錢松嶺

【摘 要】該文通過選取美國專業(yè)組織及各州教育部的相關代表性文件，從計算機科學課程開設、AP課程考試、計算機科學師資、教育政策等方面綜合描述美國計算機科學教育發(fā)展的最新動態(tài)，并總結歸納其發(fā)展特征，最后結合我國信息技術（科技）教育發(fā)展狀況，從教育公平、教師隊伍建設、教育政策方面提出借鑒啟示。

【關鍵詞】美國；計算機科學教育；信息科技

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）09-091-04

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的頒布，標志著新時期我國中小學數字教育進入新發(fā)展階段。從國際比較視角來看，近年來美國的中小學計算機科學教育正自上而下展開。幾年來，在美國選擇計算機科學課程的學生人數激增，而且無論是獨立開設課程，還是整合到其他學科領域，計算機科學課程與教學也從高中不斷向初中、小學階段擴展。課程發(fā)展過程中的一些問題，都在不同程度上有所改善。思考并借鑒美國計算機科學教育發(fā)展經驗與問題，必將有益于我們結合自身國情改善信息科技教育，提升下一代數字素養(yǎng)與技能。

美國計算機科學教育發(fā)展現狀

當前，無論是國家教育政策還是計算機科學教育專業(yè)標準，作為美國國家優(yōu)先事項，計算機科學教育進入了全面發(fā)展階段。

1.中小學計算機科學課程開設狀況

根據美國26 326所公立高中的數據，51%的公立高中至少設置一門計算機科學基礎課程。所謂基礎課程，內容主要是學生通過編程學習獲得對計算機科學基礎概念的理解，高中階段（9-12年級）學習時間在20小時以上。其中48%的城市學校和49%的農村學校開設了計算機科學基礎課程。19個州有30%的初中為學生提供了計算機科學課程，該課程常被整合到K-8的其他科目中。[1]越來越多的州開始要求小學、初中和高中都要設置計算機科學課程，并積極提高學生參與計算機科學學習的透明度，建立問責制（表1）[2]。

Code.org是美國中小學使用最廣泛的計算機科學學習平臺之一，根據此平臺數據，2020-2021學年，約有380萬名小學生（約占美國小學生總數的13.5%）學習平臺課程，約4.5萬名小學教師在平臺上開設計算機科學課程。其中的“發(fā)現計算機科學”板塊，2020-2021學年，約有77.3萬名初中生（約占美國初中學生總數的6%）學習本課程，約1.2萬名初中教師在平臺上開設計算機科學課程。另外，Scratch與Boot Up PD也是典型的計算機科學學習社區(qū)，吸引了數以萬計的師生參與其中。[3]

計算機科學屬于男性領域的刻板印象造成了美國選修計算機科學課程的女生比例一直不高，這一情況也在不斷改善。小學、初中階段較好，美國小學、初中和高中選擇學習計算機科學的女生比例分別是49%、44%和31%。其中密西西比州、南卡羅來納州和馬里蘭州高中女生選修計算機科學課程比例較高，分別為47%、46%和41%。比起白人和亞裔學生，美國土著或阿拉斯加學生就讀設有計算機科學課程學校的可能性要低很多。黑人/非裔、美國原住民/阿拉斯加人，夏威夷原住民/太平洋島民學生在計算機科學課程中的比例與他們的總體人口相似。與所在州的人口相比，英語學習者、殘障學生和經濟弱勢群體學生選修計算機科學課程的比例偏低。[4]

2.美國計算機科學AP課程考試狀況

美國高中為打算在大學繼續(xù)學習計算機科學或相關領域的學生開設計算機科學AP課程，每一門課程都相當于一學期的大學入門課程，學生可參加計算機科學AP考試，通過后可算作大學計算機科學專業(yè)學習的學分?？荚嚢ˋP計算機科學A和AP計算機科學原理兩門。在過去的幾年里，參加AP計算機科學考試的學生數量激增。2019-2020學年，大多數科目的考試都減少了，但7139所學校舉行的AP計算機科學考試次數增加了13%，達到179 188次。[5]

3.計算機科學教師師資狀況

一項針對計算機科學教師的大型調查顯示，大多數州不要求計算機科學教師持有計算機科學教師資格證書，許多教師都有其他學科教學經驗。53%的受訪計算機科學教師有超過11年的課堂教學經驗，其中16%有計算機科學課程教學經驗。30%的受訪計算機科學教師擁有計算機科學、信息技術或相關領域的學位，6%的教師擁有輔修計算機科學的學位。只有46%的教師持有計算機科學教師資格證書，23%的教師持有CTE認證。這說明一些州要么缺乏計算機科學教師認證程序，要么獲得相關證書的途徑不一致。全美計算機科學教師64%是女性；75%是白人，19%是黑人/非洲裔美國人、西班牙裔/拉丁裔、美洲原住民或太平洋島民。[6]2020年，CSTA與ISTE合作發(fā)布《2020 CSTA計算機科學教師標準》，為計算機科學教師提供專業(yè)發(fā)展指導，為職前培養(yǎng)與職后繼續(xù)教育提供依據，為各州、學區(qū)提供教師資格認證的參考。[7]

4.計算機科學教育政策狀況

《2021國家計算機科學教育》報告以“Code.org倡導聯(lián)盟”九項政策建議為框架分析了全美計算機科學教育政策狀況，以下是2021年的狀況。（1）州層面的K-12計算機科學教育規(guī)劃。有22個州已經制訂了計算機科學教育規(guī)劃，闡明了實施計算機科學教育的目標、策略和時間表。在這些州中平均有60%的高中提供計算機科學課程。[8]（2）定義計算機科學并制定嚴謹的計算機科學課程標準。有39個州有自己的K-12計算機科學課程標準，描述了課程學習目標、內容以及課程學習結果，這保證了學生跨校學習的一致性，這也是保證公平性的關鍵。在這些州中平均有54%的高中開設計算機科學課程。[9]（3）為計算機科學教師培訓提供專項資金。有31個州為K-12計算機科學課程學習提供專項資金。2022財年，有21個州為計算機科學撥款超過6500萬美元。在專項資助的州，平均有54%的高中提供計算機科學課程。（4）提供清晰的計算機科學教師資格認證途徑。有41個州提供清晰的計算機科學教師資格認證途徑。教師可以通過選擇資格考試、研究生課程、“微證書”等多種途徑獲取資格認證。在實行認證政策的州，平均有54%的高中開設計算機科學課程。[10]（5）高等教育機構開設職前計算機科學教育課程。有21個州的高等教育機構有計算機科學職前課程，要求所有職前教師接受計算機科學課程的學習，資助計算機科學職前課程，提供獎學金。在實際開設職前教育課程的州，平均有60%的高中提供計算機科學課程。[11]（6）教育管理機構中設立計算機科學監(jiān)管崗位。有34個州設立州級的計算機科學監(jiān)督職位，確保政策全面實施，保證規(guī)模與質量。在擁有這些職位的州，平均有55%的高中提供計算機科學課程。（7）要求所有高中面向所有學生設置計算機科學課程。有23個州要求所有高中提供至少一門基于標準的計算機科學課程。在實行這項政策的州，平均有58%的高中開設計算機科學課程。（8）將計算機科學學分算作高中畢業(yè)要求。自20世紀80年代，南卡羅來納州的高中畢業(yè)要求就包含了計算機文化、鍵盤輸入和計算機應用的內容。如今全美51個州的高中畢業(yè)都要求把計算機科學課程學習計入其中。[12]（9）將計算機科學學分算作高校入學要求。有21個州將計算機科學學習作為入學要求，通過將高中畢業(yè)要求與高等教育的入學要求相結合，鼓勵學生學習計算機科學課程。在實行該政策的州，平均有53%的高中開設計算機科學課程。

美國計算機科學教育的發(fā)展特點

通過以上描述，總結起來，美國計算機科學教育發(fā)展有如下特點。

（1）提升美國經濟全球競爭力是計算機科學教育發(fā)展的社會背景。美國勞工統(tǒng)計局報告顯示，2020年有140萬個計算機科學就業(yè)崗位，而全美只有40萬名計算機科學及相關專業(yè)畢業(yè)生，特別是數據科學與技術、智能科學與技術等專業(yè)人才缺口嚴重。面對這一全球性人才短缺問題，各國都在提前謀劃。

（2）計算機科學教育促進人的發(fā)展轉型。美國也處在從“數字社會”向“智能社會”轉化的過程中，人工智能也將人的發(fā)展從“數字化生存”轉向“智能化生存”。同批判性思維、創(chuàng)造性思維一樣，計算思維是智能社會人的基本思維方式之一，計算機科學教育的核心就是計算思維的培養(yǎng)。

（3）重視計算機科學教育的公平性與多樣性。公平性與多樣性是計算機科學教育發(fā)展的首要原則，在制定政策過程中都有具體考慮。計算機科學教育的系統(tǒng)因素特別是多元文化、眾多少數民族群體的國情，要為邊緣弱勢群體學生提供高質量計算機科學課程，提升他們的參與度，就是體現公平性與多樣性，這也是美國計算機科學教育的首要問題。

（4）強調計算機科學教育政策的系統(tǒng)性。州層面的整體規(guī)劃，明確的計算機科學教育目標、內容與策略，多途徑的教師資格證書認證途徑，職前培養(yǎng)課程，州、學區(qū)、學校的領導力，專項資金投入，保持一致性的高中與大學銜接政策，這些都是確保計算機科學教育可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)條件。

啟? 示

1982年我國教育部在北京大學附屬中學等五所中學開始計算機選修課教學試點，開啟了我國信息技術（科技）教育的歷史，經過40多年的發(fā)展，取得了相當的成就?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布，信息科技及其所占課時從綜合實踐活動課程中獨立出來，完成了義務教育階段信息科技課程與高中階段信息技術課程的12年一貫系統(tǒng)設計，使信息技術（科技）教育進入新階段?？偨Y美國計算機科學教育的發(fā)展經驗，給我們如下啟示。

（1）推進信息技術（科技）教育促進教育公平。信息技術（科技）教育服務的終極目標是面向全體學生，促進學生全面發(fā)展，落實立德樹人根本任務。受歷史文化、經濟發(fā)展、師資水平等因素影響，信息技術（科技）教育在城鄉(xiāng)、不同區(qū)域、不同學校之間發(fā)展不均衡，甚至某種程度上加劇了學生間的數字鴻溝?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》的頒布，為義務教育階段信息科技明確了課程目標、內容要求、教學以及評價，這本身就是通過課程治理促進教育公平的體現。而且，信息技術（科技）教育在培養(yǎng)青少年數字素養(yǎng)與技能、原始創(chuàng)新精神與能力，服務國家數字經濟健康發(fā)展等方面的基礎性作用與育人價值愈發(fā)明顯，對促進教育公平意義非凡。

（2）建設信息技術（科技）教師隊伍是基礎工作。截至2020年，中小學在校生約為1.8億人，教師約1222.8萬人[13]，其中義務教育階段信息科技教師32.5萬人，其中小學60%為?？飘厴I(yè)[14]；普通高中信息技術教師4.46萬人，90%為?？飘厴I(yè)[15]。因此，在職教師培訓是重中之重。在培訓形式方面，應通過多種方式為在職教師提供個性化專業(yè)發(fā)展模式，利用人工智能賦能教師，助力精準教研與培訓；國家智慧教育公共服務平臺的“教師研修”板塊就是典型應用，該模塊匯聚優(yōu)質學習資源，為教師提供個性化學習和有組織的研訓，給予短期專業(yè)認證。在培訓內容方面，首先要及時反映快速發(fā)展的信息科技學科的最新成果及課程核心素養(yǎng)，其次要加強思政師德培訓管理，教師專業(yè)發(fā)展也要全程數字化管理，提供基于動態(tài)數據的精準服務。按照國家義務教育階段課程方案，總學時為9522，信息科技課程占1-3%，[16]在3-8年級獨立開設課程，按照課時總量，對比其他學科教師數量，義務教育階段教師總體數量還急需補充。因此，對于職前教師培養(yǎng)，高等師范院校以及相關專業(yè)要擴大招生人數，課程方面必須結合《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的主要內容，開設涉及本體性專業(yè)知識與技能、學科內容教學法知識、包括實習等在內的實踐性知識課程，同時還要考慮信息技術（科技）教師資格證書考試大綱的要求，職前課程與教師資格入口保持一致。

（3）提升信息技術（科技）教育的系統(tǒng)性。首先，要明確發(fā)展目標，信息技術（科技）教育政策要著眼未來，中長期規(guī)劃互相配合，國家與地方保持一致，保障政策的可持續(xù)性；其次，要考慮教育內容，做好整體布局，近年來，推進人工智能教育、STEAM教育、創(chuàng)客教育、機器人教育等的相關政策頻出，需要做好整體的安排部署，避免政策之間掣肘重疊；再次，要以人為本，充分考慮教育系統(tǒng)內外利益相關者，協(xié)同平衡各方需求；最后，要投入專項資金，結合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，持續(xù)完善基礎條件，夯實數字底座，為學生提供不受時空限制的數字化、智能化學習環(huán)境以及優(yōu)質學習資源與工具。

注：本文系吉林省社會科學基金項目“吉林省兒童數字風險與機會現狀及其改善策略研究”（2021B139）的研究成果

參考文獻

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作者單位：吉林師范大學教育科學學院

編? ?輯：盧秋紅