智能时代背景下,编程能力的需求普遍化与学生编程入门依旧存在诸多挑战的问题亟待解决。研究发现,缺乏程序理解能力是导致新手程序员陷入编程困境的重要原因。因此,本研究从程序理解角度出发进行编程能力培养研究。本研究首先搜集了编程领域相关文献,分析目前已有的教学策略和教学工具等研究成果。以建构主义理论、合作学习理论和社会文化理论为基础,设计基于程序理解的编程能力培养教学模式。该模式结合了“Predict-Run-InvestigateModify-Make”（PRIMM）教学法和Python Tutor可视化追踪工具,对学生的编程新知学习和巩固训练进行干预:基于问题型和导向型学习支架,融入结对编程策略,训练学生的代码追踪和代码解释技能、提升编程能力。基于本研究构建的教学模式,采用调查研究法、实验研究法、话语分析法先后在上海市的G中学和H中学进行教学研究,分别用以探究该教学模式的有效性与学生的程序理解能力在编程学习中的变迁情况。通过对比第一轮教学实践中的实验班和对照班的编程知识测试情况,结果证明本研究提出的教学模式更有助于促进学生对编程知识的掌握。整理分析第二轮教学实践中学生小组的话语讨论内容,进一步阐述了该教学模式对编程学习产生的有益影响,包括教学工具、学习同伴以及教学策略三方面。研究发现,可视化工具能够有效帮助学生克服代码追踪的难题,顺利发展编程的初级技能;突出话语讨论的结伴编程方式有利于促进编程概念的内化,支持编程的中级技能发展,但结伴学习过程中小组成员的角色互换是有效学习的关键;“先读后写”的教学策略尊重新手程序员的心理发展规律,循序渐进的教学内容和学习支架共同促进编程能力发展。采用反映编程抽象理解水平的SOLO编码分析第二轮实验中学生的学习表现,统计班级整体的编码频次以及学生个体的编码分布情况。根据编码结果,班级整体的程序理解能力有了明显的提升;学生个体的编程抽象理解水平发展结论与话语分析结论一致:当组内成员水平相近时,两人共同获得积极稳定的发展;当组内成员水平差距较大时,水平较低者的能力发展受限。