原创《编程教育：日本中小学的必修课》
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［摘 要］随着以人工智能为代表的第四次工业革命时代的到来,日本政府与企业协作为中小学生“编程教育”提供学习与体验的平台.为全面培养学生的“编程思维”能力,日本文部科学省在新修订的中小学学习指导要领中,将“编程教育”纳入中小学必修课程.
［关键词］日本中小学；编程教育；必修课程
2020 年,第32 届夏季奥运会将在日本举行.是年,“编程教育”将作为日本所有小学的必修课全面开设,至2021、2022 年,日本所有初、高中也将按照新修订的学习指导要领开设“编程教育”必修课程.
一、目标直指培养“编程思维”
“人工智能就是机器展现出的智能”,即按照人类设定的程序逻辑或软件算法通过人类发明的芯片等硬件载体来运行或工作,其本质体现为计算,通过对数据的采集、加工、处理、分析和挖掘,形成有价值的信息流和知识模型,来实现对人类期望的一些“智能行为”的模拟.
从2010 年开始,席卷而来的以人工智能为代表的第四次工业革命,正在改变我们的生活.智能化和机器人的发展将带来新一轮的劳动力结构变化.随着人工智能的门槛逐步降低,人工智能可以代类完成很多辅助性的工作.
牛津大学、纽约市立大学等的研究报告预测,未来将有一半的工作被机器人和计算机所取代.比如：按照个人喜好推荐餐馆会代替自己盲目搜索,长途驾驶会代替简单导航,常见病症的诊断,甚至是飞行的指挥等.日本人在思考,那么未来几十年,我们的下一代需要什么样的“生存”能力呢？人工智能将给学校教育带来哪些变化？
在日本人看来,若当下的儿童没有充分具备有关计算机工作原理、大数据分析等与编程相关的知识、思维与能力,则必将被新时代所淘汰.日本政府认为,如果能让孩子从小学接触计算机编程的知识,用少儿编程工具掌握编程思维和编程原理,以此来锻炼他们的逻辑思维和系统化思维.这些从小接触编程的儿童,将能更好地融入未来人工智能社会.
依据日本文部科学省2017 年6 月发布的《新一期学习指导要领解说》,日本中小学编程教育的目标是,帮助学生形成时代所需的“编程思维”.编程教育的重点不是学会写代码,抑或是学习未来成为程序员的专业性极强的知识,而是让学生通过体验编程来了解如何与计算机交流,如何将所需解决问题的思路、方法和手段转化成计算机能够理解的形式,使计算机能够根据指令一步一步地工作,从而完成某项特定的任务,提高工作效率.这种弄清解决问题的思路后,将毫无遗漏的、前后顺序合理的指令传达给计算机的过程能够培养学生形成高效缜密的逻辑性思考能力,也就是“编程思维”能力.
我们不难发现,这种“编程思维”能力也就是2013 年日本所公布的“21 世纪能力”中所要求的“思考力”的一个组成部分.日本所倡导的思考力主要由逻辑的、批判的思考力,发现问题、解决问题的能力,创造力、元认知和适合的学习力构成.很显然,“编程教育”是涵泳日本学生思考力落地的抓手之一,也是学生借助“编程”这一媒介直通人工智能的“窗口”.
二、政府、企业联手为“编程”“预热”
近些年来,日本中小学掀起一股“编程”热浪,首当其冲,日本政府在其中发挥主导作用.日本首相安倍晋三曾明确强调,在技术进步日新月异的时代中,为培养充满创新及挑战精神的人才,使学生具备计算机的程序设计能力变得尤为关键,他希望日本的年轻一代能够适应并主导以人工智能、大数据、量子科技等为代表的第四次工业革命.
2017 年12 月,日本政府召开产业竞争力高端会议.会议提出用人工智能与大数据推进“第四次工业革命”是今后日本经济增长战略的核心,未来将进一步提升日本制造业的智能化水平,建立智慧工厂.面对日益发展的人类社会智能化,日本社会已意识到作为计算机信息时代的核心———编程,将会融入人类的日常工作与生活中,将成为像外语一样的一项基本技能.所以,日本政府启动部署新的成长战略草案,将编程科目纳入中小学学科教育当中.
在推进“编程教育”落地上面,日本企业是最大的推手.近年来,日本电报电话公司作为公益机构,组织开展了“暑期编程入门活动”,给“编程”爱好者提供了学习与体验的平台.
2014 年起,日本电报电话公司开展基于信息技术基础知识的体验思考与制作乐趣的“编程入门”活动.该公司利用暑期面向社会广泛招募为期3 天的小学生编程体验活动.体验内容分别为编程入门、编程挑战以及机器人编程三大板块.其中,编程入门将运用文部科学省网站的图像化编程语言引导学生进行简单的动画制作；编程挑战将挑战制作射击游戏；机器人编程则将通过机器人与计算机的链接,教导学生运用特定的软件围绕某一主题进行操控机器人运行的编程体验,培养了学生的“编程思维”.
日本一项最新调查结果显示,日本小学一至四年级的学生中,每10 人就有1 人定期参加假期或周末的“编程教室”,这些编程教室主要由企业、大学或民间团体运营,根据课程内容的不同,参加学生需要交纳每月4000 日元至10 万日元不等的学习费用.并且,参加暑期短期教育培训或实践活动的小学生中,每4 人就有1 人参加编程类活动.
参加“编程”体验学习的日本学生对学习“编程”赞赏有加,大多表示收获良多.“原来一直以为编程特别高深复杂,但没想到还是挺简单的,以后还想更多体验学习”；“在制作游戏的过程中自然而然就学会了高中数学的三角函数问题”；“通过编程深刻体会到一点小小的错误会导致全盘皆输,细节太重要了”；“看到自己的编程能够操控家用电器,这才发现其实编程就在你我身边”.
三、学校将成为“编程”的主阵地
其实,这些年日本中小学也零零星星地开展了一些“编程教育”的实践与探索：在小学的课外活动中,学生们可在计算机上体验动画人物的程序设计,但没有进行系统学习；不少初中在“技术·家庭”课程中教导学生进行编程,其他学科很少涉猎,学科存在局限性；虽然高中选修课中已纳入程序设计,但选修的学生数仅占全体学生的20%,学生参与面不广.
面对人工智能时代给社会和产业结构带来的变化,针对日本中小学开设“编程教育”的现状,日本教育审议会认为,日本中小学教育不仅只是培养高效率的劳动者,而且要通过教育改革培养能创造出新的价值的人才.因此,学校教育中不仅要教会学生生存的知识与技能,还要培养在未来智能化时代活跃在国际舞台所需要的资质和能力.
那么,开设什么样的课程可以达成以上培养目标,成为日本教育审议会研讨的重要课题.在近年的日本教育审议会上,除了讨论孩子们在学校“学习什么”之外,还研讨了“如何学习”以及作为成果的“能做什么”的资质、能力的现状.专家们一致认为,为培养学生适应未来社会的思考力、判断力和表现力,“编程教育”是一个好的载体与突破口.以信息技术为手段,有利于培养学生创造性地思考和解决问题的能力,能助力学生实现主体性、对话性的深度学习.
为落实教育审议会的精神,日本文部科学省就推进中小学编程教育召开了数次专家意见咨询会议.专家们表示,编程不仅仅是让孩子们掌握电脑程序的编辑技术,更是为了培养孩子们的逻辑思考能力.
在日本专家看来,在快速的技术革新中,如果学生拥有了“编程思维”能力,无论编程和信息技术的现状如何变化,都可以进行正确应对.同时,日本专家强调,“编程”不是学习特定的编码,而是掌握“编程思维”,因为在信息技术越来越走近人类生活中,人类不只是被动享受那些服务,而是要理解其工作,为自己所设定的目的而熟练使用,更好地服务于人类和社会建设.
因此,日本文部科学省规定到2020 年小学必须确保为学生提供计算机编程体验学习机会,到2021 年初中必须提供计算机编程课程内容,到2022 年高中必须提供情报科学学习内容,制定《教育信息化加速计划》,根据学生个性需求提供信息化教学资源,以增进学生对计算机、大数据等的理解.
根据日本文部科学省2017 年6 月发布的《新一期学习指导要领解说》,日本中小学倡导开展的编程教育并非一门独立的新课程,而是将其融入理科、数学、技术、家庭、综合学习时间、特别活动、校外活动等现行的学科和学校活动中.
譬如,在综合学习时间,在实施“编程教育”过程中,体验编程是在综合学习时间中作为学习本质的一种探究,所以需要充分考虑孩子探究性的学习.另外,课题是各学校按照学校教育目标来设定的,为此,要求学校对地域的课题和环境的课题等教材进行开发.
围绕2020 年开始的中小学编程教育必修化改革,日本社会普遍持赞同与支持的态度.有一专项调查结果显示,仅有约7%的妈妈持反对意见.约50%的妈妈表示十分赞同,而赞同的原因多为“能够让孩子掌握未来更多信息化社会所需的能力”“能给孩子提供未来职业选择的机会”等.针对编程学习给孩子带来的变化或影响,有82.4%的妈妈回答“孩子能够按照一定的逻辑顺序思考问题了”“开始积极学习了”,也有76.5%的妈妈回答“孩子的创造力提升了”“形成了为实现目标锲而不舍的精神”.
（作者单位：中山大学附属中学）
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