钱松岭

【摘 要】该文通过选取美国专业组织及各州教育部的相关代表性文件，从计算机科学课程开设、AP课程考试、计算机科学师资、教育政策等方面综合描述美国计算机科学教育发展的最新动态，并总结归纳其发展特征，最后结合我国信息技术（科技）教育发展状况，从教育公平、教师队伍建设、教育政策方面提出借鉴启示。

【关键词】美国；计算机科学教育；信息科技

【中图分类号】G434   【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2023）09-091-04

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的颁布，标志着新时期我国中小学数字教育进入新发展阶段。从国际比较视角来看，近年来美国的中小学计算机科学教育正自上而下展开。几年来，在美国选择计算机科学课程的学生人数激增，而且无论是独立开设课程，还是整合到其他学科领域，计算机科学课程与教学也从高中不断向初中、小学阶段扩展。课程发展过程中的一些问题，都在不同程度上有所改善。思考并借鉴美国计算机科学教育发展经验与问题，必将有益于我们结合自身国情改善信息科技教育，提升下一代数字素养与技能。

美国计算机科学教育发展现状

当前，无论是国家教育政策还是计算机科学教育专业标准，作为美国国家优先事项，计算机科学教育进入了全面发展阶段。

1.中小学计算机科学课程开设状况

根据美国26 326所公立高中的数据，51%的公立高中至少设置一门计算机科学基础课程。所谓基础课程，内容主要是学生通过编程学习获得对计算机科学基础概念的理解，高中阶段（9-12年级）学习时间在20小时以上。其中48%的城市学校和49%的农村学校开设了计算机科学基础课程。19个州有30%的初中为学生提供了计算机科学课程，该课程常被整合到K-8的其他科目中。[1]越来越多的州开始要求小学、初中和高中都要设置计算机科学课程，并积极提高学生参与计算机科学学习的透明度，建立问责制（表1）[2]。

Code.org是美国中小学使用最广泛的计算机科学学习平台之一，根据此平台数据，2020-2021学年，约有380万名小学生（约占美国小学生总数的13.5%）学习平台课程，约4.5万名小学教师在平台上开设计算机科学课程。其中的“发现计算机科学”板块，2020-2021学年，约有77.3万名初中生（约占美国初中学生总数的6%）学习本课程，约1.2万名初中教师在平台上开设计算机科学课程。另外，Scratch与Boot Up PD也是典型的计算机科学学习社区，吸引了数以万计的师生参与其中。[3]

计算机科学属于男性领域的刻板印象造成了美国选修计算机科学课程的女生比例一直不高，这一情况也在不断改善。小学、初中阶段较好，美国小学、初中和高中选择学习计算机科学的女生比例分别是49%、44%和31%。其中密西西比州、南卡罗来纳州和马里兰州高中女生选修计算机科学课程比例较高，分别为47%、46%和41%。比起白人和亚裔学生，美国土著或阿拉斯加学生就读设有计算机科学课程学校的可能性要低很多。黑人/非裔、美国原住民/阿拉斯加人，夏威夷原住民/太平洋岛民学生在计算机科学课程中的比例与他们的总体人口相似。与所在州的人口相比，英语学习者、残障学生和经济弱势群体学生选修计算机科学课程的比例偏低。[4]

2.美国计算机科学AP课程考试状况

美国高中为打算在大学继续学习计算机科学或相关领域的学生开设计算机科学AP课程，每一门课程都相当于一学期的大学入门课程，学生可参加计算机科学AP考试，通过后可算作大学计算机科学专业学习的学分。考试包括AP计算机科学A和AP计算机科学原理两门。在过去的几年里，参加AP计算机科学考试的学生数量激增。2019-2020学年，大多数科目的考试都减少了，但7139所学校举行的AP计算机科学考试次数增加了13%，达到179 188次。[5]

3.计算机科学教师师资状况

一项针对计算机科学教师的大型调查显示，大多数州不要求计算机科学教师持有计算机科学教师资格证书，许多教师都有其他学科教学经验。53%的受访计算机科学教师有超过11年的课堂教学经验，其中16%有计算机科学课程教学经验。30%的受访计算机科学教师拥有计算机科学、信息技术或相关领域的学位，6%的教师拥有辅修计算机科学的学位。只有46%的教师持有计算机科学教师资格证书，23%的教师持有CTE认证。这说明一些州要么缺乏计算机科学教师认证程序，要么获得相关证书的途径不一致。全美计算机科学教师64%是女性；75%是白人，19%是黑人/非洲裔美国人、西班牙裔/拉丁裔、美洲原住民或太平洋岛民。[6]2020年，CSTA与ISTE合作发布《2020 CSTA计算机科学教师标准》，为计算机科学教师提供专业发展指导，为职前培养与职后继续教育提供依据，为各州、学区提供教师资格认证的参考。[7]

4.计算機科学教育政策状况

《2021国家计算机科学教育》报告以“Code.org倡导联盟”九项政策建议为框架分析了全美计算机科学教育政策状况，以下是2021年的状况。（1）州层面的K-12计算机科学教育规划。有22个州已经制订了计算机科学教育规划，阐明了实施计算机科学教育的目标、策略和时间表。在这些州中平均有60%的高中提供计算机科学课程。[8]（2）定义计算机科学并制定严谨的计算机科学课程标准。有39个州有自己的K-12计算机科学课程标准，描述了课程学习目标、内容以及课程学习结果，这保证了学生跨校学习的一致性，这也是保证公平性的关键。在这些州中平均有54%的高中开设计算机科学课程。[9]（3）为计算机科学教师培训提供专项资金。有31个州为K-12计算机科学课程学习提供专项资金。2022财年，有21个州为计算机科学拨款超过6500万美元。在专项资助的州，平均有54%的高中提供计算机科学课程。（4）提供清晰的计算机科学教师资格认证途径。有41个州提供清晰的计算机科学教师资格认证途径。教师可以通过选择资格考试、研究生课程、“微证书”等多种途径获取资格认证。在实行认证政策的州，平均有54%的高中开设计算机科学课程。[10]（5）高等教育机构开设职前计算机科学教育课程。有21个州的高等教育机构有计算机科学职前课程，要求所有职前教师接受计算机科学课程的学习，资助计算机科学职前课程，提供奖学金。在实际开设职前教育课程的州，平均有60%的高中提供计算机科学课程。[11]（6）教育管理机构中设立计算机科学监管岗位。有34个州设立州级的计算机科学监督职位，确保政策全面实施，保证规模与质量。在拥有这些职位的州，平均有55%的高中提供计算机科学课程。（7）要求所有高中面向所有学生设置计算机科学课程。有23个州要求所有高中提供至少一门基于标准的计算机科学课程。在实行这项政策的州，平均有58%的高中开设计算机科学课程。（8）将计算机科学学分算作高中毕业要求。自20世纪80年代，南卡罗来纳州的高中毕业要求就包含了计算机文化、键盘输入和计算机应用的内容。如今全美51个州的高中毕业都要求把计算机科学课程学习计入其中。[12]（9）将计算机科学学分算作高校入学要求。有21个州将计算机科学学习作为入学要求，通过将高中毕业要求与高等教育的入学要求相结合，鼓励学生学习计算机科学课程。在实行该政策的州，平均有53%的高中开设计算机科学课程。

美国计算机科学教育的发展特点

通过以上描述，总结起来，美国计算机科学教育发展有如下特点。

（1）提升美国经济全球竞争力是计算机科学教育发展的社会背景。美国劳工统计局报告显示，2020年有140万个计算机科学就业岗位，而全美只有40万名计算机科学及相关专业毕业生，特别是数据科学与技术、智能科学与技术等专业人才缺口严重。面对这一全球性人才短缺问题，各国都在提前谋划。

（2）计算机科学教育促进人的发展转型。美国也处在从“数字社会”向“智能社会”转化的过程中，人工智能也将人的发展从“数字化生存”转向“智能化生存”。同批判性思维、创造性思维一样，计算思维是智能社会人的基本思维方式之一，计算机科学教育的核心就是计算思维的培养。

（3）重视计算机科学教育的公平性与多样性。公平性与多样性是计算机科学教育发展的首要原则，在制定政策过程中都有具体考虑。计算机科学教育的系统因素特别是多元文化、众多少数民族群体的国情，要为边缘弱势群体学生提供高质量计算机科学课程，提升他们的参与度，就是体现公平性与多样性，这也是美国计算机科学教育的首要问题。

（4）强调计算机科学教育政策的系统性。州层面的整体规划，明确的计算机科学教育目标、内容与策略，多途径的教师资格证书认证途径，职前培养课程，州、学区、学校的领导力，专项资金投入，保持一致性的高中与大学衔接政策，这些都是确保计算机科学教育可持续发展的系统条件。

启  示

1982年我国教育部在北京大学附属中学等五所中学开始计算机选修课教学试点，开启了我国信息技术（科技）教育的历史，经过40多年的发展，取得了相当的成就。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》颁布，信息科技及其所占课时从综合实践活动课程中独立出来，完成了义务教育阶段信息科技课程与高中阶段信息技术课程的12年一贯系统设计，使信息技术（科技）教育进入新阶段。总结美国计算机科学教育的发展经验，给我们如下启示。

（1）推进信息技术（科技）教育促进教育公平。信息技术（科技）教育服务的终极目标是面向全体学生，促进学生全面发展，落实立德树人根本任务。受历史文化、经济发展、师资水平等因素影响，信息技术（科技）教育在城乡、不同区域、不同学校之间发展不均衡，甚至某种程度上加剧了学生间的数字鸿沟。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的颁布，为义务教育阶段信息科技明确了课程目标、内容要求、教学以及评价，这本身就是通过课程治理促进教育公平的体现。而且，信息技术（科技）教育在培养青少年数字素养与技能、原始创新精神与能力，服务国家数字经济健康发展等方面的基础性作用与育人价值愈发明显，对促进教育公平意义非凡。

（2）建设信息技术（科技）教师队伍是基础工作。截至2020年，中小学在校生约为1.8亿人，教师约1222.8万人[13]，其中义务教育阶段信息科技教师32.5万人，其中小学60%为专科毕业[14]；普通高中信息技术教师4.46万人，90%为专科毕业[15]。因此，在职教师培训是重中之重。在培训形式方面，应通过多种方式为在职教师提供个性化专业发展模式，利用人工智能赋能教师，助力精准教研与培训；国家智慧教育公共服务平台的“教师研修”板块就是典型应用，该模块汇聚优质学习资源，为教师提供个性化学习和有组织的研训，给予短期专业认证。在培训内容方面，首先要及时反映快速发展的信息科技学科的最新成果及课程核心素养，其次要加强思政师德培训管理，教师专业发展也要全程数字化管理，提供基于动态数据的精准服务。按照国家义务教育阶段课程方案，总学时为9522，信息科技课程占1-3%，[16]在3-8年级独立开设课程，按照课时总量，对比其他学科教师数量，义务教育阶段教师总体数量还急需补充。因此，对于职前教师培养，高等师范院校以及相关专业要扩大招生人数，课程方面必须结合《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的主要內容，开设涉及本体性专业知识与技能、学科内容教学法知识、包括实习等在内的实践性知识课程，同时还要考虑信息技术（科技）教师资格证书考试大纲的要求，职前课程与教师资格入口保持一致。

（3）提升信息技术（科技）教育的系统性。首先，要明确发展目标，信息技术（科技）教育政策要着眼未来，中长期规划互相配合，国家与地方保持一致，保障政策的可持续性；其次，要考虑教育内容，做好整体布局，近年来，推进人工智能教育、STEAM教育、创客教育、机器人教育等的相关政策频出，需要做好整体的安排部署，避免政策之间掣肘重叠；再次，要以人为本，充分考虑教育系统内外利益相关者，协同平衡各方需求；最后，要投入专项资金，结合乡村振兴战略，持续完善基础条件，夯实数字底座，为学生提供不受时空限制的数字化、智能化学习环境以及优质学习资源与工具。

注：本文系吉林省社会科学基金项目“吉林省儿童数字风险与机会现状及其改善策略研究”（2021B139）的研究成果

参考文献

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作者单位：吉林师范大学教育科学学院

编   辑：卢秋红