任帥
摘 要 為了積極應(yīng)對(duì)數(shù)字化快速發(fā)展的全球態(tài)勢(shì),日本對(duì)于小學(xué)編程教育的重視度愈來愈高,并且逐步完成了從導(dǎo)入到必修化的歷程,積攢了較多可供參考的經(jīng)驗(yàn)。其中,日本小學(xué)編程主題式教學(xué)作為融合學(xué)科、聯(lián)系生活、發(fā)展興趣的一種教學(xué)模式,不僅使得學(xué)科教育得到發(fā)展,而且更有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的邏輯思考能力。對(duì)其綜合學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)科教學(xué)、校外學(xué)習(xí)和課外活動(dòng)的實(shí)踐樣態(tài)進(jìn)行研究,可以為我國小學(xué)編程教育提供一些啟示。
關(guān)鍵詞 日本 小學(xué)編程 主題式教學(xué)
近年來,數(shù)字化、人工智能、5G技術(shù)等發(fā)展態(tài)勢(shì)迅猛,諸多工作和學(xué)習(xí)都要依賴網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行,各國越來越重視編程教育。日本于2020年4月正式將小學(xué)編程教育必修化,從小培養(yǎng)學(xué)生的“編程思維”,提高其邏輯思考能力,以從容應(yīng)對(duì)全球化的數(shù)字競爭。而且,值得注意的是,小學(xué)編程教育主要是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自我發(fā)現(xiàn)與思考,培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,讓小學(xué)生意識(shí)到編程的存在以及能夠進(jìn)行簡單的構(gòu)件拼裝。日本小學(xué)編程教育教學(xué)已經(jīng)取得一定成效,研究其教學(xué)實(shí)踐無疑能夠?yàn)槲覈_展小學(xué)編程教學(xué)提供重要參考。
一、日本小學(xué)編程主題式教學(xué)的實(shí)踐樣態(tài)
主題式教學(xué)實(shí)踐有別于傳統(tǒng)單學(xué)科、零散化的教學(xué)模式,它一方面模糊了不同學(xué)科間的界限,強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的交流融合,以實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)主題教學(xué)活動(dòng)為重點(diǎn);另一方面,為了實(shí)現(xiàn)既定主題的教學(xué)目標(biāo),在教學(xué)實(shí)踐中往往會(huì)引用日常生活案例、其他學(xué)科知識(shí)等作為示例,以輔助理解和鞏固與主題相關(guān)的知識(shí)與技能。同時(shí),主題式教學(xué)實(shí)踐的場(chǎng)域并不局限于課堂內(nèi)和學(xué)校中,它可以依據(jù)學(xué)科需求、學(xué)生興趣、地區(qū)特色等進(jìn)行多領(lǐng)域、廣區(qū)域的針對(duì)性主題教學(xué)活動(dòng)。而學(xué)生編程教育資質(zhì)與能力的培養(yǎng)狀況很大程度上反映在教學(xué)活動(dòng)上,教學(xué)活動(dòng)的開展情況又將對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生直接影響。
1.綜合學(xué)習(xí)時(shí)間的校內(nèi)先修
中小學(xué)綜合學(xué)習(xí)時(shí)間是為了順應(yīng)發(fā)展需要,培養(yǎng)面向國際化、信息化資質(zhì)與能力的學(xué)生而設(shè)置的,它注重運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)踐問題。其中編程教育初期階段具體表現(xiàn)在:當(dāng)開展某項(xiàng)主題的編程教育時(shí),教師多會(huì)圍繞此主題進(jìn)行情景拓展,啟發(fā)學(xué)生思考日常生活中的有關(guān)事物,并在需要時(shí)調(diào)動(dòng)其他學(xué)科的一些知識(shí),基于現(xiàn)實(shí)案例,在加強(qiáng)學(xué)科聯(lián)動(dòng)性的同時(shí)提高學(xué)生“編程—生活”的感悟以及解決實(shí)踐問題的能力。例如,在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行編程體驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)果汁自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部存在一種“程序”支持著人們放入錢并按下按鈕可以選擇果汁、找零的操作。這種以體驗(yàn)信息發(fā)展與生活變化為導(dǎo)向的校內(nèi)先修模式為后期社會(huì)課上參觀企業(yè)以及自我思考、強(qiáng)化編程思維打下了基礎(chǔ)。
此外,在引用案例時(shí)應(yīng)注意到,以往算術(shù)、外語、理科等基礎(chǔ)科目的知識(shí)傳授過程雖然也會(huì)穿插一定的案例供討論分析,但它與編程教育存在很大不同,主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn):一是對(duì)象不同,編程教育的探討對(duì)象基本上都是在圍繞“導(dǎo)電體”展開,而基礎(chǔ)科目的案例并不局限于導(dǎo)電體。二是階段不同,編程教育側(cè)重于事物某種形態(tài)形成之前的“創(chuàng)造性過程”,而基礎(chǔ)科目較為注重事物某種形態(tài)形成后的拓展過程。三是目的不同,基礎(chǔ)科目教學(xué)中引入案例分析一般為鞏固加強(qiáng),或更好地理解理論知識(shí)。比如,為了學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)速的概念,引導(dǎo)學(xué)生觀看生活中洗衣機(jī)中洗衣桶的旋轉(zhuǎn)過程,并認(rèn)知轉(zhuǎn)速大小。與之相對(duì),編程教育的目的更看重如何實(shí)現(xiàn)既定轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)過程,強(qiáng)調(diào)的是要達(dá)到某種“可視化效果”(如圖1)。
這種在綜合學(xué)習(xí)時(shí)間初期引用現(xiàn)實(shí)案例一邊體驗(yàn)編程、一邊培養(yǎng)邏輯思考能力的做法雖然具有多種優(yōu)點(diǎn),但具體引用哪些案例,引用前的準(zhǔn)備工作有哪些,能否達(dá)到學(xué)生培養(yǎng)的資質(zhì)與能力要求……值得思考。在一項(xiàng)有關(guān)小學(xué)音樂課編程教育應(yīng)有狀態(tài)的探討中,做法是:第一步,從書籍和網(wǎng)絡(luò)上搜索有關(guān)編程教育的實(shí)例,并從中篩選出有關(guān)小學(xué)音樂的案例;第二步,按事件名稱、適用學(xué)年、所用軟件等進(jìn)行分類整理;第三步,總結(jié)出實(shí)踐案例共同的傾向以及在音樂科目上促進(jìn)學(xué)生“編程思考”的學(xué)習(xí)過程;第四步,對(duì)現(xiàn)有案例教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化[1]。
2.學(xué)科教學(xué)的編程融合
這里的學(xué)科教學(xué)指的是算術(shù)、理科、音樂、體育、外語等課程的教學(xué)。當(dāng)它們需要借助編程來完成某項(xiàng)主題的教學(xué)任務(wù)時(shí),不僅要求能夠靈活應(yīng)用編程知識(shí)或思維,而且可以將其融入到學(xué)科問題之中。此時(shí),有關(guān)編程的教學(xué)活動(dòng)并不能直接地反映出來,因?yàn)樗嗍瞧鸬焦ぞ叩淖饔?,服?wù)于學(xué)科教學(xué)中事先確定的某個(gè)主題或目標(biāo)。可見,這與綜合學(xué)習(xí)實(shí)踐中引用學(xué)科內(nèi)容作為基礎(chǔ)的做法恰好相反。日本福岡市A小學(xué)六年級(jí)編程教學(xué)已經(jīng)開始嘗試將音樂與編程進(jìn)行融合教學(xué),比如在以制作音樂為主題的教學(xué)活動(dòng)中,采用“VOCALOID教育版”讓學(xué)生學(xué)習(xí)制作音樂。在制作中,即使看不懂樂譜的學(xué)生也能通過VOCALOID來完成設(shè)定歌詞與旋律的音樂,而且,經(jīng)過反復(fù)的意圖-編程試驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)鍛煉學(xué)生邏輯性思考的目的[2]。無獨(dú)有偶,在理科教學(xué)中,為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)電氣變換以及電氣利用的知識(shí),以生活中常見的電風(fēng)扇為例,并基于樂高WeDo2.0完成相關(guān)的組裝和建模過程,深入理解電氣的重要性以及如何實(shí)現(xiàn)節(jié)電功能(風(fēng)量調(diào)節(jié)、定時(shí)器、節(jié)奏風(fēng)等)[3]。
實(shí)際上,不利用編程語言或設(shè)備教師也能開展有關(guān)學(xué)科-編程融合教學(xué)的活動(dòng),例如,教師在教授小學(xué)筆算方法時(shí)發(fā)現(xiàn),按照既定的順序即可得出正確答案,通過簡單的重復(fù)該過程不僅能夠體驗(yàn)編程思維的特點(diǎn),而且不必假定算術(shù)科以外的知識(shí)和前提就可鞏固所學(xué)知識(shí)[4]。但這僅能實(shí)現(xiàn)簡單學(xué)科教學(xué)與通俗化編程思維培養(yǎng)的目的,對(duì)于較復(fù)雜的學(xué)科知識(shí)或者要求較高的編程思維,教師在教學(xué)過程中完成一項(xiàng)已非易事,更何況在缺乏編程語言或設(shè)備的情況下同時(shí)兼顧二者的交叉融合。根據(jù)文部科學(xué)省的調(diào)查,截止2016年3月,每臺(tái)教育用計(jì)算機(jī)供應(yīng)兒童學(xué)生數(shù)為6.2人,但在2012年,經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)調(diào)查的結(jié)果顯示,其成員國每臺(tái)計(jì)算機(jī)供應(yīng)的兒童學(xué)生數(shù)為4.7人[5]。因此,教育用計(jì)算機(jī)配置的不足將直接導(dǎo)致部分學(xué)生不能在校園內(nèi)學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)的同時(shí)充分體驗(yàn)編程思維。
同時(shí),在一項(xiàng)有關(guān)中小學(xué)教師對(duì)編程教學(xué)實(shí)踐的積極性調(diào)查中,選取了633名中小學(xué)教師作為樣本,其中小學(xué)教師占357人,結(jié)果顯示,想擁有教授編程的機(jī)會(huì)的小學(xué)教師僅有1/3,剩余2/3的教師在解釋不想教的原因時(shí),有半數(shù)教師表示對(duì)編程不了解,其他工作太忙等[6]。雖然該調(diào)研數(shù)據(jù)不能精確反映小學(xué)編程教育的整體狀況,但至少說明了有相當(dāng)數(shù)量的小學(xué)教師并不樂意接手編程教學(xué)任務(wù)。
3.校外學(xué)習(xí)的真實(shí)感知
為將學(xué)生在校內(nèi)所學(xué)的編程相關(guān)知識(shí)與生活實(shí)際聯(lián)系起來,家長或?qū)W校會(huì)不定期開展以校外學(xué)習(xí)編程應(yīng)用實(shí)例為主題的相關(guān)活動(dòng),組織學(xué)生到合作企業(yè)、社區(qū)參觀學(xué)習(xí)或參加編程競賽項(xiàng)目,并在專業(yè)人員指導(dǎo)下了解編程編碼下的機(jī)械動(dòng)力原理、照明系統(tǒng)控制方法等各項(xiàng)編程知識(shí)與技能。但是,從文部科學(xué)省2019年發(fā)布的《下一代教育信息化推進(jìn)事業(yè)成果報(bào)告書》中有關(guān)小學(xué)編程教育的案例可以看出,該報(bào)告均是根據(jù)校內(nèi)實(shí)踐做出的總結(jié),并未基于校外學(xué)習(xí)做出相應(yīng)研究[7]。因此,這將極易造成現(xiàn)實(shí)教學(xué)過程中缺少案例指導(dǎo)的情況,從而導(dǎo)致各地基于自身理解開展學(xué)習(xí)活動(dòng),教學(xué)質(zhì)量難以得到保障。2020年日本文部科學(xué)省在《日本小學(xué)編程教育指南(第二版)》基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂,其中最主要的一項(xiàng)就是加入了與企業(yè)合作開展編程教學(xué)的示例,具體包括三類企業(yè):汽車制造商、房企和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)。同時(shí),為了更好地完成這種校外學(xué)習(xí)活動(dòng),每個(gè)示例都被切分成了三個(gè)階段性任務(wù),并在各個(gè)階段中指出了較為詳細(xì)的操作步驟:設(shè)定課題、收集信息、整理分析和總結(jié)[8]。所以,從目前來看,日本小學(xué)編程教育中開展的與企業(yè)合作的學(xué)習(xí)活動(dòng)主要以此作為發(fā)力點(diǎn)。
可是,校外學(xué)習(xí)的過程中也暴露出一些問題,比如,選取教學(xué)用編程語言時(shí)不僅需要考慮其繁簡性、穩(wěn)定性和安全性,而且也應(yīng)對(duì)其與學(xué)科或教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究。同時(shí),還要進(jìn)行必要的效果評(píng)價(jià),通過多次篩選比較最終確定采用哪種編程語言。而從目前來看,依托實(shí)際開發(fā)的軟件的編程語言并未進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)性研究和評(píng)價(jià)分析[9]。這一方面會(huì)使得校內(nèi)編程教學(xué)中引用的實(shí)際案例缺乏依據(jù),另一方面也導(dǎo)致學(xué)生從校外學(xué)習(xí)到的編程知識(shí)存在理論漏洞。
4.課外活動(dòng)的興趣驅(qū)動(dòng)
此處的課外活動(dòng)指在校內(nèi)開展的教育課程以外的偏自主性編程教育活動(dòng)。目前該活動(dòng)的開展方式及內(nèi)容并沒有明確規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)示例,而且,在《日本小學(xué)編程教育指南(第三版)》中對(duì)此也只是“期待、期望”按照學(xué)生興趣來開展。因此,近期課外活動(dòng)中的編程教育活動(dòng)將圍繞學(xué)生興趣展開相關(guān)主題教學(xué)。
二、日本小學(xué)編程主題式教學(xué)實(shí)踐的啟示
目前,我國小學(xué)編程教育還未得到全面普及,我們可以從日本的一些適用性較強(qiáng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中找尋出對(duì)我國有重要參考價(jià)值的方法或思想。
1.保障綜合實(shí)踐活動(dòng)的順利開展,結(jié)合日?;顒?dòng),深化校內(nèi)先修
日本之所以能夠在全球信息化大勢(shì)下毅然推行小學(xué)編程教育必修化,有很大一部分原因在于它非常看重利用綜合學(xué)習(xí)時(shí)間來培養(yǎng)小學(xué)生的邏輯思考能力、體驗(yàn)編程思維的作用,并力求保障綜合學(xué)習(xí)時(shí)間的時(shí)長和效果。比如,在《日本小學(xué)編程教育指南(第三版)》中以探究課題的形式詳細(xì)列明了綜合學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)編程教育教學(xué)的三個(gè)階段:信息化發(fā)展與生活和社會(huì)的變化、城市的魅力和信息技術(shù)、利用信息技術(shù)的生產(chǎn)和人工制造[10]。我國綜合實(shí)踐活動(dòng)課程雖然與日本的綜合學(xué)習(xí)時(shí)間課程名字不同,但二者在開展編程教育活動(dòng)時(shí)都注重學(xué)生的自主性和教學(xué)的趣味性,以求鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,同時(shí)逐步建立起相互合作解決問題的意識(shí)。目前,我國綜合實(shí)踐活動(dòng)課程形式化、膚淺化的現(xiàn)象依然存在,尤其是農(nóng)村、偏遠(yuǎn)地區(qū)的小學(xué),由于師資力量薄弱,加之小升初綜合實(shí)踐活動(dòng)的考核占比較低等,使得綜合實(shí)踐活動(dòng)課程流于形式,或者直接被無視,對(duì)于綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中的編程教育更無從談起。因此,首先,應(yīng)當(dāng)從制度、資金、師資等方面保障我國小學(xué)能夠順利開展綜合實(shí)踐活動(dòng)課程,對(duì)于農(nóng)村、偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)校給予適當(dāng)?shù)恼邇A斜;其次,結(jié)合地區(qū)特色,選取簡單易懂、距離學(xué)生近、信息技術(shù)作用明顯的事物引導(dǎo)學(xué)生感悟信息技術(shù)與生活的變化,為今后深入學(xué)習(xí)作鋪墊;最后,教師應(yīng)做好全程陪護(hù)工作,實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài),在趣味教學(xué)的基礎(chǔ)上讓學(xué)生體驗(yàn)編程思維。
2.注重學(xué)科教學(xué)的編程融合,完善教學(xué)設(shè)施,提高教師積極性
雖然日本小學(xué)沒有單獨(dú)設(shè)置編程教育科目,但它在學(xué)科教學(xué)中融入編程的做法既鞏固了所學(xué)知識(shí),同時(shí)也讓學(xué)生體驗(yàn)了編程思維,鍛煉了邏輯思考的能力。而我國現(xiàn)今學(xué)科教學(xué)結(jié)合計(jì)算機(jī)的教學(xué)實(shí)踐中多是“信息技術(shù)融合”,而非“編程融合”,信息技術(shù)融合的應(yīng)用范圍更廣,如將學(xué)科知識(shí)通過PPT、視頻、音頻等形式來展現(xiàn)。但編程融合強(qiáng)調(diào)的是如何達(dá)到所學(xué)學(xué)科知識(shí)的特定狀態(tài),比如,在日本小學(xué)國語課上學(xué)習(xí)敬語表達(dá)時(shí),學(xué)生可以利用Scratch編程設(shè)置場(chǎng)景與人物,即使是難以理解哪種語言是合適的敬語的同學(xué),也能通過不斷輸入單詞組合觀察面部表情,從而確定哪種語言是最合適的敬語,從而鍛煉思考能力[11]。我國為實(shí)現(xiàn)學(xué)科教學(xué)編程融合的目標(biāo),不僅需要配置完備的教學(xué)設(shè)施,更需要培養(yǎng)出具有編程思想的、留得住的教師。一方面,可以通過政府補(bǔ)助、企業(yè)資助來緩解配置教學(xué)設(shè)施的資金壓力;另一方面,可以考慮與周邊的中學(xué)或大學(xué)合作開展編程融合教育,而且,對(duì)于有編程技能的教師應(yīng)給予一定照顧,比如減輕現(xiàn)有工作壓力或提高薪資待遇等,最大程度發(fā)揮其專業(yè)優(yōu)勢(shì),不能讓編程教學(xué)成為新的負(fù)擔(dān),以此提高其教學(xué)積極性。
3.拓寬校企合作渠道,檢驗(yàn)編程語言的適用性
為了讓學(xué)生能夠真實(shí)體會(huì)到編程在生活中所起的作用,日本小學(xué)與汽車制造商、互聯(lián)網(wǎng)公司等合作,向?qū)W生展現(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)的剎車、變速、色彩轉(zhuǎn)換等功能,并由專業(yè)人員解說其制作流程和關(guān)鍵思路,最后學(xué)生可在提供的編程房間內(nèi)嘗試自己編程。但要注意的是,自己編程并非指編寫代碼或者完成各項(xiàng)具體操作指令,它指的是運(yùn)用一個(gè)個(gè)已經(jīng)編寫完成的具有特定命令的模塊,將其進(jìn)行拼裝。這種做法不僅可以強(qiáng)化學(xué)生在課堂中學(xué)到知識(shí)與技能,而且能夠隨時(shí)隨地根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)學(xué)有所用。我國可以借鑒日本的做法從小學(xué)周邊尋找合作對(duì)象,并選取符合年級(jí)特征和教學(xué)需求的一家或多家開展合作,在學(xué)習(xí)完成校內(nèi)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中編程先修的基礎(chǔ)認(rèn)知后,觀摩體驗(yàn)生活中編程的應(yīng)用實(shí)例。同時(shí),在決定合作對(duì)象時(shí)應(yīng)邀請(qǐng)計(jì)算機(jī)編程專家和學(xué)科教學(xué)專家共同評(píng)審選取合適的編程語言。
4.課外活動(dòng)編程游戲化,準(zhǔn)確定位編程教育的內(nèi)涵
課外活動(dòng)編程游戲化指的是在學(xué)生課外活動(dòng)過程中通過做游戲的形式學(xué)習(xí)編程思維。比如,將6名學(xué)生分為兩個(gè)小組,每組各3人,相距10步面對(duì)面一字排開,現(xiàn)有1至4的號(hào)碼牌,每次每組只能抽一張,輪流抽簽,前進(jìn)步數(shù)即為號(hào)碼牌數(shù),而且率先到達(dá)對(duì)方位置的成員必須將號(hào)碼數(shù)減2給予其他成員,若為負(fù),三人中要有一人回至原點(diǎn),哪組全部成員率先到達(dá)對(duì)方位置即獲勝。這種游戲化的課外活動(dòng)形式不僅用到了編程中的假設(shè)語句和選擇語句的思想,而且增加了課外活動(dòng)的趣味性,有利于學(xué)生將來深入學(xué)習(xí)編程知識(shí)。而且,由于日本小學(xué)編程教育必修化出現(xiàn)的日期早于引入其“上位概念”STEM/STEAM教育對(duì)編程教育概念、意義進(jìn)行定位的日期,不可避免地導(dǎo)致了編程教育的扭曲現(xiàn)象[12]。而一旦編程教育理解錯(cuò)位,不單單會(huì)影響教學(xué)成本、進(jìn)度、質(zhì)量與目標(biāo),更可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)編程教育產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)知。所以,我國有必要對(duì)編程教育進(jìn)行準(zhǔn)確定位,調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主意識(shí),引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自我發(fā)現(xiàn)與思考,并讓學(xué)生意識(shí)到編程是與計(jì)算機(jī)溝通的橋梁,不可或缺,以此逐步培養(yǎng)學(xué)生的“編程思維”,提高其解決問題的能力。
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[11]小學(xué)校を中心としたプログラミング教育ポ—タル.敬語の使い方を考えよう[EB/OL]https://miraino-manabi.jp/content/289.
[12] 黒田昌克,森山潤.STEM/STEAM教育の観點(diǎn)から見た小學(xué)校プログラミング教育の在り方に関する研究課題の展望[J].兵庫教育大學(xué)學(xué)校教育學(xué)研究,2020(33):189-200.
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