国外跨学科融合的编程教学模式研究——以芬兰、日本的编程为例
朱小妮  熊冬春（通讯作者） 戈琳 曾培辉 许引 李镇慧
南宁师范大学计算机与信息工程学院教育技术系
随着人工智能时代的到来，编程能力开始被产业界和教育界重视，成为世界各国培养新时代人工智能人才的战略重点。新时代学生的编程能力将极大地影响社会的人才培养与人工智能发展进程。世界各国已经在国家政策层面将编程教育纳入K12教育发展战略规划，围绕人工智能教育系列活动培养新时代学生的编程能力，以抢占人工智能教育发展的战略高地。而跨学科交叉融合的编程教育是人工智能时代下社会发展的需求，本文使用文献分析法，对国内外跨学科融合的编程教育研究现状和教学实践等进行梳理与分析，研究
其他国家的编程教育教学方法，
以期对我国青少年编程教育的开
展提供借鉴，同时就我国青少年
编程教育的实施，提出了一些策略
性思考。
●跨学科融合的编程教育的
内涵与起源
什么是跨学科融合的编程教
育？依据于国文、曹一鸣对跨学科
教学的定义，可得出跨学科融合的
编程教育是指将编程与其他学科
之间建立有意义[1]、有价值的联系，
并以此联系作为纽带将学科融合，
进行跨学科融合教学，以培养学生
的批判思维和计算思维。而“融合”
一词在教育界有两个层面的释义，
一方面，融合教育是针对特殊儿童
的教育，是20个世纪“回归主流”教
育理念后的全新教育理念，该教育
理念主张特殊儿童回归主流社会
和主流文化，目的是让每一个儿童
都能得到公平的教育机会，使其能
满怀信心而又坚韧不拔地在理想
和现实的驱动下最大限度地发挥
自己的潜能，成为推动人类文明进
步的力量。其核心是保障有质量的
教育公平，最终目标是实现教育民
主。[2]跨学科融合的编程教育，通过
跨学科融合教学降低编程教育的
摘要：本文梳理了国内外编程教育的现状，以及跨学科融合的编程教育的内涵与起源，着重分析了芬兰、日本两国中小学跨学科融合的编程教育的教学模式，并针对我国中小学编程教育的现状与问题，探讨我国跨学科融合的编程教育教学模式，以期为推动我国中小学编程教育与其他学科融合提供借鉴。
关键词：编程教育；跨学科融合；教学模式
中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）03-0081-05
门槛，将多学科知识观念应用于编程教育教学过程，培养学生编程能力，从而促进教育公平。另一方面，教育信息化历经工具辅助、整合应用和融合创新三个阶段，编程教育作为教育信息化的一个产物亦在经历融合创新阶段，跨学科融合的编程教育是将编程课与其他学科融合教学，甚至是跨多学科深度融合教学。跨学科融合的编程教育是在学科间建立有价值有意义的联系，同时引导学生能使用两个或多个学科的知识综合解决一个问题或现象，这也是一种有意义的深度学习，能有效促进学生对知识或现象的理解。
●国外跨学科融合的编程教育教学模式研究现状
1.芬兰中小学编程教育的教学模式
芬兰拥有闻名世界的教育系统，其教育公平亦备受称赞。国际学生评估项目简称PISA项目（The Program for International Student Assessment），该项目是经济合作与发展组织（OECD）开展的针对15岁学生阅读、数学、科学能力评价研究的项目。从2000年开始，该项目每3年进行一次测评，而英国人曾将PISA比喻为“教育界的世界杯”竞赛。芬兰自参加PISA测评以来，一直表现卓越，不断交出令社会满意的成绩单，引起国际社会的广泛关注。
（1）在国家政策层面
芬兰于2014年修订《基础教育国家核心课程》，并于2016年秋季正
式实施，该文件提出了基础教育阶
段学生应具备的七大核心素养，并
以此为基础构建学科课程体系（不
分科，以分促和）。[3]芬兰《国家课程
框架》提出，“从2016年8月起，面向
7～16岁学生的所有学校必须在课
程大纲中留出一段时间（每年至少
一次，持续数周）用于跨学科的现
象教学，具体时间长短和次数由学
校自行决定”。芬兰在国家政策层
面对跨学科教学提出总的要求，并
采取分权制，具体的实施方案由学
校和教师决定，给予学校和教师自
主决定的权力。《2020芬兰教育与
培训战略目标》中提出，基础教育的
一项重要目标就是巩固公民技能和
促进“跨课程教学与学习”。[4]
（2）在教学理论层面
芬兰的教育目标立足于未来，
培养人工智能时代的新型人才。基
于跨学科教学理念，在2014的课标
中提出了现象教学的方法，即选择
现实生活中的真实现象或话题，从
不同学科知识领域进行解读，鼓励
学生充分表达自己的知识和经验，
积极提问，探寻答案，将所学的知识
和信息融会贯通得出结论。芬兰的
现象教学理念与STEAM教育理念
不谋而合，但在芬兰本土并不采取
STEAM教育，只进行现象教学。
（3）在学科教学层面
在母语和外语课融合教学上，
对于喜欢听故事的学生，可以通过
讲故事的方法，传授计算机科学中
“序列”的概念。学生会在故事中明
白，不同的结果是由于不同的指示
产生的。也可以通过讲故事的手段
引入计算思维，如如何将大问题分
解成小的，一步一步创建计划，寻
规律，通过讲故事跳出固有思维
模式，培养学生的计算思维和编
程思维。其中，芬兰程序员Linda
Liu kas创作的讲故事型编程书
Hello Ruby就是通过讲故事的方
法让读者理解编程和算法，现已被
翻译成22种语言，为全球各地的孩
子们开启编程的启蒙之路。
在与数学课融合教学上，使用
可视化编程工具画图，将故事及路
径记录在纸上，并且让学生也沿着
这一轨迹编写一个相似的程序，学
生之间相互编程的过程也培养了
学生的自主创新能力。芬兰的编码
ABC网站在2017年进行的“代码的
影响调查研究”中发现，将编程与
数学学科结合教学，可以提升学生
学习编程的热情，同时学生的解决
问题能力和协作能力有所提升。
在与艺术课融合教学上，学
生在音乐声中，重复一系列舞步来
感受“循环”这个计算机科学的概
念——拍手，拍手，踏步，踏步，跳
跃！然后重复。课程采用不同的组
合，学生可以学习不同的循环类型，
也可以通过学习织毛衣体会计算
机科学中“循环”的概念，因为织毛
衣就是由一系列针法组成的，有时
针法要变化，有时不变化。通过这
一类活动，可以让学生理解编程里
“循环”的概念。
芬兰依据课程改革的总体方向，在教学理念上强调跨学科深度融合，通过课程融合让学生跨学科综合学习，对同一现象进行深度理解，从而培养学生的编程能力。芬兰跨学科融合的编程教育能让学生在课堂中多动脑思考，更关注思考过程、跨学科知识的融合过程，减少了学生对计算机技术的依赖。芬兰在2018年PISA测评项目中，其科学素养排名位居前十。
全球知名编程开发人员技能评估平台Hacker Rank在《2018开发者技能报告》中指出：在编程学习时，最好的学习方法是将编程置于一个学科中进行学习，将编程教育与其他学科融合学习能提高学生的学习效率。
2.日本中小学编程教育的教学模式
日本是开展青少年编程教育的先进国家之一，与英美等国将编程作为一门独立的学科授课不同，日本是将编程与其他学科融合进行教学，目的在于帮助学生形成时代所需的编程思维。[5]例如，日本文部科学省公布的小学新版教学大纲中，将编程思维定义为：为了实现自己的意图，通过理性思考确定各个步骤的最优组合并逐步完善，从而逐渐接近最理想的结果。[6]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时，人类不应只是被动享受那
些服务，而应理解其工作原理，使其
更好地为我们所用，更好地服务于
人类的社会建设。
（1）在国家政策层面
自20世纪50年代起，日本开始
教育信息化的进程，在编程教育方
面，文部科学省于1998年将程序计
算和编程定为中学必修内容，引导
开展中学机器人教育实践。2016年，
“日本一亿总活跃计划”推动编程
教育必修化，以培养顶尖的信息化
人才。《教育信息化加速化计划》中
提出，应成立官民联合组织，开展
建设“智慧学校”，大力推进基础教
育阶段的编程知识学习，积极利用
ICT构筑社会综合教育体制。[7]同
时，制订小学新学习指导要领，将编
程教育定为理科和数学的必修内
容，培养学生编程所必需的逻辑思
维。同年，依据文部科学省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。由此
可见，日本将持续深化开展编程教
育低龄化，构建初、中、高等教育的
完整体系，同时推动社会组织经济
发展和科学素养的提升。
（2）在教学理论层面
2016年12月，日本中央教育审
议会发布了《关于幼儿园、小学、初
中、高中以及特别支援学校学习指
导要领的改革及必要策略》，提出
日本的基础教育课程将重点从四
个方面进行变革：一是明确学科的
学习意义，开展跨学科学习。二是
衔接社会，打造学校的特品牌。
三是实现每一名学生的丰富学习。
四是围绕学校评价，进行一体化改
革。为了落实这四个方面的改革，为
学生营造充实的学习生活、学校与
社会共享理念相互协作、打造“与
社会共发展的学校”是大势所趋。
因此，日本确立了今后十年基础教
育课程的发展理念，即实现“向社
会开放的教育课程”。[8]
（3）在学科教学层面
在日本，信息教育分为信息的
科学理解、信息活用的实践能力、参
与信息社会的态度等，但是从小学
到初中、高中，各阶段的系统学习是
不同的。特别是在小学教育阶段，
编程是通过移动实物、制作图画和
动画等体验活动，以培养学生的逻
辑思考能力。
①与母语课程融合。学生在
学习敬语使用时首先了解自身与
他人的关系再使用适当的敬语。将
Scratch编程引入敬语的学习中，可
以假设场景和人物，学生可以不断
地选择与之匹配的称谓，通过角
对不同敬语的表情，让学生自己思
考和发现敬语的使用机制。[9]
②与数学融合。让学生先学习
多边形的定义及其基本特征，利用
编程环境传达画正多边形的准确
信息，思考怎样才能画出正多边形。
学生通过编程画图的过程，深刻理解多边形内角、外角、边的相互关系。而教师教学生“这样写程序的话，正多边形就会画出来”，而不是让学生通过模仿程序来画正多边形。其目的并不在于“使用程序实现正多边形”，而在于“思考写什么样的程序才能实现正多边形”，从而达到培养学生编程思维的目的。[10]
③与理科融合。作为理科，从“效率性”“有效利用”的观点出发，将节能和日常生活联系起来进行考虑，同时希望通过与编程联系起来培养学生的逻辑思维能力。例如，从“电力的有效利用”的观点出发，利用传感器等元器件感应人的离开，通过编程使电器自动断电，从而实现电的有效使用。该过程不仅能够培养学生的逻辑思维能力，还可以培养学生的创造力和主动解决问题的态度。[11]
④编程教育融入综合学习。日本文部科学省在2019年10月公布了《小学编程教育教案集》，该教案集是由未来学习社团、民营企业和有识之士共同编撰，并聚焦于“编程教育在社会中如何被利用”“编程对我们的生活和社会环境的影响”。学生在编程学习的过程中通过理解学习目标、向社会人员收集信息、整理分析和总结的过程培养社会责任感和逻辑思维能力。
● 总结与启示
综上所述，从芬兰和日本两国的编程教育教育模式可以看出，两国都在国家政策上给予编程教育
发展的土壤，并在教学理论上提供
了理论导向，在学科层面采取跨学
科融合教学的教学模式。
1.政策层面
国家政策是青少年编程教育
的顶层设计，是青少年编程教育发
展的有力保障。政府作为编程教育
发展的顶层设计者、倡导者和推广
者，首先需要在政策层面制定编程
教育发展的规划纲要，完善青少年
编程教育的课程体系，加快课程建
设、教材研发，改进人才培养模式、
评价体系，并明确规定青少年的编
程水平不能作为学业选拔的手段，
而是用于培养学生的计算思维和
逻辑思考能力，为学生日后的学习
生活和工作产生提供指导。其次，
为确保具有跨学科教学能力的师
资来源，开展青少年编程教育的师
资和人才培养，对职前师范生进行
专业培训。师范生是未来教师的专
业后备军，应着重培养其编程教育
理念；给在职教师做好相关的继续
教育工作，培养一线教师的编程教
育理念和编程素养。将青少年编程
教育发展分地区、分学段、分年级
逐步推广，并投入资金支持。做好低
学段学生的编程教育推广，因为从
经济和发展的角度来看，与较晚开
始的干预相比，从幼儿教育开始的
干预成本更低，效果更持久。[12]芬
兰的编程教师在教学上具有很大
的自主权，教师可以依据当地人文
经济发展情况制订相关的教学方
案，因此适当给予学校和教师自主
权，可以发展具有地区特的编程
教育。最后，鼓励中小学与高校合
作，推进编程教育的发展，联合社
会企业等各方力量积极参与青少
年编程教育的产品研发。
2.理论层面
首先要明确青少年编程教育
的教学模式，青少年编程教育的本
质在于编程过程中对思维能力的
培养。编程作为一种“新文化”，为
青少年思维方式的形成、情感沟通
表达交流提供了独特的培养方式。
但编程课要想作为一门具有与语、
数、英同等课堂地位的独立学科在
基础教育课堂中讲授、普及，在短
时间内还很难实现[13]，因此，将青少
年的编程教育与其他学科建立有
意义有价值的联系，并以此联系作
为纽带将学科融合，进行跨学科融
合教学，可以降低编程课作为新型
课程的学习难度和外在阻力，从而
达到培养学生的逻辑思维能力的
目的。其次，明确青少年编程教育的
教育价值，编程人才、具有跨学科
综合能力的人才培养是根据人工
智能时代社会对人才的需求来进
行的，不是单纯地为了跟随开展的
而潮流。
3.学校教学层面
首先，将青少年编程教育课程
与教学活动相结合。借鉴芬兰跨学
科融合的编程教育，将编程教育与
其他学科深度融合，使得少儿编程
教育不用一直坐在计算机前研究编
参考文献：
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[4]韩宝江.芬兰基础教育的现象教学（三）[J].基础教育参考，2019(05).[5]罗朝猛.“编程教育”：日本中小学的必修课[J].教书育人，2018(02).[6]搜狐网[EBIOL].www.sohu/a/335314204_469602线上编程课排名
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小学校を中心としたプログラミング教育ポ～タル[EB/OL].miraino-manabi.jp/content/111.[11]小学校を中心としたプログラミング教育ポ～タル[EB/OL].miraino-manabi.jp/content/136.[12]Cunha，F.&Heckman，J.(2007).The technology of skill formation[J].American Economic Review，2007 (02)，31-47.[13]孙立会，周丹华.儿童编程教育溯源与未来路向——人工智能教育先驱派珀特的“齿轮”与“小精灵”[J].现代教育技术，2019(10).
第一作者简介：朱小妮（1996.3—），女，汉族，广西玉林人，在读研究生，研究方向为信息化教学设计、教育信息化与教师专业发展。
基金项目：基于大数据技术学科主题词库的构建及应用研究——以教育技术学为例（项目编号：202010603047）。
程和算法，可以结合实际教学活动，对学生进行脱离“计算机”的编程思维训练，培养其编程思维及综合实践能力。对于信息化教学环境较为落后的地区也可以通过融合的编程教育培养模式培养学生的编程思维，进而有效促进教育公平。
其次，强化一线教师对青少年编程教育的重视程度。跨学科融合的青少年编程教育不是教育者的一时热血，而是在时代发展和国际环境的共同推动下产生的，应该
让一线教师意识到编程教育对学生逻辑思维能力培养的重要性。应培养教师的编程教育意识，使他们像热爱语文、数学等学科那样热爱编程教育，并有意识地将编程教育融入其他学科的教学。
最后，教师与教师、教师与学生之间创建跨学科编程学习共同体，即具有不同学科背景的教师一起合作编排编程教案，将所有教案陈列出来并甄选出优秀成果作为共同的教学案例。另外，教师与学
生在自然环境下，围绕某一个感兴趣的实际问题，建立学习共同体。该共同体可以由不同学科背景的教师和学生组成，针对待解决的实际问题开展跨学科的编程活动。因为，学习共同体可以使教师和学生积极地参与其中，使学习过程充满活力，同时，在师生交流学习的过程中，教师可以有效地将学生的学习向广度和深度引导，促进学生进行深度学习。

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