国际计算机科学课程的发展现状与趋势

刘向永

从ICT到Computing：英国正在发生的信息技术课程变革

从最初的程序设计是第二文化，到信息技术工具论，再到后来注重信息处理能力，世界各国的信息技术课程一直在发展演化，人们变革信息技术课程的脚步也未曾停止。信息技术课程一直是英国中小学的必修课程之一。随着时代的发展、计算机软件的更新换代和学生的变化，单纯学习办公软件的英国ICT课程越来越受到学术界、产业界等方面的质疑。有学者这样批评道：“学生仅仅知道如何消费技术，却不知道如何创造技术。”此后，越来越多的人认为应该学习软件背后的原理和规则，即计算机科学知识。从2006年开始，英国信息技术教育研究者就试图在ICT课程中加强计算机科学教育。2012年，英国皇家学会（Royal Society）在《关闭还是重新开始：英国中小学中计算的方式》的报告中明确地提出，目前的英国ICT国家课程标准将计算机科学、信息技术和数字化素养等整合在“ICT”的标题之下，其结果就是计算机科学经常被忘记或者忽略，导致信息技术课程的教学偏向“怎么样使用办公软件”，而不是指向能够支撑学生未来生活的知识。这个报告认为，应该重新定义ICT，并考虑是否可能把它分解为清晰的领域：数字素养、信息技术和计算机科学，以便恰当地分清在每个学段需要设置的课程内容。他们在报告中建议，“每个儿童应该有机会在学校学习计算，包括将计算机科学作为一门严肃的学术科目”。与此同时，英国教育大臣迈克尔·高夫（Michael Gove）宣布终止当前的ICT课程，并将给予学校自由，让学校选择合适的课程与教学资源。2013年2月，英国教育部颁布了Computing学习计划草案。2013年9月11日，英国教育部正式公布了Computing课程学习计划。英国Computing课程的核心是计算机科学，在这门学科中，学生学习信息与计算的原理，数字系统如何工作以及如何通过编程使得这些知识得以使用。基于这些知识与理解，让学生应用信息技术创造程序、系统等。

英国从ICT到Computing的课程变革告诉我们，必须正视目前信息技术课程的危机。“改革往往产生于某种已经感受到的危机，这种危机呼唤着大规模快速行动以应对危机”。从社会需要以及学生个人发展等不同的角度出发，只有去改变目前的信息技术课程目标与内容，才能够真正地适应变化。回归计算机科学课程也许是重构信息技术课程的一条出路。

计算机科学课程理论支点：计算思维

没有正确的理论作为指导，行动就会陷入盲目和被动。缺乏正确的认识基础，方向就会迷失，机会就会丧失。信息技术快速发展与普及以及对单纯信息技术操作技能教学内容的反思，全世界的信息技术教育研究者开始寻求新的课程理论支点。计算思维（ComputationalThinking）理论所倡导的像计算机专家一样思维的理念恰恰契合了国际上社会发展的需求。国际计算机科学课程正是将计算思维理论作为指导性理论，并将计算思维作为计算机科学课程的核心目标。

计算思维概念是由时任美国卡内基· 梅隆大学（CMU）计算机科学系主任的周以真（J e a n n e t t eM.Wing）教授在2006年3月首次提出的。周教授从思维的视角阐述计算机科学，并以此来探索计算机学习的教育价值。她认为，计算思维不仅仅属于计算机科学家，它应当是每个人的基本技能。计算思维理论有助于人们从以往单纯学习信息技术操作技能的泥潭中解脱出来。周教授在2013年接受笔者的访谈时曾指出：“学习怎么样使用应用软件并没有什么错误，但是我想我们的学生能够学习更多和更深的概念。”

计算思维理论一经诞生，就得到世界各国计算机教育研究者的高度重视。计算思维理论影响着国际计算机科学课程变革。英国CAS组织公布的《计算机科学：学校课程》（Computer science：A curriculum for school）中明确提出：“计算机系统对我们生活的社会产生着深远的影响，计算思维提供了一个新的‘镜头’，通过它我们可以看看我们自己和我们的世界。”在国际上，各国计算机科学专家和信息技术教育研究者召开了系列的学术研讨会，探索并讨论与计算思维有关的主题。英国新设立的Computing课程正是将计算思维理论作为课程的指导性理论，核心目标是让学生通过计算思维来理解和改变世界。

国际计算机科学课程的设置状况

从国际发展趋势来看，各国和地区的信息技术课程都是从最初的计算机科学课程发展而来的，随后信息技术工具的使用以及信息处理的方法逐渐成为主流。但是最近几年，随着信息技术的快速普及以及操作简单化趋势，各国和地区对于计算机工具论指导下的信息技术课程进行深度反思与批判，计算机科学课程重回人们的视野。尤其21世纪以来，国际上出现了重视计算机科学课程，甚至以计算机科学课程取代信息技术课程的呼声与做法。

1. 美国计算机科学课程

由于受教育分权制的影响，美国各州中小学信息技术教育的目标分为信息素养、教育技术和计算机教育三大类别，反映出不同的技术教育取向——信息素养关注信息能力，教育技术凸显创造与革新，计算机教育强调计算思维。三者虽有融合交叉，但关注点各不相同。

美国计算机协会下的计算机教师协会一直致力于推广计算机科学课程。自20世纪80年代起，美国计算机协会就先后发布了多个计算机科学课程模型供各地教育行政部门选择。2011年，美国计算机教师协会在全美中小学计算机教育调研基础上制定了最新的“计算机科学教育标准”，从“计算思维”、“合作”、“计算实践与编程”、“计算机和交流设备”以及“社区、全球化和伦理影响”五个方面制定了不同学段学生需要达成的计算机学习标准，并建议以核心课程的方式在中小学开设计算机科学教育。

2. 新西兰程序设计与计算机课程

2008年，新西兰修订了中小学数字化技术的课程，从2011年明确地表述为“程序设计与计算机科学”。改变的动因是“在最近时间，新西兰学校已经很少教授计算机科学，经常性的是计算机教育聚焦在一般性的应用和技能上，甚至更糟的是，有的时候计算机仅仅被认为是一个工具。当然，学生能够使用计算机是重要的，但是应该让学生了解到计算是一个领域”。“中小学计算机课程在中小学涵盖三个不同的方向：将计算机作为一个工具来用于教学（如电子化学习）；将计算机用于一般性的目的（有的成为信息技术）；计算作为一个独特的领域（包括程序设计和计算机科学）。由于管理者被这些不同的角色所困扰，导致计算机科学不能够成为一个独立的领域”。

3. 日本的信息科学课程

日本从20世纪80年代开始在中小学推广信息科学课程，并特别强调信息处理能力，认为其是课程的核心。即使如此，日本的课程体系中仍然保留着相当多的计算机科学内容。在1999年公布的高中学习指导要领中，高中信息科学课程分为必修科目“信息A”、“信息B”、“信息C”，分别侧重于信息技术运用能力、信息科学的理解、参与信息社会的态度，学生可选择其中一门作为必修。在2008年颁布的新学习指导要领中，他们将这三个必修科目修改为“社会与信息”与“信息科学”，学生在其中选一个科目进行学习。

从课程设置来看，国际上的总体趋势是逐渐加大了计算机科学课程内容的比重，且有一些国家独立开设了计算机科学课程。

国际计算机科学课程的目标与内容

1. 美国计算机科学课程的目标与内容

美国计算机协会将计算机科学定义为：“计算机科学是计算机和算法过程的学习，它包括其中的原理、硬件及软件设计、应用软件及其对社会的影响。”因此，美国的计算机科学课程主要包括：编程、硬件设计、网络、图形、数据库与信息搜索、计算机安全、软件设计、编程语言、逻辑、编程模式、两种抽象之间的转换、人工智能、计算机的局限性（计算机不能做什么）、信息技术应用与信息系统以及社会问题（因特网安全、隐私、知识产权等）。

2. 日本信息科学课程的目标与内容

日本“信息科学”科目的内容包括四个部分：（1）计算机和信息通信网络。包括：计算机和信息处理、信息通信网络的构成、信息系统的机能和提供的服务。（2）解决问题和运用计算机。包括：解决问题的基本方法、问题的解决和处理程序的自动化、模型化和模拟。（3）信息的管理和问题解决。包括：信息通信网络和问题解决、信息的存储与管理、对问题解决的评价和完善。（4）信息技术的发展和信息伦理。包括：社会信息化和人类、信息社会的安全和信息技术、信息社会的发展和信息技术。

3. 英国计算机科学课程的目标与内容

英国2013年9月公布的正式国家课程Computing的目标是：让学生理解和应用计算机科学的基本原理和概念，包括抽象、逻辑、算法、数据表示；能使用计算术语来分析问题，并具备为解决这些问题不断地编写计算机程序的实践经验；能评价和使用信息技术，包括新兴的或不熟悉的技术，分析性地解决问题；成为有责任心、有能力、自信的、有创造力的ICT使用者。

启 示

不难发现，世界各国均充分认识到了信息技术课程偏重于应用信息技术软件的缺陷，计算机科学课程成为信息技术课程的主要组成部分已是大势所趋。我国现行的信息技术课程正遭受诸多的质疑与批判，已走到一个发展的十字路口。分析我国信息技术课程的未来发展走向，可从国际经验中得到一定的启示和借鉴。

1. 计算机科学课程应有独立的地位与体系

我国的信息技术课程最初是从计算机选修课开始发展的，但不久后计算机科学的内容由于被质疑不够实用等原因而逐渐丧失其应有的课程地位，因而现行的信息技术课程更加偏向软件工具操作。但是随着时代的发展，如今信息技术工具的使用技能可以在家庭中得到普及和应用，而计算机科学的内容仍有其独特的价值，应该在信息技术课程中重新确立其独立的地位与体系，特别是我国教育决策部门应该充分地认识到我国从信息技术大国向信息技术强国转变的过程之中，计算机科学课程所具有的独特价值。

2. 计算机科学课程内容体系的开发

若想计算机科学课程得到迅速的普及和发展，必须从宏观上对计算机科学课程内容体系进行设计与开发。从国际经验来看，各国都根据自己国家的实际情况，设计了小学、初中和高中不同阶段的计算机科学课程内容标准。我们显然需要一套适应新情况、考虑地方不同弹性需求的计算机科学课程标准来推进我国计算机科学教育。根据我国目前的实际情况，信息技术课程需要区分为两个部分，一是信息技术部分，偏重信息技术工具学习与信息处理方法，二是计算机科学部分，偏重计算机科学的原理与方法。而在我国小学阶段，信息技术部分和计算机科学部分都应该有一定的比重，以信息技术部分为主，计算机科学部分为辅。在初中阶段，信息技术部分应该以信息技术工具综合应用以及信息处理方法为主，计算机科学部分比重加大。到了高中阶段，则应该以计算机科学部分为主，再辅以使用信息技术进行创造的部分。

3. 研究先行探索计算机科学课程发展路径

从国际计算机科学课程的经验来看，计算机科学课程发展并不仅仅是教育领导的简单意志，而是研究先行。从最初的对于计算机科学课程实施现状的调查，到全面审视计算机科学课程，再到深入国际比较研究计算机科学现状，再到开发计算机科学课程，最后才到国家层面的政策行为。没有前面的研究基础，各国绝对不会贸然地开展计算机科学课程。但是，在我国信息技术课程发展之中，先行的研究还做得不够。我们当前最紧要的任务不是简单地制定一个课程标准，而是首先厘清计算机科学课程的理论基础和内在逻辑。唯有踏实而有效的研究，才能够真正推动我国信息技术课程健康、有序地发展。

如今，我国的信息技术课程正处于变革期，如能适应社会需要与学生发展需要，信息技术课程定会浴火重生，否则，延续单纯技能化倾向，必然丧失其独有的价值和地位。计算机科学课程给重构信息技术课程带来了一缕阳光。国内的有识之士早已进行了有益的实践尝试，我们要借鉴国外先进经验，总结国内有益尝试，重构课程体系，才能不负时代的责任。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献

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（作者单位：江南大学教育技术系）