作者:朱琳 东南大学脑与学习科学系 、儿童发展教育研究所
研究生导师:姜飞月
【摘要】:在过去的十年里,世界各地的举措在计算思维的保护伞下将计算引入了K-12教育。虽然最初的实施侧重于大学和职业准备的技能和知识,但最近的框架包括情境计算思维(身份、参与、创造性表达)和批判性计算思维(计算的政治和伦理影响、正义)。这一扩展反映了对21世纪学习者计算机知识意义的重新评估。我们回顾了K-12计算教育的现状,讨论了不同计算思维框架之间的相互作用,并考虑了计算文学的包容性框架,以及这一框架如何阐明计算对更广泛的K-12教育优先事项和关键的未解决问题的重要性。
【关键词】:计算机与学习;计算机科学教育;批判理论;身份读写能力
一、介绍
在2013年1月出版的《教育研究者》杂志上,Grover和Pea回顾了K-12教育中计算思维的现状,指出这是“一个时代已经到来的想法”。Jeanette Wing(2006)将计算思维定义为“利用计算的基本概念解决问题、设计系统和理解人类行为”,它被描述为将计算机科学带回学校的关键动力。计算思维的时刻无疑发生在一个月后,视频《大多数学校不教的东西》(2013)在YouTube上发布,告诉数百万观众,今天的孩子需要学习CS。微软创始人比尔·盖茨、篮球明星克里斯·博世和摇滚音乐家will.i.am等一大批名人推动了这项事业。在视频中,已故苹果公司联合创始人史蒂夫·乔布斯引用了一句话,要求“这个国家的每个人都应该学会如何为计算机编程……因为它教会你如何思考”,让数以百万计的K-12学生第一次体验编程。八年后,全世界有超过10亿名学生参加了这一年度活动。
鉴于早期关于K-12 CS教育惨淡状况的报告,这些都是令人惊讶的发展,该报告记录了学校缺乏课程和教师,以及该领域令人担忧的缺乏多样性(Wilson等人,2010)。由于CS是一门不计入高中毕业的选修课,很少有学生在开设AP课程时参加(2012)。快进到2021年,参加AP课程和考试的学生人数显著增加(尽管与统计学等其他热门AP主题相比,参与人数仍未达到),教师认证标准和项目正在制定中,许多学区现在将CS课程视为毕业要求。从所有方面来看,这是一个重大进展,尽管在使CS成为K-12教育系统的一个组成部分方面仍有许多工作要做(2018)。
事实上,计算思维已经成为全球努力的一部分,根据不同的指令,在K-12年级引入CS教育,最突出的是为了保持每个国家的经济竞争力(2019),同时也为了培养新的跨学科素养:“……在阅读、写作和算术方面,我们应该增加计算思考对每个孩子的分析能力”(2006)。后一项指令,即精通计算,不仅是学习阅读和编写文本(或代码)的语用学等技术技能,还涉及如何在特定的个人和政治层面上识别和重视这些技能(1984)。因此,将计算思维添加到语言、数学和科学文献的经典中(2019)意味着超越强调用计算机解决问题的狭隘框架,理解计算机上运行的计算技术和文化中的价值观、偏见和历史。这种扩展的计算思维框架将包括语用、社会文化和政治层面,以解决计算的社会影响和计算机科学作为一个学术领域,它的日益突出所造成或加剧的不平等。
将计算思维的更广泛定义纳入中小学教育的目标,需要清楚地阐明这对个人和社会来说是什么样子。CS教育仍然是K-12级别的一个新兴领域,K-12教育的多样性,无论是在参与者方面,还是在利益相关者的优先事项和立场方面,都需要仔细关注理论框架。我们将当前的努力置于考虑学习和教学的理论教育框架内。虽然Grover和Pea(2013)主要从认知的角度来构建计算思维,但他们已经预见到需要扩展视角。我们展示了这些扩展的框架如何帮助我们理解计算思维,在哪些方面可以成为促进K-12教育相关计算文学的核心。与STEM的数学和科学同行一样,CS教育正在着手一项雄心勃勃的议程,需要考虑的不仅仅是K-12学习者的一个而是多个愿景(2017)。在结论中,我们讨论了在促进计算思维时我们考虑的关键问题,以及我们如何确保计算文学的目的不仅包括对关键思想和实践的理解,还包括对其社会责任和关键用途的理解。
二、计算思维的三种框架
在当今的许多国家倡议、标准、课程和课程中,计算思维已被视为所有学生都需要学习的通用技能。CS(例如,T edre&Denning,2016)和K-12教育(例如,国家研究委员会,2010)中的许多讨论都集中在计算思维是否应该被定义为解决一般问题的技能,或者它是否主要适用于CS中的问题(Curzon等人,2019)。其他人则提出让计算更普遍地用于解决日常问题,从而打破了这一区别。无论特定技能的适用范围有多广,计算机解决问题的能力目标都是一个没有争议的好东西。我们认为,对于学生如何通过不同的学习理论来学习计算,人们没有给予足够的关注。任何一种学习都是通过隐喻来构建的(Sfard,1998),每一种隐喻都带有隐含的假设和信念,不仅关于人们如何学习得最好,而且关于知识的性质及其用途。这些隐喻指导我们如何设定教育重点,如何教学,以及如何评估学习。
最近在国际计算研究教育会议上发表的一篇论文(2019)确定了计算思维的三个框架,以帮助组织计算思维中所需结果的理论空间,包括在K-12 CS和更广泛的K-12教育中。在Sfard(1998)的基础上,该论文区分了(1)认知框架将学习视为知识和技能的获取,并强调为未来职业生涯做准备;(2)情境框架将学习看作是通过参与学科实践形成身份,并强调数字媒体中的创造性表达和社会参与,以及(3)批判性框架,将学习视为对现实如何形成的理解,并强调抵制边缘化和压迫的策略。
三、迈向计算文学
基于Barton和Hamilton(1998)、Gee(2004)、Lee和Garcia(2014)以及Jacob和Warschauer(2018)的工作,我们将计算文字定义为一组位于社会文化背景下的实践,这些实践利用外部计算媒体来支持认知和交流。计算文学涵盖了从个人到社会的各种现象,以及这些现象与支持和塑造它们的媒体之间的联系。
使用计算文字的镜头阐明了关于CS和K-12教育之间关系的三个核心问题。首先是谁的问题:谁应该学习CS?答案似乎很简单:CS适用于所有人。Wing(2006)断言“每个人,不仅仅是计算机科学家,都渴望学习和使用”计算思维,这与K-12 CS框架的论点相呼应,即CS“对生活的各个方面都是无价的,除了确保我们有足够的熟练技术工作人员之外,它还很重要”。虽然技术职业是K-12 CS教育的一个可能终点,但它们不应该是唯一的选择。
第二个问题是什么。Grover和Pea(2013)指出,自计算思维诞生以来,一直困扰着尚未解决的定义困境。虽然关于计算思维定义的争论仍然存在,但主要利益相关者已将解决单一定义作为战略优先事项,该定义可以作为课程和教师认证标准的基础(Barr&Stephenson,2011)。这项工作最终形成了K-12 CS框(2016),这是一份共识文件,旨在调整标准和课程,同时回避有关计算思维的一些核心定义问题。
最后,计算文字可以帮助澄清第三个问题,即如何做到这一点。我们应该如何教授计算思维?它应该作为一个独立的主题来教授,还是整合在其他K-12课程中?尽管有大量证据表明,学习计算思维对学生的一般问题解决能力几乎没有帮助,但我们在上文中指出,去文本化的课程和评估主导了当前的K-12 CS教育计划。这些方法表明,优先考虑的是可扩展性和评估,假设一旦学生掌握了基本技能和知识,他们自然会以批判性和负责任的方式使用这些技能和知识。
四、K–12查询的优先级
我们呼吁进行更多的研究,以了解K-12学生如何参与各种计算概念和实践,以及他们如何加深理解的可能轨迹。此类调查不仅应关注培养学生计算技能和概念的途径和挑战(正如当前的K-12 CS框架所做的那样),还应包括学生的身份及其各自的社区。必须不断考虑这种学习可能涉及的身份和社区,以及学习可能达到的目的。从计算文学的角度来看,我们将在如何理解K-12学生的学习和参与方面撒下更广阔的网。
我们还呼吁发展变革性教学法,以解决CS教学中的政治和伦理影响,以及在课程中简单添加伦理模块的不足。计算文学认识到计算实践的地位,为批判性行动提供工具,并认识到无数身份和文化在发展丰富多样的计算实践中的作用。
最后,我们需要解决将计算教育纳入教师教育计划的关键挑战(2018),作为更大教育系统的一部分。目前的工作重点是让新教师进入计算机科学或将计算融入STEM主题。虽然每一项努力都很重要,但我们需要更好地了解K-12教师实际需要具备的内容、知识和技能、公平的教学实践以及教师如何解决CS的关键层面。我们知道,除了深化教师的教学实践和内容知识外,持续的专业发展将有助于留住教师(2003)。
转自:“百研工坊”微信公众号
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