ACM通信

教育

通过社区、批判性和公民权实现计算机科学的公正

阿曼·亚达夫，玛丽·希斯，安妮·德鲁·胡
ACM通信，2022年5月，第65卷第5期，42-44页
10.1145 / 3527203
评论

无论是技术还是社会，都不是中立的，如果不承认这一点，从两者的狭隘角度来看，充其量只能是结果。在最坏的情况下，它会导致强化压迫性社会规范的技术。影响我们社会的系统性偏见和社会等级制度也指导着计算技术的设计，导致了科技行业和更广泛社会中弱势群体的伤害和边缘化。我们同意Alex Hanna、Timnit Gebru和其他人的观点，他们认为个人伤害反映了制度问题，因此需要制度和系统的解决方案。我们相信计算机科学(CS)作为一门学科经常标榜自己是客观和中立的。这种倾向使得这个领域忽略了存在于CS内部和因为CS而存在的压迫系统。作为教育心理学、计算机科学教育和社会研究教育领域的学者，我们提出了一种通过制度变革前进的方法，特别是在我们教授计算机科学的方式上。计算机科学教育不仅要帮助学生发展技术技能，还要将计算机应用到社会中去，有可能促进压迫或进一步的正义。”在本专栏中，我们以批判的视角看待CS教育，主张以公正为中心的CS教育，注重社区、批判性和公民意识。

CS教育试图通过扩展课程、专业发展和技术来拓宽计算机的使用范围，从而解决不公平的问题。政府和业界已经花费了数十亿美元来增加美国计算机教育的机会，从计算思维到数据科学，再到现在的人工智能。虽然来自边缘群体的学生越来越多，但对弱势学生造成不成比例伤害的问题(例如，高素质教师太少、学校长期资金不足、过度强调高风险考试)尚未得到解决。在不解决结构性不平等的情况下，增加入学机会导致了这些学生群体学业成绩的下降。只有52%的黑人学生和61%的西班牙裔学生通过了AP CS原则考试，而白人学生和亚裔学生的这一比例分别为73%和83%。这表明，接触并不足以提高CS的成功率。

我们坚信让年轻公民在计算机方面做好准备是很重要的，这对我们共同的未来至关重要;然而，随着社会越来越数字化，我们必须超越增加访问。我们必须强调，用于便利和自动化我们日常活动的技术如何会导致进一步的种族主义和不公正。考虑到这些问题，我们应该如何教授计算机，增加边缘化学生的代表性和成功，同时挑战技术和技术公司延续和放大种族主义、父权制和残疾歧视的方式?在本专栏中，我们将讨论对社区、批判性和公民权的关注如何帮助实现这些目标。

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社区

我们认为，计算机科学课程让社会边缘学生失败的一个原因是，课程与学生的生活仍然脱节，并不是为他们设计的。相反，它服务于科技行业的目标，将CS营销为获得一份“好工作”的重要途径，这可以让一个人摆脱贫困，同时忽略了系统性的种族主义和阶级主义，使永久的底层阶级永垂不朽。简单地增加使用计算机的机会而不给予教师足够的支持，并把学生的身份和文化放在课程中，这只是扩大参与的表面现象。教黑人女孩编程，却不解决CS系统的种族主义和厌女症，结果导致黑人女性在挑战技术的歧视性和有害影响时被雇佣——以及随后被解雇(例如，Timnit Gebru因拒绝撤回一篇强调大型语言模型风险的论文而被谷歌解雇)。^一个教育行业没有考虑到边缘人群复杂的生活经历，这导致了课程的失败。

由于资本主义的目标是让学生为科技公司工作，计算机科学课程通常是自上而下的，与学生的生活经验脱节。这种CS发展技术能力的概念与Papert关于构建主义的思想是对立的，在构建主义中，计算被用作表达媒介，并提供通过制造学习的机会。我们相信以社区为导向的方法可以帮助教师和学生将计算机作为个人代理、创造性表达和解决问题的工具。在这一版本的计算机教育中，教师使用以学生身份、文化和经验为中心的课程和教学方法作为教学的基础。这将需要消除目前存在于计算机科学课程中的信息不对称。信息不对称源自埃里克·冯·希佩尔(Eric von Hippel)的观点，即技术包含设计偏差，不能满足所有用户的需求。^3.同样，当课程是自上而下的，更难以响应当地社区和学生，因为课程设计者通常专注于解决框架和标准。然而，许多老师找到了让学生专注于课堂体验的方法。这些老师就是冯·希佩尔所说的“领先用户创新先锋”，通过修补和民主化技术，使其更加公正和实用，来对抗信息不对称。同样地，教师们创新和民主化了计算机科学课程，以学生为中心。

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简单地增加使用计算机的机会而不给予教师足够的支持，并把学生的身份和文化放在课程中，这只是扩大参与的表面现象。

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文化响应计算(CRC)是一个框架，可以指导这种以社区为基础的方法，将学生和他们的社区集中在计算教育中。CRC采用交叉的方法，为学生提供机会沿着多个轴探索他们的身份，而不是只关注单一的轴，如性别或种族。⁷这对无文化教育的观念提出了挑战，使学生的身份成为他们学习经历的基础。⁶Lachney和Yadav提供了一个例子，一个计算机教师与一个非裔美国美容师合作，让学生学习非洲的数学知识使用玉米行曲线和编程通过文化情境设计工具。

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临界

为了减轻技术的有害影响，我们必须不仅仅是增加计算的多样性，还必须在CS教育中引入批判性的观点。这种临界性不仅对技术的设计很重要，而且对技术本身也很重要，甚至对技术本身也很重要——挑战技术的设计和部署方式，以及质疑它们是否应该存在。例如，考虑到面部识别技术对有色人种和女性的偏见，“解决方案”不应该是如何提高面部识别的准确性。相反，我们应该问，除了资本主义监控，面部识别的目的是什么?这种技术会带来一个更公正、更公平的社会吗?这项技术对谁有好处?我们应该愿意使用它，放弃我们的自由，只是为了方便我们的生活在边境管制或照片标签?

除了质疑技术系统，在培养注重道德责任的计算机科学家和工程师时，我们还必须从伦理角度提出批判性。当设计和实现智能AI系统时，许多问题仍然没有得到回答，因为开发人员没有意识到，甚至可能没有考虑到未来意想不到的后果。作为Coeckelbergh²人工智能算法有很长的历史，从程序员到用户有很多人，这使得后果的责任很难分析。想想2018年3月导致一名行人死亡的优步(Uber)自动驾驶汽车事故是谁造成的:是这家汽车公司吗?是Uber吗?是程序员吗?是司机吗?是行人吗?是硬件组件的设计者吗?

为了使计算机教育具有这样的重要性，我们需要从仅仅关注开发技术技能转移到理解和挑战CS在维持和延续系统不公正方面的作用。作为第一步，我们必须让教育工作者参与批判性的对话，探索他们自己的身份，以摆脱CS教学的色盲方法。此外，我们必须通过开发课程和教学方法来支持教育工作者，挑战计算的“公正”和“客观”本质。当教育工作者发展他们自己的批判性计算能力时，它将引导他们“为集体发展批判性意识创造空间，帮助制定行动计划，让世界变得更美好，并在学习者之间培养一种代理意识。”^3.

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公民身份

最后，要解决技术设计和部署中的系统性不公平问题，就需要CS教育更好地将计算机作为社会的一部分进行教育，而不是作为解决社会问题的灵丹妙药。换句话说，CS教师、学生和产业工作者需要知识、技能和性格来深刻理解他们作为公民的角色。要做到这一点，CS课程和教学应该包括人文和公民，建立在以社区为中心的CS方法。CS教育领域应着眼于公民科学实践和社会研究教育的方法，这有助于在多种族民主中实现参与性公民。解决真实的和基于社区的问题可以培养CS学生理解他们在社区中的角色和集体行动的力量。

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如果计算机科学教育的目标仅仅是扩大参与，就无法解决其内部的不公正和对社会的外部伤害。

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我们已经开发了一个融合了文化响应计算和公民科学的教育学框架，从社会研究中借鉴了知情行动的概念。这种方法通过鼓励学生参与和鼓励他们成为社区变革的推动者，扩展了上述每一种方法。其结果是在这里描述的基于探究和行动的CS课程教学法。

步骤1。与社区合作。在整个过程中，社区成员的知识和智慧始终处于中心地位。学生与社区长者合作，深入了解他们的社区。学生们通过社区的地理空间来更好地理解空间，⁵人文地理和技术联系。学生们发现这些问题可能是系统压迫的症状，以及技术在其中发挥的作用(例如，数字监控)。

步骤2。作为公民科学家收集数据。学生收集已确定问题的数据。利用公民科学的实践，跨时空的多人参与数据收集。学生设计编码和存储数据的系统。

步骤3。咨询潜在的解决方案。在社区的背景下，学生分析数据。他们回到第一步中社区成员分享的挑战和智慧。学生咨询社区成员，寻求反馈，调整分析。

步骤4。采取明智的行动。学生与社区成员共同开发和实施问题的技术和社会解决方案。解决方案解决眼前的问题，旨在消除结构性压迫，包括导致问题的技术。

这个框架允许学生参与计算机科学，同时理解技术在社会中存在的方式。这些做法的最终目的是鼓励行动、技术民主化和拆除不公正的结构。

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结论

如果计算机科学教育的目标仅仅是扩大参与，就无法解决其内部的不公正和对社会的外部伤害。相反，需要进行制度变革。我们必须改变计算机科学课堂的教学方式和内容。以正义为导向的计算机科学教育要求我们将以学生为中心的教学方法人性化，培养他们对技术的设计和必要性进行批判性思考，最终培养计算机科学学生理解他们作为多种族民主国家公民的责任。如果没有重大的系统性变革，CS就会持续不平等和不公正，从而危及我们社会的根基。然而，通过对正义的教育方法，计算机科学可能朝着技术帮助世界的可能性的充分承诺迈进。

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