心组：发挥“督促”效能，充当“指导”角色。学科中心组现共有19名核心成员，每学年定期举行中心组研讨活动和跨学段集体备课活动，通过学科中心组的带动，力求课程开发有突破、教学方法有创断、课题研究出成果、学生竞赛绽新颜，从而推进区域中小学编程教学实施，促进各学段有效衔接。

搭建线上资源平台：区域内一多半是乡村学校，导致城乡差异、校际差异成为客观存在。通过线上优质资源的高质量建设以及共享，破解城乡、校际教育发展的不均衡，为实现面向全人、面向全体的教育公平持续助力。现已通过线上教学资源评选、各级各类评优课资料收集等形式，积累了一批优质的线上课程并陆续更新至资源平台。

（4）分享共赢，开放普惠

沟通促学习，交流促进步。城区部分学校逐步与乡村学校结对，将校外优秀的教师聘为线上辅导教师，让教学不再受时间、空间的限制，同时积极与高校以及周边强校建立长期的帮带关系。学习不是一个人的事情，需要家、校、社的共同关注，逐步形成开放普惠、和合共赢的教育教学氛围。

“一统两脉三阶四分”的有效实施冲破了中小学编程教学各学段间存在的壁垒，打造了循序渐进、螺旋上升的编程教学体系。对一线教师来说，打破了教师思维模式固化，教学内容局限于教材的局面，改善了目前教学过程中以教师为中心，单向地传输书本知识的现状，有效衔接了中小学编程教学内容。对学生来说，提高了其学习编程的乐趣，提供了有效的学习策略，改善了学生缺乏思考、学习效果不佳的状况，有利于提升学生的计算思维能力和创新实践能力。统筹推进中小学编程教学是一项重要工程，既是深入贯彻落实新时代党和国家人才培养方针的现实需要，也是推进各学段教育教学统筹发展的必然选择。

注：本文系江苏省教育科学“十四五”规划2021年度重点课题“中小学编程教学一体化建构研究”（批准号：E-b/2021/16）阶段研究成果

作者单位：江苏句容市教师发展中心 江苏省句容高级中学