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【创研报告】美国政府提出全民学习计算机科学倡议

来源:中国科协创新战略研究院《创新研究报告》

第53期(总第58期)2016-06-03

 

编者按:2016年年初,美国白宫提出全民学习计算机科学倡议,旨在让全国各地的学生均有机会在校学习计算机科学,计算机科学已经成为一种经济机遇与社会流动所必需的新的基本技能。本文阐述了美国全民学习计算机科学倡议的主要内容及其必要性、美国政府为扩大全民学习计算机科学在过去几年所做出的努力和投资以及在2016年开始实施的新计划。

 

一、美国全民学习计算机科学倡议的主要内容

 

计算机科学(computer science,CS)已成为一种经济机遇和社会流动所必需的的新基本技能。据估计,美国约有1/4的K-12学校开设CS编程和编码课程,只有28个州允许将CS课程列入高中毕业课程,而其他经济发达国家却正在向给其所有学生推广CS课程。因此,美国的家长、教师和各州、地区、私人部门等正在采取越来越多的措施,以扩大计算机科学教育。2016年年初,奥巴马总统宣布了全民学习计算机科学倡议,让全国各地的学生均有机会在校学习计算机科学。倡议主要包括以下几个方面:

 

1.加大CS教育的投资力度

 

为全美教育斥资40亿美元以及将总统预算的1亿美元直接用于美国K-12 教育中的教师CS培训,以扩大优质的教学资源,并建立有效的区域合作关系。这些资金将允许美国更多的州和地区在其公立高中开设CS实践课程,为学生创造了在小学和中学阶段及早参与优质CS课程学习的机会。整体拓展科学、技术、工程和数学(STEM)课程教育,确保所有学生都有参与的机会,包括女生和少数民族裔学生。从2016年开始,美国国家科学基金会(NSF)以及国家和社区服务公司(CNCS)注资约超过1.35亿美元,用于大力支持和培养CS课程老师。此项资助将持续5年。

 

2.鼓励多方参与,拓展CS教育覆盖面

 

呼吁更多的美国州长、市长、教育界领导、首席执行官、慈善家、创意媒体与技术专业人士等参与全民学习计算机科学倡议。目前,美国已有特拉华州、夏威夷州和30多个学区正致力于拓展CS课程教育;卡通网络(Cartoon Network)、谷歌(Google)和salesforce等公司宣布将6000多万美元的慈善投资用于CS教育,微软公司宣布了“50州CS教育活动”来扩大全美的计算机科学教育;Code公司宣布了在2016年提供25000名的CS教师培训计划。

 

二、美国全民学习计算机科学倡议的必要性

 

2015年的一项调查显示,超过九成的家长表示希望在其孩子的学校开设CS课程教育,以使孩子早日具备较强的计算思维能力和解决复杂问题的能力。但目前,美国开设的CS课程教育十分有限,即使在开设CS课程教育的地区也存在差距。例如,2015年,美国开设大学预修(advanced placement,AP) CS教育课程的高中不到15%;接受CS课程教育并参加考试的学生中女生仅占22%,非洲裔或拉美裔学生仅占13%。

 

提供CS课程教育是确保美国在全球经济保持竞争力并加强其网络安全的关键。2015年,美国约有超过60万个技术岗位的空缺;到2018年,预计有51%的STEM领域的工作都将与计算机科学有关。美国联邦政府对IT和网络安全专业技术人士的需求量达到10000名,一些私营部门需要的计算机科学类人才则更多。计算机科学不仅对科技领域起着至关重要的作用,而且也为越来越多的行业,包括交通、医疗保健、教育、金融服务等,提供技术软件以改进其产品和服务。

 

CS学习也是对STEM教育的一个积极应用。在数字经济大潮中,CS教育使学生动手参与学习,利用重要的数学、科学和工程原理实现与现实世界的互动,从而有更多机会成为数字世界的生产者,而不是消费者。CS教育不仅有助于培养学生多学科、多行业的计算思维技能,也是对奥巴马总统提出的创造者的国度 (A Nation of Makers)倡议的有力补充。

 

三、2016年美国计算机科学教育新计划

 

美国政府宣布在2016年启动联邦行动,扩大K-12教育中的CS课程的开设范围,涉及部门包括美国教育部(ED)、美国国家科学基金会(NSF)、国家和社区服务公司(CNCS)、美国国防部(DoD)和美国专利商标局(PTO)。

 

1.美国教育部

 

美国教育部推出了投资超过10亿美元的21世纪社区学习中心 (21st CCLC)计划,联邦政府也注入最大投资于各种课后延长学习计划,以期在校外课程项目中提高学生对高品质CS教育资源的认识和学习。基于美国2015年STEM法案和每个学生都成功法案(ESSA),美国教育部将在今年发布CS项目资助申请指南。同时,教育部还发布了一份名为《STEM 2025》的报告,该报告详细叙述了P-12 STEM教育未来10年的规划,包括对计算思维重要性的大讨论以及其他CS相关活动。美国教育部职业技术和成人教育办公室(OCTAE)联合NSF共同参与扩大职业技术教育项目(CTE)的CS教育者培训,这将为美国各地的CS专业教育输送第一批教育工作者。

 

2.美国国家科学基金会

 

为筹建CS教育知识库,美国国家科学基金会计划在未来5年为全民学习计算机科学倡议资助1.2亿美元,确保全国各地的学校开设CS教育课程。在本届政府任期内,NSF的资助主要用于为在美国学校建立有效的CS学科教学提供必要的研究基础。NSF资助内容主要为教学材料原型发展、教学评估、教师专业发展计划、教师资源等,包括新的CS高中课程入门、探索计算机科学(ECS)、新的大学预修CS教育课程框架等,这些资金将在未来5年内为CS课程教育提供9000多名高中教师。

 

NSF还将与私营部门合作支持高中CS教育师资。作为其1.2亿美元投资的一部分,NSF将提供500万美元用于试点和扩大美国一些学校的CS教育专业化发展途径,资助教师参加试点项目。美国Infosys基金会将与NSF合作捐资100万美元,Tata咨询服务公司也将与NSF合作以教师补助的形式在美国27个城市为CS教育提供额外支持。这种公私合作方式将最终培养2000多名中学和高中CS课程教师。

 

3.国家和社区服务公司

 

该机构计划在未来的3年内提供1700万美元用于支持CS教育师资培训。CNCS还将联合NSF、“十年十万联盟”(100Kin10)一起设立志愿者团队教学奖(AmeriCorps Educational Awards),该奖项将帮助受训教师支付学习CS基础知识所需费用。此外,100kin10还承诺将支持200多个的合作伙伴,其中包括位于德州大学奥斯丁分校(UT Austin)的STEM教育技术报告中心(STEM Education-TRC)、科罗拉多教育倡议(Colorado Education Initiative)、纽约科学院,科学与数学教育行业计划(IISME)等,预计到2021年为CS教育培养不少于10000名教师。

 

4.美国国防部

 

DoD将与NSF合作,致力于发展国家数学和科学计划(NMSI),为军人家庭开设新的大学预修CS教育课程,并在全国200个国防部相关NMSI网站为教师和学生提供教育资源。

 

5.美国专利商标局

 

PTO将推出一个面向全国50个州的CS教师培训机构,以新的机器人技术编程和知识产权模块升级现有的CS专业发展,从而激发所有学生(包括年轻女孩和非白人学生在内)的学习兴趣。

 

编译:吕菁

《创新研究报告》编辑:高晓巍


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