学生编程能力培养的有效策略与评估方法研究

屈红永

【摘要】本文探讨了在中学教育中培养学生编程能力的有效策略和评估方法。通过分析当前教学实践和学生编程能力的需求，本研究旨在提出一系列切实可行的教学策略，以及对这些策略成效進行评估的系统化方法。研究的最终目标是为教育工作者提供一套工具，帮助他们有效地提升学生的编程技能，从而满足信息时代的教育要求。

【关键词】编程教育  教学策略  学生能力培养  教学评估  教育技术

【中图分类号】G633   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2024）02-0049-03

在信息技术迅速发展的今天，编程教育已成为中学教学的重要组成部分。学生编程能力的培养不仅关系到个人的技能发展，也是提升国家竞争力的关键。本文首先分析了编程教育的重要性和挑战，然后引出研究的主题和目的。

1.编程能力在中学教育中的重要性

编程能力在中学教育中的重要性不容忽视，这不仅因为它作为一种实用技能对于未来职业生涯至关重要，也因为它在学生认知和个人发展中起着关键作用。

编程已经成为现代社会的基础技能之一。在技术不断进步的今天，编程能力对于理解和参与数字世界至关重要，它不仅限于计算机科学领域，而且在设计、工程、数据分析等多个学科中均有应用。编程教育鼓励学生发展系统性思考和逻辑推理，通过编写和调试代码，学生学会如何解构问题，逐步解决，这种技能可转化为其他学科和生活场景中的应用。编程挑战能够使学生创造出在虚拟或物理世界中运行的东西，这种创造过程激励了其创新思维和创造力的发展。通过编程，学生可以将他们的想象力转化为现实，这是一个非常有力的学习体验。

许多未来的职业都将需要基本的编程知识[1]。提前在中学阶段接触编程，可以帮助学生为未来的学习和工作做好准备，尤其是在STEM（科学、技术、工程和数学）领域的职业。编程能力的培养是提高数字素养和媒体素养的重要组成部分。学会编程帮助学生理解和评估媒体内容，同时也培养了他们对信息技术的批判性思考。在编程过程中，学生学会如何负责任地使用技术，理解它对社会的潜在影响，并通过技术解决方案来解决现实世界的问题。

2.现有编程教学策略的分析

2.1传统教学方法的局限性

传统教学通常采用讲授式的方法，教师主导课堂，学生被动接受信息，这种单向传递的方式可能会抑制学生的探索精神和创造力。传统编程教学往往过分强调语法规则和编程概念，而不太重视实际问题的解决和项目驱动的学习，这可能导致学生难以将学到的知识应用到现实世界的情境中。传统方法未能有效地将编程理论与实践相结合，学生虽掌握了编程语言的语法，但在创建实际程序时却无从下手。

在传统教学中，评估通常依赖于笔试和代码测试，这些不能全面衡量学生的编程能力，尤其是他们解决复杂问题的能力。编程技术发展迅速，但传统课程更新滞后，导致教学内容过时，无法跟上行业的最新趋势和技术发展。由于缺乏互动性和个性化学习路径，传统教学方法可能无法激发学生的兴趣和参与度，使得学习体验不尽人意。软技能如团队合作、沟通能力和时间管理在编程项目中同样重要，但这些技能在传统编程教学中往往被忽略。

2.2创新教学模式的尝试与挑战

创新编程教学模式的尝试是为了解决传统教学方法的局限性，提高学生的编程技能和整体的学习体验[2]。通过实际项目让学生在解决问题的过程中学习编程，鼓励实践和探索，而非仅仅停留在理论学习上。使用翻转课堂，让学生在家预习新概念，课堂时间用于讨论、实践编程任务，增强了学习的互动性和实践性。让学生以小组形式合作解决编程问题，从同伴学习中发展技能，同时提升沟通和团队合作能力。使用游戏设计原理和技术来增加编程教学的趣味性，通过游戏激发学生的学习动力。利用在线资源和平台提供个性化和自适应学习经验，允许学生按照自己的节奏学习。通过竞赛激发学生的竞争精神和学习热情，同时提供真实世界的编程经验。

但创新教学模式往往需要额外的技术和教学资源，这可能超出一些学校的预算和能力。教师需要接受新的教学法的培训，以有效地运用这些方法，这要求时间和金钱的投入。学生可能习惯了传统的教学方式，对新的学习方式的接受和适应需要时间，难以对项目驱动的学习和软技能进行标准化测试和评估，传统的评价体系可能需要更新以反映新的学习成果。编程技术的快速发展意味着教学内容和项目需要不断更新，以保持相关性。保持教学质量和确保所有学生都能从新模式中受益是一个持续的挑战。

3.学生编程能力培养的有效策略

3.1 教学内容与方法的设计

教师可以将编程概念分解为小块，从基本的编程构建块开始，逐步引入更复杂的概念，确保学生在进入下一个更难的阶段之前，已经充分理解并掌握了当前的概念。将编程与数学、科学和艺术等其他学科整合，让学生看到编程在多个领域中的应用，通过实际问题和项目，将编程技能与学生的兴趣和学科内容联系起来。设计真实世界的编程项目，让学生在解决实际问题的过程中学习编程，分析真实的案例研究，让学生从专业编程实践中学习。引入不同的编程语言和环境，如Scratch、Python等，以适应不同年龄和技能水平的学生，提供各种平台和工具，以适应不同的学习风格和需求[3]。

鼓励学生通过实践活动积极参与学习过程，如编码练习、小组项目和编程挑战，使用互动式教学工具和平台，如在线编程练习和模拟器，增加课堂的动手操作。提供及时和具体的反馈，帮助学生理解他们在编程中的强项和待改进的地方，鼓励学生迭代和改进他们的代码，体验真实的软件开发过程。鼓励学生通过配对编程或小组项目相互教学，共享知识和解决问题的策略，促进学生之间的讨论和协作，建立社区感和支持网络。

3.2 学习环境与资源的优化

提供一个积极、包容且鼓励探索的课堂氛围，使学生能够自由地尝试和犯错，确保物理空间如计算机实验室的布局能够促进合作和交流，配备适当的硬件和软件资源。确保所有学生都能够访问到所需的技术资源，包括计算机、编程软件和高速互联网连接，提供在线编程平台和云服务，使学生能够在校内外继续学习和编程。提供多样化的教材，如教科书、在线教程、视频课程和编程指南，以适应不同学习风格，整合开源资源和社区项目，如GitHub上的项目，让学生能够参与真实的编程实践。

为教师提供专业发展培训，帮助他们掌握最新的编程教学方法和技术，建立教师支持网络，鼓励在编程教学方面的协作和资源共享。设立特别的编程区域或创客空间，让学生能夠进行实际的编程实践和项目创作，为学生提供各种硬件编程工具以及与物联网和机器人相关的设备。

3.3 学生自主学习与合作学习的结合

结合学生的自主学习与合作学习是培养编程能力的一种有效策略。这种方法不仅强化了个人的探索和独立解决问题的能力，而且还促进了团队合作和社会互动技能的发展。设定清晰的学习目标和期望，让学生知道他们在编程学习中要达成的具体成果。提供一系列编程任务和挑战，让学生可以根据自己的兴趣和技能水平选择合适的项目来完成。使用个性化学习平台，允许学生根据自己的学习进度和理解能力自定学习路径[4]。

4.编程教学的评估方法

4.1 形成性评价与过程性评价的应用

在编程教学中，形成性评价和过程性评价是两种重要的评估方法，它们帮助教师了解学生的学习进展，同时也为学生提供了关于他们学习状态的反馈。这些评价方法强调了评估的连续性和多维度，不仅关注最终的成果，而且关注学习过程本身。

学生定期提交代码，教师进行审查，提供具体的改进意见，通过代码审查，教师可以评估学生对编程概念的理解和应用。鼓励学生对自己的编程项目进行自我评估，以及互相进行同伴评估，这可以帮助学生发展批判性思维技能，并学会从其他人的视角看待自己的成果。在编程练习和项目中提供实时反馈，帮助学生及时了解自己的进步和存在的问题，反馈可以是教师的口头评论，或者是通过在线平台自动生成的。安排定期的小测试和练习，以评估学生对特定编程概念的掌握，这些测试应该是低风险的，其目的是为了学习和成长，而不是为了最终成绩。

过程性评价中要求学生保持项目日志或开发日记，记录他们在编程过程中的思考、遇到的挑战和解决方案，通过这些记录，教师可以更好地理解学生解决问题的方法和思维过程。设定项目的关键里程碑，并在每个阶段进行评估，确保学生按计划推进，这种评估方法强调了学习过程的每个步骤，而不仅仅是最终产品。评估学生在小组项目中的参与度和贡献度，以确保每个成员都积极参与编程活动，这可以通过观察、小组讨论和项目贡献的文档来进行。定期进行正式和非正式的观察，记录学生在课堂活动中的表现和互动，观察可以帮助教师捕捉到学生在非正式环境下的学习表现和进步。

4.2 教学反馈与调整的重要性

在编程教学中，教学反馈和调整是评估过程中不可或缺的组成部分。它们不仅提供了对学生学习状态的即时理解，还为教学方法的持续改进提供了依据。

教学反馈可以即时诊断学生在编程学习中遇到的问题，允许教师及时提供必要的支持和资源，及时调整教学方法可以帮助学生克服学习障碍，防止他们在理解上的小误差变成更大的误解[5]。反馈和调整有助于为每个学生量身定制个性化的学习经验，确保所有学生的需求都得到满足，这种个性化可以提高学生的参与度和满意度，增强学习的效果。教学反馈提供了评估特定教学策略有效性的机会，教师可以基于这些信息优化他们的教学方法，调整教学策略以适应学生群体的变化需求，确保教学内容始终保持相关性和吸引力。

通过教学反馈，学生可以了解自己的学习进展，这增强了他们的自我监控和自我调整能力，学生被鼓励根据反馈自主调整学习策略和方法，这是培养终身学习能力的重要步骤。反馈和调整促进了师生之间的沟通，教师通过反馈了解学生的想法和感受，而学生则了解教师的期望，这种互动有助于建立信任和尊重，为积极的学习环境打下基础。教学反馈不仅对学生重要，对教师的专业发展同样重要，教师可以利用这些信息进行自我反思和职业发展，以维持高质量的教学标准。

5.实践案例分析

智慧图书馆的光线控制与分析项目涉及设计和开发一个智能光线控制系统，用于图书馆内部环境的光线管理。该系统能够根据室内外光线条件和用户需求自动调整内部光照，确保最佳阅读环境。

教学目标为提升学生的编程技能，特别是在物联网（IoT）和自动化领域。增强学生解决实际问题的能力，培养学生的创新思维和团队合作能力。让学生通过参与实际项目来学习编程和系统设计。项目需要结合编程、电子工程、环境科学等多方面的知识，促进学生对于各类知识的探索，让学生在真实的图书馆环境中测试和优化他们的系统。

进行项目进度的定期评估，通过定期检查，确保学生能按时完成项目的不同阶段的目标。对系统的技术性能进行评估，包括光线控制的准确性、系统的响应速度等。评估学生在团队合作中的表现及个人对项目的贡献。组织一个展示会，让学生展示他们的成果，并接受同学、教师的评价和反馈。

通过这个案例，学生不仅可以学习和应用编程知识，还能通过实际项目来提高解决实际问题的能力，培养创新思维和团队合作能力。同时，这种案例也展示了如何有效评估学生在编程项目中的表现和学习成果。

6.结束语

随着编程教育的普及和重视，教育工作者必须探索和应用更有效的教学策略，并建立科学的评估体系。本文提出的教学策略和评估方法有助于实现这一目标，促进学生编程能力的全面发展。未来的研究应继续关注教学实践的创新和评估工具的完善，以实现编程教育的持续进步。

参考文献：

[1]陈英琼.汉中市中小学生编程学习投入影响因素研究[D].汉中：陕西理工大学，2022.

[2]曾雨芊.面向初中生计算思维培养的结对编程策略研究[D].广州：广州大学，2022.

[3]刘爽.以创造性思维培养为导向的初中编程教学实践研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2022.

[4]顾菲尔.基于学习风格差异的结对编程学习对中学生计算思维的影响[D].武汉：华中师范大学，2022.

[5]尚艳.证据导向的初中编程项目式教学设计与实践研究[D].曲阜：曲阜师范大学，2022.