新版以色列中学计算机教学体系解读汇编

新版以色列中学计算机教学体系解读汇编 摘要：以色列作为世界顶尖的创新强国，优质的教育体系是其核心支柱之一，强大的高新科技为其中学计算机教学提供了高端平台。同时，以公立为主的计算机教育体系融合了计算机课程和教学大纲、计算机教师预备计划、强制性计算机教学认证、计算机教育研究、在职计算机教师国家中心五大要素，以应对计算机科学的飞速发展给计算机教学带来的巨大挑战。该文深入系统地解读了以色列较为完善的中学计算机教学体系，以及与之相关的教师专业发展的特色经验，并缘此为中国的中学计算机教学、教师发展提供借鉴与启发，借以补充或完善中国的计算机教学体系。 关键词：以色列；中学计算机；教学体系 中图分类号：G434 文献标识码：A 以色列被认为是创业的国度，是全世界高科技企业最兴盛的国家，这引发许多人到以色列寻找创新的原因。从顶层来看，以色列总统希蒙佩雷斯把“提出新观点的权利、寻求大胆解决问题的权利”定义为人类自由的重要组成部分，而且以色列政府实行高度发达的全民教育体系，在以色列教育部部长夏伊皮隆看来，以色列的创新性源于整个民族和国家的文化传统，创新精神已经渗透到社会的方方面面，人人都可以通过教育激发潜能，成为精英。 欧美发达国家向来关注中学计算机教学体系的构建，也非常强调创新精神和实践能力的培养，中东地区关于这方面的研究和实践还比较少见。以色列作为中东地区富有创新精*国度，其中学计算机教育义是如何渗透创新思维和实践的呢？据文献分析，以色列经过五六十年的创新图治，已经拥有了高端的计算机信息平台，而且以色列政府也十分注重产学研相结合的投入。因为创新和探索是一个跨学科的整合过程，这决定了整个以色列中学计算机课程体系能够融汇更多元素，用以培养和提升学生的创新能力。同时，根据以色列教育部门提供的近些年中学生计算机课程所取得的成绩和综合测评结果，能够看出以色列中学计算机教育教学的探索是成功的。所以，作为核心元素的以色列中学计算机课程体系和专业教师发展项目很值得我们去学习，也很有必要切人其中学计算机教学的现场，从中凝练出适合中国计算机教育体系的创新思路。 一、计算机教育现状宏观分析 （一）计算机课程研究现状 整合计算机课程文献，发现全球计算机课程目标有两点共同之处：第一，在授课中传授计算机方面的思维和技巧；第二，单独的传授技巧并不够，要传授给学生更多的是用计算机解决问题的方式进行思考。所以计算课程目标在于教授原理和工具，这些原理和工具能够为他们将来的学习打下更好的基础。计算机教学一般会有两种方法：第一，计算机老师会教给学生工具，其他学科比如说生物、文学、历史老师可以将计算机这一工具应用于他们的教学；第二，因为某一学科的老师需要用到这种工具，比如说生物老师自己会教给学生怎样用一种工具。 从这两种教学的方式来说，第一种方法其实是更好，因为学生从学习计算机的使用学会怎样使用一种工具，可以把工具的内容、性能和应用范围发挥得更好。同时研究也发现，使用同样一种工具可以有更多的展示机会、更多的潜力可挖，这无疑正是计算机课程研发的初衷。 （二）计算机教师教育现状 近年来，国际计算机教育领域十分重视培养合适的计算机教师。有学者提出，“教学计划的顺利实施，主要依靠教师”。然而，从现实来看，202x年CSTA认证委员会报告显示：在很多地方，教授这门课程并不需要计算机教学资格证。Deekand Kimmel发现“中级计算机课程一般由数学老师教授。”Armoni就中级教师准备计划和认证问题提出：即便是专门针对计算机教师的培养计划，往往也只关注常规的、普适性教育问题，或者最多会讲讲科学教育的问题。导致这一现状的关键问题在于，定义明确的国际性标准、计算机课程体系和计算机教师准备计划并不存在。 在许多国家，教师准备计划仅仅关注常规的教学研究和教学技巧，不太会（甚至完全不会）关注某个学科的教育。有时候，培训课程会涉及科学教育，但还不是针对计算机专项领域的教育。相较而言，近20年，中国的计算机专业教师培养成效显著，国家投入的资金和扶植项目较多。从内质发展角度分析，以色列在这方面做得更为精细化、规范化和系统化。据文献显示，长期以来，以色列一直开展丰富的计算机教师准备计划，尽管不同学校会有所区别，但对培训时间和实践时间的要求普遍高于其他项目。接下来，让我们具体研究以色列近期较为成熟和先进的计算机教学体系，从中汲取利于我国计算机教学的“营养”。 二、以色列计算机教学体系 从机制角度分析，以色列教育体系以公立为主，公立学校占学校总数的95%左右。所谓公立学校就是由政府全额资助的，而即使占少量的私立学校，至少有一半的经费是由政府出资，这与我国有诸多相似之处。缘此，首先关注以色列计算机公立教育主体，以色列计算机教育体系由五大核心部分组成（如右图1所示）：一是计算机课程和教学大纲：全国统一的课程设置、全国统一考试、官方课本（由教育部批准）；二是计算机教师预备计划：针对该学科的教育而设计，致力于提高教师对教学内容的知识（PCK）；三是强制性计算机教学认证：所有教师必须持有教师资格证和执教许可证；四是计算机教育研究：以色列在计算机教育研究方面经验丰富，主要学术机构的教育部门均设有专门的计算机教学小组；五是在职计算机教师国家中心，成立于17年前，设有全面的综合性网站，为每个教学单元设有专门的教师论坛，每半年发表期刊著作，帮助在职教师实现继续教育计划，每年举办模范教师课程，每年举办为期一天的教师大会，每年举办为期三天的模范教师研讨会。 （一）以色列计算机公立教育体系 1.公立教育体系的特质分析 以色列计算机公立教育体系坚信的是融合性，即学生1-9年级开展的是集体教学，不会基于学生的经济、个人发展或者聪慧与否的情况去践行特定的分班；10-12年级，会基于学生所选的选修科目及其将来的专业方向，在特定科目上进行一些分班教学。但是总体上，从1-12年级主要坚信的是融合和多样性；7-12年级有极其少数部分的学生（前5%的优秀学生和尖子生），在以色列称之为“超常学生”，把这部分学生单独分班，给他们提供接受过特殊培训的教师和为他们开设特殊的课程，从中能够“嗅探”出以色列教育体系的个性化发展和对创新人才培养的重视，融合了不同发展层次的学生，并为之提供差异化计算机教学。 这一特质充分体现在其核心目标上。为了能够更好地培养学生相应的技能，以色列的教育体系有三个主要目标：一是从传统学习转向适合21世纪的有意义的学习。学生在学习的过程中有好奇和怀疑，教师激励和引导学生去置疑，学生学会如何自主获取知识，以便调查和研究，在多元的环境中去学习。比如班级、小组、实验室等等，培养出跨学科的学习能人。二是强调良好的公民意识和人类的基本价值观，即要教育并激发团队或集体意识。三是强化公共教育体系，让每个孩子都能享受平等的教育机会。 为了达成以上目标，以色列进行了以下的实践性探索：首先，授予教师、校长和管理人员以权力；其次，鼓励新项目的创新；再次，鼓励教师，特别是在课堂上的自主创新。同时，设立各种类型的学校，应用不同的教学方法，不仅加强高科技，也加强低科技的发展。比如，学生研发出来了特别强大的一种机器人，这种机器人可以应用在大型的工厂里边去切割铁片或者是钢片。如果这个机器人里边出了一些问题，不能仅靠高科技人才坐在办公室里通过电脑进行软件的或程序的编程解决问题，还要切实的动手操作，比如换零件解决问题。 在以色列，这个领域也是有欠缺的：需要教师具有多样化的能力，包括个人强大的专业能力，帮助学生一起去解决跨学科的能力、倾听学生的能力，给予学生关于正确价值观案例的能力，甚至成为心理学家的能力。总之，现在的教育体系要求教师具备多样性的能力。那么，这些能力如何在计算机教学中得以实施，以色列在中学计算机课程设置与实施方面有哪些特色呢？ 2.以色列全国统一的中学计算机课程设置 如图2所示，以色列的初中计算机课程主要是7-9年级，总计可开设180个课时；高中计算机课程为选修科目，主要是10-12年级，大约可开设450个课时。其中，初中计算机课程分为5个单元，学生可以选择学习1、3或5单元。第1、2、4单元为必修内容，第3、5单元为选修内容，可从一系列科目中选，各单元均为90课时，每学年一周安排三个课时。 除了以上基本、核心的计算机测试内容外，另如高中软件T程课程，这是以色列高中开设的另一门拓展课程，分为三个主要部分，各有5个单元，如图3所示。 那么，以上计算机课程的教学质量与成效如何？我们可以借助以色列的高中毕业考试202x年成绩来分析其成效，如表1所示。 从上表可以看出，学生计算机考试整体成绩都在80分以上，第3单元的项目测试作为最高分数已经达到95分。这些优异成绩的取得，源白以色列计算机教学课程的科学设置、充足的课时量保证、尤其是教师的专业引导。另外，这也是融合了当地政府的软硬件支持，以色列高科技产业在全球所取得的成就作为基础。 3.其他延伸课程（各有450课时） 其他延伸课程如机器人技术、科学技术等。开设本课程的关键在于，计算机是影响广泛的中心学科，有可能促使学生养成善于解决问题的多种技能，从而支持他们学习其他不同学科。此外，不同教学单元中设置的活动旨在推动学生的技术技能，以适应现在瞬息万变的世界。而且了解该学科领域及其应用可以提升学生的社会、伦理和文化意识。 （1） 课程理念：计算机是一门科学学科；重点关注该学科的关键概念；课程融合理论和动手实践；课程分为不同教学单元，便于教师和学校灵活地安排授课；通过教授该课程，极有可能帮助学生弥合“数字鸿沟”。 （2） 课程内容：开设本课程之目的，并不是为了培训程序员或讲授一般高中课程，而是向学生传授在21世纪每个人均须具备的素养、知识和技能。计算机不单单只是用于游戏、不单单只是编程，而是以理论和科学原理为基础。 （3） 课程目标：传授计算机科学概念的细分理论；通过体验CS Unplugged的计算机科学教学活动和基本编程，传授逻辑思考的基础概念；传授解决方案设计和规划实践、个人和团队工作实践、测试；培养认知能力，如模块化思维、应对复杂问题、抽象思维；强调计算机科学和其他学科之间的联系。 （4） 课程核心概念：使用编程语言实施解决方案的问题解决流程和能力；规划、实施和测试解决方案的一系列流程；模块化和抽象化；考虑解决问题的思维过程需要具有分析、抽象化和反思各阶段。 （5） 课程核心单元：各有60课时。如：计算机科学基本原理（使用Scratch编程工具）；机器人技术基本原理；电子表格，重点放在科学研究方面；课程选修单元，各有30课时；编程项目（在任何环境中）；计算机体系结构（计算机结构、运用模拟）；算法思维原理（根据CS Unplugged教学活动）。 总体而言，各教学单元相互*，便于学生随机学习和迅速浸入。同时，各教学单元融合“书本”学习和“动手”实践，有利于教学设计和课堂运行的灵活、多样、生动、高效。为了便于形象认识以色列延伸课程的动态、多元，接下来截取了其中的三个核心单元作为例证： 核心单元1：计算机科学基本原理（使用Scratch编程工具）；字符、世界；序列脚本；并行原理（多字符、用于字符的多脚本）；事件处理、消息传送；循环、条件、变量；个人项目：开发游戏；高级选项：列表、中断。 核心单元2：机器人技术基本原理；什么是机器人技术（发展史）；基本结构（控制器、执行器、感应器）；移动；感应器操作；控制管理；系统设计；人工智能和机器学习。 核心单元3：电子表格（重点放在科学研究方面）；统计功能（最小值、最大值、平均值、计数、条件计数）；数据库功能（排序、选择）；数据分析；数据演示（图示）。 4.特殊教学项目 以色列计算机特殊教学项目主要有：11-12年级的产学项目、7-9年级的“海狸”活动和竞赛。其中较有特色的是以色列开展的“海狸”计划。在以色列举办教育前沿（FIE）会议期间，开展“海狸”计算机科学和计算机熟练程度竞赛。 大部分欧洲国家都在参与“海狸”计划这样的课外活动，学生可以以个人名义参加该项活动，主要目标在于培养学生初步计算思维，激发学生好奇心以及让学生以正确的态度看待计算机、计算机运算。