Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Рейтинг@Mail.ru
Подписка на рассылку...

Модуль подписки в настоящее время недоступен.

Развитие вычислительного мышления в обязательном образовании по материалам службы науки и знаний Европейской комиссии

Developing Computational Thinking in Compulsory Education

Implications for policy and practice

Authors: Stefania Bocconi, Augusto Chioccariello,
Giuliana Dettori, Anusca Ferrari, Katja Engelhardt

Editors: Panagiotis Kampylis, Yves Punie

2016


В последние годы воспитательные заинтересованные стороны поощряли компьютерное мышление (CТ - Computational Thinking) и связанные с ним концепции (например, кодирование, программирование, алгоритмическое мышление) как навыки, которые так же важны для всех, как численность и грамотность.

Был проведен ряд инициатив, посвященных CТ и кодированию / программированию, как на международном (например, в неделю EUCode), так и на национальном уровне (например, введение программирования в уставную учебную программу).

Тем не менее, несмотря на высокий уровень заинтересованности в развитии навыков CТ среди школьников, необходимо решить целый ряд проблем и задач для эффективной интеграции CТ в обязательное образование. 

Ключевыми вопросами являются: 

  • Как определить CT как ключевой навык 21-го века для школьников ?; 

  • Каковы основные характеристики CТ и его связь с программированием / кодированием в обязательном образовании ?; 

  • Как учителей можно обучить эффективно интегрировать CТ в их преподавательскую практику ?; 

  • Если CТ следует рассматривать в рамках конкретного предмета (например, «Компьютерная наука», как часть STEM, или в виде междисциплинарной темы?) Что означает оценка CТ? ;

  • Что необходимо для продвижения повестки CT в условиях обязательного образования?

Политический контекст

В контексте Цифровой повестки дня - кодирование (программирование) явно рассматривается, как ключевой навык 21 века: «Кодирование - это грамотность сегодня, и оно помогает практиковать навыки 21 века, такие как решение проблем, работа в команде и аналитическое мышление» (Европейский цифровой рынок , 2016). В то же время в Европейском манифесте e-Skills (McCormack, 2014, стр. 57) говорится, что «мир становится цифровым, а также рынок труда ... Навыки, такие как кодирование, - это новая грамотность. хотите быть инженером или дизайнером, учителем, медсестрой или веб-предпринимателем, вам понадобятся цифровые навыки» (как пример, pазвитие в сфере ИТ и личная эффективность).

В Совместном докладе Совета и Комиссии по осуществлению стратегических рамок европейского сотрудничества в области образования и подготовки - ET2020 (Европейская комиссия, 2015 г.) приобретение цифровых компетенций, включая кодирование, считается необходимым для поддержания экономического развития И конкурентоспособности. В то же время в Повестке о новых навыках (Европейская комиссия, 2016) прямо предлагается государствам-членам разработать «кодирование / информатику» в области образования. Инновации в образовательных и учебных системах (E & T) и обращении к цифровым навыкам также подчеркиваются в новой стратегии Комиссии Юнкера по обеспечению роста, рабочих мест и инвестиций в Европе (Европейская комиссия, 2016 год).

Основные выводы

Собранные доказательства отражают каждый из ключевых вопросов, изложенных выше, и указывают на некоторые рекомендации относительно того, как интеграция CT в обязательном образовании может решаться на политическом уровне.

Отсутствует консенсус в отношении определения CT. Определение ориентира Wing's (2011) стало ориентиром для обсуждения на местах, предоставляя две ценные перспективы: 

(i) CT - это процесс мысли, который, таким образом, не зависит от технологии; 

(Ii) CT - это конкретный тип решения проблемы, который например, влечет за собой различные способности. 

Будучи в состоянии проектировать решения, которые могут быть выполнены компьютером, человеком или их комбинацией. В литературе есть несколько других определений. Среди наиболее цитируемых, что Королевское общество (2012) подчеркивает способность распознавать аспекты вычислений в окружающем нас мире.

В отсутствие единого определения этого поля набор основных понятий и навыков снова и снова выходит из литературы, чтобы заполнить пробел. К ним относятся: абстракция, алгоритмическое мышление, автоматизация, декомпозиция, отладка и обобщение. Кодирование / программирование является составной частью CТ, поскольку оно делает конкретные концепции CТ и, таким образом, может стать инструментом для обучения, например. Как средство для изучения других доменов или для самовыражения (посредством создания цифрового повествования и / или видеоигр). Однако существует общее мнение о том, что CТ фактически влечет за собой гораздо больше, чем кодирование / программирование. Например, процессы анализа проблем и декомпозиции проблем предшествуют кодированию / программированию.

Несколько авторов четко различают CТ от цифровой грамотности / компетентности, указывая на то, что отличительная характеристика CТ сосредоточена на процессах и методах решения проблем, а также на создании вычислимых решений. Это также отражено в опросе министерств образования. Хотя эти два термина четко взаимосвязаны, цифровая компетентность может не полностью охватить набор основных идей и навыков, связанных с CТ.

В тех случаях, когда CТ помещается в школьные учебные программы, они варьируются от страны к стране. В некоторых случаях он интегрируется по предметным областям, особенно на начальном уровне, в то время как в других он является частью отдельного компьютерного объекта, который обычно обучается на среднем уровне. Кроме того, эти два подхода часто сочетаются. Некоторые страны (например, Уэльс и Австрия) рассматривают CТ и связанные с ними концепции в рамках учебной программы по цифровой компетентности (DC). Это также относится к Европейской системе цифровой компетенции для граждан.

Эксперты и практики утверждают широкий консенсус в отношении того, что внедрение CТ в школьные программы на всех уровнях создает спрос на широкомасштабное непрерывное профессиональное развитие на рабочем месте. Тренировочные мероприятия часто разрабатываются специально для практического применения, чтобы учителя могли легче переносить свои новые навыки в свои классные комнаты. Массовые усилия также способствуют профессиональному развитию учителей.

Эксперты и практические специалисты также подчеркивают важность оценки навыков ИКТ для студентов. Тем не менее, было проведено лишь ограниченное количество исследований, и в настоящее время имеется лишь немного фактического опыта оценки понимания учениками концепций CТ и передачи навыков CТ другим областям знаний.

Что касается интеграции CТ в обязательное образование, то для директивных органов и заинтересованных сторон возникнут четыре важные области: сосредоточить внимание на CТ; комплексная интеграция; системное развертывание; и политическая поддержка. Рекомендации в этих областях кратко излагаются ниже.

Установление общего понимания того, что такое CТ и как оно контекстуализировано, может облегчить процесс интеграции учебной программы. В то же время это решение будет уважать свободу учителей, чтобы внедрить CТ таким образом, который соответствует их конкретному школьному контексту. Это также влечет за собой разъяснение совпадений и различий между CТ и цифровой грамотностью / компетенцией. Накопленный опыт и уроки, извлеченные из инициатив на низовом уровне, также могут внести ценный вклад в обсуждение политики.

Для того чтобы CТ была комплексно интегрирована на всех уровнях обязательного образования, необходимо определить четкое видение и установить конкретные цели. Поскольку CТ включает гораздо больше, чем предлагать несколько часов кодирования, размещение его в учебной программе требует надежной стратегии, учитывающей широкий спектр факторов. Ключевым соображением является то, в какой степени CТ распределяется по всему спектру исследований предметной области, а также в междисциплинарных и междисциплинарных контекстах. Обычно внедрение концепций CТ для детей на раннем этапе обучения в школе является желательным. Эти соображения требуют целостного подхода к интеграции CТ в обязательное образование, которое охватывает такие важные аспекты, как подходящие стратегии оценки и адекватная подготовка учителей.


Обмены с несколькими участниками (разработчиками политики, инициативами на низовом уровне, исследовательскими центрами и другими заинтересованными сторонами) могут дать чрезвычайно ценную информацию и повысить ценность политических действий. Это особенно актуально на общеевропейском уровне, где эти обмены могут помочь избежать повторения ошибок и содействовать эффективной практике. Еще одной полезной стратегией для реализации является обеспечение того, чтобы ВСЕ заинтересованные стороны, а не только те, кто непосредственно участвовал в разработке учебных планов, были адекватно информированы о том, что такое CТ и как оно относится к обязательному образованию. Наконец, для измерения воздействия и устойчивости выполняемых действий требуется широкомасштабная стратегия мониторинга и анализа.

Главные находки

Исследование собрало широкий спектр данных из обширных кабинетных исследований, опроса министерств образования и интервью с экспертами.

Большое количество терминов (например, кодирование, программирование, алгоритмическое мышление) используются в литературе и в официальных документах по политике для обозначения CТ. Они отражают различные взгляды на CТ (например, это подразумевает больше, чем «вычисление»). Кроме того, каждый заинтересованный субъект может предпочесть использовать разные хорошо установленные условия (например, кодирование, решение проблем). Терминологическая вариация также вытекает из различных контекстов использования (документы для академических и политических целей) и от того, как эти термины принимаются на национальных языках.

Основным обоснованием для внедрения CТ в большинстве стран, как в Европе, так и за ее пределами, является содействие навыкам XXI века, необходимым для полноценного участия в цифровом мире. В дополнение к указанию общих преимуществ CТ как навыка мышления, многие авторы также подчеркивают необходимость разработки новых навыков для рынка занятости. Опрос министерств образования показывает ряд различных причин интеграции CТ. Тринадцать стран в Европе и за ее пределами (AT, CH, CZ, DK, FI, FR, GR, HU, IT, LT, PL, PT, TR) направлены на развитие навыков логического мышления учащихся и навыков решения проблем с помощью CТ. Другие, такие как Финляндия и Португалия, также устанавливают довольно конкретные цели, такие как повышение успеваемости учащихся и повышение интереса к математике.

Очевидно, что активизация интеграции CТ и, в более широком смысле, информатики в области обязательного образования очевидна, о чем свидетельствует недавняя волна реформ учебных программ. Одиннадцать стран в Европе и за ее пределами (DK, FR, FI, HR, IT, MT, PL, TR, UK-EN, UK-SCT) недавно завершили процесс реформ, включающий CТ и соответствующие концепции. Семь других (CZ, GR, IE, NL, NO, SE, UK-WLS) в настоящее время планируют ввести СТ в обязательное образование. Более того, семь других стран (AT, PT, CY, IL, LT, HU, SK) объединяют CТ, основываясь на их давней традиции в области компьютерных наук (CS), главным образом в старших классах средней школы. Некоторые из них расширяют образование CS, включая нижний средний и первичный уровни.

Для этих стран (а именно: Испания, Германия, Бельгия и Швейцария), где развитие учебных программ осуществляется на региональном уровне, интеграция CТ в школе варьируется от региона к региону.

В исследовании проанализировано, как CТ находится в учебной программе по двум осям: образовательным уровням и предметам. Большинство стран интегрируют CТ в среднюю школу. Тем не менее, растет тенденция к интеграции в начальную школу. Несколько стран внедряют CТ по ​​предметным областям, особенно на начальном уровне, тогда как на вторичном уровне CТ в основном относится как к компьютеру. Тем не менее, существует комбинация подходов. Некоторые страны (например, Уэльс и Австрия) рассматривают CТ и связанные с ними концепции как часть своей учебной программы по цифровой компетентности (DC).

Связанная и будущая работа JRC

CompuThink - это исследовательское исследование, целью которого является содействие обсуждению вопросов кодирования, трансграничных навыков и компетенций на европейском и государственном уровне. Он также связан с исследованиями JRC по цифровой компетентности для граждан (DigComp), учителями (DigCompEdu) и школами (DigCompOrg).

Краткое пособие

Вычислительное мышление (CT) - это мысленный процесс (или умение мышления человека), в котором используются аналитические и алгоритмические подходы к формулированию, анализу и решению проблем. В последнее десятилетие КТ привлекает все большее внимание в области образования, что приводит к большому количеству научной и серой литературы, а также к многочисленным инициативам в области государственного и частного секторов. Несмотря на этот широко распространенный интерес, успешная интеграция КТ в обязательное образование по-прежнему сталкивается с нерешенными проблемами и проблемами. Картина, вытекающая из этого исследования, показывает динамическое поле. В Европе и за ее пределами число проектов и опыта стремительно растет вместе с все более широким интересом к пониманию природы вычислительного мышления и его вклада в навыки XXI века.

Основными целями исследования CompuThink являются:

(I) обеспечить всесторонний обзор навыков КТ для школьников, охватывающий последние результаты исследований и инициативы на низовом уровне и уровнях политики; 

(Ii) лучше понять основные концепции и атрибуты КТ и его потенциал для обязательного образования.

В ходе анализа, проведенного в исследовании, основное внимание уделялось политическим инициативам (на месте или плану), которые влекут за собой реформу в национальную учебную программу и / или официальные руководящие принципы для интеграции КТ в обязательное образование.

В настоящее время используются многочисленные термины, которые каким-то образом ссылаются на КТ. Некоторые из них подчеркивают конкретный аспект КТ и / или отражают конкретные позиции заинтересованных сторон. Более того, контекст использования и национальный язык также влияют на принятую терминологию.

В исследовании используется преимущественно качественный подход, который включает три основных компонента:

(I) обширное кабинетное исследование, которое основано на широком спектре источников данных, включая академическую и серую литературу (например, журнальные статьи, отчеты, блоги и т. д.); 

(Ii) опрос министерств образования (МОС) в Европе и других странах для получения доступа к документам особой значимости (например, учебным программам, руководящим принципам) для дальнейшего анализа; 

(iii) полуструктурированные интервью, в которых анализируются мнения экспертов, практиков и разработчиков политики.

Ключевые данные, полученные из этих источников, были впоследствии интегрированы в единое целое.

Использованные источники

   

  1. Académie des Sciences. (2013). L'enseignement de l'informatique en France - Il est urgent de ne plus attendre.

  2. Allan, W., Coulter, B., Denner, J., Erickson, J., Lee, I., Malyn-Smith, J., & Martin, F. (2010). Computational Thinking for Youth. ITEST Small Working Group on Computational Thinking.

  3. Angeli, C., Voogt, J., Fluck, A., Webb, M., Cox, M., Malyn-Smith, J., & Zagami, J. (2016). A K-6 Computational Thinking Curriculum Framework- Implications for Teacher Knowledge. Educational Technology & Society, 19(3), 47–57.

  4. Armoni, M. (2010). On Teaching Topics in Computer Science Theory. ACM Inroads, 1(1), 21–22.

  5. Armoni, M., & Gal-Ezer, J. (2014). Early Computing Education: Why? What? When? Who? ACM Inroads, 5(4), 54–59.

  6. Atmatzidou, S., & Demetriadis, S. (2016). Advancing students’ computational thinking skills through educational robotics: A study on age and gender relevant differences. Robotics  and  Autonomous   Systems,  75,   Part  B, 661–670. doi.org/10.1016/j.robot.2015.10.008

  7. Barr, D., Harrison, J., & Conery, L. (2011). Computational Thinking: A Digital Age Skill for Everyone. Learning & Leading with Technology, 38(6), 20–23.

  8. Barr, V., & Stephenson, C. (2011). Bringing Computational Thinking to K-12: What is Involved and What is the Role of the Computer Science Education Community? ACM Inroads, 2(1), 48–54.

  9. Bell, T., Rosamond, F., & Casey, N. (2012). Computer Science Unplugged and Related Projects in Math and Computer Science Popularization. In H. L. Bodlaender, R. Downey, F. V. Fomin, & D. Marx (Eds.), The Multivariate Algorithmic Revolution and Beyond (pp. 398–456). Springer Berlin Heidelberg.

  10. Brennan, K., & Resnick, M. (2012). New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking. In AERA2012 - annual meeting of the American Educational Research Association. Vancouver, Canada.

  11. Charlton, P., & Luckin, R. (2012). Time to re-load? Computational Thinking and Computer Science in Schools (Briefing 2, 27 April). The London Knowledge Lab.

  12. Council of the European Union, European Commission. (2015). 2015 Joint Report of the Council and the Commission on the implementation of the strategic framework for European cooperation in education  and training (ET 2020). New priorities for European cooperation in education and training.

  13. Creative Learning Exchange. (2015). Using System Dynamics and Systems Thinking (SD/ST) Tools and Learning Strategies to Build Science, Technology, Engineering, and Math Excellence.