|
核心观点 1.幼儿时期(3-8岁)是培养计算思维和开展计算机科学教育的关键时期。从社会公平的角度来看，早期接触计算思维对于防止刻板印象和确保所有幼儿获得数字素养发展平等机会都很重要。 2.幼儿可以掌握一系列计算思维概念和技能，包括算法、模块化、控制结构、表示、硬件/软件、设计过程和调试。 3.越来越多的国家要求将某种形式的计算机科学或计算思维纳入其早期教育课程和学习框架。这些都有助于增加获得高质量计算思维教育的机会。然而，在早期幼儿教育与保育中使用数字技术应该增加儿童的体验，而不是取代传统的学习材料和游戏的互动。 4.为年幼学习者选择适合发展的工具对任何计算思维教育举措的成功都很重要。政策制定者在为年幼学习者制作计划时，应该考虑基于游戏的、无屏幕技术设备和其他不插电的方法，以符合有关早期学习和发展的研究建议，以及关于有限的屏幕时间的建议。 5.早期幼儿教育与保育的工作人员和领导需要量身定制的专业发展和支持，才能成功地将计算思维整合进入他们的工作。作为计算思维新举措的一部分，决策者应考虑分配资源用于培训工作人员。 6.父母、看护者、家庭是孩子玩耍、学习、健康成长的启蒙老师。因此，决策者应将家庭参与和家庭资源作为计算思维新举措的一部分。 7.需要更多的科学研究来指导幼儿计算思维教育的政策和实践，包括计算思维技能与其他早期认知和社会情感结果之间的关系，以及可能支持大规模部署成熟工具和方法的因素。 // 正文内容 一、计算思维的定义 该论文指出，目前对于计算思维的定义包括什么没有达成一致的意见。一个常用的定义是计算思维描述了一个由计算机、人或两者共同执行的思维过程，包括形成问题、构建和（或）分解解决方案的连续步骤。在这种意义上，计算思维是一种与数学思维（如解决问题）、工程思维（设计和评估过程）和科学思维（系统分析）相似的分析思维类型。
计算思维技能包括模式识别、概念化、规划和解决问题。研究发现学习编程可以提高儿童的计算思维技能的习得，所以编码和计算机编程工具以及涵盖逻辑思维和排序的课程与活动是教育工作者开始培养儿童计算思维的最常见方法。 该论文同时指出，在儿童早期开始进行计算思维培养不仅成本较低，而且效果也更持久，因为高年级学生可能面临陡峭的学习曲线，这可以通过较早干预加以避免。还有研究发现，10-11岁是基础计算思维技能发展的关键期，这说明在此发展窗口关闭之前早期经验的重要性。 二、计算思维框架和学习标准 论文指出，英国是最早将计算教育纳入国家课程的OECD国家之一，1981年计算机学习在11-16岁学生中已经比较普遍，后来成为国家课程必修部分，2013年则成为所有4岁以上学生必修课程。 在美国，计算课程传统上与STEM学科联系在一起。1958年的《国防教育法》提出加强数学、科学和工程课程，同时还规定为实现教育目的使用电视、广播和电影等。冷战结束后，学习计算机编程虽然得到发展，但主要被视为数学家、科学家和工程师技能的一部分。直到过去十年，编程和计算思维才成为美国国家层面的一个重点。 目前计算机科学和计算思维教育在世界范围持续扩大，并在K-12教育中得到越来越多认可。在OECD国家中，像澳大利亚、加拿大、智利、南非、韩国和英国已经将计算机科学纳入小学或更早阶段的教育框架或指南中。 另外，OECD国家中计算思维和计算科学有关的课程标准和框架通常是由政府、技术行业领导者、教育工作者和研究人员合作制定的。 支持计算思维和计算科学的主要举措案例如：美国的“《K-12计算科学框架》”和“CS for All”、欧洲的“Informatics for ALL”、英国的“Computing at School”和“国家计算教育中心”（NCCE）等。 三、计算思维与早期学习和发展 该论文通过梳理已有研究文献发现，培养计算思维技能也有利于其他思维技能的发展，如认知技能和社会情感技能等。例如，早期的研究发现，计算机编程可以帮助儿童提高数感、语言技能和视觉记忆。 一项荟萃分析还显示，参加计算机编程的学生在各种认知能力评估中的得分通常高于未参加的儿童。再如，允许多个孩子在一个项目中一起工作的工具（如一个孩子组装机器人一个孩子编程该机器人的工具包）和允许共享和重新混合的数字工具（如带有共享和发送功能的编程应用程序）可以以其他工具无法做到的方式促进协作和社交发展。 在计算思维的培养上，该论文还介绍了两种思路：一是使用已有的理论框架；二是与STEAM学科融合。 前者如Bers提出的“积极技术发展”（Positive Technological Development，PTD）框架，该框架提出6种积极行为（内容创造、创造力、沟通、协作、团队建设、行为选择），这些行为应该得到使用新教育技术的教育计划的支持，包括但不限于支持计算思维的工具。 对于后者，该论文指出，将计算思维实践引入STEAM学科中主要源于这些学科迅速变化的性质，例如在过去20年里，几乎每一个与科学和数学相关的领域都出现了一个计算对应学科，如生物信息学、计算统计学、化学计量学、神经信息学等。另外，从教学角度来看，将计算科学融入其他学科的现实需求是这对于激发多元化和有意义参与需要计算、数学、科学和语言思维的活动具有重要意义。 四、早期学习计算思维的工具 该论文指出，儿童有自己的发展需要和能力，需要专门为他们设计编程语言，这种语言必须是简单的，但需要支持多种组合，需要有语法并且提供多种解决问题的路径，也就是它更像是“游乐场”而不是“幼儿围栏”。例如，“游乐场”式的编程环境将为儿童创造、探索、体验失败和遇到挑战提供开放的机会，而“幼儿围栏”式的编程环境则将会受到更多的限制和成人指导，可能只会让儿童进行特定的概念训练，而不是让孩子体验。 在为幼儿设计（或选择）适合发展的编程环境时，应仔细考虑某些设计特征。对于尚未能独立阅读的幼儿，编程工具应提供视觉（基于图片、符号或图标）语言，而不是基于文本的语言。 论文还指出，为了帮助儿童学习计算机科学概念和计算思维技能，目前不需要尝试编程语言的数字游戏和益智类软件越来越多，其中大多数侧重于顺序和逻辑，让孩子们在典型的游戏化活动中逐步解决问题等。此外，一些网站如Code.org提供了从幼儿到高中的各种编程游戏。 此外，还有一些采取的是开放式的编程环境，例如许多儿童编程界面提供简单的基于地图的谜题，并带有游戏化元素。这些游戏倾向于将编程作为一种方向性指导技术，有时还包含在故事背景中，并提供一步一步的指导和提示。其他的编程环境则采用了一种更加触觉化的方法，要么通过对物理机器人编程，要么在编程体验中使用手势和物理动作。 通过电视节目对儿童介绍计算思维技能、编程概念、计算机科学也开始逐渐增多。例如，美国教育部中小学教育办公室资助美国公共广播公司（CPB）和公共电视网（PBS）开展的“准备学习”（Ready To Learn）计划将开发新的内容来培养幼儿计算思维等技能。近年来，美国出现了许多这类节目，以教授有关计算机、计算机科学、编程和计算思维的概念。 机器人套件、不插电活动和产品也是培养儿童计算思维技能的重要工具。该论文指出，目前面向8岁及以下儿童的机器人界面和平台越来越多，其中可编程机器人套件允许幼儿以动手的方式探索计算机科学的基础。对于低龄幼儿来说，由于不能有更多的屏幕时间，所以通过不插电的科学活动来教授计算思维是一种可取的方法，而且被证明也是有效的。“Computer Science Unplugged”作为一项全球项目，在其官网提供了许多免费的这方面的资源。 五、有效且并可扩展的计算思维教育 该论文指出，迄今为止，大多数全国性的编程行动都是针对小学生和中学生，但越来越多的国家和地区已经制定了明确的政策和方法，向幼儿介绍技术和计算机编程。 例如，美国在2016年启动了一项STEM计划，包括召集研究人员、政策制定者、行业、教育者开展面向幼儿的工程和计算机科学。另外一家非营利组织开发的总部位于美国的Code.org项目也取得了巨大成功。 在加拿大，虽然各省和地区的早期学习框架中没有具体提到计算思维，但在一些课程框架中也有相关术语和实践的参考，如幼儿园的技术能力，指的是对技术应用的理解和运用适当技术解决问题的能力。一些政策框架中也概述了让加拿大学校、学生和教师从小就在教育中强调编程和机器人的计划。 其他美洲国家如智利、阿根廷、乌拉圭和巴西等都在实施国家课程改革，均以某种方式将计算或数字技术熟练程度包括进去，部分特别强调从儿童早期开始培养计算思维技能。 欧洲也有广泛的计算思维计划在进行中，一项针对欧洲21个国家的调查显示，编程已经成为16个国家的国家、地区或地方层面课程的一部分。在亚太，很多国家和地区也已经启动国家课程改革，以应对当前的计算思维教育趋势。 论文同时指出，幼儿教育工作者在如何用技术进行教育以及如何成功地将技术融入实践的知识方面存在差距，因此获得相关的技术和教学技能正成为教育工作者的新要求，这对职前教师教育带来了重要挑战。 一项针对美国职前小学教师的调查显示，只有10%的教师理解计算思维的概念。另一项研究发现，75%的教师错误地认为在计算机上创建文档或演示文稿是计算机科学课程中要学习的主题。为了解决计算机科学和计算思维知识的差距，教育工作者需要有效的培训和支持。美国的“CT4EDU”就是一个这方面的典型例子，该项目由美国国家科学基金会资助，旨在设计、实施和评估高质量的、综合的课程和专业发展，以支持小学教师将计算思维嵌入到课堂中。 在几个OECD国家，越来越多的研究生和证书课程、面对面研讨会和在线专业发展培训也开始向教师提供这些技能，尽管它们的目标往往是小学和中学教育教师，而不是学前教育教师。 在计算思维评估方面，国际教育成就评估协会(IEA)2018年的国际计算机与信息素养研究(ICILS)调查中，参与国可以管理一个可选组件来评估计算思维，在该调查中计算思维被定义为识别现实世界问题中适合计算公式的方面，并评估和开发这些问题的算法解决方案的能力，以便这些解决方案可以用计算机操作。该调查显示，家庭使用电脑的机会和使用电脑的经验以及社会经济地位与学生的计算思维技能呈正相关。 目前评估计算思维技能的工具有很多种，但现有评估通常基于面向较大儿童或青少年的编程语言，并倾向于提供形成性反馈，而不是能够跨环境和年龄组进行比较的标准化评估。当然也有一些关注幼儿计算思维的评估工具，如“Coding Stages Assessment”（CAS）、“ScratchJr Project Rubric”、“KIBO Project Rubric”、“TechCheck”等。 该论文还强调了儿童学习计算思维的非正式学习空间，包括儿童之家、博物馆、图书馆、社区中心、课后充实计划，以及其他儿童和他们的照顾者可以访问的空间。另外，家庭在儿童学习计算思维技能中也承担着重要的功能。例如，美国的“Family Coding Days”项目旨在探索用机器人进行代际学习。4-7岁的孩子和他们的父母参加一系列为期5周的研讨会，在此期间，他们被介绍使用乐高积木编程。 六、建议 该论文还就早期教育中实施计算思维教育提出了建议，其中在正式教育环境中的建议如下： 1.提供支持孩子成为技术创造者而不是技术消费者的计算思维工具。因为有些工具是用来消费的（例如电视、被动数字游戏)，有些则是用于创造的(例如开放式编程环境)，要选择开放式和创造性的工具，如可编程机器人工具包和开放式编程语言，这些可以帮助有效地支持幼儿的计算思维技能。 2.投资于适合幼儿发展的工具，即需要考虑幼儿能否有效地使用，是否需要阅读能力或重要的成人脚手架，如何随着幼儿成长演变，如何随着技术的不断发展而使用等问题。 3.为幼儿教育专业人员提供充分和持续的培训和支持。在任何新的计算思维计划实施之前和期间，应提供专门针对教师和工作人员期望采用的工具和教学方法的专业发展研讨班。 4.为计划和实施提供时间。不同岗位的幼儿教育人员也需要有足够的时间来规划新课程，并找到将计算思维教学有意义地融入现有课程和活动的方法。应鼓励教师想办法将计算思维整合到各个课程领域(例如STEAM教育方法)，并与其他领域的教育工作者合作，而不是试图在已经很紧张的时间表中寻找额外的时间。 在非正式教育环境中的建议如下： 1.优先考虑鼓励儿童使用技术创造而不是仅仅使用技术的计算思维工具。与被动消费技术相比，家庭通过开放性、创造性的技术培养孩子计算思维的方式将更具参与性。 2.促进家庭与学校的双向联系。随着计算机科学教育在学校和其他正式学习环境中成为越来越重要的国家和国际优先事项，非正式环境中家长参与儿童编程和计算思维学习将越来越突出。在促进儿童非正式和正式学习体验方面发挥作用的利益相关者可以考虑以下问题:父母可能已经在家庭和非正式学习空间中开展哪些活动来培养儿童的计算思维能力，以及如何使父母能够认识和扩展这些活动?哪些技术工具可能会被引入学校环境，以及如何与家庭分享学习？ 3.利用社区资源。在规划旨在支持家庭编程和计算思维参与的研讨会、活动和其他活动时，应鼓励协调员利用社区内的现有资源。除了工具和技术之外，重要的是要思考社区将如何利用所需的空间和资源，使所有与会者都有机会参与。 参考文献： Marina Umaschi Bers,Amanda Strawhacker,Amanda Sullivan. The state of the field of computational thinking in early childhood education[R/OL].(2022-07-13)[2022-07-18]. https:///10.1787/3354387a-en |
|
|
