培养计算思维：教育工作者推动计算机科学教学变革

“让我们开始吧！” 当亚历克西斯·约翰逊看到专注于计算思维的专业学习机会时，她的反应是这样的。 作为一名没有正式计算机科学背景的一年级教师，她抓住机会探索计算机科学原理如何增强早期读写能力教学——最终改变了她的课堂。

约翰逊是犹他州几位教育工作者中的一位，他们发现计算机科学不仅仅是关于编码——它还包括帮助学生批判性地思考、解决问题并理解他们周围的世界。从一年级教室到高中计算机实验室，全州的教师都在建立对计算机科学教学的信心，并找到有意义的方式将其与他们的日常教学联系起来。

满足对计算机科学技能日益增长的需求

计算和技术塑造了我们沟通、工作和学习的方式。我们通过社交媒体与亲人联系，在线订购杂货，并使用数字工具生成课程计划。然而，这些任务的无缝运行依赖于熟练的计算机科学劳动力。

在全国范围内，高质量的计算机科学教育计划和公平的获取机会落后于需求。在犹他州，由于其蓬勃发展的科技行业，这种差距尤为明显。对计算机科学技能日益增长的需求凸显了为 K-12 学生配备核心竞争力（如批判性思维和解决问题能力）的关键重要性。

教育工作者认识到培养这些技能的必要性。然而，一个核心挑战依然存在：这种转变如何在当前的教育环境中对教师和学生来说都具有可持续性、相关性，而且最重要的是可实现性？

全州范围内的计算机科学推动

为了应对这些挑战并确保学生为当地和全球经济做好充分准备，利益相关者的一个合作伙伴关系于 2019 年制定了犹他州计算机科学教育总体规划。该计划的核心是一个大胆的目标：为每个学生提供计算机科学教育的机会。

为了推进这一目标，犹他州社区基金会 (CFU) 发起了硅坡计算机科学基金，致力于为全州的教师和学习者提供有意义的 K-12 计算机科学成果。2024 年春季，CFU 与 ISTE+ASCD 合作推出了 Transform CS，这是一项专业学习计划，旨在通过为教师提供他们所需的工具来加强计算机科学教育。

该计划提供了多条学习途径，包括 ISTE 认证、人工智能探索课程和计算思维课程以及微证书途径。灵活的选项允许教师按照自己的方式培养技能，并立即将他们所学到的知识应用于课堂。

为了了解这项工作的影响，EdSurge 与四位教育工作者进行了交谈，他们加深了对计算思维（一种源于计算机科学原理的解决问题过程）的理解，并将其融入到他们的教学实践中。

通过计算思维赋能教育者

这些教师都受到了追求专业发展的驱动，并希望满足学生不断变化的需求。对于中学数学和计算机科学教师斯泰西·金来说，这种吸引力是显而易见的：“我喜欢专业发展，并且一直在寻找帮助我变得更好的方法。”

小学计算机科学专家特雷西·林德利斯巴赫分享道：“我被聘为 STEM 专家，然后很快转变为计算机科学专家。” 她的同事，数字学习专家凯莉·坎农补充说：“这是我在数字专家角色中的第一年，我想扩大我的知识面。”

对于约翰逊来说，是热爱学习激励了她：“我只是喜欢了解所有事情。当我看到这些选项都与 STEM 相关时，我对自己说，‘让我们开始吧！’”

对于他们每个人来说，计算思维课程都提供了实用的策略和新的视角。“我们学到了很多。我们从这些课程中获得了对我们项目非常有用的东西，”坎农回忆道。该课程的六个模块从基本问题开始——什么是计算思维？它发生在哪里？它为什么重要？——帮助教师了解如何将计算机科学概念融入日常教学中。

使计算机科学相关且易于理解

这些教育工作者的一个重要收获是语言的力量。通过引入“算法”等术语，他们帮助学生将计算机科学与熟悉的例程联系起来。在乔丹学区，教师会问：“系鞋带的算法是什么？排队上课的算法是什么？” 在峡谷学区，一年级的学生将算法思维应用于语音学，并低声说：“这是一个短元音，因为它没有 E。” 这些时刻使计算思维可见且易于理解，即使对于最年轻的学习者也是如此。

金发现，该课程促使她重新思考她对异步计算机科学课程的看法。她尝试了鼓励毅力和参与的新方法，并指出：“这需要很长时间，但非常值得。” 这种经历使她掌握了培养学生的解决问题能力和韧性的策略。

扩大计算思维的范围

这四位教育工作者都强调，计算思维不仅限于计算机科学课程。林德利斯巴赫和坎农描述了一节使用美元街网站的课程，学生们分析了全球数据集，识别模式并进行有意义的比较。这项活动介绍了数据分析，同时培养了批判性思维和全球意识。

在约翰逊的一年级课堂上，学生们整理词汇，参与实际的模式识别。“看到我的孩子们是如何思考的，真是令人大开眼界……我从未见过我的孩子们如此热衷于语音学，因为他们对单词进行了分类。”

坎农描述了她一年级学生的一项创新编码活动，他们假装是机器人，将塑料杯从一个地方移到另一个地方。然后，他们开始编写代码，指导如何使用杯子构建特定的塔。对于坎农来说，一个关键时刻是观察学生们自然地使用“循环”和“变量”等术语，这表明他们通过积极的、实践的学习正在逐步理解编码概念。

转变心态和维持增长

• ISTE 计算思维
• ISTE GenerationAI

最重要的转变是心态。这些教育工作者从将计算机科学视为一个单独的、专业的学科转变为认识到它是日常教学中不可或缺的一部分。

约翰逊描述了她的旅程，从“我对这个一无所知”到“我对可以用我的学生做的一切感到兴奋！” 金对此表示赞同，她说对于她来说，一切都“只是点击”了，作为一个计算机科学教师，这验证了她的教学方法，并激发她完善自己的方法。

对于林德利斯巴赫来说，这种经历强调了迭代的价值——尝试、完善和改进。“迭代，迭代，迭代！” 她强调说，反映了她、她的同事和她的学生所经历的成长过程。

所有教师都表达了对持续学习和专业发展的坚定承诺。金说她计划“随着它的发展继续学习更多”。随着人工智能和技术的快速发展，他们认识到需要不断适应。金补充道：“随着人工智能正在改变教育的方式，我们必须以不同的方式教学。” 他们的经历突出了专业学习如何使教师能够满足教育不断变化的需求，并为学生未来的成功做好准备。

ISTE+ASCD 正在招募教育工作者参加 2025 年秋季的 Transform 计算机科学项目。学区和学校建筑的领导者可以提名教育工作者团队参加这三个专业学习机会中的任何一个。通过在此处查看团队提名表了解更多信息。