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贵州快三該怎麽教?孩子該怎麽學?我們看看美國CSTA計算機教育標準!

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  目前國內的贵州快三還處在早期野蠻生長的階段,課程體係設置混亂且不完善,其中原因主要有2個:一是因為贵州快三僅僅興起3-5年,可參考的資料少,缺乏像樂高這樣體係成熟的標杆企業,大多數機構都處在創業早期發展階段;二是由於近年來少兒編程漸成風口,本身創業門檻也比機器人教育更低,從業者增多,難免在教育方麵的素質參差不齊,實力弱小的創業者也無法在課程體係方麵進行較大的投入,導致課程體係混亂不堪。

  在國外針對贵州快三由多個教研標準,例如NGSS(Next Generation Science Standards 美國下一代科學標準),CCSS (Common Core State Standards美國共同核心州立標準),CSTA K-12 CS standards(美國計算機教師協會 K-12 計算機教育標準)等幾個主流的標準,我們認為CSTA更加符合目前國內發展的現狀,下麵全麵介紹一下CSTA教育標準:

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  CSTA,全稱 Computer Science Teachers Association,即計算機科學教師協會,由計算機協會(ACM)於2004年成立,發展到現在,成員數量已經超過25000名。而且成員構成非常多元化,不僅涵蓋了K-12各個階段(小學、初中、高中)CS 學科的一線老師,還包括大學教師、工業界及政府成員,其他非盈利組織成員,學生父母等。這些成員來自於145個國家。

  CSTA 的合作夥伴包括 ACM 和政府基金,穀歌、微軟、甲骨文等高科技公司,code.org 等機構, 協會的使命是為全球計算機科學教師賦能(empower, engage and advocate for K-12 CS teachers worldwide ),促進計算機科學教育的發展。因此,該協會在學科標準製定、教師培訓、行業會議等方麵都做了大量工作。

  CSTA於2011年、2016年分別發布了 K-12 階段計算機科學標準(以下簡稱 CSTA 標準,本文主要分析2016新版標準),目的是為各州、地區的學校製定本地化課程大綱提供指導作用,由於協會在計算機科學教育方麵的專業性,Littlebits、Wonder Workshop、Lego education 等商業機構在編程課程體係的設置上都參考了 CSTA 標準,code.org也在編程一小時活動的申請提交頁麵推薦采用 CSTA 標準。看來,這份標準值得我們好好研究一番。

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  CSTA 標準將 K-12 階段計算機科學學習分為3個等級 Level 1-3,並對各個等級學生要達到的水平提出了要求,其中 Level 1 根據年級又分為 Level 1A、Level 1B,而 Level 3 根據難度又分為 Level 3A,Level 3B,Level 3A 及之前的等級是針對所有學生的,而 Level 3B 這個等級是針對對計算機科學有進一步興趣的學生。等級劃分和對應年級分段具體如下表。

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  和其他學科教育標準一樣,CSTA 標準也以核心概念和核心實踐兩部分為基礎,其中核心概念側重在內容領域,而核心實踐注重行為。

  核心概念主要分為5個方麵,分別是算法和編程(字母 A 表示)、計算機係統(字母 C 表示)、數據和分析(字母 D 表示)、計算機的影響(字母 I 表示)、網絡和互聯網(字母 N 表示);

  核心實踐方麵分為7個部分,分別是:培養包容的計算文化、圍繞計算機展開合作、確認並定義計算問題、發展和使用抽象、創造計算機作品、測試並改善計算機作品、關於計算機的交流。

  從核心概念的分類來看,美國的計算機科學教育當然不止於編程教育,但這不影響這份標準在少兒編程方麵的參考價值,對於少兒編程的課程設計來說,可以重點參考?“算法和編程” 以及 “數據和分析” 兩個核心概念。

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  CSTA 標準由一係列對標準的描述條目組成,每條標準有獨特的命名方式,由 “等級代號 + 核心概念代號(字母)+ 核心實踐代號(數字)+ 序號” 組成,例如 1B-A-3-7 是指 1B等級(對應3-5年級)的第 7 條,描述 “算法和編程” 概念的,關於 “確認並定義計算問題” 實踐的條目。

  下麵是我根據核心概念對每個等級不同分類的標準數量的簡單統計。統計結果可以看出,“算法和編程” 概念占據了接近一半的數量,加上“數據和分析”概念 ,兩者占到了 60%,這部分內容是我們重點研究的對象。

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  上麵的統計可以看出,CSTA 標準的條目並不多,總共133條,仔細看完也不用花太多時間,應該把更多時間用在研究不同條目的變化和結合上。比如 Level 1A(針對 K-2 年級) 有一條描述編程能力的標準為 “為了完成一個任務或者表達創意,使用圖形化編程語言構造包含序列、事件和簡單循環的程序(1A-A-5-2)” ,而 Level 1B (針對 3-5 年級)對應標準的描述變化為 “為了解決問題或者表達創意,使用圖形化編程語言或文本編程語言構造包含序列、事件、循環、條件語句、並行和變量的程序(1B-A-5-4)”,從這兩條標準的變化就能得到很多信息:

  在對具體的編程知識的掌握上,1A等級隻涉及序列、事件和簡單的循環,而不涉及條件語句、變量和並行機製,這可能說明這個年齡段的孩子不能很好地理解條件語句等概念,在這個年齡階段的教學要慎重引入條件語句,盡可能用更容易理解的事件機製來代替;

  小學高年級時已經可以逐步引入文本編程語言了,在學完 Scratch 等圖形化編程語言後,可以引入 Python 等簡單且易理解的代碼類語言作為課程的延續;

  學習編程的目的是為了解決問題或者表達自己的創意,而不是單純地掌握編程技能,在課程的設置中要多引導孩子關注身邊待解決的問題以及發揮自己的想象力表達自己的創意。

  舉例說明一下具體的應用,Wonder Workshop 近期參考 CSTA 標準和 ISTE 標準發布了新的課程體係,其課程體係的等級設置上就很好的符合了以上的描述。由於 Wonder Workshop 的產品針對的年齡段比較低,因此其課程體係主要對應於 CSTA 標準的 Level 1,它的整個體係根據年級分為 6 個 Level,其中 Level A-C 對應於 K-2 年級(CSTA 標準的 Level 1A),這個階段學習的編程概念隻涉及序列、循環和事件,等級上升到 Level D-F 時,對應年級為 3-5(CSTA 標準的 Level 1B),此時才引入條件語句、函數和變量。

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  這些標準對於少兒編程學習產品的開發也有幫助,比如,Scratchjr 這款 app 的設計就很符合 CSTA 標準的 Level 1A 等級(Scratchjr 是一款和麻省理工學院合作開發的針對 5-7 歲孩子學習編程的 ipads 應用)。玩 Scratchjr 這款應用時,會發現應用裏完全去掉了條件語句,而強化了事件機製,腳本標誌也都盡量用形象的符號來代替,我初次體驗時很好奇 Scratchjr 為什麽完全沒有條件語句,這對於一些功能的實現影響還是挺大的,直到看到了這份 CSTA 標準才算解開了疑惑。

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  除了關注一些變化的部分,還應該關注一些一以貫之隻不過程度不同的標準,比如對於知識產權的重視,Level 1A 的第一條標準就是 “使用別人的代碼、音樂或圖片時要表示感謝(1A-A-7-1)”,以後的等級基本都出現了類似的標準,隻不過是描述變成了 “當想法借鑒他人或修改他人的編程項目時,注明引用(1B-A-7-2)” “當代碼借鑒自他人時,提供必要的引用說明(2-A-7-3)”,美國對於知識產權的重視和教育可見一斑。還有對於培養孩子分解問題解決問題的思維和能力的強調,對這一點的強調在每個 Level 都提到了,即使在 Level 1A 這個最低年齡層的等級(下圖是每個 Level 的詳細描述,為了不失真采用英文原版表述)。

  由此可知,學習編程的一個很重要的目的就是培養孩子將一個複雜的問題拆解成簡單問題最終解決問題的思維方式和能力,因此在課程設計時要盡量包含孩子自主思考如何分解問題的環節,那種傳統的老師在台上操作學生跟著模仿的上課方式是完全背離了編程教育的初衷的。還有其他一些每個 Level 都會強調的標準,比如對於團隊合作的鼓勵、對於程序和算法的調試等等,在此不做更多分析。

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  這篇文章算是對 CSTA 標準的一份導讀,目的是把值得作為少兒編程課程體係設置參考的 CSTA 標準介紹給大家,拋磚引玉,引發大家更多的思考,推薦大家詳細地閱讀這份標準,相信一定會有更多的收獲。當然,建立一套科學的係統的少兒編程課程體係還有很多工作要做,隻是對照 CSTA 標準照貓畫虎是遠遠不夠的 ,還需要結合國內學生的實際情況、教學反饋等不斷完善迭代課程體係,但這一份標準至少讓大家在摸著石頭過河的時候有了一些路線參考,能夠避開一些深坑。

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