少儿编程教育
培养学生计算思维能力的课程
少儿编程教育是通过编程游戏启蒙、可视化图形编程等课程,培养学生的计算思维和创新解难能力。开拓孩子从发现问题到解决问题的思维过程,培养孩子的观察力、想象力、创造力等。它主要针对6-18岁的少年儿童开展,分为两类,一类为图形化编程教学或搭建机器人,以培养兴趣、锤炼思想为主,另一种为基于计算机高级编程语言教学,主要用于参加信息学奥赛等科技品牌赛事。一般以线上或线下的教学模式开展。
20世纪60年代,麻省理工学院人工智能实验室的西摩尔·派普特发明了LOGO语言,1984年,乐高联合美国麻省理工学院人工智能实验室推出了一种可以编程的机器人——“头脑风暴”,2000年以后,随着计算机、人工智能的相继发展,儿童编程教育得到重视,世界各地的实验室和游戏公司开发了各种编程系统。
少儿编程教育最早出现在西方发达国家。2014年9月,英国将计算机列入国家课程框架,以色列、英国、西班牙等发达国家纷纷将少儿编程纳入义务教育课程中。从2016年到2018年,中国连续出台政策,强调通过大数据采集与分析,将人工智慧切实融入实际教学环境中,山东省河南省等地教育部门已制定相关专门文件推动和规范编程教育发展,将包括编程教育在内信息技术内容纳入中小学相关课程,帮助学生掌握信息技术基础知识与技能,提升智能素养。
教育概念
少儿编程教育把原来文字的代码编程语言转成图形模块化、指令化,以情景动画、游戏、积木构建的开式呈现。根据先易后难的学习进程,少儿编程教学可以大致分为两类:一类是Scratch或是仿Scratch的图形化编程教学,可以培养兴趣、锻炼思维,激发创造力,能制作出动画、故事、游戏等程序作品,另外,通过搭建机器人,创设训练模型,利用机器的学习功能,让程序运转,培养孩子的动手能力。另一类为基于PythonC++等高级编程语言的计算机编程教学,用于参加信息学奥赛等科技品牌赛事。
发展历史
LOGO语言开发
20世纪60年代,麻省理工学院人工智能实验室的西摩尔·派普特发明了LOGO语言,它是学术界公认的第一款专门为儿童设计的编程语言。logo世界的主角就是一只小海龟,它能直观的展示作图功能。通过输入指令,让小海龟在画面上移动,可以加减运动的速度,也可以让小海龟重复某一个动作,当一些指令叠加变地复杂时,“小海龟”就可以画出非常复杂的图形。后来派普特用电脑加入编程后,发明了实体版“小海龟画图“。
玩具公司参与编程开发
1984年,乐高公司与麻省理工学院人工智能实验室合作,将实体化的“小海龟”跟乐高的产品结合起来进行开发,推出了一种可以编程的机器人——“头脑风暴”,同时,“可编程积木”的推出使很多学校实施儿童编程教育成为可能。此外,美国游戏公司Milton Bradley发布了可编程电动汽车以及英国Valiant Technologies公司推出了Roamer机器人,儿童可通过操控机器人顶端的按键进行编程,首次实现编程与计算机完全分离。
儿童编程低谷期
1980年至1990年末,是儿童编程发展陷入低谷。在此期间,创新性的儿童编程语言或编程环境暂未产生。多数人认为儿童没有必要学习像编程这样复杂的知识或者反对儿童使用计算机和科技产品,认为计算机和科技玩具对儿童创造力、注意力造成不良影响。
儿童编程复兴期
2000年以后,随着计算机、人工智能的相继发展,儿童编程教育得到重视,世界各地的实验室和游戏公司开发了各种编程系统,可分为两类,一类是软件编程系统,一类是物理编程系统。软件编程系统包括ToonTalk、Hopscotch、Kodable、Scratch等。其中,Scratch,是比较受欢迎的一种编程系统,于2006年首次发布。随后,儿童编程工具设计原则开始建立。物理编程系统包括KIBO、有形编程砖系统、Electronic Blocks等。其中,KIBO是一种比较具有代表性的系统,专为4至7岁的幼儿设计使用。
发展现状
发达国家
诸多欧美国家认为“编辑应从娃娃抓起”。在2000年,以色列就已经对少儿编程教育有一个总体的规划目标,英国在2014年有意培养孩子们的编程能力。2012年,日本为本国中小学生们开展了编程教育的相关课程,随着人工智能时代的到来,已有20多个国家在基础教育中设立了编程课程。在美国,孩子除了需要具备阅读、写作及算术这三项基本能力外,还需要掌握少儿编程课程内容。截止到2020年,少儿编程在美国学前及小学教育中的普及率达到40%以上。
中国
相比发达国家的编程推广,中国的起步较晚,约为0.96%,但随着中国经济快速发展,人们在教育方面的投资意愿加强,中国也逐渐重视少儿编程教育,各地教育厅纷纷发布的关于少儿编程教育的政策,开展与少儿编程教育有关的竞赛,如中国青少年全国青少年信息学奥林匹克竞赛、青少年电脑机器人竞赛等。2016年,被编程业内人士称为“国内少儿编程元年”,伴随着中国各地教育厅发布的关于少儿编程教育的政策,市场上出现了大量从事少儿编程的机构。2017年,中国约有23家少儿编程新公司成立,全年少儿编程领域的融资交易规模超过6亿元。截至2018年,已经有数百家公司开始关注参与少儿编程教育。其中,公开过融资情况的就有50多家,总额超过14亿元,各种少儿编程培训班、APP等编程产品相继出现,少儿编程教育日益受到全社会的关注。
教育作用
孩子通过学习编程教育,可以展现其创造力,如运用编程进行读写、进行数字故事的表达。另外,编程教育有助于发展孩子其他领域的特性,如提高孩子社交能力,增强发展孩子的空间感,提高孩子的语言推理水平,在面对编写程序过程中出现的问题,进行不断尝试和仔细观察,从而发现问题并解决,有利于锻炼孩子的心理素质,提高观察能力。通过学习编程游戏启蒙、可视化图形编程等课程,可以建立孩子的逻辑思维,提高思维能力。
发展局限
中国的少儿编程教育处于发展状态,如全球少儿编程语言Scratch,相对于发达国家,中国的渗透率较低。归其原因为以下几点
1、编程教育属于新事物,虽然已在各中小学进行教育建设,但是国内体系还未建设完善,家长的认知相对陌生等。
2、少儿编程教育的课程延续不足,后面涉及到的课程在难度、时间、学习能力等方面都有提升,对于选择如何进行下一阶段的家长来说,有一定的困扰。
3、中国STEAM教育资源和项目建设大多需要从国外引进,少儿编程教育机构多数存在有教师资源匮乏,在职教师专业能力参差不齐,使得少儿编程教育成效相对较差。
4、游戏化编程教育需要通过游戏开展来实现,但未得到部分家长的认知,且此类游戏课程从国外引进,大部分需要汉化。
5、儿童编程能力的发展,受其空间推理和运动能力的限制。由于这一年龄的儿童处于具体运算阶段,在编程环节仍需具体事物的支持,但一些抽象的编程语句,已经超越了这一阶段儿童的认知范围,从而导致儿童在学习上出现障碍。
教育模式
随着人工智能、电子信息技术的普及,家长逐渐认识到少儿编程教育的重要性,市场上涌现出大批少儿编程类教育机构。最初这些机构主要通过线下教育的方式来进行,一般为大班教学,随着互联网快速发展,社交软件的广泛应用,少儿编程教育催生了新的线上课程模式。同时,也逐渐由东部地区地区向中西部地区推进,教育教学模式进一步完善。教学形式呈现多样性,并且出现了动画制作、音频制作、游戏设计积木式趣味教学。
实行政策
中国
随着中国双减政策的落地,由于少儿编程教育属于信息技术教育的范围,并不受限于“双减”政策,从侧面体现了国家重视和促进学生全面发展的素质教育导向。中国教育部及国务院印发的《教育信息化“十三五”规划》《新一代人工智能发展规划》通知,里面提到把信息化教学能力纳入学校办学水平考评体系及在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育。
2017年,浙江省将信息技术提升为高考科目,山东省河南省等地教育厅省纷纷出台政策,助力编程教育普及,文件中提到对人工智能、编程教育、创意智造等创客教育资源进行整合,打造完善创客教育课程体系,以提高学生信息素养和创新素养,培养学生思维和动手实践能力。
发达国家
2014年9月,英国计算机列入国家课程框架,其中,有一条规定是要求5-7岁儿童需要了解算法,并能创建和调试简单程序。以色列芬兰西班牙等发达国家纷纷将少儿编程纳入义务教育课程中。
2016年,奥巴马政府推出“全民计算机科学计划”,并向各州投放40亿美元资金,以推动全美计算机科学教育。美国欧洲建立了各种编程学习网站,通过交互式在线课程为儿童提供基本编程概念的学习。
2017 年,日本发布有关在中小学中开展 STEAM 理念教学。其目标在于教会少儿编程。且决定在 2020 年开展新修订的《学习指导要领》,在这里也提出了关于小学设置的编程课程。
目录
概述
教育概念
发展历史
LOGO语言开发
玩具公司参与编程开发
儿童编程低谷期
儿童编程复兴期
发展现状
发达国家
中国
教育作用
发展局限
教育模式
实行政策
中国
发达国家
参考资料