康建朝：芬蘭國家層面編程教育創新項目“伊諾卡斯”的發展與啟示

一、引言

伴隨移動互聯網、物聯網、人工智能等新技術迅猛發展，世界各國日益重視數字人才培養，編程與計算思維成為未來人才不可或缺的素養與能力。在此時代背景之下，我國教育部高度重視學生信息素養的提升，制定相關文件推動和規范編程教育發展，將包括編程教育在內的信息技術教育納入中小學相關課程。從國際比較的視野來看，將編程融入中小學教育體系也是歐盟國家的普遍做法，芬蘭2016年頒布的國家課程標準正式寫入了編程教育并早至一年級開始實施該教育即為典型代表。芬蘭政府、高校和企業等主體協作搭建資源平臺，開展了豐富多樣的編程教育項目，積極落實國家課程標準，為師生提供專業指導和資源支持，激發青少年編程學習興趣。其中，“伊諾卡斯”（Innokas）編程教育項目具有積極的代表性。該項目由芬蘭的一所小學于2004年發起，二十年間自下而上發展為全國性項目，構建起較大規模的學校和社區協同創新網絡。本文即對芬蘭國家級中小學編程教育創新項目“伊諾卡斯”進行分析，以期對我國中小學編程教育的創新發展有所啟示與借鑒。

二、項目內涵與發展歷程

“伊諾卡斯”項目最早在埃斯波（Espoo）市的幾位小學教師和當地教育行政人員的推動下應運而生，之后由赫爾辛基大學教師教育系和埃斯波市政部門統籌運作，在芬蘭國家教育委員會的資助下逐步拓展為全國性的項目網絡。

（一）內涵：力求并積極推動教育創新

“Innokas”是芬蘭語詞匯，有“渴望”“爭取”之意。巧合在于，其前半部分“inno”是英語“創新”（innovation）一詞的前綴，后半部分“kas”又是芬蘭語“教育”（kasvatus）一詞的前綴。因此，“伊諾卡斯”（Innokas）項目的名稱意為“力求積極推動教育創新”。該項目運行的重要原則是，促進數字技術在學習、教學和學校日常管理中的融合應用。概言之，“伊諾卡斯”是芬蘭在國家層面鼓勵校內外多元機構合作促進編程教育和數字技術運用于教育的創新項目。該項目通過組織實施STEAM學科與數字制造、編程、機器人等深度融合的教學活動，讓學生通過“做中學”提升數字素養和能力。

（二）發展歷程：逐步擴展覆蓋面

“伊諾卡斯”項目在近二十年的發展中，主要經歷了三個階段。第一階段是學校層面的萌芽。項目發端于2004年，埃斯波市的教育管理人員和五所小學的教師為落實當年芬蘭提出的課程改革要求，嘗試將新的教育教學技巧運用到學校實際工作中。項目初創團隊的這些教師意識到，編程是學生不可或缺的21世紀必備技能，日益發展的機器人技術能夠為編程學習提供實用的、可以動手操作的支持工具。學生在學習編程原理的基礎上可以提出富有想象力的創新性技術創意，并運用批判性、創造性思維實現問題解決。第二階段是地區層面的擴展。經過幾年探索，項目團隊于2007年成功申請埃斯波市經費支持并成立專門的學習創新中心。中心與赫爾辛基大學教師教育系建立合作，負責組織教師培訓，并在一所學校開辟學習創新實驗空間，探尋編程教育創新和學生21世紀技能學習的最佳路徑策略。第三階段是國家層面的網絡構建。時至2011年，在芬蘭國家教育委員會的進一步資助下，項目構建起全國范圍包含36所小學的網絡體系，并由3位區域志愿教師協調統籌。2015年，項目網絡擴大至250余所學校和10位區域志愿教師。在區域志愿教師協調支持下，項目團隊每年組織數十場教師培訓，并舉辦多屆年度性國家級創新教育論壇，先后有2500余名學生、教師、家長、行政管理人員和企業人員參與。項目團隊與赫爾辛基大學積極合作開展實踐研究，為國家教育決策及課程改革建言獻策，并與澳大利亞、美國、加拿大、中國等多國學校開展國際合作。

三、項目運行的理念目標及實施機制

（一）以三大理念框架為統領

“伊諾卡斯”項目注重用理論指導實踐并基于實踐豐富理論，項目運行以三大理念框架為依托。一是“創新學校”（Innovative School,ISC）。該理念框架認為，編程教育創新有賴于學習環境、教師專業性、學校合作網絡等核心要素共同發揮作用。學習環境應突破教室邊界，不限于物理空間，也可是虛擬、在線的；教師應扮演實踐者、研究者、意義創造者等多重角色；校外合作網絡除家長外還應包括日托中心、圖書館等更多元的主體。同時，學校日常教學和管理靈活多樣地融合應用數字技術應當作為核心原則。總之，“創新學校”理念框架強調所有利益相關者在編程教育開展中深度參與。二是“創新教育”（Innovation Education,IE）。該理念框架倡導將芬蘭的手工、藝術、STEAM教育的跨學科傳統與數字工具、“做中學”理念及技術教育等多種元素相結合，以此創新教育模式。該理念框架與創客文化密切相關，提倡以非正式、充滿樂趣、同伴合作引導等方式在技術創新應用及學科跨界融合中開展編程教育。基于該理念框架，編程教育的真正創新需經過初步熱身、頭腦風暴、方案篩選、測試與調整、創造作品原型、作品公開展示等系列流程才能實現。三是“基于設計的研究”（Design-based Research,DBR）。該理念框架旨在解決理論研究與實踐需求脫節問題，強調研究人員應與教師培訓人員及教師在共同場域中協作應對編程教學挑戰，通過設計、實施、評估等多個環節互相了解意圖、共同改進過程，并最終找到創新解決方案。基于該理念框架開展編程教育創新活動的重要環節之一，是研究者與教師培訓者及教師共同開展深入反思，以使不同思想觀念在反思碰撞中產生關于編程教學的新知。

（二）以四大核心目標為指引

“伊諾卡斯”項目包括四大核心目標：一是探尋傳播教與學的創新經驗，重點探索應用數字技術培養學生21世紀技能，推動編程教育創新活動在學校之間以及國內國際廣泛交流共享；二是探索有效的編程教育政策支持，同時爭取國家層面的資金支持，讓更多學校獲得項目資源；三是凝聚教育改革共識，在芬蘭教師高度自主化的環境下，“伊諾卡斯”項目旨在為教師和校長傳遞更多課程改革信息并凝聚更多對編程教育的認同；四是以研究指導和引領實踐，為避免教育研究與實踐脫節的問題，項目倡導不斷迭代的研究路徑，強調所有利益相關者集體參與研究，教師不僅是教學實踐者，還扮演教育研究者的角色。

（三）以靈活扁平的組織實施機制為依托

首先，項目充分發揮區域協調員和學校聯絡員等教師志愿者的作用。作為自下而上發起的項目，“伊諾卡斯”以靈活的組織方式開展活動，由赫爾辛基大學與埃斯波市政部門總體協調，在圖爾庫、譚佩雷等十余地市各委派一名區域協調員負責區域層面的信息分享、活動實施、教師培訓等事宜，并由每所項目學校委任1～3名聯絡員負責協調學校內部編程及教學創新活動。區域協調員和學校聯絡員主要通過在線會議、郵件等進行溝通，為項目運行提供了重要的組織支撐。其次，項目支持不同學校根據自身獨特理念開展靈活多樣的編程教育。學校基于某門學科或融合多個學科開展編程活動，將編程教育列為選修課或作為課外俱樂部及學校主題周的活動內容等。再次，項目借助各種媒介發布和傳播活動信息，提升影響力。參與者通過博客、推特、臉書等網絡媒介分享編程教育故事、圖片、視頻及創新觀點和經驗等。

四、項目組織實施系列編程教育創新活動

（一）組織多類型專業發展培訓提升教師編程能力

項目組織實施的教師專業發展培訓主要包括三種類型。一是由地市財政直接支持并為學校量身定制的教師培訓，該類培訓一般聚焦于教師教學能力和學校領導力提升。二是由教育部或國家教育委員會提供資金支持的教師培訓，該類培訓更加聚焦教師技術工具使用能力。如，基于編程技術工具Micro:bit①套件的使用培訓為期兩天，來自全國100余位數學、物理、化學、手工等多個學科的教師參與其中。為使培訓取得實質效果，項目團隊在集中培訓結束后為所有參訓教師每人提供10套Micro:bit套件，供其返校后開展編程教育實驗并在網絡平臺匯報進展。研究人員開展問卷調研跟蹤實驗進展，結果顯示，多數教師應對編程教學挑戰的能力在參加培訓與開展實驗后獲得提升，多數學生也表示編程實驗鍛煉了合作能力與問題解決能力。實踐表明，這類技術使用取向的短期培訓可降低編程教育門檻、增強教師自信，并改變其對編程教育的認知態度。三是在線模塊化教師培訓。如，“伊諾卡斯”項目團隊于2016至2017年組織實施名為“ABC慕課”（MOOC ABC）的在線教師培訓，針對不同年級和學科教師提供模塊化的課程，包括編程概念、軟件實操、教學技巧以及編程教育在數學、手工、音樂、藝術等不同學科中的有效融入等。該“慕課”由芬蘭中小學教師和大學研究人員自下而上共同發起，并獲得國家教育委員會等多方資助。

（二）項目管理團隊與學校協作開展編程創意活動

項目注重引導學生開展機器人搭建及編程工具實操活動，不同年齡段學生通過對多種類型編程工具的實操學習，既可創新運用技術，又能發展思考、溝通、合作技能。如，2017年項目團隊與赫爾辛基奧林科拉赫蒂（Aurinkolahti）學校協作開展編程創意活動，該校七年級約70余位學生參與其中，歷時8～9周，學生小組每周在教師指導下開展2～3小時的作品設計，使用可編程設備GoGo Board和3D設計軟件等創造性地完成了智能物品或服裝的設計。學生作品構思和創意各有差異，主要使用的數字化設備也有所不同。他們有的使用可編程設備創作具備環境感知和LED燈光系統的智能自行車，有的使用3D建模軟件和打印機制作符合人體工程學原理的手機支架，有的使用光傳感器研制具備智能光感系統的運動裝備，有的使用溫度傳感器研發能夠自動加熱、更加適合冬季戶外運動的智能鞋底，有的使用可編程設備創作自動化的綠植養護系統等。在此過程中，芬蘭以學科融合和動手操作為特征的手工課程為編程創意活動提供了理想載體，學校手工、科學、信息技術及視覺藝術等多學科教師共同參與了該項目。

（三）賦予學生“導師”角色提升其指導創新能力

“伊諾卡斯”項目鼓勵學生扮演數字技術“導師”，為同伴提供創意指導并為教師講授編程技術應用技巧。“學生導師”的成長與職能周期分為四個環節，如圖1所示：學習和熟悉需要指導的技術平臺或工具；學會指導別人自主調試技術設備并掌握基本教學方法；熟練掌握教學技能并組織培育下一代“學生導師”；為新一代學生導師提供必要指導并繼續接受新挑戰。

前文提及的奧林科拉赫蒂學校的編程創意活動即充分發揮了“學生導師”的作用。項目團隊調動該校八年級學生扮演“數字技術導師”，為七年級學生提供指導幫助。學生成為合格導師要經過一定的學習摸索過程，利用大量課余時間提升自身技能，熟悉編程平臺和工具的操作使用。還以奧林科拉赫蒂學校為例，該校“學生導師”成長歷程如圖2所示。

該校編程活動最初計劃培養15名八年級學生為“數字技術導師”，最后只保留了4名意愿強烈的學生繼續參與項目。整個過程中“學生導師”獲得教師、校長及赫爾辛基大學研究人員多方的信任支持，學習探索可編程設備并參加赫爾辛基大學組織的工作坊和培訓，逐步蛻變為合格的“數字技術導師”。正因學校和教師敢于“放手”，“學生導師”才逐步具備了獨立開展創新指導的能力。

（四）組織開展全國范圍“機器人編程錦標賽”

“伊諾卡斯”項目早期組織的機器人競賽活動規模較小，主要由機器人執行特定的表演任務，類似于1998年起源于巴黎的、傳統的“機器人杯初級挑戰賽”（RoboCup Junior）。之后，“伊諾卡斯”項目對傳統的機器人競賽活動持續進行了本土化改造升級，并更名為“伊諾卡斯機器人錦標賽”（The Innokas Robotics Tournament）。該錦標賽面向小學生團隊開放，設置了多種機器人游戲擂臺賽，包括機器人摔跤、機器人救援、自由開放式機器人挑戰賽及與機器人共舞等，其中的自由開放式挑戰賽要求參賽團隊設計機器人完成某些特定任務。2018年，芬蘭國家電視臺開始關注該賽事，并與項目團隊共同制作系列化的專門節目，于每周日早間播出。節目邀請了專家團隊打分評審，并通過社交媒體發動觀眾以投票的形式對參賽團隊進行評價。該節目對青少年具有較好的教育價值，如，自由開放式挑戰賽設置的“自動傳送藥品機器人”挑戰任務真實地介紹了醫院中的現實案例，能夠引發青少年的思考創新。積極的教育價值和主動的媒體宣傳，使得該節目先后吸引了64萬觀眾，在青年人群體中獲得了較高的收視率。

（五）提供數字化教學資源和組織主題創新工作坊

除以上活動，“伊諾卡斯”項目還組織了其它多項數字化教育創新活動。一是項目團隊為學校提供編程相關數字化教學資源。項目團隊本著開放和公益原則，為學校提供與機器人及編程教育創新相關的工作表、海報、視頻、案例等多種類型資源，引導學生觀察日常技術應用，使他們不僅做技術的消費者而且成為技術的創造者，學會利用編程和自動化技能初步創造作品。如，以“日常中的自動化與機器人”為主題，小學教師可利用這些資源組織教學活動，引導學生觀察了解微波爐加熱等生活常見自動化運用的基本原理、邏輯和算法。二是項目團隊組織年度編程與技術教育專題創新活動，其多樣化的師生編程教育工作坊得到許多志愿者教師、師范生及企業支持贊助。三是項目團隊發動學校參加歐盟組織的“機器人周”（Robotics Week）等活動。項目學校和日托中心以提交視頻等方式參與活動，2003年首次組織即有8000多人投身其中。

五、項目運行模式特征分析及啟示

我國教育部2017年印發《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》，要求小學中、高年級學生通過學習簡單的編程語言，初步樹立計算思維的信息素養；初中學生嘗試編寫、調試程序，培養邏輯思維能力，進一步理解計算思維的內涵。芬蘭“伊諾卡斯”編程項目的運行模式與特征或可對我國中小學編程教育落地實施有所啟示。

（一）緊扣國家戰略及課程政策促進未來人才培養

芬蘭雖然不是具有國土和人口數量優勢的大國，但在最具權威的《歐洲創新記分牌》中常年被列為“創新領導型”國家。編程是人工智能時代的通行語言，芬蘭在2016年國家課程改革中便將編程教育列為中小學必修課，為人工智能戰略提供基礎性人才儲備；2017年發布了國家人工智能戰略，爭當人工智能領域的領跑者。長期堅持開展編程教育創新活動的“伊諾卡斯”項目與國家課改方向及未來戰略緊密契合，從“星星之火”發展為“燎原之勢”。

我國2017年印發《新一代人工智能發展規劃》首次將人工智能上升為國家戰略，提出到2030年成為世界主要人工智能創新中心，并明確指出在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育。為落實國家戰略和政策要求，我國可借鑒芬蘭經驗，設計由政府倡導的編程教育示范項目，或對自下而上創生的項目給予積極的政策引領與資源支持。這類項目的組織實施不應局限于競賽活動，還應包括支持學校編程課程開發、開展教師培訓、促進區域和學校經驗交流分享等，促進編程教育全領域、多層次協調發展。

（二）理論與實踐良性互哺助力項目持續發展

“伊諾卡斯”項目能夠分階段推進并持續發展，離不開理論與實踐的良性互哺。項目在宏觀上以多種理念框架為指引，學校和教師以靈活多樣的實踐豐富理論框架，實現理論引導實踐、實踐發展理論。項目在中微觀層面也注重理論與實踐結合，充分發揮科研對項目實踐的總結及引領作用。如，項目團隊采用人種志及觀察法等，深入研究學校編程創意活動進展情況和學生學習表現，更好地改進編程教學，提升項目運行模式和效果。借鑒芬蘭經驗，我國不管是由政府倡導示范編程項目，還是自下而上創生編程項目，都要保持項目縱深發展的可持續性，重視理論科研與實踐行動之間良性互動關系的構建與維持。

（三）注重編程教育與其它學科教育融合實施

芬蘭2016年課程改革將編程教育列為中小學必修課，并以數學和手工為主要學科載體，采用完全“跨學科”的方式來具體實施編程教育。“伊諾卡斯”項目尤其注重編程與手工、技術、藝術等不同學科跨界融合。已有研究顯示，融合開展藝術教育與編程教育，可以為兒童數字化素養賦能，有助于青少年從更加個性化的視角接近與理解數字技術，消除對技術世界的陌生感、偏見與誤解。從我國的實際看，中小學課程已經較滿，借鑒此融合路徑更利于編程在學校中落地。學科融合的方式有助于編程知識與技能在現有學校課程的問題解決中得到實際學習與應用，達成更好的學習效果。在學科融入的具體實施中，也要注重考慮編程語言和工具與中小學不同科目的匹配水平，這樣才能使所選擇的編程語言和工具在特定科目中的融入更加科學、合理、有效。

（四）以項目為載體推動校內外多元主體協作

“伊諾卡斯”項目重視建構校內外合作網絡，把所有利益相關者視為創新者，鼓勵他們在編程教育規劃與實施方面共同協作，為校內外資源互通有無起到了樞紐與載體作用。僅2011～2015年間，參與該項目的教師、學生、家長、學校管理者、公共圖書館管理人員、大學師生及企業人員等各類人員達45,000余名。實踐表明，多元主體協作能夠互相賦能，有助于項目不斷創新調整和持續深入。校外人員參與可以拓展學習環境、超越傳統邊界，推動校內學習向“無邊界”學習邁進。如，家長成為學校編程俱樂部的領導者或競賽活動的組織者，公共圖書館組織編程周活動，為師生提供編程方面的指導培訓。

受限于學校自身的資源條件，我國中小學的編程教育僅憑學校之力難以在短期內深度發展。因此，學校應依托國家和地方政府的政策與資源，以一定的項目為載體，積極實現與社會組織的連接，構建多位一體的合作網絡。高校研究人員能夠在宏觀層面上對編程課程進行整體設計把關，一線教師和教研人員善于對具體內容與活動進行細化完善，企業則可通過編程教育產品或平臺為中小學提供技術服務與支持。

（五）激勵學生以“做中學”實現自主創新

在“伊諾卡斯”項目的理念中，學生不是知識與技能的被動接受者，而是教育教學和管理創新的積極參與者；教師不一定知道所有答案，也不一定是機器人教學或編程方面的專家，但需要學會思考如何與學生共同探索這個未知領域，并學會如何發現潛在的編程“天才”。項目倡導的“學生導師”模式是成功的，而成功的關鍵在于“相信”。奧林科拉赫蒂學校的校長表示：“‘學生導師’模式推動學生積極參與學校各個層面的運轉，營造了積極、令人鼓舞、用心溝通與交流的學習氛圍。”項目活動充分體現了在芬蘭教育中深入人心的“做中學”理念，學生通過“做中學”，在問題解決中學會解決問題，實現了“為了操作而教育以及通過操作來教育”。反觀本土，自主、合作、探究是我國新課程改革長期倡導的學習方式，同樣適用于中小學編程教育的開展。我國中小學教師開展編程教學，要充分信任與發揮學生的自主性，避免學生“只學不做”的現象，培養學生運用編程知識創生作品與解決實際問題的能力，讓學生在項目實踐和動手操作中加深對編程知識的理解。

（六）開展多類型教師培訓為編程教育提供智力支撐

同絕大多數國家的情況一樣，芬蘭的中小學教師在職前的教師教育中并未接受過專門的編程教育與訓練。“伊諾卡斯”項目團隊充分意識到教師對編程這種新事物有畏懼心理，指出教師培訓應跳出單純的技術應用層面，重在引導提升教師的創新意識與能力。正如學者所強調的，倘若教師認為編程教育干擾了正常的教學活動、增加了教學負擔，就很難調動其參與編程教育的積極性。基于此種理念，項目團隊設計多種類型培訓，有的針對教學能力和領導力整體提升，有的聚焦編程技術具體應用。除線下培訓，項目團隊還通過“慕課”形式為教師提供模塊化、靈活化的在線課程。線下課程生動直觀，而線上課程更易實現模塊化、靈活化和規模化，二者互為補充，相得益彰。與此同時，項目團隊經常開展問卷和訪談調查，及時發現線下和線上培訓存在的問題，切實改進培訓內容與形式，提升培訓實效。

我國當前兒童編程教育的實施范圍較小、程度尚淺，大多數學校和教師不了解編程教育。教育部要求，在實施全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0的過程中，各地要“對接中小學編程教育需求，重點關注、提前謀劃信息技術教師編程能力提升工作”。為此，可借鑒芬蘭經驗，在中小學教師編程能力培訓中，探索線上線下相結合的形式創新，重視培訓內容設計的案例性、實操性與實用性，注重教師的實際體驗與課堂應用能力切實提升，為我國中小學編程教育長遠發展提供智力保障。

來源 | 《教育科學研究》 2024年第9期

作者 | 康建朝（中國教育科學研究院比較教育研究所副研究員）