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【学习笔记】计算机科学教育的必要性及中美现状讨论

【学习笔记】计算机科学教育的必要性及中美现状讨论

作者: 萍Jenny | 来源:发表于2017-05-03 12:00 被阅读174次

背景:
2016年,奥巴马政府曾宣布投资40亿美元,成立“所有人的计算机科学项目”,推动美国计算机科学的发展。同年,Facebook宣布向Code.org捐赠1500万美元,助力计算机科学教育的普及。计算机科学教育受到美国政府、公司的极大重视。

问题:
1.CS教育是什么?
2.为什么学习编程等CS技能?
3.国内外CS教育现状及差异?
4.国外CS教育有哪些值得借鉴?

分享:
Jessie Chuang (WeChat: JessieChuang87),美国教育科技顾问公司 Classroom Aid Inc. 的联合创办人,xAPI 中文实践社群 的主持人,Visca Analytics 的指导顾问。职涯历经高科技业、企管顾问业、教育业,擅长连结不同领域的概念作突破思考。拥有 20 多项美中台专利。

Jessie以她们的青少年电脑科学与编程课程为例,分享K12编程教育在美国实施的成果和方式。

该课程是由美国国家科学基金会(National Science Foundation) 资助开发,美国数所知名大学(含MIT)合作开发的青少年电脑科学与编程课程,以项目式学习(Project-Based Learning)方式,创作解决现实世界问题的移动应用,学习过程强调写作、沟通能力,以实证过的教学方法引导团队合作、探索式学习、创造力与对社区的关怀,直接连接美国国内现行的电脑科学与 21C 素质教育。该课程要求学生在课程结束时,能够达到开发 App 应用的水平。

目前,在美国有超过 230 所高中(跨 39 个州),超过 15000 个学生使用此项目。现在它要被引进国内了,由 Classroom Aid 协助课程内容汉化、本地化与沟通协调,由美国大学团队持续支持教师培训、学习成果审核、认证发证,学生修毕通过可获得美国大学认证。

【皮皮手记】

1.What

computer science education(简称CS教育)即计算机科学教育,不是培养程序员的职业教育,而是在当今计算机渗透各行各业的时代背景下,培养青少年的设计应用、简单编程以及对计算机工作原理的基本认知,学会计算和编程思维,让机器智能为自己服务,与人合作进行简单编程解决自身现实生活中的问题的能力等。

【CS不仅仅是编程技能教育或造机器人,而是技能学习中掌握可迁移能力和智能事物运作的底层原理。CS不是职业教育,已成为科技时代的基础教育。】

2.Why

a.人工智能,机器人,虚拟现实,无人驾驶等为标志的科技智能时代,计算机科学涉及日常生活及工作的各个领域。计算机是如何工作的,编程是什么原理,怎么分析利用大数据等,已成为现代公民必须了解和学习的基础知识,就如老一辈开始学习用微信、支付宝,当年我们学习历史,了解光合作用,学习office办公软件。

【不是为了成为领域专家,而是习得基本的生活常识和工作技能。】

b.随着计算机科学的发展,各个国家面临产业结构调整压力。据美国劳工局统计,未来将有140万计算机科学相关工作需求,但仅有40万计算机科学毕业生,面临100万人才缺口。stem教育中2/3涉及CS,但仅7.5%学习CS,1/4学校提供CS课程。

【学习CS是面对未来变化不被淘汰的基本竞争力。】

3.How

a. CS是属于Stem教育的一部分。
创客教育现状:
缺乏理论体系指导。
教学方法和规范没有统一大纲标准,教学效果良莠不齐。
师资匮乏。设备昂贵。
与升学不挂钩,重视不够,只当课外兴趣。
学习者男女比例失调,大多为男生。

b.美国情况
政府:
2016奥巴马"CS for all",经费和政策措施
CS基础课程:AP level(大学先修课程),exploring CS(幼小游戏化思维启蒙)
规定每个年级CS学习框架,系统学习标准,让民间机构开发课程

民间:
code.org,Scratch

jessie介绍的mobile CS priciple课程:
引导学生关注身边环境,用所学到的解决问题,教师线上学习60 lessons,学生线下学习 60 lessons,每次1.5h,线上持续为老师提供资源。
寻求国内合作,对接美国CS教育;
提供师资培训(master teacher->一般teacher->学生),课程内容,教学技术支持;
寻求本地化伙伴推广招生招老师;
组建协会第三方公证平台办活动,比赛,评价,宣传普及CS教育,国际交流等。

【美国政府和民间机构都在努力推动,走在各国前列】

c. 中国情况
未普及:
编程一小时国内落地不多,国外已开展;
小城市有机器人教育,还比较简单,能折腾的空间比较有限,但因为有企业推动,所以已经进入校园,也有各类竞赛刺激家长;
而编程目前了解的只有NOIP,NOIP 这一类比较强调竞技,能进到比赛的学生少,我们需要更多普及性的;
从实施上看,机器人的材料比较贵,只局限于某些学校。而编程如果只是笔试而不上机 体现的意义不大,但上机意味着设备是问题(进校园进中高考)。

师资问题:
要会英语,有编程实际经验,还能教小初学生的老师难招,特别是小城市。会英文和编程在大城市也能找一份年薪不错的工作。

学校情况:
在武汉高中里有很多机器人选修课提供给学生,也有的孩子自己开设课程,在视频网站上传,以此为契机,学校会把它当作主题和特色推广;
中国计算机学会,包括很多名校一批专家正在推动中小学开始编程教育,不久应该会各个地区试点实施。因为高校已经认为编程技能是各专业和领域的基础,是所有领域应具备的能力;
这2年很多中小学,甚至幼儿园阶段的编程教材已经陆续出版,连国内一级出版社都反馈少儿编程的教材销量非常大;
小升初老师想推荐一些编程好的优秀生,但学校仍比较强调成绩。

家长观念:
很多家长还不理解stem教育对孩子未来职业规划会有多少意义;
女生家长更偏重艺术类的课程,而且小孩子周末兴趣班已经很辛苦,如果是融入课堂感觉会好一些。

【中国政府、民间机构、学校、家长均在零散摸索中,理念和课程未及深入和系统,而且与应试环境的接洽是问题】

e.国际情况
海外也一样缺乏师资,刚起步Stem师范学科,加拿大也开始集合志愿老师做公立系统的stem教学大纲;
STEM teacher in US and Taiwan is from undergraduates with science majors to get teaching certificate;
创客学校很多是大学生, 在创新思想上不受局限,但缺乏教学经验和系统性。目前解决这个问题最好的是做教具的机构,投入大量做课件开发根据自身教具,但跨学科和脱离教具本身还存在一定的难点。

f. 补充 CS education 跟编程教育之不同:
建立一个 CS literacy foundation, and transferrable skills for all-- not only for making robots -- the skills can be applied in other situations and jobs.(very needed in current real world)
这是一种基础教育,如果把computer science和科目课程做一个融合就好了,作为各个学科的增强剂而不是把它放在一个课外兴趣的位置。关键是“融合",CS是需要被融合和串联的。

【师资缺乏是国际性问题。CS落地需要与目前基础教育融合串联。】

注:以上信息及观点是我听完某堆教育微信群的分享后整理加工而来,希望对你有所启发和收获~

补充阅读:
除了编程,中小学领域计算机科学教育应该学什么?
http://www.jiemodui.com/N/80376.html
摘要:
计算机科学是研究计算机与演算法,包括其原理、硬件软件设计、应用程序,以及对社会的影响。

计算机科学教育到底该学什么呢?教育目标是能驾驭计算机科技,更专业的说法 ——运算思维 (Computational Thinking) 。 "运算思维是能将问题与解决过程转成计算机语言与程序逻辑,以利用计算机软硬件来达成任务"。

简要来说,在计算机素养中,编程能力与演算法只是其中一小部分,学生还应该了解网际网络运作原理与安全性问题、计算机软硬件系统运作原理、资料科学 (数据收集/储存/分析/建模/呈现)、与计算机对社会之影响 (人际沟通/隐私/道德/法律/工作)。而成功应用计算机科学解决问题不仅需要知识,还需技能,这包括创建能力、沟通能力、合作能力、抽象推理能力等等,对软性技能的强调要求是整合在该学习框架中的。同时该框架也对照了计算机教育与数学、科学、工程、语文教育的交集之处。

所谓素养教育涵盖从高到低的三个层次分别是 A (Attitude,态度)、S (Skill,技能)、K (Knowledge,知识)。在这个时代知识上网搜寻就有,甚至人工智能都能编程了,编程技术本身不是最重要,其实美国人认为编程人员是未来的新蓝领阶级而已。教育真正的目的是在学习过程中培养态度 (学科兴趣、企图心、坚持、关怀社会) 与技能 (沟通、表达、合作、创造力、解决问题、自学能力),而要达到此目标,师资才是关键中的关键。

正确的计算机科学教育是準备好学生面对未来的现代素养教育,而编程教育或创客教育都只是完整图像的部分实践,传递知识内容是最低阶的学习,师资品质、学习活动设计、社区实践、评量方式将决定一个课程是应试教育还是素养教育。

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