人工智能時代下中小學推廣編程教育的困境與出路

1、    人工智能時代下中小學推廣編程教育的困境與出路    史釙鐳摘   要 2017年，國務院發(fā)布新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，明確提出在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育。人工智能與編程教育是未來人工智能時代下的兩項重要議題。人工智能已成為國際競爭的新焦點，我國人工智能專業(yè)人才的缺口較大。為了讓學生更好地生存于人工智能社會，教師必須讓學生養(yǎng)成利用編程自動化解決問題的思維。教育學者被委以“使學生適應人工智能時代”的重任，當前中小學校都應該極力推廣編程教育。關鍵詞 人工智能;編程教育;計算思維一、我國中小學推廣編程教育的必要性

2、（一）培養(yǎng)學生的思維能力喬布斯曾說，每個人都應該會編程，因為它教會你如何思考。研究表明，編程能夠培養(yǎng)學生解決復雜問題的思維能力。我國已意識到思維對個人終身發(fā)展的重要性，因此，普通高中信息技術課程標準（2017年版）中提出，通過信息技術課程全面提升學生信息素養(yǎng)，增強個體在信息社會的適應力與創(chuàng)造力。其中，計算思維被視作信息技術學科核心素養(yǎng)之一。面對時代帶來的挑戰(zhàn)與難題，我們需要像計算機科學家一樣用計算思維來思考問題、解決問題。換言之，計算思維是伴隨人終生的思維能力，是一項基本生存能力。（二）轉變學生的應對身份在信息技術高度發(fā)達的今天，我們每個人都離不開技術。當代學生在享受技術帶來的便利時，也要思考

3、技術從何而來、如何創(chuàng)造，擺脫純粹的技術消費者身份。二、我國中小學推廣編程教育的困境我國編程教育雖萌芽較早，但發(fā)展速度較緩。推廣編程教育還有很長的一段路要走，需要突破一路上的困境。（一）教師量少質低教師是編程教育推廣過程中的重要因素之一。中小學編程教師數(shù)量不足、供不應求、編程能力較弱、編程課程教學經(jīng)驗不足等，都是當前存在的問題。（二）地區(qū)差異較大基于我國傳統(tǒng)應試教育理念，推廣編程教育的重要舉措之一是將編程納入中高考范疇。但是，如要實施這一舉措，最大的阻礙便是公平性問題。城鄉(xiāng)差異雖然在逐漸縮小，但不可避免的是城市的“數(shù)字土著”有著先天的獨特優(yōu)勢。（三）意識偏差1.重軟件應用。一直以來，編程作為中小

4、學信息技術課程體系中的一門課程，其開設形式以選修課為主。然而，該課程的選修率遠遠不如傳統(tǒng)的軟件操作課。在課時極少的情況下，教師往往更關注信息技術工具的操作，而編程這一教學內容則被邊緣化。此外，編程課程所依托的中小學信息技術學科一直以來也被視作邊緣學科，不受重視。2.編程難且枯燥?！熬幊屉y”是許多家長和學生固守的觀念之一。他們認為，編程是大學階段的課程，對中小學生而言，學起來會很吃力。對大多數(shù)人來說，編程是枯燥且耗時的。解決編程問題會耗費大量的時間，最后卻不一定有一個好的結果，這是程序員的常態(tài)。3.編程是少部分人的“游戲”。很多人認為，編程不是每個人都必須學習的課程，而是專為少部分對編程感興趣、

5、參與編程競賽的學生而開設的課程。他們認為，只要將來的學業(yè)或職業(yè)生涯與計算機尤其是編程無關，不成為程序員、計算機科學家，就不需要學習編程。4.傳統(tǒng)應試教育理念。傳統(tǒng)應試教育以升學考試為最終目的，而當今所倡導的素質教育以提升學生綜合素質為最終目的。雖然，當前教育趨勢已逐漸向素質教育轉變，但在現(xiàn)行的國內考試選拔體制下，教師始終不能完全脫離應試教育。學校、教師、家長乃至學生個人，不會過多地重視缺少考試導向的課程。三、我國中小學推廣編程教育的出路當下，我國應結合實際教育現(xiàn)狀，借鑒國際編程教育的成功經(jīng)驗，探索適應國內實際情況的編程教育模式。（一）意識轉變信息技術教學內容需要與時俱進。不可否認，軟件的基本操

6、作是應用計算機的前提，但教師仍需意識到，隨著時代的進步，計算機等基礎設施不斷完善，被稱作“數(shù)字土著”的當代中小學生的信息素養(yǎng)不同以往。他們對計算機科學有著更高的接受度，并且有機會、有能力學習編程。因此，信息技術課程的重心應從“關注軟件操作”轉變?yōu)?“提升解決問題的能力”和“培養(yǎng)計算思維”，而編程正是這樣一門課程。編程具有多樣性的特點。任何學習都是從易到難的過程，編程也不例外。編程課程中既有低門檻的趣味編程，也有競賽級別的高級編程。例如，在小學階段，學生可以學習簡單的模塊化編程（scratch），通過圖形化界面，拖拉積木塊，搭建小程序或小游戲等，讓學生體驗編程學習帶來的樂趣。編程不只局限于高等教

7、育?？v觀國際，美國提倡編程課程從幼兒園開始，強調少兒的編程教育。英國政府規(guī)定5歲以上的學生都要學習編程。日本將編程教育納入學科教學，要求2020年以后，所有小學生必須學習編程，旨在切實培養(yǎng)學生的“編程思維”。推廣編程教育，讓每個孩子都接觸編程，不是為了培養(yǎng)精通編程技術的程序員，而是為了讓孩子擁有像計算機科學家一樣的思維方式，在面對今后生活中的難題時，懂得用計算思維分析問題、解決問題。（二）行動落實1.教育部門層面。第一，編程教育的政策支持與引導。首先，制定將編程納入中小學課程的實施方案。其次，將編程引入中高考，從選考科目逐漸向必考科目過渡。2016年，美國發(fā)布k-12計算機科學框架，給出了完整

8、的k-12階段計算機科學課程學習體系。第二，競賽引導。舉辦具有影響力的編程或思維類競賽，鼓勵中小學生參與。2017年，英國舉辦了首屆tcs牛津計算挑戰(zhàn)賽，要求參賽者理解代碼并用編程解決實際問題，涵蓋塊式和文本兩種編程語言。第三，教師培訓。國家出資培養(yǎng)編程教師，為教師提供編程方面的培訓。2.中小學校層面。學校作為編程教育的主陣地，應該充分利用其硬件資源和師資力量，開展編程教學。在具備硬件資源和引進編程師資的基礎上，以編程課程為主，普及編程教育;以程序設計競賽為輔，培養(yǎng)編程人才。一方面，將信息技術課作為編程教育實施和推廣的載體。小學階段一般以scratch、app inventor等模塊化編程為主

9、，中學階段一般以python、c+等文本編程為主。根據(jù)不同階段學生的特點，選擇合適的編程學習內容，開設校內編程必修課。另一方面，提供競賽訓練場地，營造校內競賽環(huán)境，鼓勵學生積極參與市級、省級、國家級乃至國際級程序設計競賽。3.教師和家長層面。教師和家長對編程教育的支持與熱情，既是學生學習編程的動力，又是編程教育推廣的源泉。教師應努力提升編程教學能力與自我思維能力，探索適合中小學生的編程教學模式。4.社會企業(yè)、教育機構、高?？蒲袌F隊是編程教育推廣的重要輔助力量。2013年誕生的c是一個美國的非營利組織，它提倡“每所學校的每位學生都應該有機會學習計算機科學”，每年組織“編程一小時”活動。該活動已經(jīng)吸引了全世界10%的中小學生參與，在一定程度上推廣了美國的編程教育。此外，由計算機科學教師協(xié)會（csta）與美國公共圖書館合作開展的美國“圖書館準備好編程”項目，允許教師在圖書館內進行編程教育項目實踐，對k-12教師進行有針對性的編程教育培訓與認證，為美國