美國(guó)《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》對(duì)我國(guó)信息技術(shù)教學(xué)的啟示*

邱美玲 李海霞 羅 丹 岳賽賽 王冬青

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美國(guó)《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》對(duì)我國(guó)信息技術(shù)教學(xué)的啟示*

邱美玲 李海霞 羅 丹 岳賽賽 王冬青[通訊作者]

（華南師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510631）

《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》描述了K-12階段學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)需要掌握的概念和具備的技能，發(fā)布此框架是美國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)科學(xué)技能和信息素養(yǎng)的重要舉措。文章對(duì)《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》的背景、特點(diǎn)和主要內(nèi)容進(jìn)行了深入分析與解讀，并結(jié)合《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》的特點(diǎn)和我國(guó)當(dāng)前中小學(xué)信息技術(shù)教育存在的問(wèn)題，總結(jié)得出我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)教育的努力方向，即注重對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，規(guī)范信息技術(shù)課程設(shè)置、評(píng)估與實(shí)施途徑，提升教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展能力等。

計(jì)算機(jī)科學(xué)教育；K-12；美國(guó)；計(jì)算思維；信息技術(shù)課程

引言

2016年10月，美國(guó)《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》（K-12 Computer Science Framework）正式發(fā)布（下文簡(jiǎn)稱(chēng)《框架》）[1]。《框架》描述了計(jì)算機(jī)科學(xué)概念和實(shí)踐的基本集合，是美國(guó)新版國(guó)家計(jì)算機(jī)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)研制的基礎(chǔ)。同年，美國(guó)在《框架》的基礎(chǔ)之上發(fā)布了《CSTAK-12計(jì)算機(jī)科學(xué)臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)《K-12臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)》），規(guī)定了一整套K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)課程核心學(xué)習(xí)目標(biāo)，旨在為K-12階段學(xué)生提供完整的計(jì)算機(jī)科學(xué)課程并為該課程的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。《框架》明確界定了K-12教育中每個(gè)階段學(xué)生必須掌握的計(jì)算技能，使學(xué)生在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)該“了解什么”和能夠“做什么”有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)積極探索信息技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學(xué)科學(xué)習(xí)、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力[2]；我國(guó)信息技術(shù)學(xué)科新一輪課改的目標(biāo)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息責(zé)任，這與《框架》提倡的“實(shí)施計(jì)算機(jī)科學(xué)教育與培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維”的核心觀點(diǎn)不謀而合。因此，深入分析《框架》，了解美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育改革的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握其內(nèi)在規(guī)律與發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)深化我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程改革具有重要的借鑒意義。

一《框架》核心內(nèi)容

1 《框架》核心概念

2011年，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（CSTA）和計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）在全美中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育調(diào)研基礎(chǔ)上研制了《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)《2011標(biāo)準(zhǔn)》），從“計(jì)算思維”、“合作”、“計(jì)算實(shí)踐與編程”、“計(jì)算機(jī)和交流設(shè)備”以及“社區(qū)、全球化和倫理影響”五個(gè)方面制定了K-12階段中小學(xué)生需要達(dá)成的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，并建議以“核心課程”的方式在中小學(xué)開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育[3]。《框架》將《2011標(biāo)準(zhǔn)》中“計(jì)算實(shí)踐與編程”調(diào)整為“算法與編程”，并結(jié)合美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的發(fā)展現(xiàn)狀，提出由多個(gè)子核心概念組成的核心概念，如圖1所示。《框架》的核心概念融入了“計(jì)算思維”，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的主要內(nèi)容。

圖1 核心概念圖

圖2 包含計(jì)算思維的核心實(shí)踐圖

2 《框架》核心實(shí)踐

《框架》除了重視對(duì)核心概念的培養(yǎng)，也強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)接受計(jì)算科學(xué)教育的學(xué)生的實(shí)踐能力，具體概括了7項(xiàng)核心實(shí)踐，如圖2所示。其中，計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)踐的核心，通過(guò)實(shí)踐3～實(shí)踐6來(lái)描述，而實(shí)踐1、2與實(shí)踐7是計(jì)算機(jī)科學(xué)中對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行補(bǔ)充、獨(dú)立、通用的實(shí)踐。通過(guò)核心實(shí)踐，具備計(jì)算機(jī)知識(shí)的學(xué)生能夠更好地適應(yīng)具有豐富數(shù)據(jù)的當(dāng)今世界。與核心概念不同的是，《框架》中的核心實(shí)踐沒(méi)有直接和每個(gè)年級(jí)學(xué)生一一對(duì)應(yīng)，沒(méi)有提供每個(gè)年級(jí)具體的課程目標(biāo)與計(jì)劃，而是直接描述從幼兒園到高中階段學(xué)生需要達(dá)到的目標(biāo)。以實(shí)踐3“識(shí)別和確定可計(jì)算的問(wèn)題”為例，核心實(shí)踐要求學(xué)生在高中畢業(yè)時(shí)達(dá)到以下目標(biāo)：①確定可以用計(jì)算解決的復(fù)雜、跨學(xué)科的現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題；②把復(fù)雜、跨學(xué)科的現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題分解成現(xiàn)有解決方案或程序的子問(wèn)題；③評(píng)估計(jì)算解決問(wèn)題方法是否合適、可行。《K-12臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)》則依據(jù)《框架》的目標(biāo)，詳細(xì)描述了每個(gè)年級(jí)學(xué)生的課程目標(biāo)與計(jì)劃，更加清楚、具體和可操作、可衡量。

除核心概念與核心實(shí)踐之外，跨學(xué)科概念也非常重要——它主要指計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心概念與其它學(xué)科交叉融合（如圖3所示），其核心是將其它學(xué)科的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)計(jì)算問(wèn)題，從計(jì)算思維的視角揭示這些問(wèn)題的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)一系列新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新。但在《框架》中跨學(xué)科概念不是一個(gè)獨(dú)立維度，而是融入核心概念的學(xué)習(xí)之中。因此，《框架》既保留了跨學(xué)科概念的價(jià)值，又更便于受眾理解與實(shí)施。

二《框架》主要特征

1 強(qiáng)調(diào)學(xué)前教育計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要性

隨著美國(guó)《面向所有人的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育》（Computer Science For All）新計(jì)劃的提出，在未來(lái)幾年美國(guó)政府將向每一名K-12學(xué)生提供計(jì)算機(jī)課程和數(shù)學(xué)課程，為他們未來(lái)的工作做好準(zhǔn)備。與《2011標(biāo)準(zhǔn)》不同，《框架》特別指出需要擴(kuò)大計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的覆蓋面，強(qiáng)調(diào)早期兒童教育增加計(jì)算機(jī)科學(xué)教育。正如兒童在年幼時(shí)期學(xué)習(xí)語(yǔ)言、數(shù)學(xué)和科學(xué)活動(dòng)一樣，他們也可以在很小的時(shí)候進(jìn)行計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。如在學(xué)前教育階段的文學(xué)、數(shù)學(xué)和科學(xué)三項(xiàng)核心內(nèi)容中嵌入計(jì)算機(jī)科學(xué)模式、問(wèn)題解決、表示與排序四個(gè)重要理念，在游戲化的學(xué)習(xí)環(huán)境中發(fā)展社會(huì)和情感理念（如圖4所示）。Resnick[4]曾說(shuō)，計(jì)算機(jī)科學(xué)非常適合幼兒教育，它為兒童提供了一個(gè)可以“在玩耍中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中玩耍”的環(huán)境。

圖3 跨學(xué)科概念圖

圖4 計(jì)算機(jī)科學(xué)和學(xué)前教育理念的融合圖

2 擁有完整的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)進(jìn)程體系

《框架》提出了一個(gè)完整的K-12學(xué)習(xí)進(jìn)程體系，以計(jì)算機(jī)科學(xué)核心概念為主線，整合了跨學(xué)科概念與實(shí)踐，為學(xué)生參與計(jì)算機(jī)科學(xué)教育提供了完整的內(nèi)容體系，并根據(jù)學(xué)科核心概念設(shè)計(jì)了以學(xué)段為節(jié)點(diǎn)的發(fā)展進(jìn)程。《2011標(biāo)準(zhǔn)》將K-12劃分為K-6、7-9與10-12三個(gè)階段，《框架》進(jìn)一步細(xì)化為K-2、3-5、6-8與9-12四個(gè)學(xué)段，以此來(lái)描述學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程。以核心概念“計(jì)算系統(tǒng)”的子概念“設(shè)備”為例，各階段學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程如表1示，學(xué)生在低年段的學(xué)習(xí)內(nèi)容為“學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算設(shè)備常見(jiàn)應(yīng)用和功能”，高年段需要學(xué)習(xí)“連接系統(tǒng)以及人和設(shè)備之間的交互是如何影響設(shè)計(jì)的”。《框架》的概念陳述也是相互聯(lián)系的，如在“計(jì)算系統(tǒng)”的子概念“故障排除”中，K-2學(xué)段“清楚地描述每一個(gè)問(wèn)題”為3-5學(xué)段“算法和編程”不斷審查程序是否按預(yù)期工作提供了基礎(chǔ)。

表1 有關(guān)“計(jì)算系統(tǒng)”學(xué)習(xí)進(jìn)程的設(shè)計(jì)

3 計(jì)算思維是核心觀念

《2011標(biāo)準(zhǔn)》將計(jì)算思維、計(jì)算實(shí)踐和編程納入學(xué)科基本主線，幫助學(xué)生拓寬計(jì)算視野，理解計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本原理和方法。《框架》延續(xù)《2011標(biāo)準(zhǔn)》的思想，結(jié)合現(xiàn)代信息社會(huì)的發(fā)展，把計(jì)算思維作為核心觀念融入實(shí)踐進(jìn)程中。計(jì)算思維反映了計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心概念與核心實(shí)踐，而計(jì)算機(jī)科學(xué)為學(xué)生發(fā)展計(jì)算思維提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。《框架》對(duì)計(jì)算思維的描述超出了教育中使用計(jì)算機(jī)和技術(shù)的一般情況，將概念延伸到了一些特定能力，如設(shè)計(jì)算法、分解問(wèn)題和建模現(xiàn)象等，為計(jì)算思維在其它學(xué)科的發(fā)展提供了機(jī)會(huì)。2006年3月，美國(guó)卡耐基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授[5]在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊》（）上對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行如下定義：計(jì)算思維是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。本質(zhì)上它是一個(gè)問(wèn)題解決的過(guò)程，包括充分利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題解決方案。計(jì)算思維是所有人都應(yīng)具備的基本技能，不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家的專(zhuān)利。它可以提供一種能夠廣泛應(yīng)用于工作、學(xué)習(xí)、生活的組織和分析問(wèn)題的新視角，將計(jì)算思維融入兒童的分析能力中，能讓他們更好地閱讀、寫(xiě)作和算數(shù)，并學(xué)會(huì)使用計(jì)算思維來(lái)解決身邊的社會(huì)或自然問(wèn)題。

三《框架》對(duì)我國(guó)信息技術(shù)教育的啟示

1 在實(shí)踐中注重對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)

計(jì)算思維培養(yǎng)是信息技術(shù)教育發(fā)展的新趨勢(shì)。2015年12月10日，美國(guó)總統(tǒng)在白宮簽署名為“讓每個(gè)學(xué)生取得成功的法案”（）。該法案將以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心的計(jì)算機(jī)科學(xué)課程提高到與數(shù)學(xué)、英語(yǔ)等同的重要地位，并投入巨資在美國(guó)廣泛推行。可以看出，美國(guó)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到以技術(shù)應(yīng)用為取向的信息技術(shù)課程的落后性，開(kāi)始積極推動(dòng)培養(yǎng)計(jì)算思維的項(xiàng)目，將“計(jì)算科學(xué)”納入中小學(xué)學(xué)科體系，并將其作為STEAM教育的重要部分。計(jì)算思維是一種適合現(xiàn)代社會(huì)的方式與方法。周以真[6]提出“計(jì)算思維面向所有的人、所有的領(lǐng)域”。對(duì)學(xué)生而言，養(yǎng)成計(jì)算科學(xué)的思維方式、問(wèn)題解決和創(chuàng)造的習(xí)慣是難能可貴的。我國(guó)的中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科常常被認(rèn)為是“小科”，其重要性往往被人們忽視，單純由“簡(jiǎn)單的信息素養(yǎng)”觀念主導(dǎo)的信息技術(shù)教育已越來(lái)越不適應(yīng)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外中小學(xué)信息技術(shù)教育重視計(jì)算思維培養(yǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，“我們應(yīng)該意識(shí)到信息技術(shù)課程培養(yǎng)計(jì)算思維的獨(dú)特性之于社會(huì)、個(gè)人發(fā)展的非凡價(jià)值”[7]。因此，為了幫助學(xué)生正確理解信息社會(huì)的本質(zhì)特征并創(chuàng)造性使用信息技術(shù)，我國(guó)的信息技術(shù)教育不能只停留在工具運(yùn)用的層面，而應(yīng)在計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)踐中關(guān)注計(jì)算思維的培養(yǎng)。

（1）將計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)融入到具體的實(shí)踐活動(dòng)中

信息技術(shù)課程培養(yǎng)重點(diǎn)是讓學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，發(fā)展人文底蘊(yùn)等核心素養(yǎng)。《框架》描述了計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心概念和核心實(shí)踐，并對(duì)每一項(xiàng)實(shí)踐的內(nèi)涵、目標(biāo)和學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行了詳細(xì)描述。教師在進(jìn)行信息技術(shù)教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以《框架》的實(shí)踐目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，注重引導(dǎo)學(xué)生在信息技術(shù)課程中接觸計(jì)算機(jī)科學(xué)，將計(jì)算思維融入有意義的實(shí)踐活動(dòng)中，而不僅僅只是灌輸概念性知識(shí)，更需要理解技術(shù)背后的知識(shí)和原理。

（2）增強(qiáng)教學(xué)工具軟件的趣味性

國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育在追求嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)等目標(biāo)的時(shí)候，忽略了對(duì)初學(xué)者非常重要的詼諧有趣、直觀明了、可操作性良好的實(shí)踐活動(dòng)和教學(xué)工具的設(shè)計(jì)。如我國(guó)信息技術(shù)教學(xué)長(zhǎng)期使用Logo、Java、Visual Basic等程序設(shè)計(jì)軟件工具，對(duì)低齡學(xué)童而言不僅難度較大、趣味性不足，而且理論知識(shí)抽象難懂，很難引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣[8]。關(guān)注并投入娛教技術(shù)研究與應(yīng)用實(shí)踐，為教育技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)新領(lǐng)地，對(duì)于促進(jìn)教育技術(shù)學(xué)科的發(fā)展具有重大意義[9]。動(dòng)手動(dòng)腦的實(shí)踐是STEAM教育的一大特色，Scratch、Audrino、Kodu等一系列隱含計(jì)算思維的軟件、游戲、玩具的出現(xiàn)使得低齡學(xué)生借助工具接觸計(jì)算思維成為現(xiàn)實(shí)。我國(guó)一些發(fā)達(dá)城市已經(jīng)開(kāi)始注意到使用App Inventor開(kāi)展小學(xué)信息技術(shù)課程，并圍繞編程游戲?qū)嵤┬畔⒓夹g(shù)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。近幾年來(lái)，Scratch、Audrino等工具開(kāi)始出現(xiàn)在江蘇等省市小學(xué)信息技術(shù)教材中，但就全國(guó)而言，普及面尚不廣泛。我國(guó)信息技術(shù)教育應(yīng)該通過(guò)課堂實(shí)踐驅(qū)動(dòng)編程工具的使用，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，豐富中小學(xué)信息社會(huì)學(xué)課程資源與工具，改善學(xué)習(xí)方式。在實(shí)踐中，注重培養(yǎng)學(xué)生解決基礎(chǔ)問(wèn)題的新方法，幫助其更好地理解計(jì)算思維在生活中的作用，同時(shí)也能應(yīng)用到其它學(xué)科和興趣課程中。作為學(xué)習(xí)和表達(dá)的工具，計(jì)算思維可以使每一位學(xué)生成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用者和創(chuàng)造者。

（3）從低年段開(kāi)始培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

實(shí)踐證明，計(jì)算思維培養(yǎng)可以從幼齡階段抓起。美國(guó)計(jì)算機(jī)教育中程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程低齡化趨勢(shì)明顯，眾多針對(duì)低齡學(xué)童的程序設(shè)計(jì)軟件出現(xiàn)，甚至一些隱含計(jì)算思維的玩具也出現(xiàn)在小學(xué)甚至幼兒園階段。如Aggarwal等[10]設(shè)計(jì)課程介紹Scratch、App Inventor和Kodu等編程環(huán)境，用于培養(yǎng)K-12階段學(xué)生的計(jì)算思維；Stolee等[11]的微軟Kodu游戲?qū)嶒?yàn)室支持學(xué)生學(xué)習(xí)如何編程和開(kāi)發(fā)游戲，他們發(fā)現(xiàn)，3-5學(xué)段學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)、理解、建設(shè)和使用游戲編程設(shè)計(jì)模式。由此可見(jiàn)，在基礎(chǔ)教育過(guò)程中可以逐級(jí)引入計(jì)算思維理念。具體來(lái)說(shuō)，可以從小學(xué)開(kāi)始，利用App Inventor、Scratch等編程工具，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)低齡學(xué)生學(xué)習(xí)編程的教學(xué)與研究；到高年級(jí)時(shí)，學(xué)生可以運(yùn)用掌握的技能創(chuàng)建項(xiàng)目、游戲、應(yīng)用程序、程序機(jī)器人等，鼓勵(lì)學(xué)生在使用、修改和創(chuàng)作的過(guò)程中學(xué)習(xí)編程，使計(jì)算思維、趣味編程、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、兒童數(shù)字文化、游戲化教學(xué)等課程逐步走進(jìn)中小學(xué)信息技術(shù)課堂，開(kāi)啟具有創(chuàng)造、創(chuàng)新精神的信息技術(shù)教育之門(mén)。

2 規(guī)范信息技術(shù)課程設(shè)置、評(píng)估和實(shí)施途徑

信息技術(shù)作為一種高新技術(shù)，發(fā)展迅速。但目前學(xué)者很少對(duì)計(jì)算思維引入信息技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究。我國(guó)對(duì)信息技術(shù)課程中的計(jì)算思維教育仍處于摸索階段，沒(méi)有系統(tǒng)科學(xué)的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。《框架》中對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的描述，對(duì)于我國(guó)信息技術(shù)課程設(shè)置、評(píng)估和實(shí)施途徑具有重要的借鑒意義。

（1）增強(qiáng)課程設(shè)置的連貫性、清晰性與整體性

《框架》的編寫(xiě)者認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的連貫性、清晰性與整體性對(duì)保證計(jì)算思維教學(xué)至關(guān)重要。《框架》圍繞一定的實(shí)踐、跨學(xué)科概念或核心概念擬定2年級(jí)、5年級(jí)、8年級(jí)和12年級(jí)學(xué)段末的學(xué)習(xí)進(jìn)展和成果要求，使學(xué)生擁有完整的學(xué)習(xí)進(jìn)程，這種學(xué)習(xí)進(jìn)程有利于課程設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施在各年級(jí)之間的順利過(guò)渡。我國(guó)課程框架由國(guó)家統(tǒng)一制定，就整個(gè)基礎(chǔ)教育階段的信息技術(shù)教育而言，義務(wù)教育階段與高中階段的銜接存在問(wèn)題，義務(wù)教育階段本身也存在一定問(wèn)題。我國(guó)在制定信息技術(shù)教育標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要有全局觀，考慮相關(guān)框架、標(biāo)準(zhǔn)之間的聯(lián)系與交叉；課標(biāo)修訂組之間需要建立協(xié)商機(jī)制，并進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，會(huì)更有利于學(xué)生全面素養(yǎng)的提升；同時(shí)，對(duì)新舊課標(biāo)之間的變化進(jìn)行清晰比照，則更有助于一線教師理解并正確指導(dǎo)課程的實(shí)施。

（2）充分利用計(jì)算環(huán)境，構(gòu)建注重“能力”的課程評(píng)價(jià)體系

設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容相適應(yīng)、可操作性良好、有效的能力評(píng)估方法，是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的重要保障。目前，我國(guó)中小學(xué)階段普遍使用的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)方式是標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試，如多選題、簡(jiǎn)答題測(cè)試等。結(jié)合計(jì)算思維能力培養(yǎng)的特點(diǎn)，課程考核方式應(yīng)以“能力”為主，建議從項(xiàng)目實(shí)踐和原理理解兩方面構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，綜合評(píng)估學(xué)生的思維水平，開(kāi)發(fā)更多“非傳統(tǒng)”的測(cè)量。如績(jī)效任務(wù)和學(xué)生小組任務(wù)，可利用具有豐富性和創(chuàng)造性的計(jì)算環(huán)境，在課程配套實(shí)驗(yàn)方案中提出技能方面的要求，適當(dāng)安排設(shè)計(jì)項(xiàng)目，提升學(xué)習(xí)者的興趣和成就感。與其它科目相比，計(jì)算機(jī)科學(xué)提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)：學(xué)生可以充分利用在線學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行計(jì)算化評(píng)估。如學(xué)生可以在平臺(tái)中創(chuàng)建游戲、應(yīng)用程序和模擬程序，這些環(huán)境可以收集數(shù)據(jù)、分析成果，并向?qū)W生和教師傳達(dá)進(jìn)度。除了重視編程能力的評(píng)估，也需注意學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)其它方面的原理理解，評(píng)估的時(shí)候需要同時(shí)兼顧多個(gè)概念。

（3）探索多種信息技術(shù)課程實(shí)施途徑

我國(guó)大部分地區(qū)中小學(xué)的信息技術(shù)課程實(shí)施途徑單一，因此，在一些條件允許的地區(qū)實(shí)施信息技術(shù)課程時(shí)要探索多種課程實(shí)施途徑。如圖5所示，小學(xué)、初中、高中分別對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)進(jìn)行基本接觸、適當(dāng)接觸和深入接觸。具體來(lái)說(shuō)，小學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)可以融入一般的學(xué)科課堂，如當(dāng)學(xué)生制作數(shù)字音樂(lè)、動(dòng)畫(huà)等藝術(shù)作品時(shí)，可融入計(jì)算系統(tǒng)的概念和框架，也可將其作為一個(gè)特殊的學(xué)科（類(lèi)似于音樂(lè)、藝術(shù)和體育），學(xué)生通過(guò)專(zhuān)門(mén)的課程學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)；在初中，可將計(jì)算機(jī)科學(xué)納入數(shù)學(xué)和科學(xué)課堂，使用視頻游戲編程的方法講授諸如畢達(dá)哥拉斯定理、距離公式等主題，也可作為特定年級(jí)一學(xué)期或一年的課程；在高中，計(jì)算機(jī)科學(xué)可以作為大學(xué)入門(mén)課程、AP計(jì)算機(jī)科學(xué)課程（提供給高中生獲得大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的大學(xué)學(xué)分）、特定課程、網(wǎng)絡(luò)安全、游戲設(shè)計(jì)或智能技術(shù)等專(zhuān)業(yè)課程，也可以在不影響其他科目教學(xué)時(shí)間的情況下下獨(dú)立設(shè)置計(jì)算機(jī)科學(xué)課程。

3 提升教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展能力

我國(guó)信息技術(shù)教師普遍認(rèn)為計(jì)算思維教育增加了學(xué)習(xí)難度，擔(dān)心學(xué)生難以接受。其實(shí)計(jì)算思維教育的難點(diǎn)并不在于學(xué)生能否接受，而在于教師自身的能力和素養(yǎng)，如教師需要具備廣闊的知識(shí)面，在教學(xué)時(shí)能做到深入淺出。為了更好地開(kāi)展信息技術(shù)課程，需要從以下幾個(gè)方面提升信息技術(shù)教師的專(zhuān)業(yè)發(fā)展能力，建設(shè)符合現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展趨勢(shì)的教師隊(duì)伍：首先，實(shí)施計(jì)算機(jī)科學(xué)教師認(rèn)證，開(kāi)發(fā)或采用計(jì)算機(jī)科學(xué)教師執(zhí)照考試認(rèn)證，除了認(rèn)證、激勵(lì)和加速專(zhuān)業(yè)教師培養(yǎng)，還將有助于解決計(jì)算機(jī)科學(xué)教師的短期和長(zhǎng)期需求；其次，制定教師培訓(xùn)計(jì)劃，在高等教育機(jī)構(gòu)創(chuàng)設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)，為職前教師提供計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)，將計(jì)算機(jī)科學(xué)內(nèi)容納入所有教育專(zhuān)業(yè)的必修課程；最后，借鑒《框架》對(duì)教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展的設(shè)計(jì)，教師可以積極準(zhǔn)備好促進(jìn)個(gè)人專(zhuān)業(yè)發(fā)展的知識(shí)，幫助其擴(kuò)展計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)的廣度和深度，以滿足不同學(xué)生的需求。

[1]CSTA. K-12 Computer Science Framework[OL].

[2]教育部.教育信息化“十三五”規(guī)劃[OL].

[3]CSTA. K-12 Computer science[OL].

[4]BersM U, Ponte I, Juelich C, et al. Teachers as designers: Integrating robotics into early childhood education[J]. Information Technology in Childhood Education Annual, 2002,(1):123-145.

[5][6]Wing J M. Computational thinking[J]. Communications of the ACM, 2006,(3):33-35.

[7]錢(qián)松嶺,董玉琦.美國(guó)中小學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)課程發(fā)展新動(dòng)向及啟示[J].中國(guó)電化教育,2016,(10):83-89.

[8]郭守超,周睿,鄧常梅,等.基于App Inventor和計(jì)算思維的信息技術(shù)課堂教學(xué)研究[J].中國(guó)電化教育,2014,(3):91-96.

[9]祝智庭,鄧鵬,孫蒞文.娛教技術(shù):教育技術(shù)的新領(lǐng)地[J].中國(guó)電化教育,2005,(5):11-14.

[10]Aggarwal A, GardnerM C, Touretzky D S. Evaluating the effect of using physical manipulatives to foster computational thinking in elementary school[A]. Proceedings of the 2017 ACM SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education[C]. ACM, 2017:9-14.

[11]Stolee K T, Fristoe T. Expressing computer science concepts through Kodu game lab[A]. Proceedings of the 42nd ACM technical symposium on computer science education[C]. ACM, 2011:99-104.

編輯：小西

Enlightenment of the “K-12 Computer Science Framework” to the Information Technology Teaching in China

QIU Mei-ling LI Hai-xia LUO Dan YUE Sai-sai WANG Dong-qing[Corresponding Author]

()

The “K-12 Computer Science Framework” describes the requisite concepts and skills for K-12 students to learn computer science. The issue of this framework is the headline measure of the United States to strengthen students’ computer science skills and information literacy in the digital economy era. The study gave an in-depth analysis of the background, characteristics and main contents of “K-12 Computer Science Framework”. Moreover, combined with the characteristics of the framework and the current problems of information technology education in Chinese primary and secondary schools, this study proposed the working direction for the information technology education in primary and secondary schools in China. Finally, suggestions are provided such as emphasizing the cultivation of students’ computational thinking, standardizing the curriculum of information technology, evaluation and implementation of information technology courses, enhancing the professional development ability of teachers.

computer science education; K-12; American; computational thinking; information technology course

G40-057

A

1009—8097（2018）04—0041—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.04.006

本文為華南師范大學(xué)2016年研究生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目“智慧教室環(huán)境下的課堂學(xué)習(xí)行為分析研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2016wkxm49）、2015年廣東省“粵教云”計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)課題（重點(diǎn)課題）“面向‘粵教云’的教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)研究”（課題編號(hào)：2015yjyz039）的階段性研究成果。

邱美玲，在讀碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與教育應(yīng)用，郵箱為825485361@qq.com。

2017年5月2日