美國中小學信息技術課程最新發展動態

錢松嶺

美國中小學信息技術課程狀況紛繁復雜。在中小學信息技術課程并未作為獨立學科進行開設，相關內容常被歸屬為數學課程、技術課程、計算機科學課程、圖書館課程等。按照其表現形態，大致可以分為作為在學科中應用的“教育技術”課程、作為圖書館教育的“信息素養”課程、作為獨立學科的“計算機科學”課程三種類型。近年來，美國計算機科學教師協會（CSTA：Computer Science Teacher Association）在推進計算機科學課程方面非常活躍，極力主張在中小學開設獨立的“計算機科學”學科，并進行了系統的計算機科學課程設計，2011年推出了新版本的K-12計算機科學課程標準。同時，我國高中課程標準修訂工作已經啟動，在新的社會發展要求下，普通高中信息技術課程如何開設，也需要我們及時了解他國動態。本文在介紹上述三種類型的課程發展動態的基礎上，重點介紹“計算機科學”課程的動態。

● 作為在學科中應用的“教育技術”課程

美國的信息技術課程特別強調將信息技術應用到其他學科的學習中。在這方面起到重要作用的是美國國際教育技術協會（ISTE，International Society for Technology in Education，以下簡稱ISTE）。

2007年6月，ISTE公布了新版“國家學生教育技術標準（National Educational Technology Standards for Students 2007）”。新標準包含六個維度：①創造力與創新：學生表現出創造性思維、建構知識以及利用技術開發創新的產品和過程的能力。②交流與合作：學生能夠利用數字媒體和環境促進溝通和協同工作（包括遠程的），支持個人學習和幫助他人學習。③研究和信息嫻熟度：學生能夠利用數字工具來搜集、評價及使用信息。④批判性思維、問題解決與決策：學生能夠使用批判性思維技能計劃和引導研究、管理項目，利用合適的數字工具和資源解決問題并且做出明智決策。⑤數字公民責任：學生理解與技術相關的人類的、文化的和社會的問題、法律實踐與道德行為。⑥技術操作與概念：學生表現出對技術概念、系統和操作的充分理解。

● 作為圖書館教育中的“信息素養”課程

在美國，96%的中小學設有圖書館，中小學圖書館系統是美國教育系統中不可分割的部分，美國教育部曾于1993年和2000年對中小學圖書館和圖書館員對學生成績的影響進行調查，兩次調查都表明：圖書館設施完善、配有專業圖書館員的學校，學生統考的閱讀理解成績和基礎研究成績都比較好;增加圖書館的收藏、人力及經費后，學生的學習成績都有相應提高。因此，在美國中小學，很多圖書館也開設提高學生“信息素養”的課程。

2007年11月，美國學校圖書館館員協會發布“21世紀學習者標準（Standardsforthe21stCenturyLearner）”。

“21世紀學習者標準”強調學校圖書館媒體課程應提升學生多方面素養，使學生能夠：①探究、批判性思考并獲得知識;②得出結論，做出正確的決定，在新情境中運用知識，創造新的知識;③分享知識，遵守道德參與其中，并成為民主社會的有效成員;④追求個人與審美的發展。

● 作為獨立學科的“計算機科學”課程

計算機科學（CS）是對計算機和算法處理過程的研究，包括工作原理、硬件和軟件設計、應用及對社會的影響。美國計算機科學教師協會（CSTA，Computer Science Teachers Association，以下簡稱CSTA）認為信息技術與K-12階段的課程整合并不能與美國經濟的發展要求與時俱進，造成了各級信息技術人才的短缺。因此，CSTA自成立以來一直致力于推進計算機科學課程的建立，同時為建立一套統一、完備的計算機科學教師資格認證體系做出努力。2011年CSTA公布了“CSTAK-12計算機科學標準（2011）”。這份文件提供了貫穿中小學的K-12計算機科學教育的全面標準。

1.“CSTAK-12計算機科學標準”的水平劃分

“CSTAK-12計算機科學標準”的組織結構有三個水平：

水平1（K1-6）計算機科學和我：通過在簡單計算機思維的思想中整合技術基本技巧，向小學生介紹計算機科學中的基本概念。鼓勵幫助學生把計算看作他們世界中重要的組成部分。培養他們在其他課程，如社會科學、語言、數學與科學中，融入技術積極進行學習、創造與探索。

水平2（K6-9）計算機科學與社區：開始將計算思維作為解決問題的一種工具。讓學生了解計算的廣泛性并樂于使用計算機科學促進交流與合作。學生開始體驗計算思維能作為解決相關問題的一種手段，而且還可以遷移到周圍的世界中去。讓學生意識到自己就是有力的問題解決者，并在計算機科學課程中或在學科中融入技術積極進行學習、創造與探索。

水平3（K9-12）概念應用與真實問題解決方法：水平3分為三部分課程，每部分強調計算機科學作為一門學科的不同方面。通過這些課程，學生可以掌握更多高級計算機科學概念，并應用這些概念來形成虛擬或真實世界的作品，讓學生探索現實世界中的問題并使用計算思維形成解決辦法。這些學習活動應該重點放在合作學習、項目管理與有效交流等方面。

2.“K-12計算機科學標準（2011）”的課程內容領域

“K-12計算機科學標準（2011）”的課程內容領域分為“社區、全球與倫理的影響”、“計算思維”、“合作”、“計算機與通信設備”和“計算機實踐與編程”五個方面。

3.計算機課程實施現狀

美國計算機科學教師協會（CSTA：ComputerScience TeachersAssociation）與甲骨文學院（OracleAcademy）合作，于2014年5月至9月，通過在線方式，對超過2萬名校長和副校長進行了調查。此次調查的目的是摸清高中計算機科學開設的情況，判斷在美國開設計算機科學課程的廣度，了解在學校中計算機科學課程是如何規定的。具體學校的情況，如下圖所示。

（1）計算機科學課程開設情況

調查結果表明，有73%的學校開設計算機科學，大多數學校將所修學分作為畢業要求;有39%的學校將計算機科學課程作為數學、科學或技術課程當中的一部分，這部分課程可能為選修課，在這些學校中，計算機科學通常會被作為一些補充課程。

（2）對計算機科學課程內容的誤解

當校長們被問到計算機科學與職業技術教育課程內容的區別時，有一些回答是：“我不知道”、“不確定”。通過這些數據可以推斷出，至少在學校管理層面，對計算機科學課程缺乏足夠的認識是潛在的問題。而對于計算機課程內容，部分參與者選擇了問卷中的“其他”選項，還有很多人選擇“企業管理”、“版面編排”、“人工智能”等。這些調查結果表明人們對計算機科學教育的定義和課程內容方面認識不同。

人們常常認為，簡單地為學生開設技術或少量編程課程就等同于為學生提供了真正的計算機科學教育，就等同于為學生升學或就業做好了準備。

（3）關于“計算思維”的討論

“K-12計算機科學標準（2011）”的課程內容領域特別強調“計算思維”，認為計算思維是一種問題解決方法，學生不僅是工具的使用者，還要成為工具的構建者。他們使用如抽象、遞歸和迭代等一系列概念處理并分析數據，創造真實或虛擬的產品。

2013年，麻省理工學院提出了一個“計算思維框架”，將計算思維分為“計算概念”、“計算實踐”、“計算觀念”三個維度。“計算概念”指的是設計者在編程時所使用的概念;“計算機實踐”指的是設計者在編程過程中所發展的實踐;“計算觀念”是指設計者形成有關身邊的世界和他們自己的觀念。通過對“計算思維”的討論，對其認識更加深入，尤其是計算思維作為計算機科學的核心思維方法被廣泛認同。

（4）計算機科學課程在實施中的現實問題

①資金投入與計算機科學課程。

上述調查還表明，得到更多資助的高收入學校為學生開設計算機科學課程遠高于低收入學校。

高收入學校在常規課程中開設計算機課程，往往在課外也為學生提供額外的計算機課程。而常規課程中未開設計算機課程的低收入學校、課外增設計算機科學課程的學校的比例低于11%，造成學生升學或就業的困難。

②計算機課程與計算機科學教師資格。

人們對小初高階段的計算機科學教育還沒有統一認識，而大學又繼續將計算機科學課程所修得的學分作為數學專業或科學專業的學分，這就造成了計算機科學師資缺乏的局面。同時，由于對計算機科學課程沒有統一的定位，取得計算機科學教師資格證的教師很可能面臨著無法擇業的問題。例如，在佛羅里達州，要取得計算機科學教師資格必須學習K-8計算機科學教學法的課程，而佛羅里達州的任何職前教師教育課程都沒有此項內容，沒人清楚地知道在佛羅里達州取得計算機科學教師資格到底要學習什么。

● 美國信息技術課程變革給我國的啟示

1.小初高一體系統設計

在美國，不論是“教育技術”課程、“信息素養”課程，還是“計算機科學”課程，都劃分了不同的水平階段，進行系統設計。因此，我國在進行中小學信息技術課程設計時，應注意系統性，按照學生生理、心理發展水平來組織并設計相應目標，注意其層次性、區別性與銜接性。

2.全面考慮課程內容

“教育技術”課程強調技術融入學習或與課程整合;“信息素養”課程強調信息處理改善學習;“計算機科學”課程強調嚴謹的計算機科學學科。我國在義務教育階段一直以2000年《中小學信息技術課程指導綱要（試行）》（以下簡稱《綱要》）為指導，隨著社會的不斷發展，《綱要》規定的各階段教學目標顯然已經不能滿足現實需求，亟待重新設計。因此，在進行課程設計時，必須考慮技術在促進學習中的應用與計算機科學內容之間的平衡協調問題。同時，“教育技術”課程、“信息素養”課程以及“計算機科學”課程都特別關注與信息技術相關的文化、倫理和社會等問題以及如何安全、負責任地使用技術等問題，這也是在設計課程內容時要充分注意的方面。

3.切實解決課程實施問題

美國的“計算機科學”課程在實施中遇到的一系列問題，如學科地位、對學科的偏見與誤解、學校資金投入、教師資格證書等問題，同樣是我國信息技術課程實施面臨的主要問題。因此，我們要針對這些問題采取一些改善措施，如宣傳信息技術學科的獨特價值與重要性、為信息技術課程爭取更多的資金投入、改革教師資格證書考試等。

參考文獻：

[1] National Educational Technology Standards[OE/BL] http：//www.iste.org/docs/pdfs/nets-s-standards.pdf？sfvrsn=2

[2] Standards for the 21st Century Learner[OE/BL]http：//www.ala.org/aasl/sites/ala.org.aasl/files/content/guidelinesandstandards/learningstandards/AASL_Learning_Standards_2007.pdf

[3] CSTA K-12 Computer Science Standards [OE/BL] http：//www.csta.acm.org/Curriculum/sub/CurrFiles/CSTA_K-12_CSS.pdf

[4] Texas Essential Knowledge and Skills for Technology Applications [OE/BL] http：//ritter.tea.state.tx.us/rules/tac/ch126toc.html

[5] The State of Computer Science in U.S. High Schools [OE/BL] http：//csta.acm.org/Research/sub/Projects/2014_StateofCSinUSHighSchools.pdf

[6] Bugs in the System： Computer Science Teacher Certification in the U.S.[OE/BL] http：//csta.acm.org/ComputerScienceTeacherCertification/sub/CSTA_BugsInTheSystem.pdf