傅騫 張力文 馬昊天 鄭婭峰

[摘? ?要] 編程韌性作為學習者的心理特征要素，對于編程學習效果具有重要影響，但影響學生編程韌性水平的關鍵因素尚不清晰?；诖?，研究采用調查研究法，利用滾雪球抽樣策略得到有效問卷737份，針對本科生、研究生群體中編程學習者的編程韌性水平開展調查并分析其影響因素。結果表明，編程學習者整體編程韌性水平較高，但男女性別的編程學習者及理學和工學的編程學習者在編程韌性的四個維度上仍具有顯著差異。同時，編程韌性水平隨編程學習年限的增加而顯著增高;內部動機對于編程韌性水平具有更顯著的影響;相較于協(xié)作編程學習形式，經(jīng)常采用獨立編程方式學習的學生具有更高的編程韌性水平。這一研究結果將有助于洞察不同編程學習者編程韌性的差異，幫助教師有針對性地進行學業(yè)輔導，提升編程學習效果。

[關鍵詞] 編程韌性; 編程學習; 學習動機; 因素分析; 編程教學

一、問題的提出

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，人們的學習、生活、工作都變得越來越智能化，作為人工智能技術基礎的編程學習也愈發(fā)受到重視。2017年，我國發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，強調應大力發(fā)展編程教育，培養(yǎng)和聚集人工智能等新興技術領域高端人才[1]。社會各領域對編程技術人才的需求不斷增加，當前的編程學習已不僅僅是計算機相關專業(yè)的專長，而是逐步成為許多理工專業(yè)的通識課程。然而，學好編程是困難的，尤其對編程新手而言，容易遇到諸如迷思概念、句法出錯、格式出錯、標點符號遺漏等無法提前預期的錯誤[2-4]。因此，在編程學習過程中，學生常常會因為受挫而沮喪或放棄。高等教育中編程入門課程的高退學率和高失敗率也間接反映出學生面對編程課程產(chǎn)生的畏難情緒[5-6]。

編程學習者能夠克服壓力和困境往往受到內外兩種因素的影響，即外界的支持力度和內在的承受能力。相較而言，編程學習的外在環(huán)境是學生難以改變的，內在條件的創(chuàng)造似乎更具可行性。心理學研究領域中的“心理韌性”這一概念便是針對壓力和逆境下人們的適應現(xiàn)象提出的。心理韌性是指一種個體即使身處逆境和壓力中也能適應挑戰(zhàn)、保持心理健康、戰(zhàn)勝困難，并獲得良好發(fā)展的人格特質[7-8]。隨后，研究者進一步在教育領域引申出了“學業(yè)韌性”的概念。研究發(fā)現(xiàn)，學業(yè)韌性水平和學習成績顯著相關，學業(yè)韌性能夠幫助學生更好地應對學業(yè)困境，減輕學業(yè)壓力的負面影響[9-10]。隨后，研究者提出對于韌性的研究應當緊密結合具體應用領域[11-12]，學業(yè)韌性被細化為不同的學科韌性進行研究，如數(shù)學韌性[13]、數(shù)字韌性[14]等。

長期以來，如何提升編程教學效果這一問題一直困擾著編程教師。一些研究者從教學方法、編程工具、編程方法等方面嘗試找出編程教學效果的影響因素[2，15-17]。但從學習者個人特質出發(fā)探尋編程學習效果影響因素的研究相對較少。在編程學習過程中，學生只有具備積極面對編程學習困難、勇于應對挑戰(zhàn)、解決問題的自我調節(jié)和適應水平等內在特質，才能在編程學習中獲得成功。因此，評估學生的編程韌性這種人格特質，以及研究怎樣的編程教學能夠幫助學生培養(yǎng)這樣的特質顯得尤為重要。

綜上所述，本研究從編程學習者內在心理特征視角出發(fā)，將編程韌性定義為一種學生在編程學習過程中遭遇挫折、失敗后仍能保持積極心態(tài)，繼續(xù)投入編程學習的人格特質。通過采用問卷調查法，考查大學生編程韌性的整體情況，并探究影響大學生編程韌性的具體因素，以期為改進編程教學方法、提升編程教學效果提供理論和實證依據(jù)。

二、研究設計

研究采用問卷調查法，面向全國多個省市的理學、工學專業(yè)本科生和碩士研究生進行編程韌性現(xiàn)狀調查研究。

（一）研究工具

2016年，Kooken等人首次清晰地從價值（Value）、困難（Struggle）、成長（Grow）、韌性（Resilience）四個維度構建學科學業(yè)韌性的理論框架[13]。其中，價值維度基于自我決定理論進行構造，這一理論表明，如果學生意識到所學的東西對自己的發(fā)展有用，那么這種意識就會成為維持其學習行為的強烈動機，并引發(fā)學習過程中有意義的自我調節(jié)行為[18]。困難維度基于身份動機理論，該理論認為一個人在特定環(huán)境中對自己身份的感知會影響其對學習的控制感，從而導致不同的學業(yè)結果[19]。學生如果能將學習困難歸因于所學內容的困難，而不是他們自己的低智力，他們就能在這一學科內有更好的學業(yè)表現(xiàn)[20]。成長維度源于內隱智力理論，該理論認為人的智力能夠改變，特定的內容能夠被學會的學生傾向于選擇更具挑戰(zhàn)性的學習任務，并能夠努力克服困難，提高自己的能力[21]。韌性維度指學生面對學業(yè)困難時是否能夠堅持下來繼續(xù)學習，其表現(xiàn)為一種面對學業(yè)困難的堅毅性，研究者通常從期望價值理論和動機取向的角度解釋學生經(jīng)歷挫折后恢復和繼續(xù)奮斗的這種動機[22-23]。

基于以上研究，同時參考心理韌性量表、學業(yè)韌性量表和數(shù)學韌性量表的理論框架和部分維度[13，24-25]，結合編程學習特點，本團隊研究開發(fā)了一份針對大學生的編程韌性量表（PRSUS），見表1。量表共12題，分為堅毅品質、感知價值、困難認知、成長信念四個維度，采用李克特5點計分形式，其中，1表示“非常不符合”，5表示“非常符合”。PRSUS的克隆巴赫系數(shù)為0.902，各維度克隆巴赫系數(shù)均大于0.7。此外，量表的GFI、AGFI、NFI、RFI等擬合指標均大于0.9，CMIN/DF值為1.64，EMSEA值為0.042。其各維度AVE值均大于0.5，組合信度均大于0.7，表明該量表具有良好的信效度。

（二）研究對象

本研究利用問卷星在線發(fā)布匿名問卷，并采用滾雪球抽樣策略面向理學和工學專業(yè)的本科生和碩士研究生收集數(shù)據(jù)。所有研究對象均為自愿參與。數(shù)據(jù)收集持續(xù)約一個月，共收回問卷1131份，其中，有效問卷737份，有效率65.16%。本研究的參與者年齡介于16到30歲之間（均值20.6歲，標準差1.731），男生占55.6%。

（三）信效度分析

研究使用SPSS22.0和Amos22.0對PRSUS的內部一致性信度和結構效度進行檢驗。信度分析結果顯示，量表總的克隆巴赫系數(shù)為0.877，各維度克隆巴赫系數(shù)在0.761～0.841區(qū)間范圍內，表明量表具有較好的內部一致性信度。對PRSUS理論模型擬合度的分析結果顯示，量表的GFI、AGFI、NFI、RFI等擬合指標均大于0.9，CMIN/DF值為2.54，EMSEA值為0.046。這表明模型的擬合度較高，具有良好的結構效度。

三、研究結果

基于問卷調查所得數(shù)據(jù)，研究使用SPSS22.0對理學、工學專業(yè)本碩學生的編程韌性整體水平和不同學生之間編程韌性的差異情況進行分析。

（一）學生編程韌性整體水平

研究對學生編程韌性整體水平進行了分析，樣本總體的編程韌性均值為3.862（SD=0.557，滿分5分），表示其總體編程韌性水平較好。其中，困難認知維度得分最高（M=4.127，SD=0.611），表明學生普遍都能認識到編程學習是有挑戰(zhàn)性的，想要學好是困難的。得分最低的是堅毅品質（M=3.625，SD=0.760），表明學生在編程學習受挫后一定程度上能夠繼續(xù)堅持學習，但這一毅力水平仍有較大的提升空間。此外，感知價值（M=3.840，SD=0.734）和成長信念（M=3.856，SD=0.754）兩個維度的均值與編程韌性整體均值相當。

（二）學生編程韌性的差異分析

為了探究哪些因素會對受試者的編程韌性水平產(chǎn)生影響，本研究選取了若干與編程學習無關的自然因素及與編程學習情況相關的非自然因素，將受試者劃分成不同的子群，通過分析不同子群在編程韌性上是否呈現(xiàn)出差異來判斷編程韌性水平的影響因素。其中，與編程學習無關的自然因素包括性別、年齡、年級和專業(yè)，而與編程學習情況相關的因素包括編程學習年限、編程學習動機、主要編程環(huán)境和主要編程方式。

1. 不同性別、專業(yè)群體編程韌性水平差異情況

在按照與編程學習無關的自然因素劃分的子群體中，不同性別及不同專業(yè)的群體編程韌性水平呈現(xiàn)出明顯的差異。

性別方面，樣本中共有男生410人、女生327人。獨立樣本t檢驗的結果顯示，男生的編程韌性顯著高于女生（t=6.429，p<0.001）。性別因素對編程韌性各維度影響情況見表2，男生在堅毅品質（t=7.575，p<0.001）、感知價值（t=3.550，p<0.001）、困難認知（t=2.917，p<0.001）及成長信念（t=5.514，p<0.001）四個維度上的得分都顯著高于女生。這一結果表明，男生在遭受編程學習的挫折后更容易克服消極情緒，保持積極心態(tài)，繼續(xù)堅持編程學習。

專業(yè)方面，樣本中共有282名理學專業(yè)的學生、455名工學專業(yè)的學生。獨立樣本t檢驗的結果顯示，修讀工學專業(yè)的學生其編程韌性顯著高于修讀理學專業(yè)的學生（t=-3.307，p=0.001）。專業(yè)因素對編程韌性各維度影響情況見表3，工學專業(yè)學生在編程韌性各個維度得分均顯著高于理學專業(yè)學生。這表明工學專業(yè)的學生更能意識到編程學習的價值所在，因此，在面對編程學習中的困難時堅持努力，以積極的心態(tài)面對編程學習中的挑戰(zhàn)，這與工科專業(yè)的學習目標和教學要求緊密相關。

2. 編程學習相關因素對編程韌性水平的影響情況

在與編程學習相關的因素中，編程學習年限、編程學習動機和主要編程方式這三種因素對編程韌性水平呈現(xiàn)出較明顯的影響作用。

（1）編程學習年限對編程韌性的影響

編程學習年限方面，學生被分為一年以內（含一年）、一年到兩年（含兩年）和兩年以上三類，這三類分別對應有355人、200人和182人，單因素方差分析的結果顯示，學習了兩年以上的學生，其編程韌性水平顯著高于僅學習一年以內的學生（F=9.062，p<0.001）。這一結果表明，學生的編程韌性水平會隨著編程學習年限的增長而不斷提高。學習年限因素對編程韌性各維度影響情況見表4。由表4可知，針對編程韌性不同維度的分析也呈現(xiàn)出類似的結論，即學習兩年以上的學生和學習一年以內的學生之間存在顯著差異（堅毅品質p<0.01;感知價值p<0.001;困難認知p=0.018;成長信念p=0.037）。這表明更長的學習年限能讓學生面對挫折時更加堅強，并在編程學習不斷進行的過程中更深刻地認識到編程技能的價值，故而能夠對編程學習中的困難和挑戰(zhàn)建立更加準確的認識，通過自身的學習經(jīng)歷認識到只要足夠努力且方法得當，所有人都能夠學會編程。

（2）編程學習動機對編程韌性的影響

關于編程學習動機，問卷中列舉了多種可能的動機因素。在數(shù)據(jù)分析時將學生的動機歸納為內部動機（如自身感興趣、享受編程樂趣等）、外部動機（如增加求職機會、競賽獲獎、任課教師水平高等）、無動機三類，每一類分別有學生251人、355人和131人。單因素方差分析的結果顯示，這三類學生的編程韌性兩兩之間具有0.001水平的差異性（F=60.112），其中，具有內部動機的學生編程韌性最高（M=4.109，SD=0.473），無動機的編程韌性最低（M=3.512，SD=0.535）?？梢娋幊虒W習動機對于學生編程學習的持久性和面對編程學業(yè)困境保持積極心態(tài)具有積極作用。在面對編程學習中的困難與挑戰(zhàn)時學習動機可以有效為學生提供繼續(xù)堅持的動力，其中，內部動機所產(chǎn)生的積極作用更為明顯。在量表的四個子維度下，不同動機的學生之間也幾乎都具備0.001水平的顯著差異，數(shù)據(jù)結果見表5。唯一的例外存在于困難認知維度，具有外部動機和無動機的學生之間差異不顯著，但他們與具有內部動機的學生之間具有0.001水平的顯著差異?？梢妱訖C水平對于學生編程韌性的提升并非是靠影響學生對編程學習的困難認知來實現(xiàn)的，擁有內在動機的學生即使對編程學習的困難程度有著清醒的判斷，他們依然能戰(zhàn)勝困難、堅持學習。

（3）主要編程方式對編程韌性的影響

本研究中所指的主要編程方式包括獨立編程和協(xié)作編程兩種，其中，協(xié)作編程并不限制協(xié)作人數(shù)和方式，所有非獨立完成編程任務的方式都屬于協(xié)作編程。獨立樣本t檢驗的結果顯示，獨立編程的學生，其平均編程韌性水平顯著高于協(xié)作編程的學生（t=7.752，p<0.001）。學習方式因素對編程韌性各維度影響情況見表6，由表6可知，獨立編程的學生其各維度的平均得分也都顯著高于協(xié)作編程的學生（p<0.001）。關于協(xié)作編程，目前研究較多的是結對編程[26]。結對編程作為敏捷編程的一種方法，現(xiàn)在越來越多地應用于課堂，并被認為能夠增強學生的編程學習信心，激勵課堂參與，從而降低編程課程初學者的失敗率和輟學率，提高課程完成率[27-28]。然而，根據(jù)本研究的調查結果，經(jīng)常獨立編程的學生具備更高水平的編程韌性。

四、結論與反思

本研究利用問卷對大學生的編程韌性水平展開調查，通過堅毅品質、感知價值、困難認知和成長信念等四個維度對大學生編程韌性水平進行描述，同時選取性別、專業(yè)、編程學習年限、編程學習動機、主要編程方式等因素探究它們對學生的編程韌性水平的影響情況?；谏鲜鰯?shù)據(jù)分析結果，對大學生編程韌性的整體水平、影響因素進行如下討論：

（一）編程學習者整體編程韌性水平較高，但不同性別及專業(yè)的編程學習者在編程韌性的水平上仍具有顯著差異

首先，從編程韌性及各維度整體水平來看，大學生編程韌性總體水平中等偏高，在針對藥學、數(shù)學等專業(yè)大學生的學業(yè)韌性進行調查的研究中同樣發(fā)現(xiàn)了相似的結果[9，29]。這些結果表明，大學生在專業(yè)學習中普遍具備中等或較高水平的韌性，這也使得識別和幫助那些韌性水平較低的學生顯得更為迫切和必要。當編程韌性水平較低的學生遭遇學業(yè)上的挫折和阻礙后，教師應當及時了解其學習狀態(tài)，提供額外的學習支架，幫助學生進行自我調節(jié)。

其次，在大學生編程韌性的影響因素方面，性別、專業(yè)被證實是影響大學生編程韌性水平的重要自然因素。不同性別、不同專業(yè)的學生群體，其編程韌性水平呈現(xiàn)出明顯的差異性，且男生的編程韌性水平顯著高于女生。這可能是因為男生更容易在編程學習中獲得樂趣和成就感，從而更容易堅持后續(xù)的學習。針對藥學專業(yè)學生的一項學業(yè)韌性調查同樣支持了這一猜測，其結果表明，男生在學習中往往更不容易出現(xiàn)消極的情緒和反應，這有利于他們堅持學習，但研究也指出女生在學習中求助和反思的表現(xiàn)或許優(yōu)于男生，這對她們克服困難也是有益的[9]。但韌性水平在不同學科學習中可能具有不同的表現(xiàn)。如Shanna等人在數(shù)學課程中測量得到的數(shù)據(jù)顯示，女生的學業(yè)韌性水平顯著高于男生[29]。這些不一致的研究結論也從另一角度佐證了將學業(yè)韌性細化到不同學科進行研究的必要性。故而在編程教學過程中，教師和助教應該更多地關注女生，在適當?shù)臅r候給予編程學習幫助和支持，以避免過大的困難和挑戰(zhàn)導致的學習效果不理想。在專業(yè)方面，工學專業(yè)學生的編程韌性水平顯著高于理學專業(yè)學生，這可能與工學專業(yè)學生專業(yè)課難度較大、日常學習面臨更大的困難與挑戰(zhàn)等因素有關?；谏矸莸膭訖C理論視角，工科學生在遭遇學業(yè)挫折時，受到人們對于工科學習內容普遍偏難印象的影響，也許更容易將失敗歸因于內容的難度而非自身的無能，甚至激發(fā)出迎難而上的學習動力，不斷努力，攻克難題[20]。然而實際教學中也不應過度強調所學內容的難度，以免挫傷學生積極性，讓學生對學習產(chǎn)生畏難情緒。

（二）編程學習年限和內部動機對編程韌性水平具有顯著影響

研究結果也表明，編程韌性水平隨編程學習年限的增加而顯著增高，內部動機對于編程韌性水平具有更顯著的影響。

首先，隨著編程學習年限的提升，學生的編程韌性水平呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢。但這一結論與部分現(xiàn)有研究并不一致，在Chisholm-Burns的研究中，大一學生的學業(yè)韌性水平及該群體在多數(shù)學業(yè)韌性子維度上的得分顯著高于其他年級的學生[9]。造成這一差異的原因或許是編程學習的特殊性。編程學習年限的增長能夠豐富學生的編程知識技能，但這并不能減少學生在學習過程中遇到挫折的幾率，越來越難的編程任務反而使學生不斷遭遇挑戰(zhàn)，在解決問題的過程中，學生的心態(tài)、毅力、自我調節(jié)能力得到鍛煉，進而提高編程韌性水平。

其次，在編程學習動機方面，無動機的學習者編程韌性水平最低，而擁有內在學習動機的學習者編程韌性水平則顯著高于擁有外部動機的學習者。有研究表明，內在動機與創(chuàng)造性工作和認知靈活性相關，能夠有效預測學習策略、學習持續(xù)性和學習成就[30]。由此看來，學習動機，尤其是內部動機確實可以在學習過程不順利、遭遇到較大的困難與挑戰(zhàn)時為學生提供堅持學習的動力。在編程教學過程中，教師可以考慮著手培養(yǎng)學生的編程學習動機，尤其是通過讓學生領略編程的樂趣和積極意義，激發(fā)內在動機，提升學生的編程韌性水平，提高教學效果。

（三）采用獨立編程方式學習的學生具有更高的編程韌性水平

在主要編程方式這一因素的分析上，研究結果表明，經(jīng)常采用獨立編程學習的學生具備更高水平的編程韌性。這一結果表明，需謹慎應用目前較為流行的結對編程。盡管在先前的部分研究中，結對編程被認為有助于增強學生的編程學習持久性，進而提高編程課程的學生保留率[27-28，31]。但近年來也有研究者開始對結對編程的有效性提出質疑[15，32]，即結對編程并不顯著優(yōu)于獨立編程，其有效實施更困難，如果學生在配對中遇到經(jīng)驗較少或態(tài)度消極的伙伴，結對編程還有可能使其編程積極性備受打擊。因此，研究者提出諸多結對編程的變體形式來彌補經(jīng)典結對編程方式的不足。例如：魏雪峰等人提出“部分結對編程”的概念，即允許學生在獨立編程的基礎上就編程任務進行結對討論[33];Nicholas等人提出讓學生先結對編程，再逐漸過渡到獨立編程的設想[15];Jennifer等人對比了單計算機結對編程和雙計算機結對編程的差異[34];Hans等人探究了先讓學生獨立編程，再讓學生結對編程的方式對編程學習有何影響[35]?？傊?，何種編程學習方式更能幫助學生積極克服編程學習困難，繼續(xù)投入編程學習，還需要進行更多的實證研究加以驗證。

本研究采用問卷調查法探究了大學生編程韌性水平及其影響因素，已獲得的結論將為大學編程教學方法的調整提供數(shù)據(jù)支持和理論指導。但本研究還存在一些局限，如樣本年齡集中在20歲左右，故結論受樣本特征局限，仍需進一步擴大范圍進行結果驗證。編程韌性作為從內在心理特征探索教學改進的獨特路徑，具有重要的研究價值。在未來的研究中，可以針對編程韌性的不同因素進行更加深入的探討，如考慮不同的協(xié)作編程教學策略對編程韌性的影響情況。此外，由于目前國內的編程教育有低齡化發(fā)展趨勢，中小學生相較大學生認知水平有限、心理承受能力較低，更容易遭遇編程學習挫折和壓力，因此，針對中小學生的編程韌性研究也是非常必要的。

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