為什么小學(xué)生和高中生應(yīng)該學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程

安大略省最近宣布，自2022年9月起，對(duì)其中小學(xué)課程進(jìn)行部分改革，以包括強(qiáng)制性的編碼學(xué)習(xí)。

作為在教授計(jì)算機(jī)編程和課程開(kāi)發(fā)方面具有綜合專(zhuān)業(yè)知識(shí)的研究人員，我們很清楚，盡管該省只使用“編碼”一詞，但該課程是關(guān)于計(jì)算機(jī)編程的。編碼是學(xué)習(xí)編程的最基本方面。

安大略省的決定與新斯科舍省和不列顛哥倫比亞省的決定一致，這兩個(gè)省分別是加拿大第一個(gè)也是唯一一個(gè)在2015年和2016年將學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程作為小學(xué)和中學(xué)必修課程的省份。

在世界其他國(guó)家，許多政府也做出了這一改變，例如愛(ài)沙尼亞早在2012年，英國(guó)在2014年，韓國(guó)在2017年。

但是，提出了什么論點(diǎn)來(lái)激勵(lì)計(jì)算機(jī)科學(xué)，更具體地說(shuō)是計(jì)算機(jī)編程，融入學(xué)生的學(xué)校課程?研究強(qiáng)調(diào)了關(guān)于這個(gè)主題的三個(gè)主要論點(diǎn)，本文將討論這些論點(diǎn)。

這個(gè)故事的主要作者雨果是聯(lián)合國(guó)教科文組織課程開(kāi)發(fā)教席的研究員和教育技術(shù)教學(xué)法系的講師。他在蒙特利爾魁北克大學(xué)的教育科學(xué)論文項(xiàng)目側(cè)重于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程對(duì)年輕學(xué)習(xí)者的影響。

滿(mǎn)足就業(yè)市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的需求

全球就業(yè)市場(chǎng)的演變是將編程納入學(xué)校課程的核心動(dòng)機(jī)之一。這種動(dòng)機(jī)得到?jīng)Q策者的廣泛推動(dòng)，基本上與需要培訓(xùn)更多具有方案擬訂技能的人有關(guān)。事實(shí)上，20多年來(lái)，技術(shù)知識(shí)，特別是高科技領(lǐng)域的技術(shù)知識(shí)，一直在推動(dòng)北美和世界其他地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。越來(lái)越多的工作需要對(duì)技術(shù)有深刻的理解。

考慮到數(shù)據(jù)科學(xué)，人工智能和去中心化技術(shù)(例如加密貨幣所基于的區(qū)塊鏈技術(shù))正在成為經(jīng)濟(jì)部門(mén)日益占主導(dǎo)地位的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年這一數(shù)量實(shí)際上會(huì)增加。因此，從小就教授編碼可以成為促進(jìn)各國(guó)沉浸在數(shù)字經(jīng)濟(jì)中并發(fā)揮其績(jī)效的一種方式。

一些研究還認(rèn)為，考慮到有許多與之相關(guān)的刻板印象(主要是“計(jì)算機(jī)科學(xué)僅適用于男孩”)，在學(xué)校課程的早期讓學(xué)生接觸計(jì)算機(jī)編程可能會(huì)對(duì)他們?cè)谠擃I(lǐng)域發(fā)展的身份產(chǎn)生積極影響。在這方面，可以提出超越經(jīng)濟(jì)利益的論點(diǎn)。

促進(jìn)社會(huì)公平

根據(jù)幾位作者的說(shuō)法，通過(guò)教年輕人如何編程來(lái)更多地接觸計(jì)算機(jī)科學(xué)，也有助于在代表性和獲得技術(shù)職業(yè)方面促進(jìn)更大的社會(huì)公平。

一方面，計(jì)算機(jī)科學(xué)技能確實(shí)可以提供高薪工作，這有助于為近幾代人沒(méi)有機(jī)會(huì)積累財(cái)富的邊緣化群體提供更大的財(cái)務(wù)穩(wěn)定性。另一方面，來(lái)自代表性不足的群體(婦女、土著人民、黑人)的更多參與也可以促進(jìn)該領(lǐng)域的多樣性，并最終導(dǎo)致工人總數(shù)的增加。

此外，還有一個(gè)相關(guān)的論點(diǎn)是，勞動(dòng)力內(nèi)部的更大多樣性將導(dǎo)致更好的產(chǎn)品，市場(chǎng)上更多的消費(fèi)者都可以獲得。工人之間過(guò)多的同質(zhì)性導(dǎo)致產(chǎn)品和服務(wù)的設(shè)計(jì)迎合了相對(duì)狹窄的個(gè)人和問(wèn)題，這可能會(huì)加劇一些不平等。

提出這一公平論點(diǎn)的研究人員認(rèn)為，如果不采取早期和有意識(shí)的措施來(lái)促進(jìn)更大的多樣性，這可能會(huì)導(dǎo)致“數(shù)字鴻溝”或主導(dǎo)群體和邊緣化群體之間的機(jī)會(huì)差異，這在未來(lái)幾年更為明顯。從這個(gè)意義上說(shuō)，所有學(xué)習(xí)編程的青年都可以代表縮小這一差距和促進(jìn)更大社會(huì)公平的措施，這符合聯(lián)合國(guó)關(guān)于教育包容性和平等的目標(biāo)4。

培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知技能

最后，最常提到的論點(diǎn)涉及編程在發(fā)展學(xué)習(xí)者計(jì)算思維方面所起的作用。計(jì)算思維的概念于2006年定義和普及，是指“基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念解決問(wèn)題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和理解人類(lèi)行為”的技能。

一些作者認(rèn)為，這種計(jì)算思維的發(fā)展對(duì)學(xué)習(xí)者是有益的，因?yàn)樗鼘⑹顾麄兡軌虬l(fā)展高水平的推理技能，這些技能可以轉(zhuǎn)移到其他學(xué)習(xí)中，如解決問(wèn)題，創(chuàng)造力和抽象。

由于這些原因，計(jì)算思維經(jīng)常被嵌入到新的編程課程中，例如在英格蘭的課程中，其中指出“高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育使學(xué)生能夠使用計(jì)算思維和創(chuàng)造力來(lái)理解和改變世界。

因此，在學(xué)校課程中引入編程可以對(duì)所有學(xué)生都有好處，即使是那些不打算從事技術(shù)職業(yè)的學(xué)生，因?yàn)樗麄兛梢栽谌粘Ｉ钪幸愿缯n程的方式從計(jì)算思維中受益。

然而，重要的是要注意，這些對(duì)學(xué)習(xí)者的有益影響雖然被廣泛討論和越來(lái)越多地記錄在案，但仍然需要通過(guò)涉及比較和縱向方面的更多研究來(lái)證明。雨果的論文項(xiàng)目考察了這一觀點(diǎn)。

總而言之，安大略省的決策者似乎已經(jīng)看到了青年學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編碼對(duì)未來(lái)的潛在三重好處。然而，安大略省政府現(xiàn)在面臨的主要挑戰(zhàn)是缺乏足夠合格的教師來(lái)充分向?qū)W生介紹這一復(fù)雜的學(xué)科。

適當(dāng)?shù)膯T工培訓(xùn)將是成功整合的關(guān)鍵要求，正如2014年一份關(guān)于英國(guó)計(jì)算機(jī)編程整合的報(bào)告所證明的那樣。一個(gè)潛在的解決辦法是將規(guī)劃納入對(duì)未來(lái)教師的初步大學(xué)培訓(xùn)。