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国际视野下的高中信息技术课程发展

时间:2017-04-06 14:11:51 | 我要分享

  摘要:该文通过对世界一些主要国家的高中信息技术课程发展现状进行分析,概括其发展特征与趋势,以期更好地理解我国普通高中信息技术课程标准的修订工作,主要结论包括:高中信息技术课程主要定位于育人与社会发展的要求;课程结构以促进学生身心发展的层次性、灵活性与选择性为特点;课程内容则以培养学生计算思维为核心,体现出STS(信息科学、信息技术、信息社会)的综合趋势;课程评价向形成性评价方向转变,强调评价促进学生信息素养以及利用信息技术解决问题能力的提高;此外,还探讨了信息技术课程对于促进学生数字化学习的特殊意义。

  信息社会变化带来信息技术课程的改革,人们对信息技术课程的潜力寄予厚望。对于信息技术作为一个课程领域,一直以来存在这样的争论:独立学科倡导者主张以全面综合的方式进行独立学科设置,他们认为不但应教授学生信息技术的应用,还要让学生了解“信息”“数据”等概念,学习编程技能,思考信息社会的道德伦理问题;另一些学者则主张信息技术工具论,认为重要的是学习信息技术应用,认为信息技术作为一门独立学科将会阻碍把信息技术整合到其他课程的学习之中。这就导致了信息技术课程设置呈现出多种方式,基本形成“学科课程和整合课程两种,而这两种基本形态,可分为分科、合科、融入、工具”[1],也可以理解为“学习信息技术”与“利用信息技术学习”。无论如何,世界范围内高中阶段的信息技术课程作为独立学科是培养学生信息素养的重要途径与载体,在社会信息化、经济全球化背景下,把握其动态发展对我国高中信息技术课程具有重要意义。

  一、高中信息技术课程定位

  世界各国的信息技术课程决策者到底如何进行课程定位?总结起来,大致有以下几种思路:教育学理由侧重于计算机辅助教学、学生学习的提升以及促进学生全面发展;社会发展原因,即为学生适应未来社会发展;信息产业发展则强调给予学生能够适应未来工作技能的重要性,同时也关系到信息技术产业在教育中的应用;依据成本效益理论则意味着信息技术教育将会降低教育成本。其中,教育的和社会的理由尤为突出。

  在美国,计算机科学课程进入了一个史无前例的大发展时期。继《STEM教育法案》(STEM Education Act of 2015)后,2015年底《每位学生都成功法案》(ESSA,Every Student Succeeds Act)的颁布将计算机科学提到与读、写、算并列的素养[2]。2016年1月又出台了《为了全体学生的计算机科学》(Computer Science For All 2016),成为进一步驱动计算机科学课程改革的纲领性文件。2016年5月,美国Reach Capital公司的报告《2016年教育技术展望》也指出计算机科学已同英语、数学一样重要[3]。计算机科学教育在全国范围内轰轰烈烈地展开,特别是在分权的政治制度中,在国家层面上自上而下地推进计算机科学教育是有其深层次的原因的:一方面,美国有560万工作岗位空缺,其中50万是IT职位[4]。为了保持其经济持续发展,培养充足的IT人才,提高国家竞争力是其推动计算机科学教育的社会经济原因;另一方面,计算机科学课程作为一门学科,在以数据为核心的知识创新时代,它所蕴含的独特学科特质、文化内涵不断被人们所认识,特别是计算思维对于学生发展的价值得到了广泛的认同。计算思维是把计算机科学延伸到所有学科领域的一种问题解决方法,是通过独特手段进行分析并形成解决方案,即通过计算解决问题。这些手段强调抽象、自动化和分析,计算思维是计算机科学在广泛学科领域中应用的核心要素。因此,美国高中计算机科学课程定位是基于社会与教育两方面的原因。

  英国将原来的“ICT”课程调整为“Computing”的背景与美国相似,其“Computing”课程标准指出:“高质量的Computing课程学习,有助于学生利用计算思维和创造力来理解并改变世界。……确保学生具备数字素养,让学生应用ICT表达自己想法,使他们能达到一定的水平以适应未来工作,并成为数字社会的积极参与者。”[5] 同时,课程也强调计算机科学对于科学、工程的基础性以及驱动技术创新促进国民经济发展的意义。

  日本高中的“信息”课程定位于使学生具备信息运用能力,注重课程对学生个体发展的意义,让学生“通过普通学科信息的学习具备将信息及信息手段运用于实践的知识与技能,对信息要持有科学的观点与见解,能够理解信息及信息技术对社会的作用与影响,培养学生积极应对社会信息化发展的能力与态度。”[6]

  2016年9月,《中国学生发展核心素养》总体框架发布,综合表现为“人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新”六大素养[7]。核心素养是此次高中信息技术课程改革的风向标,作为培养新一代信息素养的重要途径,高中信息技术课程要思考如何促进个体自主、全面发展,让学生适应未来社会的发展,挖掘其立德树人的育人价值是此次高中信息技术课程改革的基本方向。

  二、高中信息技术课程结构

  高中信息技术课程结构设计要考虑学生发展需求,针对学生身心发展特点,要体现课程的层次性、灵活性与选择性。

  据美国计算机教师协会(Computer Science Teachers Associate)的研究委员会在2015年做的一项调查显示:当前美国有89.4%的高中开设了计算机科学课程,63.4%的学校设置计算机科学必修课[8]。由于地方校区差别,计算机科学课程的学分属于不同学科,包含在商科(Business)或技术的学分主要考虑学生将来的职业发展需求,包含在数学、科学学科的学分主要考虑学生进一步深入学习的需求。

  在美国,78.7%的高中开设美国大学委员会(College Board)的大学预修课程(Advanced Placement)考试[9],包括“计算机科学A”与“计算机科学原理”。计算机科学A强调培养学生编程能力。“计算机科学原理”主要目的广泛吸引更多的学生参与计算机科学的学习,强调利用信息技术交流一些社会问题,是大部分学生需要掌握的基础。

  美国计算机教师协会(Computer Science Teachers Associate)的研究委员会于2016年8月发布了最新版本的CSTA K-12计算机科学标准(临时),该标准对应的高中阶段为水平3,针对高中学生未来发展的可能,分为A、B两个不同阶段。Level 3A (9-10年级)的课程是全体学生在毕业时要达到的基本要求;Level 3A (11-12年级)的课程是为那些对计算机科学表现出兴趣并打算继续深入学习的学生提供的[10]。

  基于学生未来发展的可能路径设计课程结构,这是世界各国的一个基本共识。我国高中信息技术课程也分为必修课与选修课。必修课是所有高中学生在毕业时都应达到的一个基本要求,“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块是提升高中学生信息素养的基础。选修课体现出课程设计的灵活性与多样性,既满足学生发展的不同需求,又为地方课程开发预留下空间。选修Ⅰ课程分为升学考试类课程和个性化发展类课程;选修Ⅱ课程是为满足学生兴趣爱好、学业发展、职业选择的需求,同时考虑学校开设相关校本课程。

  三、高中信息技术课程内容

  从行为主义角度看,信息技术能更好地协调学习者的个性特征,开发一个简单的程序可以使学习者掌握知识和常规技能;认知理论强调基于认知对于复杂概念和技能的理解,在特定主题领域中帮助学生形成明确的知识、技能和问题解决能力;建构主义理论认为学习者应该在积极地参与学习过程中建构新的知识和理解,各种信息技术的应用软件都可以用来帮助学习者建构知识。同时,信息技术发展变化之快,也为高中信息技术课程内容的选择带来挑战。那么,如何进行课程内容的选择呢?

  日本高中2013年实施的新高中学习指导要领当中,“信息”学科包括“信息社会”与“信息科学”两个科目,学生必须选择其一。“信息社会”主要内容领域含有“信息的运用和表现”“信息通信网络与传播”“信息社会的课题与信息伦理道德”“构建理想的信息社会”。“信息科学”主要内容领域包括“计算机和信息通信网络”“解决问题和运用计算机”“信息的管理和问题解决”“信息技术的发展和信息伦理”[11]。

  2013年9月公布的英国国家课程“Computing”包括三个领域:“数字素养”“信息技术”和“计算机科学”。数字素养是能自信、安全、有效地使用计算机;信息技术是为满足用户特定需求而选取软件,配置数字化设备;计算机科学包括算法、数据结构、程序、系统架构、设计等原理[12]。2016年8月,美国计算机科学教师协会公布的CSTA K-12计算机科学标准(临时)基本框架包括五大概念:计算系统、网络与互联网、算法与编程、数据与分析、计算的影响[13]。

  2016年秋季美国开始实施的高中AP计算机科学原理课程内容或大概念(Big Idea)包括:创造力、抽象、数据与信息、算法、编程、互联网、全球化影响[14];再看美国地方课程的典型案例,印第安纳州教育委员会于2016年4月修订的计算机科学课程内容包括“数据与信息”“计算设备与系统”“编程与算法”“网络与交流”与“(社会)影响与文化”[15]。

  综合以上一些主要国家高中信息技术课程内容,不难看出计算机科学是近些年来信息技术课程逐渐强化的知识领域。该领域围绕数据、算法、信息系统等计算机科学最基础关键的概念展开并着重体现“计算思维”的课程价值;其次,信息技术应用是学生满足数字社会生活需求的必备技能,同时,信息技术相关的社会问题是数字公民养成,增强社会责任感的重要载体,是信息技术课程人文精神的体现,是“立德树人”的课程改革核心内涵在信息技术学科当中的具体体现。综合的STS(Science:信息科学、Technology:技术、Society:社会)特征体现出信息技术课程的科学性、系统性、发展性。

  四、高中信息技术课程评价

  行为主义理论视学习者为知识的被动接收者,评价是为了检查学生是否达到预设标准;建构主义学习理论的评价侧重于更为复杂的个人学习过程,这些过程需要项目评价或绩效评价;社会文化学习理论侧重将学习视为一种社会实践,评价强调人与人之间的协作和交流,而不是个人认知过程本身。许多国家的信息技术课程评价向形成性评价方向转变[16],注重评价促进学生问题解决能力、信息技术应用能力的提高与高阶思维的形成。

  (一)信息素养的评价

  世界各国关注对于信息素养的评价,如美国教育考试服务中心(ETS)开发了“ICT素养框架”,美国国际教育技术协会(ISTE)开发的“学生教育技术标准”目的都是评价学生使用IT的熟练程度;在澳大利亚,信息素养框架包括“使用信息”“创造和分享信息”“负责任地使用信息技术”三部分,还开发了相应的工具进行评价;欧盟国家也都开发了不同的框架来评价学生信息技术应用能力[17]。

  (二)利用信息技术解决问题能力的评价

  信息技术为评价带来更多的变化,荷兰进行高中信息技术评价时利用计算机开展标准化考试,其中包含40%的题目是融入某学科的学习,必须使用如建模、数据视频、数据处理和自动化控制技术来解决[18]。英国Ultralab开发的eVIVA项目是评价学生创新能力的一个例证,它有效利用如移动电话和基于网络的形成性评价工具[19]。The World Class Arena(www.worldclassarena.org)的一些案例也通过虚拟实验室探索问题解决的策略来评价学生的高阶思维能力[20];“数字化创意作品”也常常被用来评价学生的创新思维能力,数字化工具也使在线环境下评价协作解决问题成为可能等等。

  信息技术的应用并不是改变传统评价方式,而是进一步发展传统的评价方式。一方面,信息技术应用使得一些如问题解决能力、高阶思维能力等传统评价手段难以完成的评价成为可能;另一方面,信息素养作为一个知识领域如何开展评价?这两方面都是各国面临的问题,高中信息技术课程发展,必须考虑评价实践对教学的影响,本次高中信息技术课程标准中提出学业质量标准便是要建立学生学习、教学实践和评价之间的联系。学业质量标准是对本学科核心素养具体描述,提出了学习结果表现的关键指标。

  此外,我们还要认识到,信息技术课程的评价可能影响到当前的评价实践,可能代表了从“传统的学生学习”向“为了发展21世纪能力而强化学生学习”的转变。高中信息技术学业评价要形式多样,应围绕信息技术核心素养展开。

  五、高中信息技术课程与数字化学习

  随着教育技术的不断渗透,面对信息技术丰富的数字化学习环境,高中学生如何建立个性化的学习方式、学习环境与学习资源?信息技术课程不仅要传递信息科学、信息技术应用、信息社会相关问题等内容,还在促进学生的数字化学习能力方面担负着重要使命。通过开发科学现象仿真模拟、科研过程建模、自动捕获和分析数据、利用和传递科技信息和专业知识来支持促进学习方式发生变化。如:

  (一)在虚拟情境中学习

  新兴的AR、VR技术可以使学生建构并探索他们的想法,那些轻易观察不到的模拟过程能够使学生可视化地观察并研究这些现象。

  (二)通过建立模型学习

  通过模拟软件改变变量值使预先构建模型的研究成为可能,建模软件支撑学习者构建自己的模型。基于计算机的建模有助于学生科学知识的学习。学生使用教育建模软件建立定性模型,学习逻辑策略对科学过程进行分类,并且能够建立相关的可靠模型。

  (三)信息技术支持的项目学习

  英、美研究发现,当教师提供广泛的资源和教学支架时,学生可以通过从网上获取资源从而获得帮助[21]。如在美国形成的基于Web的探究式科学环境(WISE)方法,为学生提供了检验证据和分析存在科学争议的项目,例如转基因食品、全球变暖等[22],学生通过项目学习进行知识创新。

  数字化学习可促进认知的发展、提供广泛经验、提高学生自我管理能力、便于数据的收集与呈现[23]。运用数字化学习工具开展自主学习、协同工作与知识分享是未来学习者需要具备的能力,数字化学习体现了信息技术课程的工具性、实践性,是高中信息技术学科核心素养之一。

  六、结束语

  我国高中信息技术课程旨在全面提升全体学生的信息素养,信息技术学科提出的“信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任”四个基本学科核心素养体现了国际信息技术课程发展的基本特征,结合了信息技术发展前沿成果,紧紧围绕数据、算法、信息系统、信息社会等关键学科概念,体现了“立德树人”的独特的学科文化内涵。

  本文由《中国电化教育》杂志授权发布

  作者:董玉琦、钱松岭作者简介: 董玉琦:教授,博士,博士生导师,研究方向为信息技术教育。 钱松岭:副教授,博士,研究方向为信息技术教育。

  转载自:《中国电化教育》2017年1月 总第360期 :17-20、32(参考本刊文章必须必须注明出处)

  排版、插图来自公众号:MOOC(微信号:openonline)

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