“編程教育”：日本中小學的必修課

羅朝猛

[摘 要] 隨著以人工智能為代表的第四次工業(yè)革命時代的到來，日本政府與企業(yè)協(xié)作為中小學生“編程教育”提供學習與體驗的平臺。為全面培養(yǎng)學生的“編程思維”能力，日本文部科學省在新修訂的中小學學習指導(dǎo)要領(lǐng)中，將“編程教育”納入中小學必修課程。

[關(guān)鍵詞] 日本中小學；編程教育；必修課程

2020年，第32屆夏季奧運會將在日本東京舉行。是年，“編程教育”將作為日本所有小學的必修課全面開設(shè)，至2021、2022年，日本所有初、高中也將按照新修訂的學習指導(dǎo)要領(lǐng)開設(shè)“編程教育”必修課程。

一、目標直指培養(yǎng)“編程思維”

“人工智能就是機器展現(xiàn)出的智能”，即按照人類設(shè)定的程序邏輯或軟件算法通過人類發(fā)明的芯片等硬件載體來運行或工作，其本質(zhì)體現(xiàn)為計算，通過對數(shù)據(jù)的采集、加工、處理、分析和挖掘，形成有價值的信息流和知識模型，來實現(xiàn)對人類期望的一些“智能行為”的模擬。

從2010年開始，席卷而來的以人工智能為代表的第四次工業(yè)革命，正在改變我們的生活。智能化和機器人的發(fā)展將帶來新一輪的勞動力結(jié)構(gòu)變化。隨著人工智能的門檻逐步降低，人工智能可以代替人類完成很多輔助性的工作。

牛津大學、紐約市立大學等的研究報告預(yù)測，未來將有一半的工作被機器人和計算機所取代。比如：按照個人喜好推薦餐館會代替自己盲目搜索，長途駕駛會代替簡單導(dǎo)航，常見病癥的診斷，甚至是飛行的指揮等。日本人在思考，那么未來幾十年，我們的下一代需要什么樣的“生存”能力呢？人工智能將給學校教育帶來哪些變化？

在日本人看來，若當下的兒童沒有充分具備有關(guān)計算機工作原理、大數(shù)據(jù)分析等與編程相關(guān)的知識、思維與能力，則必將被新時代所淘汰。日本政府認為，如果能讓孩子從小學接觸計算機編程的知識，用少兒編程工具掌握編程思維和編程原理，以此來鍛煉他們的邏輯思維和系統(tǒng)化思維。這些從小接觸編程的兒童，將能更好地融入未來人工智能社會。

依據(jù)日本文部科學省2017年6月發(fā)布的《新一期學習指導(dǎo)要領(lǐng)解說》，日本中小學編程教育的目標是，幫助學生形成時代所需的“編程思維”。編程教育的重點不是學會寫代碼，抑或是學習未來成為程序員的專業(yè)性極強的知識，而是讓學生通過體驗編程來了解如何與計算機交流，如何將所需解決問題的思路、方法和手段轉(zhuǎn)化成計算機能夠理解的形式，使計算機能夠根據(jù)指令一步一步地工作，從而完成某項特定的任務(wù)，提高工作效率。這種弄清解決問題的思路后，將毫無遺漏的、前后順序合理的指令傳達給計算機的過程能夠培養(yǎng)學生形成高效縝密的邏輯性思考能力，也就是“編程思維”能力。

我們不難發(fā)現(xiàn)，這種“編程思維”能力也就是2013年日本所公布的“21世紀能力”中所要求的“思考力”的一個組成部分。日本所倡導(dǎo)的思考力主要由邏輯的、批判的思考力，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，創(chuàng)造力、元認知和適合的學習力構(gòu)成。很顯然，“編程教育”是涵泳日本學生思考力落地的抓手之一，也是學生借助“編程”這一媒介直通人工智能的“窗口”。

二、政府、企業(yè)聯(lián)手為“編程”“預(yù)熱”

近些年來，日本中小學掀起一股“編程”熱浪，首當其沖，日本政府在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用。日本首相安倍晉三曾明確強調(diào)，在技術(shù)進步日新月異的時代中，為培養(yǎng)充滿創(chuàng)新及挑戰(zhàn)精神的人才，使學生具備計算機的程序設(shè)計能力變得尤為關(guān)鍵，他希望日本的年輕一代能夠適應(yīng)并主導(dǎo)以人工智能、大數(shù)據(jù)、量子科技等為代表的第四次工業(yè)革命。

2017年12月，日本政府召開產(chǎn)業(yè)競爭力高端會議。會議提出用人工智能與大數(shù)據(jù)推進“第四次工業(yè)革命”是今后日本經(jīng)濟增長戰(zhàn)略的核心，未來將進一步提升日本制造業(yè)的智能化水平，建立智慧工廠。面對日益發(fā)展的人類社會智能化，日本社會已意識到作為計算機信息時代的核心——編程，將會融入人類的日常工作與生活中，將成為像外語一樣的一項基本技能。所以，日本政府啟動部署新的成長戰(zhàn)略草案，將編程科目納入中小學學科教育當中。

在推進“編程教育”落地上面，日本企業(yè)是最大的推手。近年來，日本電報電話公司作為公益機構(gòu)，組織開展了“暑期編程入門活動”，給“編程”愛好者提供了學習與體驗的平臺。

2014年起，日本電報電話公司開展基于信息技術(shù)基礎(chǔ)知識的體驗思考與制作樂趣的“編程入門”活動。該公司利用暑期面向社會廣泛招募為期3天的小學生編程體驗活動。體驗內(nèi)容分別為編程入門、編程挑戰(zhàn)以及機器人編程三大板塊。其中，編程入門將運用文部科學省網(wǎng)站的圖像化編程語言引導(dǎo)學生進行簡單的動畫制作；編程挑戰(zhàn)將挑戰(zhàn)制作射擊游戲；機器人編程則將通過機器人與計算機的鏈接，教導(dǎo)學生運用特定的軟件圍繞某一主題進行操控機器人運行的編程體驗，培養(yǎng)了學生的“編程思維”。

日本一項最新調(diào)查結(jié)果顯示，日本小學一至四年級的學生中，每10人就有1人定期參加假期或周末的“編程教室”，這些編程教室主要由企業(yè)、大學或民間團體運營，根據(jù)課程內(nèi)容的不同，參加學生需要交納每月4000日元至10萬日元不等的學習費用。并且，參加暑期短期教育培訓或?qū)嵺`活動的小學生中，每4人就有1人參加編程類活動。

參加“編程”體驗學習的日本學生對學習“編程”贊賞有加，大多表示收獲良多?！霸瓉硪恢币詾榫幊烫貏e高深復(fù)雜，但沒想到還是挺簡單的，以后還想更多體驗學習”；“在制作游戲的過程中自然而然就學會了高中數(shù)學的三角函數(shù)問題”；“通過編程深刻體會到一點小小的錯誤會導(dǎo)致全盤皆輸，細節(jié)太重要了”；“看到自己的編程能夠操控家用電器，這才發(fā)現(xiàn)其實編程就在你我身邊”。

三、學校將成為“編程”的主陣地

其實，這些年日本中小學也零零星星地開展了一些“編程教育”的實踐與探索：在小學的課外活動中，學生們可在計算機上體驗動畫人物的程序設(shè)計，但沒有進行系統(tǒng)學習；不少初中在“技術(shù)·家庭”課程中教導(dǎo)學生進行編程，其他學科很少涉獵，學科存在局限性；雖然高中選修課中已納入程序設(shè)計，但選修的學生數(shù)僅占全體學生的20%，學生參與面不廣。

面對人工智能時代給社會和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來的變化，針對日本中小學開設(shè)“編程教育”的現(xiàn)狀，日本中央教育審議會認為，日本中小學教育不僅只是培養(yǎng)高效率的勞動者，而且要通過教育改革培養(yǎng)能創(chuàng)造出新的價值的人才。因此，學校教育中不僅要教會學生生存的知識與技能，還要培養(yǎng)在未來智能化時代活躍在國際舞臺所需要的資質(zhì)和能力。

那么，開設(shè)什么樣的課程可以達成以上培養(yǎng)目標，成為日本教育審議會研討的重要課題。在近年的日本中央教育審議會上，除了討論孩子們在學校“學習什么”之外，還研討了“如何學習”以及作為成果的“能做什么”的資質(zhì)、能力的現(xiàn)狀。專家們一致認為，為培養(yǎng)學生適應(yīng)未來社會的思考力、判斷力和表現(xiàn)力，“編程教育”是一個好的載體與突破口。以信息技術(shù)為手段，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)造性地思考和解決問題的能力，能助力學生實現(xiàn)主體性、對話性的深度學習。

為落實中央教育審議會的精神，日本文部科學省就推進中小學編程教育召開了數(shù)次專家意見咨詢會議。專家們表示，編程不僅僅是讓孩子們掌握電腦程序的編輯技術(shù)，更是為了培養(yǎng)孩子們的邏輯思考能力。

在日本專家看來，在快速的技術(shù)革新中，如果學生擁有了“編程思維”能力，無論編程和信息技術(shù)的現(xiàn)狀如何變化，都可以進行正確應(yīng)對。同時，日本專家強調(diào)，“編程”不是學習特定的編碼，而是掌握“編程思維”，因為在信息技術(shù)越來越走近人類生活中，人類不只是被動享受那些服務(wù)，而是要理解其工作，為自己所設(shè)定的目的而熟練使用，更好地服務(wù)于人類和社會建設(shè)。

因此，日本文部科學省規(guī)定到2020年小學必須確保為學生提供計算機編程體驗學習機會，到2021年初中必須提供計算機編程課程內(nèi)容，到2022年高中必須提供情報科學學習內(nèi)容，制定《教育信息化加速計劃》，根據(jù)學生個性需求提供信息化教學資源，以增進學生對計算機、大數(shù)據(jù)等的理解。

根據(jù)日本文部科學省2017年6月發(fā)布的《新一期學習指導(dǎo)要領(lǐng)解說》，日本中小學倡導(dǎo)開展的編程教育并非一門獨立的新課程，而是將其融入理科、數(shù)學、技術(shù)、家庭、綜合學習時間、特別活動、校外活動等現(xiàn)行的學科和學?；顒又?。

譬如，在綜合學習時間，在實施“編程教育”過程中，體驗編程是在綜合學習時間中作為學習本質(zhì)的一種探究，所以需要充分考慮孩子探究性的學習。另外，課題是各學校按照學校教育目標來設(shè)定的，為此，要求學校對地域的課題和環(huán)境的課題等教材進行開發(fā)。

圍繞2020年開始的中小學編程教育必修化改革，日本社會普遍持贊同與支持的態(tài)度。有一專項調(diào)查結(jié)果顯示，僅有約7%的媽媽持反對意見。約50%的媽媽表示十分贊同，而贊同的原因多為“能夠讓孩子掌握未來更多信息化社會所需的能力”“能給孩子提供未來職業(yè)選擇的機會”等。針對編程學習給孩子帶來的變化或影響，有82.4%的媽媽回答“孩子能夠按照一定的邏輯順序思考問題了”“開始積極學習了”，也有76.5%的媽媽回答“孩子的創(chuàng)造力提升了”“形成了為實現(xiàn)目標鍥而不舍的精神”。

（作者單位：中山大學附屬中學）