不同探究式教学法对幼儿编程学习的影响

    陈翠 郑渊全 时松

    

    

    

    [摘 要] 在儿童早期进行编程教育，可以促进儿童对当今数字化社会的理解。近年来一批专为幼儿开发的编程工具也为幼儿学习编程提供了可能性。为探索结构式探究、引导式探究和开放式探究三种教学法对幼儿编程学习效果的影响，本研究采用准实验研究方法，对6个班级159名大班儿童进行了8次编程课程的实验干预。结果显示，幼儿可以掌握排序、循环、条件分支等基本编程概念;引导探究组幼儿在编程学习上的表现显著优于开放探究组和结构探究组，开放探究组和结构探究组则无显著差异。有条件的幼儿园可以适当开展编程教育，教师在组织和实施编程活动时应更多使用引导式探究教学法，既给予幼儿明确的任务指导，又让幼儿有足够的探索时间。

    [关键词] 编程教育;幼儿编程学习;探究式教学

    一、问题提出

    儿童编程是指儿童利用计算机或其他编程工具开发一系列指令（instruction）和命令（command），使对象（机器人或计算机等）能够执行特定动作或任务，解决特定问题的过程。[1]学术界越来越认同编程是新世纪学前教育的新素养（“coding is the new literacy” for preschool education），[2]是数字化社会沟通和交流的重要工具。[3]具备编程能力的儿童更能有效参与到现代数字世界中，成为数字产品的创造者，而不仅仅是数字内容的被动消费者。[4]在儿童早期进行编程教育，可以确保儿童对数字世界有更深刻的理解。[5]目前，世界上已有二十多个国家把编程纳入义务教育中，美国、英国、爱尔兰、波兰、葡萄牙、新加坡更是在幼儿教育阶段开设编程课程。[6][7][8][9]

    在传统计算机编程学习中，幼儿的主要困难在于需要花费大量时间熟悉软件、理解复杂的符号和命令，这些困难让幼儿在学习编程概念上停滞不前。但是，近年来一批专为幼儿开发的编程工具，如ScratchJr、Hopscotch、Kodable、Lightbot、Bee-Bot、Bluebot、KIBO等，为幼儿提供了以具体化、游戏化、可操作化的方式了解科技的机会，有效降低了幼儿学习编程的门槛。国外一些实证研究表明，4～6岁的儿童就可以理解计算机编程的基本概念，能够构建和编写简单的程序。[10][11][12][13][14]经过系统的编程学习，幼儿甚至可以理解编程中的排序（sequencing）、控制流程（control flow）、循环（loops）、参数（parameters）、分支（branches）、传感器（sensors）等稍复杂的概念;[15]使用易于操作的可视化编程工具，幼儿还可以开发简单的算法。[16]这些研究都证实了幼儿学习编程的可行性。

    但是，对于编程教育来说，教学方法是困扰学界的主要问题之一。国际上关于编程教学的争议主要集中在教师主导程度和课程开放程度上。在教师主导程度上，有研究者认为过多的教学干预会破坏以儿童为中心的教育理念;[17]教师不要“过早”干预编程，而是要让儿童自己解决问题和及时发现错误，锻炼其逻辑思维;编程是“做中学”（learning by doing），犯错是这个过程的重要组成部分。[18]另一些研究者认为，教师在编程教学中进行较多的干预和指导是必要的，如果没有计算实践和计算视角方面的指导，儿童的编程经验可能是非教育性的，教师的大力支持可以帮助儿童更好理解概念，减少认知负担。[19][20][21]在课程开放程度上，一些研究者指出较为开放的非结构化课程更能促进儿童的编程学习，非结构化课程可以遵循以儿童兴趣为中心的原则，让儿童自主选择要完成的项目，儿童会更有热情，也可以有更多的时间按照自己的节奏进行实际操作。[22]但有的研究发现，在没有明确任务和指导的情况下，儿童难以保持专注，也难以解决程序中的错误，无法改进和完善他们的项目，而结构化课程可以充分发挥教师课程设计和指导的作用，充分为儿童提供支架，使其编程学习更加深入。[23]

    从现有研究可知，教学方法对幼儿编程学习的成效存在相当大的不确定性。如果没有合适的教学方法，教师只能在实际教学中不断摸索和试错，这有可能使儿童在编程这样一个重要领域失去兴趣和动力。因此，在现在编程工具发展迅速、教师倍感准备不足的环境中，发展一种以实证研究为基础的教学方法，有其必要性和价值性。二十多年来，全球教育不断改革，教学方式渐由传统的以教师为中心转变为以学生为中心，过去以训练、记忆、背诵为主的教学，渐渐转变为以启发思考、创意及潜能开发为主的教学。探究式教学（Inquiry-Based Teaching）作为以学生为中心的教学方式之一，已经成为全球幼儿园教学改革的方向，是适合当今时代发展的教学方法，也是一种有效的现代学习模式。[24]探究式教学是一种引导学生发现及解决问题的教学方法，它以学生的探究活动为中心，通过教师安排合适的学习情境，引导学生发现问题、认清问题的所在、提出可能的假设、拟定可行的解决方案、验证假设并获得结论。[25]

    在国际上，探究式教学已经发展出多种模式，美国国家研究委员会（National Research Council，简称NRC）根据教师和学生的主导程度以及课程开放程度的不同，将探究式教学划分为结构式探究（Structured Inquiry）、引导式探究（Guided Inquiry）和开放式探究（Open Inquiry）。[26][27]在结构式探究中，教师向学生提出一个或多个需要解决的问题，并提供相应的方法和材料，学生通过规定的程序和步骤探究教师提出的问题，并在每个阶段接受明确的逐步指导，以达到预定的结果。[28][29]在引导式探究中，教师向学生提出需要探究的问题和程序并提供必要的材料，学生自己决定探究的程序并制定针对性的方案，找到解决问题的策略和方法。[30]開放式探究是探究式教学中最复杂的探究形式，教师定义进行探究的知识框架，但允许学生选择各种各样的探究问题和方法（学生设计或选择），[31]学生可以根据自己的好奇心自行构建调查或实验，在探究过程中可不断改变与修正学习策略，以达到解决问题的目标。[32]越趋于结构式的探究，教师主导程度越高;越趋于开放式的探究，学生主导程度越高。

    为了解决编程教育中课程开放程度和教师主导程度的问题，本研究对5～6岁的大班幼儿进行8周编程课程的实验干预，比较结构式探究、引导式探究、开放式探究三种教学方式对幼儿编程学习成效的影响。本研究结果可以为在职教师提供教学方法上的参考，也可以为相关师资培育单位提供教学理论的补充。

    二、研究方法

    （一）研究对象

    本研究为准实验研究，采用方便取样法，以江苏省苏州市两所普惠型幼儿园大班幼儿为研究对象。在研究开始之前，研究者通过班级教师给每位家长发送知情同意书，如果家长不愿意孩子接受此项研究，或者希望孩子只接受课程、不接受测量，都可以告知班级教师，班级教师会在同时间段安排幼儿做其他事情。据班级教师反馈，没有一位家长拒绝此项研究。

    研究者在两个幼儿园各随机抽取3个大班，并随机分配为开放组、引导组、结构组。两个园总计开放组65人、引导组67人、结构组61人。由于一些不可抗因素，例如有的幼儿不愿意答题，或者下课被家长接走，或者本次课程没来，一定程度上造成样本流失。因此，最后计入统计的幼儿人数分别为：开放组54人、引导组53人、结构组52人。

    （二）编程工具

    本研究使用的编程工具为KIBO机器人套件，由塔夫茨大学（Tufts University）艾略特·皮尔逊儿童研究与人类发展系和计算机科学系教授伯斯（Bers）专为4～7岁儿童开发。KIBO机器人包括硬件系统和软件系统两部分，其硬件系统由机器人主体、车轮、发动机、灯泡、传感器和艺术平台组成。其中，传感器为声音传感器（sound sensors）、光传感器（light sensors）和距离传感器（distance sensors），分别设计成耳形、眼形、望远镜形。声音传感器用于区分“响亮”和“安静”两个概念，机器人可以被编程为在声音很大时做某事，在声音变得安静时做其他事情;光传感器用于区分“暗”和“亮”两个概念，机器人可被编程为当感受到光的时候做某事，当感受到黑暗的时候做其他事情;距离传感器用于检测机器人是否越来越靠近某物，机器人可以被编程为在接近某物时做某事，在离开某物时做其他事情。[33]KIBO软件系统由18个以上的木制程序块组成，每个木块有一个彩色标签，上面有图标、文字和条形码，图标和文字表示该程序块的动作指令（图标可以让幼儿在不认识文字的情况下知道该程序块代表的动作），条形码则用于扫描。KIBO具有嵌入式扫描仪，儿童用机器人扫描程序块上的条形码即可让机器人执行该动作指令。使用KIBO编程，不需要计算机、平板电脑或屏幕。KIBO自2014年推出以来，已被51个国家的500多所学校的数千名教师以及数千个家庭、图书馆和教育机构使用。[34]

    （三）实验实施

    实施者为研究者和4位研究助理，4位研究助理均为某师范大学学前教育系在读研究生，在本科期间已取得幼儿教师资格证，都是合格幼儿教师。她们有着相似的教育背景和知识层面，年龄在23～24岁之间，均为女性，这可以有效降低研究助理本身造成的实验误差。其中，三位研究助理负责实施开放式探究、引导式探究、结构式探究的编程课程，另一位助理负责和研究者一起进行评量。在课程开始之前，研究者对4位研究助理进行为期5天的培训，培训内容为了解KIBO机器人、幼儿编程概念、幼儿计算思维、编程课程、教学方法，并为每位研究助理指定一种教学方法进行教学，教学时要遵照各种探究式课程（结构式探究、引导式探究、开放式探究）的特性。为了更好地区分三种教学方式，采用集体备课的形式，并且互相讨论和区分各自课程模式，备课时间全部相同。

    （四）课程设计

    本研究共进行8次课程，包括7节编程课程和最后1个高峰活动，所用课时总长10～12小时。每周进行1次，共进行8周，每次课程时长60～80分钟，所用时间为幼儿园每周三或周四下午的区角时间，对园内其他课程无任何影响。课程全部由研究助理实施，班级教师只需在课程进行时维持秩序。课程改编自塔夫茨大学DevTech研究小组开发的“机器动物”（Robotic Animals）课程。“机器动物”课程整合了基础生物学的知识和机器人编程的核心概念。课程主题包括：（1）区分生物和非生物，根据它们的共同特征将生物和非生物进行分组;（2）认识到动物是利用它们的感官与环境进行互动;（3）辨别和理解动物的栖息地是如何满足其基本需求的。课程内容概述如下。

    第一课：坚固的物体。了解生物和非生物的区别。幼儿扮演工程师并制造一些自己知道的生命物体或者非生命物体，教师鼓励幼儿使用各种艺术材料对机器人进行外观改造，锻炼幼儿的搭建能力和设计能力，这有利于后续课程中幼儿成功设计自己的动物机器人。

    第二课：机器人是什么？学习什么是机器人，并建构自己的机器动物。幼儿能够对KIBO机器人的零部件进行描述，并且学会对KIBO机器人的程序块进行扫描，最后建构一个可以移动的机器动物。

    第三课：编程是什么？幼儿学习KIBO机器人的简单语法结构，知道每个程序都必须以“Begin”开始，以“End”结束，所有动作模块都必须放置于开始和结束之间。幼儿给他们的机器动物编程，并考虑如何修改程序，使他们的机器人能像特定动物那样移动。

    第四课：什么是传感器（1）？幼儿学习声音传感器，知道机器人是用传感器感知周围的环境，而人类和动物是用感官感知周围的环境，并能将传感器和感官进行联系和比较。学习用“Wait for Clap”（等待拍手）指令，能够编程“KIBO听到拍手的声音时会做某事”，比如当KIBO听到拍手的声音时会唱歌（Sing）。想象人或动物听到拍手声音会做什么动作，并为KIBO编程。

    第五课：什么是重复循环？幼儿学习重复循环，并能将重复循环与动物的遷徙联系起来。幼儿要明白重复循环指令能够让KIBO重复给定次数的动作或者无限重复某动作，学习“Repeat”“End Repeat”的语法结构，并知道数字和动作模块必须放在“Repeat”和“End Repeat”之间，KIBO才能执行给定的重复循环动作。鼓励幼儿将KIBO想象为某种可以迁徙的动物，并为之设计重复循环程序。

    第六课：什么是传感器（2）？幼儿学习距离和光传感器，并将之与人类和动物的感官联系起来。能够使用距离传感器参数“Until Near”“Until Far”和光传感器参数“Until Light”“Until Dark”为KIBO编写重复循环程序。鼓励幼儿将KIBO想象为某种动物，例如将KIBO想象成猫头鹰，使用光传感器进行编程，让KIBO一直向前走，直到看到亮光（用手电筒照射光传感器）才停下来。再如将KIBO想象成小鸟，使用距离传感器进行编程，让KIBO重复唱歌，直到有人接近（用手或者一个物体靠近距离传感器）才停下来。

    第七课：什么是“Ifs”？幼儿学习条件语句的语法结构，知道动作模块必须放在“If”和“End If”之间，KIBO才能执行条件语句。能够使用距离传感器参数“Near”“Far”和光传感器参数“Light”“Dark”为KIBO编写程序。鼓励幼儿将KIBO与昼行动物和夜行动物联系起来，让KIBO在白天做一项活动，晚上做另一项活动。例如，将KIBO想象成公鸡并编程：如果天亮了，KIBO就发出“Beep”的声音。

    第八课：高峰活动。幼儿以小组为单位制作一个他们喜欢的动物机器人，并模仿动物的行为和动作为KIBO编程。在此过程中，幼儿需使用之前课程中所学到的编程概念。

    本研究中，不同探究教学法，教师主导教学所占时间比例不同，结构式探究活动课程保留60%的教师支持时间，其余时间为幼儿分组活动，教师会为每组幼儿设定明确的封闭性的任务;引导式探究课程将整体课程时间的60%留给学生进行探究活动，教师的引导时间仅占40%，教师在分组活动中综合使用封闭性任务和开放式任务;开放式探究课程教师仅保留20%的时间作引导及讲述，其余时间安排幼儿探究活动，教师为幼儿设置开放性任务或由幼儿自由探索。课程实施时，除集中授课时间之外，全部以小组活动形式开展。下面以第五课“什么是重复循环？”为例，根据探究式教学的4个步骤——发现问题、提出假设、拟定解决方案、结果验证，进行教学方案的设计。（详见表1）

    （五）测量工具

    编程任务测试（Solve-It Tasks Programming Assessment）由塔夫茨大学DevTech研究小组开发，旨在测试幼儿对编程概念的掌握程度。其测试包括简单排序（easy sequencing）、复杂排序（hard sequencing）、使用数字参数的简单重复循环（easy repeat loops with number parameters）、使用数字参数的复杂重复循环（hard repeat loops with number parameters）、使用“等待”命令的排序（sequencing with the “Wait-For” command）、使用传感器参数的简单重复循环（easy repeat loops with sensor parameters）和使用传感器参数的复杂重复循环（hard repeat loops with sensor parameters），以及使用条件语句（conditional statements）编程等8项任务。[35][36]

    测试在第8次课程结束以后进行，幼儿每5～6人为一组，分散坐在教室的几个位置，以保证每个幼儿都不会看到其他幼儿的答案。评量者为幼儿读机器人故事，每读完一个故事，研究助理将事先剪好的程序贴纸打乱顺序分发给幼儿，请幼儿排列出程序并贴在答题纸上。例如，评量者先读一个故事：“在这个故事里，我的机器人要睡觉了。我想让我的机器人向家里的每個人说晚安，机器人有一个哥哥，一个姐姐和一个妈妈。首先，我要启动我的机器人，机器人向每个人说晚安的时候会发出哔的声音！我想让机器人向三个人说晚安，所以它会发出三次哔哔声。然后，我要机器人停止哔哔声，最后，关掉机器人。”读完一遍故事后，请幼儿根据故事排列程序贴纸，然后再重复读一遍故事，以便幼儿核对和修改自己的程序。待幼儿完成一题后，再读下一个故事并分发贴纸。为了减少来自评量者的影响，本测试自始至终由一位评量者进行读题。

    Solve-It任务中的每一题都根据幼儿的程序正确程度以0～6分进行评分。评分规则采用DevTech研究小组开发的两段式评分系统，每个Solve-It题目的得分由两部分组成：控制流程（control flow）和动作顺序（actions sequencing）。控制流程评量儿童对“开始”和“结束”块的放置（0～3分），动作顺序评量动作块的对应顺序（0～3分），两部分加总构成每题总分（6分）。这种评分规则的目的是显示儿童编程能力的发展水平，而不是仅仅判断每题的对错。[37][38]评分由研究者和一位研究助理进行，为了避免评分疏漏，研究助理进行第一轮评分，待评分完毕，交与研究者，由研究者进行核对。如有分歧，则讨论后给出一致评分。

    使用Cronbachs α系数进行信度考验，其信度检定，α=0.821，根据居福德（Cuieford）提出的Cronbachs α系数信度范围和定义，认为α系数在0.7～0.9之间为很可信。[39]因此，Solve-It测试结果处于很可信状态。

    三、研究结果与分析

    Solve-It测试共包括8个任务，Solve-It 1、2、5都是考察排序的概念。在向机器人发出指令或动作时，顺序很重要，编程命令的顺序将影响机器人执行的动作的顺序。Solve-It 3、4、6、7都是考察重复循环（repeat loops）的概念。在程序中创建重复的动作和序列，实质上是在较长的程序中创建小程序。Solve-It 8考察编程中条件语句的概念，幼儿设计程序让机器人做出选择。相对而言，Solve-It 1、2、5考察的是简单编程概念，Solve-It 3、4、6、7、8考察较为复杂的编程概念。统计结果见表2。

    由表2可知，引导探究组在测试中得到了最高平均分（M=5.51，SD=0.512），开放探究组平均分最低（M=5.05，SD=0.818），结构探究组（M=5.18，SD=0.676）平均分居于中间，但三组平均分都达到5分以上（满分为6分），表明幼儿对所教授的编程概念有很高的掌握程度。

    为进一步了解三组幼儿在Solve-It各项任务中的表现，对Solve-It各题进行描述统计，统计结果见表3。

    由表3可知，三组幼儿在Solve-It 1（Easy sequencing）都得到了满分，说明经过8次课程的学习，每个幼儿都可以掌握编程中简单排序的概念。在Solve-It 2（Hard sequencing）和Solve-It 5（Wait for clap）也都得到了接近6分的成绩，说明幼儿也可以很好理解编程中复杂排序的概念。Solve-It 3和Solve-It 4分别考察带数字参数的简单重复循环和复杂重复循环概念，三组幼儿多数达到5分以上，说明大多数幼儿可以很好掌握带数字参数的重复循环。Solve-It 6和Solve-It 7考察的是带传感器参数的重复循环概念，三组幼儿几乎都取得了4分以上的成绩，这说明，虽然带传感器参数的重复循环对幼儿来说是较为复杂的概念，但幼儿并非完全无法理解。Solve-It 8考察“if”条件语句的概念，大部分幼儿都达到5分以上，说明幼儿可以使用带有传感器参数的条件语句进行编程，并且达到较高的水准。总体来看，5～6岁的幼儿不仅可以进行基础编程，还可以掌握重复循环、条件分支等稍微复杂的编程概念。

    为了进一步检验三组平均数是否有显著差异，对三组分数进行单因子方差分析（one-way ANOVA），统计结果见表4。

    由结果可知（表4），F=6.447，P=0.002<0.05，三个实验组幼儿在编程学习成就上存在显著差异。由于三组平均数的同质性考验达显著，因此使用Games-Howell进行事后多重比较，事后比较显示，引导探究组平均数（M=5.51）显著高于开放组（M=5.05）和结构组（M=5.18）的平均数，而开放组和结构组没有显著差异。这说明经过8次课程的学习，引导探究组幼儿的编程学习成效显著高于开放组和结构组，开放组和结构组幼儿在编程学习成效上没有显著差异。

    四、讨论

    （一）幼儿可以掌握排序、循环、条件分支等编程概念

    幼教界对幼儿能否学习编程一直存在争议，有些教育者认为幼儿没有成熟到可以学习需要高阶思维能力的编程。但本研究结果表明学龄前儿童可以掌握排序、循环、条件分支等编程概念，这为5～6岁儿童可以学习逻辑推理和抽象等需要高阶思维能力的编程概念提供了重要证据，也验证了探究式教学法对儿童的学习成效有正向影响。[40]本研究中，幼儿在排序任务上表现非常出色，这与沙利文和伯斯（Sullivan & Bers）的研究结果一致，较为简单的编程排序任务中幼儿得分最高，[41]也印证了尔金（Elkin）等人的结论，学龄前儿童在不涉及重复循环的排序任务上的表现非常成功。虽然重复循环对幼儿来说是相对复杂的编程概念，[42]但本研究中多数幼儿可以理解其语法结构，并能创建简单的重复循环程序，这与卡拉迪尼兹（Karadeniz）和戈麦斯（Gomes）等人的研究一致，幼儿能够在一系列程序指令中嵌入重复循环指令，并且保证指令的完整性。[43][44]幼儿对条件分支的理解达到较高水准，这与戈麦斯和伯斯等人的研究一致，幼儿能够使用“if”“then”的条件语句进行编程，并掌握基本的逻辑推理能力。[45][46]本研究中幼儿对于编程概念的高度理解，很可能与编程工具将抽象概念具体化有关。KIBO可以帮助幼儿以一种具体而真实的方式理解抽象的编程概念，幼儿使用木质程序块进行编程，并且可以直接查看編程命令对机器人动作的影响。有研究表明，这种基于现实的互动（reality-based interaction），用三维系统代替二维的视觉和图标，让互动在现实中发生，可以更真实地激发学习者的思维，能够有效帮助儿童以简单直观的方式学习以前被认为对他们来说困难的编程概念。[47]

    （二）引导式探究教学取得最好的学习成效

    引导组的平均分显著高于开放组和结构组，这一发现与国际上的研究基本一致。布鲁德和普雷斯科特（Bruder & Prescott）研究发现相对于开放探究和结构探究，引导探究的学生在内容知识的标准化测试中取得最高成就。[48]本泰姆（Bunterm）等人指出与结构探究相比，引导探究条件下的学生在科学内容知识和科学过程技能方面都有较大的提高，也就是说，在传授科学内容知识和科学过程技能方面，引导探究方法比结构探究方法更有效。[49]江和麦考玛斯（Jiang & McComas）通过分析2006年的PISA成绩发现，美国和其他22个国家都显示引导式探究教学中学生取得了最高成绩。[50]康和凯奈内（Kang & Keinonen）同样也分析了2006年的PISA数据，指出引导式探究学习是学生成绩的强烈预测因素，当学生参与并完成探究，而不是参与设计或提出自己的问题时，他们的学业成绩明显更好。[51]具体到本研究中，引导探究组取得最好的学习成效，分析其原因为：

    其一，引导式探究中教师给予幼儿合适的指导。引导式探究的教室里，教师会以开放式的任务作为小组活动的开始，每个小组都可以按照自己的想法设计机器人程序，但如果其设计的程序仅仅停留在排序而不涉及重复循环或条件分支时，教师则会给予一定的封闭式任务，要求幼儿加入复杂的程序。如果幼儿可以熟练地运用重复循环和条件分支，教师则会帮助幼儿搭建更高的支架，要求其设计一个更长的程序同时包含重复循环和条件结构。因此，引导探究之所以相对于其他两种教学方式更能提升学生的学习成就，是因为课堂上既有支持学生学习的封闭任务，也有需要学生自己探索的开放性任务，教师的作用则是给予学生一定的支架和引导，优化学习条件，并在过程中教导学生如何像科学家一样思考、表达和解决问题。[52]与结构化探究相比，引导探究条件下教师提供的信息种类和数量具有更大的灵活性，学生也被鼓励参与、思考和解释他们所观察到的现象;[53]与开放式探究相比，教师作为支持者帮助学生发展探究活动，通过适度的教师指导，可以降低与学习意图没有直接关联的技能和知识的认知。[54]

    其二，引導式探究中幼儿更能投入到任务中。引导式探究的教室里，幼儿在小组活动的有限时间内，会更多地探究机器人可以执行的程序，而很少出现无所事事的情况;但在结构式探究的教室里，当幼儿完成任务后，或者无所事事，或者用程序块堆积木，或者把所有编程工具收拾到工具箱中，幼儿在完成老师给予的任务以后不会再主动进行探究活动;在开放式探究教室里，幼儿常呈现两极分化的趋势，有些小组可以积极沟通和对话，共同决定要让机器人做什么，并且设计出正确的程序，而有些小组则不知如何讨论，只是摆弄手中的程序块和机器人。这可能如本泰姆（Bunterm）等人所指出的，结构化探究下的学生虽然接受了各个步骤的明确指示，并且可以轻松地获取信息，但这导致学生更关注的是老师的指示，而不是自己有意义的学习;[55]而开放式探究中，学生没有明确的程序可依循，容易造成两极分化现象，能力较强的学生可以充分发挥自主性，相反，低成就者常常无所适从。[56]相对来说，引导式教学活动提供了较明确的程序和足够的认知基础，学生除了可以清楚知道教师希望他们做些什么，也可以在得到适度引导和提示的情况下，通过同伴讨论逐步形成自己的认知，因而，引导式探究中，学生更容易投入到任务中，并取得更好的学习成效。

    （三）结构式探究和开放式探究在幼儿编程学习成效上无显著差异

    出现这种结论原因可能跟结构式探究和开放式探究本身的教学方式有关。虽然结构式探究让学生熟悉了基本探究技能，但它很少反映科学探究的真实本质，[57]结构式探究的重点在于线性探究过程，通过系统地指导学生解决一个预定问题，不足以让学生发展批判性和科学性思维以及适当的倾向和态度。[58]因为在结构式探究中，问题、过程和结果是预先知道的，这只对发展基本的探究技能有效，而这些技能是不足以支持学生掌握科学探究的真实本质，例如观察与推理、理论与规律的区分以及观点与证据的协调等。因此，学生一旦完成教师布置的任务，往往止步于此，不会再主动进一步探究。开放式探究通常被认为是最复杂的探究形式，从学生自己的问题开始，根据自己的好奇心自行构建探究或实验，这种方法最有可能遵循科学家的实际工作流程，但对学生的探究水平要求较高，难度也最高。[59]对很多探究能力不强的幼儿来说，开放式探究导致了认知超负荷。泰格（Teig）等人的研究发现，过度的探究式教学会导致学生的学习效率不高，因为它并不总能导致更深入的学习。[60]当任务非常困难时，学习效果几乎为零，通常还会对学习动机产生破坏性影响。根据认知负荷理论，过度使用认知资源，可能引发学生学习时产生认知过载或偏离学习轨道的问题，因而开放探究的学生很容易感受到无所适从或学习困难。[61]因此，结构式探究和开放式探究各有其问题存在，在本研究中，这两种探究教学在幼儿编程学习成效上没有显著差异。

    五、教育建议

    （一）有条件的幼儿园可适当开展编程教育

    本研究结论表明，5～6岁儿童可以理解基本的编程概念并构建和编写简单的程序，这成功破除了许多人对幼儿是否有能力学习编程的质疑。鉴于编程在现代数字化社会中越来越重要的地位，幼儿园对编程既不要恐惧，也不要排斥，有条件的幼儿园可适当开展编程教育，帮助幼儿发展计算思维、培养现代科技意识、开阔视野。目前市面上几乎没有关于幼儿编程教育的中文教材，幼儿园教师可组成团队，根据计算机编程的基本概念和幼儿发展水平自编教材和开发课程，并在教学中不断完善，为幼儿编程教材开发和课程设计提供重要参考;家长也应理解并支持教师，有能力的家长可以进班辅导，或者提供一些学习资源。

    （二）教师应该在引导和幼儿探究间找到平衡

    本研究发现引导式探究在幼儿编程学习成效上起到了最好的作用。因此，在教授编程过程中，建议教师更多使用引导探究的方式，给予幼儿适度的引导、合适的任务，利用小组合作的力量，让幼儿主动进行探究，适当使用支架策略，及时搭架和拆架，避免幼儿在自己探究过程中认为编程太难而产生沮丧情绪。在这一过程中，教师既要给予幼儿明确的任务指导，又要让幼儿有足够的探索时间，以确保幼儿既能够保持专注，又能改进和完善自己的项目。恰当的教育理念、精心设计的课程和支持性的学习环境是任何教育创新取得成功的重要因素，因此，应当充分考虑幼儿认知、社交和其他方面的特征，在教师引导和幼儿探究间找到平衡。

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