基于共生理论的乡村编程教育振兴模式构建与实证研究

王康 姜新华 彭林

摘要：本文基于共生理论，构建了“物智双扶、三方共赢”的乡村编程教育振兴模式的理论框架，并以湖北省学生信息素养提升实践活动宣恩县“送培送展”活动为例开展了为期三个月的实证研究。结果表明，该模式能有效促进学生的计算思维能力发展和编程自我效能感提升，是实现乡村编程教育发展的有效途径，可为乡村科创教育振兴提供借鉴参考。

关键词：共生理论;编程教育;乡村振兴模式;三方共赢

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）11-0080-05

● 研究背景

计算思维作为21世纪数字化公民的核心能力，已成为中小学信息技术学科核心素养的重要组成部分。基于这一认识，笔者所在省市教育信息化主管部门针对乡村特别是偏远山区学校较难落实信息技术课程的现状，开展编程教育振兴帮扶活动，以促进师生计算思维能力和信息素养提升，推动区域教育优质均衡发展。因此，本文基于共生理论，构建“物智双扶、三方共赢”的编程教育帮扶共生模式，以湖北省学生信息素养提升实践活动宣恩县“送培送展”活动为例开展实证研究，以期为偏远农村地区编程教育帮扶活动提供参考，进而推动区域编程教育均衡发展。

● 编程教育帮扶共生框架

共生理论由德国生物学家德贝里提出，他认为不同群体之间普遍存在信息传递、合作共赢、物质交流、能量传导等共生行为，这样的行为关系能够让群体各方更好地适应环境，以得到共同的、更好的发展。本文提出的编程教育帮扶共生系统框架，如图1所示。

编程教育帮扶共生系统中的教育行政部门、企业、帮扶学校是三个基本共生单元，三者相互联系，构成了编程教育帮扶的共生基础。教育行政部门作为帮扶政策、智力支撑的供给方，企业作为编程教学物资装备的供给方，帮扶学校作为学生信息素养提升的需求方，三者形成一定的供需共生关系，存在相互影响和共同生存的可能，三个基本共生单元构成了一个帮扶共生体。

编程教育帮扶共生体的共同触点是编程教育项目，构成共生界面。也就是说，帮扶学校需要通过编程教育项目来搭建编程教育环境，培训编程教育教师，指导编程教学活动，提升学生信息素养。企业能够为学校搭建编程教育环境提供装备支撑服务，并实现企业品牌宣传与社会责任。教育行政部门通过编程教育项目，为学校师资培训和编程教学活动提供定制化的专家指导服务。

因而，笔者所在课题组基于编程教育项目，构建了“物智双扶、三方共赢”的共生模式，即通过企业捐赠获得编程教育物资装备，快速改善偏远山区帮扶学校的编程学习环境，通过教育行政部门的编程教育专家指导组获得编程知识与技能、教与学方法等智力支持，提高偏远山区帮扶学校编程教育水平，逐渐提升师生信息素养。

● 编程教育帮扶共生的实施路径

基于编程教育帮扶共生框架，结合湖北省学生信息素养提升实践活动宣恩县“送培送展”活动实践，笔者提出了编程教育帮扶共生的实施路径，如图2所示。

1.政策引领，帮扶共生

省级教育信息化主管部门制订“送配送展”方案，成立领导小组，组建省级帮扶活动专家组，充分整合编程教育企业力量，采取线上线下融合组织方式，在创客、机器人、人工智能三个编程项目中实施送器材、送课程、送培训、送活动等帮扶内容，指导帮扶学校做好学习环境建设、课程开设、师资培育与活动推广，促进师生信息素养和创新能力提升。

2.物智双扶，同向驱动

企业与帮扶学校对接，将对应编程项目的器材装备和相关课程资源免费配送至帮扶学校，学校预留活动教室作为编程教育实验室，双方共同做好设备交接、安装和调试工作，搭建好编程教学环境，筹备好编程师资。省级专家组成员参与由学校主导组建的编程项目三方帮扶共同体，为学校开展编程教育教学提供智力保障。

3.培训指导，项目落地

在编程教学环境与专家支撑团队的双轮驱动下，线下开展理论知识、结构搭建、编程应用、教学实践等方面的系统培训，并以远程视频的方式参与课堂教学与交流展示活动的“云端”指导，常态化持续推进帮扶学校编程教学，指导学生产出项目作品和教师教学成果。

4.社团教学，合作创造

在专家支撑团队的指导下，学校组织教师开展为期三个月的社团式编程教学，在教师协的助下，学生通过小组合作生成创意，经历方案设计、作品搭建与编程创造、调试与改进等学习过程，最终形成小组作品，完成项目任务。

5.展示交流，提炼成果

省级教育信息化主管部门依托各类活动，组织帮扶学校师生参加交流，展示学生作品和教学案例，以交流展示活动进一步提升师生信息素养。

6.评价总结，示范推广

省级教育信息化主管部门组织专家组，开展帮扶成效测评，通过评价量规采取增值评价方式评估学生计算思维能力和编程自我效能感，通过问卷形式评估帮扶工作满意度，同时总结编程教育帮扶成功经验与有效途径，形成帮扶总结报告。

● 研究设计

1.研究对象

本研究以参与湖北省学生信息素养提升实践活动宣恩县“送培送展”活动的义务段（4～8年级）学生为研究对象。“送培送展”活动周期为3个月，共有6所学校的学生参与，其中小学4所，初中2所，学生在活动前后通过问卷星填写问卷，共收集前测190份，后测157份。

2.研究方法

采用单组前后测教育实验研究方法，探究编程教育帮扶模式对中小学生计算思维与自我效能感的影响，评估帮扶实施效果，得到前后测配对数据68份，其中男生的44份，女生的24份。

3.測量工具

评测问卷由计算思维量表和编程自我效能感量表两个部分构成，共计38道题项，其中计算思维量表23道题项，编程自我效能感15道题项，分别测量学生的计算思维能力水平和编程自我效能感水平。

（1）“计算思维”量表

采用张屹（2020）研发改进的小学生计算思维量表[1]，该问卷共23道题项，从创造力、批判思维、问题解决能力、算法思维、合作能力等五个维度调查学习者的计算思维能力，问卷采用李克特5分制量表（1分最低，5分最高，平均得分1～5分）。本研究中计算思维量表克隆巴赫系数为0.963，表明该问卷具有很高的信度。

（2）“编程自我效能”量表

采用Kong（2017）开发的小学高年级学生编程自我效能感量表[2]，该问卷共15道题项（其中编程知识7项，编程技能8项），用来评估学生对自己应用编程知识和技能解决计算问题的能力的感知和判断，问卷采用李克特5分制量表（1分最低，5分最高，平均得分1～5分）。该研究中编程自我效能感量表克隆巴赫系数为0.944，表明该问卷具有很高的信度。

● 研究结果

对前后分发的问卷回收，并使用SPSS20.0对配对成功的学生数据进行分析。

1.计算思维能力

（1）活动后，学生计算思维能力显著性提升

在参与“送培送展”编程学习活动后，学生的计算思维能力总体水平及各分维度水平均有显著性提升。如图3所示，学生在创造力、批判思维、问题解决、算法思维和合作能力等计算思维的各个维度上均值都明显高于前测。

接着采用配对样本T检验进行推断性统计分析，进一步探究活动前后学生计算思维能力的差异是否呈现显著性。结果显示，活动后的学生计算思维总体水平及各分维度水平均显著性提升。活动前的学生计算思维能力均值为4.27，活动后的学生计算思维能力均值为4.87，前后测差异呈现显著性（T=-8.756，Sig.=0.000<0.0001）。在创造力、批判思维、问题解决、算法思维、合作能力等计算思维分维度上，前后测差异均呈现显著性（显著性均为0.000，小于0.001）。

（2）女生的计算思维提升幅度显著高于男生

在参与活动前，女生与男生在计算思维上没有显著性差异。在在参与活动后，女生的计算思维总体得分显著性高于男生;在分维度上，女生的批判思维和合作能力维度显著性高于男生，而在创造力、问题解决和算法思维维度上，女生得分略高于男生，但两者无显著性差异。

（3）不同学段学生的计算思维能力提升情况无显著性差异

在参与活动前，不同学段学生的计算思维无显著性差异。在参与活动后，初中生得分略高于小学生，但无显著性差异;各分维度都无显著性差异。

2.编程自我效能感

（1）活动后，学生编程自我效能感显著性提升

在参与“送培送展”编程学习活动后，学生的编程自我效能感有显著性提升。从分维度上看，学生的编程自我效能感在编程知识和编程技能两个维度的均值都明显高于前测。

采用配对样本T检验进行推断性统计分析，进一步探究活动前后学习者编程自我效能是否存在显著性差异。结果表明，经过活动学习，学习者的编程自我效能显著性提升。学习者编程自我效能前测均值为3.95，后测均值为4.79，前后测具有显著性差异（T=-9.163，Sig.=0.000<0.001）;编程知识、编程技能等分维度前后测也都呈现显著性差异。

（2）女生编程自我效能感显著高于男生

参与活动前，女生与男生在编程自我效能感上没有显著性差异。参与活动后，女生的编程自我效能感总体得分显著性高于男生;在分维度上，女生的编程知识维度显著性高于男生，女生的编程技能略高于男生，但无显著性差异。

（3）小学生编程自我效能感提升幅度显著性高于初中生

参与活动前，不同学段学生的计算思维无显著性差异。在参与活动后，小学生的编程自我效能感显著性高于初中生（T=2.203，Sig.=0.032<0.05）;在分维度上，小学生的编程知识均值略高于初中生但无显著性差异，而小学生在编程技能维度显著性高于初中生。

（4）学生的编程自我效能感与参加活动时间、计算思维显著相关

学生的编程自我效能感与参加活动时间显著相关，学生的编程自我效能感与计算思维显著相关。这一结果说明参与活动的间长短与学生编程自我效能呈现正相关，较高的编程自我效能感将会激励学生更加积极、主动、持续性地参与编程学习，掌握编程知识，提升计算思维能力。

● 總结与思考

第一，“物智双扶”的编程教育帮扶共生模式，是实现乡村乃至偏远山区编程教育发展的有效途径之一。此模式以教育行政部门为政策引领，以省级专家资源为智力支撑，以企业教育装备为基础环境支持，以基层学校师生为实践主体，借助企业装备教学环境，将省级专家的智力资源逐渐转化为帮扶学校编程教育的发展优势，使帮扶学校师生的信息素养，特别是计算思维能力得以提升，从而实现编程教育帮扶的既定目标。

第二，“物智双扶”的编程教育帮扶共生模式，能有效促进学生的计算思维能力发展和编程自我效能感提升。以上应用实践与实证研究表明，基于共生理论的“物智双扶”编程教育帮扶模式对学生计算思维能力与编程自我效能感有积极影响，因此，针对乡村特别是偏远山区学校较难落实信息技术课程的现状，开展以提升学生信息素养为目标的“送培送展”活动就显得尤为重要。在参与“送培送展”编程学习活动后，女生的计算思维能力、编程自我效能感均显著高于男生，表明女生在编程与人工智能方面有优势，中小学校应鼓励女生参与更多的科创教育活动，支持女生勇于追求编程与人工智能职业。在参与活动后，小学生的编程自我效能感提升幅度要显著性高于初中生，表明小学生对编程有更强的积极性和主动性，对于编程这一具有挑战性的活动，小学生更易克服畏难情绪，持续学习编程以提高技能与素养，因此编程教育更应从小学生抓起。[3]在评价展示交流环节，部分学生表现出未来有从事人工智能相关职业的意向，这表明职业生涯规划与实践活动应在义务教育阶段开展，让学生通过生涯规划与实践体验，逐步找准人生定位，为高中学习与高等教育补足精神动力。

第三，“物智双扶”的编程教育帮扶共生模式，可为乡村科创教育振兴提供经验借鉴。“物智双扶”编程教育共生模式有效地解决了教育“在哪教”“教什么”“谁来教”“如何教”“如何评”等五个核心问题。编程教育是科创教育的主要内容之一，“物智双扶”编程教育共生模式的实践探索，为乡村特别是偏远山区科创教育振兴提供了参考路径。

参考文献：

[1]张屹，莫尉，张岩，等.我国小学生计算思维量表研发与应用[J].中国电化教育，2020（10）：49-57.

[2]Kong， S.C.Development and validation of a programming self-efficacy scale for senior primary school learners[C].Conference Proceedings of International Conference on Computational Thinking Education 2017：97-102.

[3]石晋阳.儿童编程学习体验研究[D].南京：南京师范大学，2018.

基金项目：湖北省教育科学规划2019年重点课题“核心素养视角下的创客教育项目式学习案例开发与实施研究”（课题编号：2019JA100）。