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        人工智能時代下中小學推廣編程教育的困境與出路

        2021-04-28 14:43:21史釙鐳
        教師博覽·科研版 2021年3期
        關(guān)鍵詞:人工智能

        史釙鐳

        [摘? ?要] 2017年,國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,明確提出在中小學階段設置人工智能相關(guān)課程,逐步推廣編程教育。人工智能與編程教育是未來人工智能時代下的兩項重要議題。人工智能已成為國際競爭的新焦點,我國人工智能專業(yè)人才的缺口較大。為了讓學生更好地生存于人工智能社會,教師必須讓學生養(yǎng)成利用編程自動化解決問題的思維。教育學者被委以“使學生適應人工智能時代”的重任,當前中小學校都應該極力推廣編程教育。

        [關(guān)鍵詞] 人工智能;編程教育;計算思維

        一、我國中小學推廣編程教育的必要性

        (一)培養(yǎng)學生的思維能力

        喬布斯曾說,每個人都應該會編程,因為它教會你如何思考。研究表明,編程能夠培養(yǎng)學生解決復雜問題的思維能力。我國已意識到思維對個人終身發(fā)展的重要性,因此,《普通高中信息技術(shù)課程標準(2017年版)》中提出,通過信息技術(shù)課程全面提升學生信息素養(yǎng),增強個體在信息社會的適應力與創(chuàng)造力。其中,計算思維被視作信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)之一。

        面對時代帶來的挑戰(zhàn)與難題,我們需要像計算機科學家一樣用計算思維來思考問題、解決問題。換言之,計算思維是伴隨人終生的思維能力,是一項基本生存能力。

        (二)轉(zhuǎn)變學生的應對身份

        在信息技術(shù)高度發(fā)達的今天,我們每個人都離不開技術(shù)。當代學生在享受技術(shù)帶來的便利時,也要思考技術(shù)從何而來、如何創(chuàng)造,擺脫純粹的技術(shù)消費者身份。

        二、我國中小學推廣編程教育的困境

        我國編程教育雖萌芽較早,但發(fā)展速度較緩。推廣編程教育還有很長的一段路要走,需要突破一路上的困境。

        (一)教師量少質(zhì)低

        教師是編程教育推廣過程中的重要因素之一。中小學編程教師數(shù)量不足、供不應求、編程能力較弱、編程課程教學經(jīng)驗不足等,都是當前存在的問題。

        (二)地區(qū)差異較大

        基于我國傳統(tǒng)應試教育理念,推廣編程教育的重要舉措之一是將編程納入中高考范疇。但是,如要實施這一舉措,最大的阻礙便是公平性問題。城鄉(xiāng)差異雖然在逐漸縮小,但不可避免的是城市的“數(shù)字土著”有著先天的獨特優(yōu)勢。

        (三)意識偏差

        1.重軟件應用。一直以來,編程作為中小學信息技術(shù)課程體系中的一門課程,其開設形式以選修課為主。然而,該課程的選修率遠遠不如傳統(tǒng)的軟件操作課。在課時極少的情況下,教師往往更關(guān)注信息技術(shù)工具的操作,而編程這一教學內(nèi)容則被邊緣化。此外,編程課程所依托的中小學信息技術(shù)學科一直以來也被視作邊緣學科,不受重視。

        2.編程難且枯燥。“編程難”是許多家長和學生固守的觀念之一。他們認為,編程是大學階段的課程,對中小學生而言,學起來會很吃力。對大多數(shù)人來說,編程是枯燥且耗時的。解決編程問題會耗費大量的時間,最后卻不一定有一個好的結(jié)果,這是程序員的常態(tài)。

        3.編程是少部分人的“游戲”。很多人認為,編程不是每個人都必須學習的課程,而是專為少部分對編程感興趣、參與編程競賽的學生而開設的課程。他們認為,只要將來的學業(yè)或職業(yè)生涯與計算機尤其是編程無關(guān),不成為程序員、計算機科學家,就不需要學習編程。

        4.傳統(tǒng)應試教育理念。傳統(tǒng)應試教育以升學考試為最終目的,而當今所倡導的素質(zhì)教育以提升學生綜合素質(zhì)為最終目的。雖然,當前教育趨勢已逐漸向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變,但在現(xiàn)行的國內(nèi)考試選拔體制下,教師始終不能完全脫離應試教育。學校、教師、家長乃至學生個人,不會過多地重視缺少考試導向的課程。

        三、我國中小學推廣編程教育的出路

        當下,我國應結(jié)合實際教育現(xiàn)狀,借鑒國際編程教育的成功經(jīng)驗,探索適應國內(nèi)實際情況的編程教育模式。

        (一)意識轉(zhuǎn)變

        信息技術(shù)教學內(nèi)容需要與時俱進。不可否認,軟件的基本操作是應用計算機的前提,但教師仍需意識到,隨著時代的進步,計算機等基礎設施不斷完善,被稱作“數(shù)字土著”的當代中小學生的信息素養(yǎng)不同以往。他們對計算機科學有著更高的接受度,并且有機會、有能力學習編程。因此,信息技術(shù)課程的重心應從“關(guān)注軟件操作”轉(zhuǎn)變?yōu)?“提升解決問題的能力”和“培養(yǎng)計算思維”,而編程正是這樣一門課程。

        編程具有多樣性的特點。任何學習都是從易到難的過程,編程也不例外。編程課程中既有低門檻的趣味編程,也有競賽級別的高級編程。例如,在小學階段,學生可以學習簡單的模塊化編程(Scratch),通過圖形化界面,拖拉積木塊,搭建小程序或小游戲等,讓學生體驗編程學習帶來的樂趣。

        編程不只局限于高等教育??v觀國際,美國提倡編程課程從幼兒園開始,強調(diào)少兒的編程教育。英國政府規(guī)定5歲以上的學生都要學習編程。日本將編程教育納入學科教學,要求2020年以后,所有小學生必須學習編程,旨在切實培養(yǎng)學生的“編程思維”。

        推廣編程教育,讓每個孩子都接觸編程,不是為了培養(yǎng)精通編程技術(shù)的程序員,而是為了讓孩子擁有像計算機科學家一樣的思維方式,在面對今后生活中的難題時,懂得用計算思維分析問題、解決問題。

        (二)行動落實

        1.教育部門層面。第一,編程教育的政策支持與引導。首先,制定將編程納入中小學課程的實施方案。其次,將編程引入中高考,從選考科目逐漸向必考科目過渡。2016年,美國發(fā)布《K-12計算機科學框架》,給出了完整的K-12階段計算機科學課程學習體系。第二,競賽引導。舉辦具有影響力的編程或思維類競賽,鼓勵中小學生參與。2017年,英國舉辦了首屆TCS牛津計算挑戰(zhàn)賽,要求參賽者理解代碼并用編程解決實際問題,涵蓋塊式和文本兩種編程語言。第三,教師培訓。國家出資培養(yǎng)編程教師,為教師提供編程方面的培訓。

        2.中小學校層面。學校作為編程教育的主陣地,應該充分利用其硬件資源和師資力量,開展編程教學。在具備硬件資源和引進編程師資的基礎上,以編程課程為主,普及編程教育;以程序設計競賽為輔,培養(yǎng)編程人才。一方面,將信息技術(shù)課作為編程教育實施和推廣的載體。小學階段一般以Scratch、App Inventor等模塊化編程為主,中學階段一般以Python、C++等文本編程為主。根據(jù)不同階段學生的特點,選擇合適的編程學習內(nèi)容,開設校內(nèi)編程必修課。另一方面,提供競賽訓練場地,營造校內(nèi)競賽環(huán)境,鼓勵學生積極參與市級、省級、國家級乃至國際級程序設計競賽。

        3.教師和家長層面。教師和家長對編程教育的支持與熱情,既是學生學習編程的動力,又是編程教育推廣的源泉。教師應努力提升編程教學能力與自我思維能力,探索適合中小學生的編程教學模式。

        4.社會企業(yè)、教育機構(gòu)、高校科研團隊是編程教育推廣的重要輔助力量。2013年誕生的Code.org是一個美國的非營利組織,它提倡“每所學校的每位學生都應該有機會學習計算機科學”,每年組織“編程一小時”活動。該活動已經(jīng)吸引了全世界10%的中小學生參與,在一定程度上推廣了美國的編程教育。此外,由計算機科學教師協(xié)會(CSTA)與美國公共圖書館合作開展的美國“圖書館準備好編程”項目,允許教師在圖書館內(nèi)進行編程教育項目實踐,對K-12教師進行有針對性的編程教育培訓與認證,為美國培養(yǎng)編程教育人才奠定了基礎。2016年,廣州圖書館攜手微軟成功舉辦了中國首個圖書館“編程一小時”活動。

        總之,高校編程教育的研究團隊需要與一線教師攜手推動編程教育事業(yè)的發(fā)展。研究內(nèi)容可以是如何推廣、落實并解決編程課程推廣過程中遇到的難題,或中小學編程教學內(nèi)容與大學的銜接性等。

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