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为所有人找到学习计算机科学的途径:有多少美国高中生学过计算机科学?
图片来源:密歇根大学
我上个月在ccacm博客上的文章是关于最近的CS教育大会的贴在这里)。我对新的报告和数据特别感兴趣，比如2021年计算机科学教育状况报告(见链接在这里)．总体而言，4.7%的美国高中生在2021年选择计算机科学。州一级的仪表盘很重要，因为美国各州的K-12教育差异很大。大多数状态仪表板告诉我们当前的注册情况，但这并没有告诉我们累积效应。我非常感谢杰夫·福布斯(Jeff Forbes)和利·安·德莱泽(Leigh Ann DeLyser)在Twitter上帮助我思考这些问题。
这里有两个重要的问题:
- 在任何时候，目前的美国高中生中有多少比例已经选修了计算机科学?如果我们想在学校里创造一种计算机科学的文化，这是很重要的，因为有很多学生已经有了计算机经验，所以教师很容易将计算机融入到课程中。
- 到毕业的时候，有多少百分比的美国高中毕业生选择了计算机科学?这很重要，因为北达科他州公共教育总监克尔斯滕·贝斯勒在CS教育大会上说，“我们永远不会有更少使用科技的时候。”随着我们在社会中越来越多地使用计算机，计算机教育在维护民主社会方面变得越来越重要。
就在最近，加州计算机科学协会举办了一个网络研讨会，其标题反映了我心中的问题:我们到了吗?”。简短的回答是“不”，更详细的观点很重要，因为访问的差异很大。
所以，让我们假设，在一个给定的美国高中，CS的注册人数是每年5%，在整个高中四年。如果这所高中只有一门CS课程被纳入统计数据，那么这两个问题的答案就会在以下两种可能性之间连续存在:
- 如果所有5%的学生都是大四学生(在他们高中的第四年和最后一年)，那么只有5%的高中生曾经修过计算机科学，只有5%的毕业生曾经修过计算机科学。
- 如果所有5%的学生都是一年级学生，那么四年后，20%的高中生参加了计算机科学课程，但每年只有5%的毕业生参加了计算机科学课程。
总的来说，入学人数增长缓慢。德州提供了一个可以追溯到10年前的仪表盘(见链接在这里)．在过去的十年里，大多数人口统计群体的CS注册人数都增长了2-4%。
马里兰州的参与率更高。(见他们的仪表板)。他们目前的入学率是12%的高中生，26%的高中毕业生至少上过一门计算机科学课程。马里兰州能达到这些数字的部分原因是，他们的高中通常提供不止一门CS课程。
开设更多的课程有助于招生，但严格来说并不是额外的。仅仅提供两门课程并不能自动让你的毕业生比例翻倍。在许多州，大多数参加考试的学生第二个课程已经选了第一个课程。例如，学生在先修课程CS A课程可能已经采取了修课CS原理课程。
如果我们达到每年25%的入学率，我们可能会达到100%的美国高中毕业生。假设CS的入学人数每十年增加4%。如果我们现在的入学率是4.5%，那么实现全民CS可能需要至少40年的时间。
还有一种方法可以大幅提高这两种比例:需要学习计算机科学课程才能毕业．纽约市的学校、芝加哥的学校和阿肯色州都将计算机科学课程作为高中的必修课。这是一个巨大的转变，但也凸显了美国的不平等。在德克萨斯州，只有2.3%的女高中生参加了计算机科学课程，但在有要求的地方，这一比例是100%。
把计算机科学课程作为高中毕业的必修课很难。这需要很多老师。作为米兰达·帕克的论文显示在美国，即使你有老师，也有高中校长不把计算机科学放在首位，所以这需要很多说服。如果你强迫学生上他们讨厌的课程，你达到了什么目标?我的研究小组最近读了一篇论文(参见链接在这里)的研究表明，负面的大学前计算机体验对女生的影响比男生更大。如果你做错了，就长期影响而言，你会让情况变得更糟。
相反，让我们考虑两个更深层次的问题:为什么它很重要所有学生了解计算机?而且学习计算机科学课程是否能最好地实现这一目标?我在秋季的一些演讲中对这个问题给出了答案，并提出了论点这篇文章在这里．职业的论点是一个薄弱的理由教每个人计算-不是每个人都需要成为一个专业的程序员。对于学习编程，我提出了三个最初的论点:支持发现，支持表达，支持正义。最后一点是最关键的论点所有学生学习计算机。正如图灵奖得主彼得·诺尔在1967年提出的来自迈克尔·卡斯珀森的论文)：
“一旦信息学在普通教育中得到很好的确立，许多人对计算机的印象中围绕着计算机的神秘感就会消失。这应该被认为是促进对信息学理解的最重要的原因。这是人类凌驾于计算机之上的一个必要条件，也是确保它们的使用不会成为一小群专家的事情，而会成为一个普通的民主问题的必要条件，因此，通过民主制度，它将属于它应该属于的地方，属于我们所有人。”
我们不需要让每个人都类来实现Naur所描述的目标。我们可以在课程中教授计算机，这是一个更好的学习领域应用不同环境下的计算。有许多积极的经验不同的(除了计算机科学)课程可能会让我们更接近“所有人都参与计算机科学”的目标——而且可能比让所有学生参加计算机科学课程更便宜、更容易实现。(这是我们的驱动愿景茶匙语言)。但是，如果我们想看到综合计算学习经验的影响，我们将需要不同的措施，而不是注册CS课程。
我们需要弄清楚如何衡量学生知道关于计算机以及它们如何认为而不仅仅是他们是否涉足CS课堂。我们现在正在衡量后者，它以特定的方式推动努力和政策。按照这个速度，美国几十年内都不可能实现全民CS。让我们找到一些更好的方法来推动更可实现的目标。
马克Guzdial她是密歇根大学工程学院电气工程和计算机科学教授，以及信息学院的信息教授。
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