基于编程教育的信息技术课程改革路径——来自美国的经验与启示

李梅 山东省日照海曲高级中学

《新一代人工智能发展规划》提出，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。加强学生信息素养培养，加强学生课内外一体化的信息技术知识、技能、应用能力以及信息意识、信息伦理等方面的培育，提升中小学编程教育的水平已上升到国家发展的战略层面。[1]本文从介绍美国编程教育开展的情况与特点展开，分析其中可供借鉴的发展经验，以期为我国中小学信息技术课程教学的开展提供思路和对策。

●美国编程教育的发展阶段与主要特征

1.美国编程教育的发展阶段

美国的编程教育发展历程大致可分为初创期、快速发展期和相对成熟期三个阶段，呈现出多方参与推动、软硬件支持发展、逐渐融合K12教育、普及化的特征。[2]

初创期（1966年——2000年初）：编程语言诞生，计算思维概念初步普及，图形化编程和机器人硬件随之出现。

快速发展期（2000年初——2013年）：编程教育与K12教育充分融合，在政府与社会组织推动下快速全民普及，影响世界。

相对成熟期（2014年至今）：社会多方配合推动编程教育向科学体系化、多元化发展。

2.美国编程教育的主要特征

特征一：从教学内容来看，全龄段覆盖，跨学科结合。在编程教育与K12教育的融合过程中，课程内容不仅涉及单纯的编程语言教学，还融合了数学、物理的基础学科知识，紧密结合了学科理论与编程实践，重塑了K12教育中的计算机思维课程。

特征二：从教学场景来看，线上线下融合渐成趋势，家庭、校园、社区、运动场及夏令营项目等多场景渗透。由于编程本身具备“技术”特性，与软件、硬件结合紧密，游戏形式的软件和计算机形式的硬件均适用于学生不同学习场景的切换，达到了线上线下学习相互融合渗透的效果。

特征三：从商业模式来看，软硬件共同支持学生自主学习，B端C端互相引流。美国编程教育鼓励学生自主探究，而经过科学设计的引导性软件和能够动手实践的硬件便是合适的教学资源，与鼓励自主探究的思想相得益彰，能够在一定程度上取代教师教学。同时，美国学校教师试用编程教育产品的积极性高，教师通过切实考察为学生选择合适的编程教育软件和硬件，产品在学生个人和学校之间呈现互相渗透的状态。[2]

●我国青少年编程教育的需求与政策分析

1.教育需求

2015年，中国的青少年软件编程教育行业开始出现，2020年以来，在线教育和素质类教育市场不断发展，编程教育成为各界关注的热点。[3]

目前，编程教育在一线城市的渗透率达到5.2%，而在一线城市高端民办学校学生中，软件编程培训渗透率超过15%。[4]曾有公司对4500名家长进行问卷调研，调研发现，应试并不是他们选择编程教育的主因，激发孩子兴趣及潜在能力提升才是核心驱动因素；家长素质教育付费能力的提升和素质教育的外部环境成熟，带来了近年整体市场的爆发；而编程教育本身的趣味性、编程作品的可展示性、编程竞赛的成就感，形成了学生学习的主动意愿，带动了编程教育市场和需求的迅速成长。

2.政策分析

（1）国家层面

2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，提出在中小学阶段推广编程，设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育；在教育部颁布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中，编程、计算思维成为必修内容。

2018年，教育部印发《教育信息化2.0行动计划》，推动落实各级各类学校的信息技术课程，并将信息技术纳入初、高中学业水平考试。[5]

2019年，教育部印发《2019年教育信息化和网络安全工作要点》，启动中小学生信息素养测评。

2020年，教育部正式回应政协十三届全国委员会第三次会议提出的《关于稳步推动编程教育纳入我国基础教学体系，着力培养数字化人才的提案》，确认将包括编程教育在内的信息技术内容纳入中小学相关课程，培养培训能够实施编程教育的相关师资。[6]

2021年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，“双减”政策为学生课后学习和发展自己的兴趣提供了时间和空间，将进一步推动编程教育的开展。[7]

2022年，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》颁布，“信息科技”正式从“综合实践活动”中独立出来，成为统一开设的必修科目，且在三至八年级单独开课，其他年级融入其他科目开设。信息素养教育在基础教育中的地位愈发重要。

（2）地方层面

2018年，河南省电化教育馆印发《2018年河南省中小学创客教育工作要点的通知》，建议在中小学开设Python等程序设计课程，培养编程思维，普及编程教育；重庆市教委发布《关于加强中小学编程教育的通知》，将编程列为重庆中小学必修课，要求小学三年级开始学编程。[6]

2020年，新疆乌鲁木齐市教育局发布《关于开展人工智能编程教育活动的通知》，在小学、初中和高中年级分别开展图形化编程和Python课程，并附有对课程及课时安排的具体要求，要求对教师进行线上与线下相结合的编程培训；浙江省秋季新学期三至九年级信息技术课同步替换新教材，八年级新增Python内容，五、六年级按照教材规划开始让学生逐步了解大数据、人工智能、程序设计与算法等知识；福建省厦门市教育局发布《关于开展中小学人工智能教育试点工作的通知》，在中小学开展人工智能教育试点，开展人工智能相关课程教学，逐步推广编程教育；湖北省武汉市在市内100所中小学试点开设人工智能的编程教育课程。[1][7]

●基于编程教育的信息技术课程改革路径

1.聚焦信息素养，将编程知识与教学情境融合

各级学校对信息技术和编程教育的认知要转变和升华，教师也应主动转变思想观念，充分考量学生的实际现状，强化对教学方式的优化，创设能满足学情的教学情境，将编程教育渗透于课程教学中，让学生对编程教育课程产生浓厚兴趣，从而自主参与到教学活动中，促进编程素养的良好形成。[8]

2.加大硬件资源投入，积极开展教学创新

中小学校首先要积极争取上级部门的财政支持，通过专项资金的形式采购教学所需的计算机设备，做好计算机设备的维护和保养工作。其次，与社会团体进行合作，探索多元化的筹集途径。最后，积极争取当地企业的扶持，争取企业的商业投资或捐赠。[9]此外，编程具有较强的趣味性，教师要根据学生年龄特点和学情积极开展教学创新，引入新型的教学理念和教学方法，提升课堂效率和质量。

3.加强教师队伍建设，科学规划教学课时

编程教学对教师的能力和素质要求较高，针对当前中小学编程教师资源储备不足的情况，学校可从招聘、培养和委托三个方面加强编程教师队伍建设。首先，要面向社会进行公开招聘，明确编程教师的岗位要求，建立一支能力强、素质高、教学能力突出的编程教师队伍；其次，对现有的编程教师采取多种方式进行能力培养，为其提供编程学习的空间和机会，以更好地开展编程教学；最后，与校外编程培训机构合作，以缓解编程教师数量不足的问题，提升学校编程教学的质量。[10]

当前，中小学虽然开设了编程课程，但是课时较少，学生无法进行系统性学习。学校要结合学生学情，对编程教学课时进行科学规划。首先，教师根据课时安排规划教学内容，尽量在有限的课时内完成授课；其次，机房要对学生全面开放，让学生能够利用课余时间到机房练习，弥补课时少的问题；最后，设置编程教学考核制度，对考核标准、考核内容以及考核方式进行重新规划，促使学生端正对编程课程的态度和认知。[11]