ACM通信
浅谈计算机教育
http://bit.ly/1LFwTbT2015年5月22日
招聘新教员的季节即将结束，我对非教育领域感到一阵嫉妒。机器人研究人员可以宣称，“我的机器人能够比其他任何机器人更快、更可靠地完成这项任务”，而一般的计算机科学(CS)教师观众可以同意，这项任务值得做，而且做得更好。一个HCI研究人员可以说，“人们可以用我的系统更好更快地实现这个目标”，而普通的计算机学院观众可以看到为什么这很重要。当一个计算机教育研究人员说，“我现在对人们如何理解X有了新的见解”，一般的计算机学院观众通常不知道如何衡量这种见解的价值。“但是学生可以程序使用X?”和“他们能设计以及“X只在Y领域重要，在z领域不重要。你怎么知道它们是否能在Y领域工作?”
部分原因是普通计算机教师不了解教育研究。在社会科学中，提出一种见解、一种假设或一种“理论前”的探索往往是一种困难很多它甚至在成为一种理论、一种模型或一种改善某些期望的教育结果的干预之前，就已经是一种贡献。
一个更大的问题是，我们在计算机教育中有许多不同的学习结果和定义。最近，我向另一所机构的一位同事介绍了我们在佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的计算媒体学士学位，这可能是美国性别最均衡的abet认证计算课程(见关于入学的讨论)http://bit.ly/1IdgDR2的毕业率http://bit.ly/1eNHsyE)．他们的回答是:“在计算媒体领域有更多女性是件好事，但我想让她们从事计算机科学。”
美国国家科学基金会(NSF)一直在全国的高中推广两门计算机科学课程:探索计算机科学(ECS，见http://www.exploringcs.org/)和新开设的计算机科学原理进阶修习课程(AP CSP，见http://apcsprinciples.org/)．ECS和AP CSP在美国得到了广泛的采用，因为高中教育是由各个州控制的(可能会将控制权下放到各个地区)，而不是联邦政府，很难确保所有这些州的课程都是相同的。我是NSF联盟的一员，该联盟与各州合作改善他们的计算教育(扩展计算教育路径联盟，ECEP，http://ecepalliance.org/)，我看到各州既想采用ECS和AP CSP，又想让课程符合他们的价值观和需求。
在我们与ECEP合作的一个州，这个州决定创建自己的探索CS版本。他们保留了所有相同的技术材料，但他们不再强调探究性学习和公平获取计算，以增加技术含量。他们还希望确保所有高中生都能学习数据库系统，因为这对该州的IT工作很重要(他们现在正在重新考虑这个决定)。
在一些州，CS原理和AP CS原理是两门不同的课程。造成这种差异的一个原因是AP CSP中的性能任务。计算机科学原理的新大学先修课程考试的定义将包括对课堂活动的评估，学生在课堂上描述代码，创建产品，并证明计算机科学是一种创造性和协作性的活动。这是个好主意，但实施起来需要时间。表演任务大约需要23个小时的课堂时间来完成。通过对任务的练习(你不会希望你的学生在第一次尝试某件事时就被评估)，AP CSP可能会花费一个班级50个小时或更多的时间，这可能会花在更多的教学时间上。
探索计算机科学是在高中发展起来的，但在一些州已经被引入中学。初中的差别甚至比高中更大。采用ECS的一些努力包括将其集成到多学科科学和数学课程或单元中，这在新一代科学标准的实现中很常见(参见加州的例子)http://bit.ly/1GjdgI1)．当计算机只是课程中整合的几个学科之一时，对计算机公平的关注是很难维持的。那课程还是ECS吗?
关于计算机教育，我们有很多相互冲突的目标、定义和学习结果。我经常听到与我们在ECEP合作的州教育政策制定者之间的困惑:
- “有人告诉我，没有编程也有计算机科学，还有人说编程是计算机科学的关键。到底是哪一个?”
- “在计算机科学课程中，我们超越了编程。在我们的第一节课上，我们教学生公司如何管理他们的IT客户服务。那不是计算机科学吗?为什么不呢?”
- “我希望我所在州的每个学生都知道如何为Oracle数据库编写SQL，因为这是一项重要的工作技能。我应该在我们州版本的ECS或CSP中建立它吗?”
- “我们州的工人需要学习应用程序和工具。我在招聘广告中看到了这一点。我没有看到任何人在招聘‘计算思维’。”
- “你能教我们有特殊需求的学生计算机科学吗?我们的英语学习者?如果你想教计算机科学每一个人，你必须掩护每一个人”。
- “这是我们的课程。什么才能为计算机科学腾出空间?”
就在最近，拥有大学先修课程(Advanced Placement)的机构美国大学理事会(College Board)与Code.org（http://usat.ly/1Q4is7b)和“领跑计划”(PLTW，http://bit.ly/1M265SG)认可他们的AP CS原则课程。这是巩固AP CSP课程的重大举措。新AP CS考试的全部目的是让它更容易获得，让更多的学校提供它，并接触到以前没有机会接受CS教育的学校和学生。如果你是一所以前从未提供AP CS课程的学校的校长，你必须选择一门课程，你难道不会先选择一门大学理事会认可的课程吗?对学校来说，提供PLTW的费用很高Code.org的课程，是免费的。两者都提供教师专业发展(PD)，但是Code.org为他们的教师支付部分费用。很有可能Code.org的课程将成为计算机科学原理的实际标准。
“作为一名计算机教育研究人员，我喜欢胡言乱语。我喜欢同时探索多种不同的可能性。”
这也许是发展计算机教育的正确之举。不同的观点确实很有价值，但它们也令人困惑。大多数学校管理人员不知道CS是什么。大学理事会并没有阻止其他CSP课程。通过支持一些方法，可以更容易地弄清楚“什么是CS原则?”呵呵这是CS的原则。”少说几句话可能对增加访问机会大有帮助。
作为一名计算机教育研究者，我就像含糊不清地说。我喜欢同时探索多种不同的可能性。我喜欢课程的多样性，喜欢不同价值观的学校以不同的方式实施课程。作为一名计算机教育的倡导者，我明白教育系统只能承受这么多的废话，尤其是在计算机仍然被误解的早期阶段。运行这些系统的教师、校长、管理员和政策制定者需要定义来帮助他们理解计算。计算机科学家很难就这些定义达成一致。也许是大学理事会Code.org会帮我们的。
非常感谢Barbara Ericson、Renee Fall和Rick Adrion对本文的评论和补充。虽然我们在ECEP的工作是由美国国家科学基金会资助的，但这里表达的观点是我自己的，不代表NSF或ECEP的其余部分。
评论
AP CSA是否有事实上的标准课程?似乎没有，这可能是好事。AP CSA多年来发展了很多，而AP CSP是全新的。与code.org在最大的选区进行大规模投资，我可以看到假设它将成为标准的诱惑。我怀疑那些已经有CS课程的学校，尤其是没有AP CSA课程的CS，可能会想要创建自己的课程来适应他们特定的学校环境。我认为(也许希望更准确)一些学校会想要在他们的AP CSP版本中尝试不同的工具、语言和课程。
阿尔弗雷德•汤普森
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