鄧丕來，Noa Ragonis

(1.北京航空航天大學(xué) 人文社會科學(xué)學(xué)院，北京 100191；2.中國人民大學(xué)附屬中學(xué)，北京 100080；3.Beit Berl學(xué)院 計算機科學(xué)系，以色列 海發(fā) 4490500)

以色列中學(xué)計算機教學(xué)體系解讀

鄧丕來1,2，Noa Ragonis3

(1.北京航空航天大學(xué) 人文社會科學(xué)學(xué)院，北京 100191；2.中國人民大學(xué)附屬中學(xué)，北京 100080；3.Beit Berl學(xué)院 計算機科學(xué)系，以色列 海發(fā) 4490500)

以色列作為世界頂尖的創(chuàng)新強國，優(yōu)質(zhì)的教育體系是其核心支柱之一，強大的高新科技為其中學(xué)計算機教學(xué)提供了高端平臺。同時，以公立為主的計算機教育體系融合了計算機課程和教學(xué)大綱、計算機教師預(yù)備計劃、強制性計算機教學(xué)認證、計算機教育研究、在職計算機教師國家中心五大要素，以應(yīng)對計算機科學(xué)的飛速發(fā)展給計算機教學(xué)帶來的巨大挑戰(zhàn)。該文深入系統(tǒng)地解讀了以色列較為完善的中學(xué)計算機教學(xué)體系，以及與之相關(guān)的教師專業(yè)發(fā)展的特色經(jīng)驗，并緣此為中國的中學(xué)計算機教學(xué)、教師發(fā)展提供借鑒與啟發(fā)，借以補充或完善中國的計算機教學(xué)體系。

以色列；中學(xué)計算機；教學(xué)體系

以色列被認為是創(chuàng)業(yè)的國度，是全世界高科技企業(yè)最興盛的國家，這引發(fā)許多人到以色列尋找創(chuàng)新的原因。從頂層來看，以色列總統(tǒng)希蒙·佩雷斯把“提出新觀點的權(quán)利、尋求大膽解決問題的權(quán)利”定義為人類自由的重要組成部分，而且以色列政府實行高度發(fā)達的全民教育體系[1]，在以色列教育部部長夏伊·皮隆看來，以色列的創(chuàng)新性源于整個民族和國家的文化傳統(tǒng)，創(chuàng)新精神已經(jīng)滲透到社會的方方面面，人人都可以通過教育激發(fā)潛能，成為精英[2]。

歐美發(fā)達國家向來關(guān)注中學(xué)計算機教學(xué)體系的構(gòu)建，也非常強調(diào)創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，中東地區(qū)關(guān)于這方面的研究和實踐還比較少見。以色列作為中東地區(qū)富有創(chuàng)新精神的國度，其中學(xué)計算機教育又是如何滲透創(chuàng)新思維和實踐的呢？據(jù)文獻分析，以色列經(jīng)過五六十年的創(chuàng)新圖治，已經(jīng)擁有了高端的計算機信息平臺，而且以色列政府也十分注重產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的投入。因為創(chuàng)新和探索是一個跨學(xué)科的整合過程，這決定了整個以色列中學(xué)計算機課程體系能夠融匯更多元素，用以培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時，根據(jù)以色列教育部門提供的近些年中學(xué)生計算機課程所取得的成績和綜合測評結(jié)果，能夠看出以色列中學(xué)計算機教育教學(xué)的探索是成功的。所以，作為核心元素的以色列中學(xué)計算機課程體系和專業(yè)教師發(fā)展項目很值得我們?nèi)W(xué)習(xí)，也很有必要切入其中學(xué)計算機教學(xué)的現(xiàn)場，從中凝練出適合中國計算機教育體系的創(chuàng)新思路。

一、計算機教育現(xiàn)狀宏觀分析

(一)計算機課程研究現(xiàn)狀

整合計算機課程文獻，發(fā)現(xiàn)全球計算機課程目標有兩點共同之處：第一，在授課中傳授計算機方面的思維和技巧；第二，單獨的傳授技巧并不夠，要傳授給學(xué)生更多的是用計算機解決問題的方式進行思考。所以計算課程目標在于教授原理和工具，這些原理和工具能夠為他們將來的學(xué)習(xí)打下更好的基礎(chǔ)。計算機教學(xué)一般會有兩種方法：第一，計算機老師會教給學(xué)生工具，其他學(xué)科比如說生物、文學(xué)、歷史老師可以將計算機這一工具應(yīng)用于他們的教學(xué)；第二，因為某一學(xué)科的老師需要用到這種工具，比如說生物老師自己會教給學(xué)生怎樣用一種工具。

從這兩種教學(xué)的方式來說，第一種方法其實是更好，因為學(xué)生從學(xué)習(xí)計算機的使用學(xué)會怎樣使用一種工具，可以把工具的內(nèi)容、性能和應(yīng)用范圍發(fā)揮得更好。同時研究也發(fā)現(xiàn)，使用同樣一種工具可以有更多的展示機會、更多的潛力可挖，這無疑正是計算機課程研發(fā)的初衷。

(二)計算機教師教育現(xiàn)狀

近年來，國際計算機教育領(lǐng)域十分重視培養(yǎng)合適的計算機教師。有學(xué)者提出，“教學(xué)計劃的順利實施，主要依靠教師”。然而，從現(xiàn)實來看，2007年《CSTA認證委員會報告》顯示：在很多地方，教授這門課程并不需要計算機教學(xué)資格證。Deek and Kimmel發(fā)現(xiàn)“中級計算機課程一般由數(shù)學(xué)老師教授?！盇rmoni就中級教師準備計劃和認證問題提出：即便是專門針對計算機教師的培養(yǎng)計劃，往往也只關(guān)注常規(guī)的、普適性教育問題，或者最多會講講科學(xué)教育的問題。導(dǎo)致這一現(xiàn)狀的關(guān)鍵問題在于，定義明確的國際性標準、計算機課程體系和計算機教師準備計劃并不存在。

在許多國家，教師準備計劃僅僅關(guān)注常規(guī)的教學(xué)研究和教學(xué)技巧，不太會(甚至完全不會)關(guān)注某個學(xué)科的教育。有時候，培訓(xùn)課程會涉及科學(xué)教育，但還不是針對計算機專項領(lǐng)域的教育。相較而言，近20年，中國的計算機專業(yè)教師培養(yǎng)成效顯著，國家投入的資金和扶植項目較多。從內(nèi)質(zhì)發(fā)展角度分析，以色列在這方面做得更為精細化、規(guī)范化和系統(tǒng)化。據(jù)文獻顯示，長期以來，以色列一直開展豐富的計算機教師準備計劃，盡管不同學(xué)校會有所區(qū)別，但對培訓(xùn)時間和實踐時間的要求普遍高于其他項目。接下來，讓我們具體研究以色列近期較為成熟和先進的計算機教學(xué)體系，從中汲取利于我國計算機教學(xué)的“營養(yǎng)”。

二、以色列計算機教學(xué)體系

從機制角度分析，以色列教育體系以公立為主，公立學(xué)校占學(xué)?？倲?shù)的95%左右。所謂公立學(xué)校就是由政府全額資助的，而即使占少量的私立學(xué)校，至少有一半的經(jīng)費是由政府出資，這與我國有諸多相似之處。緣此，首先關(guān)注以色列計算機公立教育主體。以色列計算機教育體系由五大核心部分組成(如右圖1所示)：一是計算機課程和教學(xué)大綱：全國統(tǒng)一的課程設(shè)置、全國統(tǒng)一考試、官方課本(由教育部批準)；二是計算機教師預(yù)備計劃：針對該學(xué)科的教育而設(shè)計，致力于提高教師對教學(xué)內(nèi)容的知識(PCK)；三是強制性計算機教學(xué)認證：所有教師必須持有教師資格證和執(zhí)教許可證；四是計算機教育研究：以色列在計算機教育研究方面經(jīng)驗豐富，主要學(xué)術(shù)機構(gòu)的教育部門均設(shè)有專門的計算機教學(xué)小組；五是在職計算機教師國家中心，成立于17年前，設(shè)有全面的綜合性網(wǎng)站，為每個教學(xué)單元設(shè)有專門的教師論壇，每半年發(fā)表期刊著作，幫助在職教師實現(xiàn)繼續(xù)教育計劃，每年舉辦模范教師課程，每年舉辦為期一天的教師大會，每年舉辦為期三天的模范教師研討會。

圖1 以色列計算機教育體系

(一)以色列計算機公立教育體系

1.公立教育體系的特質(zhì)分析

以色列計算機公立教育體系堅信的是融合性，即學(xué)生1-9年級開展的是集體教學(xué)，不會基于學(xué)生的經(jīng)濟、個人發(fā)展或者聰慧與否的情況去踐行特定的分班；10-12年級，會基于學(xué)生所選的選修科目及其將來的專業(yè)方向，在特定科目上進行一些分班教學(xué)。但是總體上，從1-12年級主要堅信的是融合和多樣性；7-12年級有極其少數(shù)部分的學(xué)生(前5%的優(yōu)秀學(xué)生和尖子生)，在以色列稱之為“超常學(xué)生”，把這部分學(xué)生單獨分班，給他們提供接受過特殊培訓(xùn)的教師和為他們開設(shè)特殊的課程，從中能夠“嗅探”出以色列教育體系的個性化發(fā)展和對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重視，融合了不同發(fā)展層次的學(xué)生，并為之提供差異化計算機教學(xué)。

這一特質(zhì)充分體現(xiàn)在其核心目標上。為了能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的技能，以色列的教育體系有三個主要目標：一是從傳統(tǒng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向適合21世紀的有意義的學(xué)習(xí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有好奇和懷疑，教師激勵和引導(dǎo)學(xué)生去置疑，學(xué)生學(xué)會如何自主獲取知識，以便調(diào)查和研究，在多元的環(huán)境中去學(xué)習(xí)。比如班級、小組、實驗室等等，培養(yǎng)出跨學(xué)科的學(xué)習(xí)能人。二是強調(diào)良好的公民意識和人類的基本價值觀，即要教育并激發(fā)團隊或集體意識。三是強化公共教育體系，讓每個孩子都能享受平等的教育機會。

為了達成以上目標，以色列進行了以下的實踐性探索：首先，授予教師、校長和管理人員以權(quán)力；其次，鼓勵新項目的創(chuàng)新；再次，鼓勵教師，特別是在課堂上的自主創(chuàng)新。同時，設(shè)立各種類型的學(xué)校，應(yīng)用不同的教學(xué)方法，不僅加強高科技，也加強低科技的發(fā)展。比如，學(xué)生研發(fā)出來了特別強大的一種機器人，這種機器人可以應(yīng)用在大型的工廠里邊去切割鐵片或者是鋼片。如果這個機器人里邊出了一些問題，不能僅靠高科技人才坐在辦公室里通過電腦進行軟件的或程序的編程解決問題，還要切實的動手操作，比如換零件解決問題。

在以色列，這個領(lǐng)域也是有欠缺的：需要教師具有多樣化的能力，包括個人強大的專業(yè)能力，幫助學(xué)生一起去解決跨學(xué)科的能力、傾聽學(xué)生的能力，給予學(xué)生關(guān)于正確價值觀案例的能力，甚至成為心理學(xué)家的能力?？傊F(xiàn)在的教育體系要求教師具備多樣性的能力。那么，這些能力如何在計算機教學(xué)中得以實施，以色列在中學(xué)計算機課程設(shè)置與實施方面有哪些特色呢？

2.以色列全國統(tǒng)一的中學(xué)計算機課程設(shè)置

如圖2所示，以色列的初中計算機課程主要是7-9年級，總計可開設(shè)180個課時；高中計算機課程為選修科目，主要是10-12年級，大約可開設(shè)450個課時。其中，初中計算機課程分為5個單元，學(xué)生可以選擇學(xué)習(xí)1、3或5單元。第1、2、4單元為必修內(nèi)容，第3、5單元為選修內(nèi)容，可從一系列科目中選，各單元均為90課時，每學(xué)年一周安排三個課時。

圖2 以色列中學(xué)計算機課程

除了以上基本、核心的計算機測試內(nèi)容外，另如高中軟件工程課程，這是以色列高中開設(shè)的另一門拓展課程，分為三個主要部分，各有5個單元，如圖3所示。

圖3 高中軟件工程課程

那么，以上計算機課程的教學(xué)質(zhì)量與成效如何？我們可以借助以色列的高中畢業(yè)考試2014年成績來分析其成效，如表1所示。

表1 以色列高中畢業(yè)考試2014年成績

從上表可以看出，學(xué)生計算機考試整體成績都在80分以上，第3單元的項目測試作為最高分數(shù)已經(jīng)達到95分。這些優(yōu)異成績的取得，源自以色列計算機教學(xué)課程的科學(xué)設(shè)置、充足的課時量保證、尤其是教師的專業(yè)引導(dǎo)。另外，這也是融合了當(dāng)?shù)卣能浻布С?，以色列高科技產(chǎn)業(yè)在全球所取得的成就作為基礎(chǔ)。

3.其他延伸課程(各有450課時)

其他延伸課程如機器人技術(shù)、科學(xué)技術(shù)等。開設(shè)本課程的關(guān)鍵在于，計算機是影響廣泛的中心學(xué)科，有可能促使學(xué)生養(yǎng)成善于解決問題的多種技能，從而支持他們學(xué)習(xí)其他不同學(xué)科。此外，不同教學(xué)單元中設(shè)置的活動旨在推動學(xué)生的技術(shù)技能，以適應(yīng)現(xiàn)在瞬息萬變的世界。而且了解該學(xué)科領(lǐng)域及其應(yīng)用可以提升學(xué)生的社會、倫理和文化意識。

(1)課程理念：計算機是一門科學(xué)學(xué)科；重點關(guān)注該學(xué)科的關(guān)鍵概念；課程融合理論和動手實踐；課程分為不同教學(xué)單元，便于教師和學(xué)校靈活地安排授課；通過教授該課程，極有可能幫助學(xué)生彌合“數(shù)字鴻溝”。

(2)課程內(nèi)容：開設(shè)本課程之目的，并不是為了培訓(xùn)程序員或講授一般高中課程，而是向?qū)W生傳授在21世紀每個人均須具備的素養(yǎng)、知識和技能。計算機不單單只是用于游戲、不單單只是編程，而是以理論和科學(xué)原理為基礎(chǔ)。

(3)課程目標：傳授計算機科學(xué)概念的細分理論；通過體驗CS Unplugged的計算機科學(xué)教學(xué)活動和基本編程，傳授邏輯思考的基礎(chǔ)概念；傳授解決方案設(shè)計和規(guī)劃實踐、個人和團隊工作實踐、測試；培養(yǎng)認知能力，如模塊化思維、應(yīng)對復(fù)雜問題、抽象思維；強調(diào)計算機科學(xué)和其他學(xué)科之間的聯(lián)系。

(4)課程核心概念：使用編程語言實施解決方案的問題解決流程和能力；規(guī)劃、實施和測試解決方案的一系列流程；模塊化和抽象化；考慮解決問題的思維過程需要具有分析、抽象化和反思各階段。

(5)課程核心單元：各有60課時。如：計算機科學(xué)基本原理(使用Scratch編程工具)；機器人技術(shù)基本原理；電子表格，重點放在科學(xué)研究方面；課程選修單元，各有30課時；編程項目(在任何環(huán)境中)；計算機體系結(jié)構(gòu)(計算機結(jié)構(gòu)、運用模擬)；算法思維原理(根據(jù)CS Unplugged教學(xué)活動)。

總體而言，各教學(xué)單元相互獨立，便于學(xué)生隨機學(xué)習(xí)和迅速浸入。同時，各教學(xué)單元融合“書本”學(xué)習(xí)和“動手”實踐，有利于教學(xué)設(shè)計和課堂運行的靈活、多樣、生動、高效。為了便于形象認識以色列延伸課程的動態(tài)、多元，接下來截取了其中的三個核心單元作為例證：

核心單元1：計算機科學(xué)基本原理(使用Scratch編程工具)；字符、世界；序列腳本；并行原理(多字符、用于字符的多腳本)；事件處理、消息傳送；循環(huán)、條件、變量；個人項目：開發(fā)游戲；高級選項：列表、中斷。

核心單元2：機器人技術(shù)基本原理；什么是機器人技術(shù)(發(fā)展史)；基本結(jié)構(gòu)(控制器、執(zhí)行器、感應(yīng)器)；移動；感應(yīng)器操作；控制管理；系統(tǒng)設(shè)計；人工智能和機器學(xué)習(xí)。

核心單元3：電子表格(重點放在科學(xué)研究方面)；統(tǒng)計功能(最小值、最大值、平均值、計數(shù)、條件計數(shù)……)；數(shù)據(jù)庫功能(排序、選擇……)；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)演示(圖示)。

4.特殊教學(xué)項目

以色列計算機特殊教學(xué)項目主要有：11-12年級的產(chǎn)學(xué)項目、7-9年級的“海貍”活動和競賽。其中較有特色的是以色列開展的“海貍”計劃。在以色列舉辦教育前沿 (FIE) 會議期間，開展“海貍”計算機科學(xué)和計算機熟練程度競賽。

大部分歐洲國家都在參與“海貍”計劃這樣的課外活動，學(xué)生可以以個人名義參加該項活動，主要目標在于培養(yǎng)學(xué)生初步計算思維，激發(fā)學(xué)生好奇心以及讓學(xué)生以正確的態(tài)度看待計算機、計算機運算。

(1)“海貍”計劃的目標

由于計算機科學(xué)不是學(xué)生的必修課程，而且一系列其他有趣的科學(xué)技術(shù)學(xué)科也會吸引學(xué)生去主修。因此，需要尋求獨特的方式來吸引學(xué)生選擇并學(xué)習(xí)計算機科學(xué)，這點至關(guān)重要。“海貍”計劃適合初中學(xué)生和高中一年級學(xué)生，建議作為課外活動在校園開展。主要目標為：傳播計算思維的種子；激發(fā)學(xué)生好奇心；促進正面看待計算機運算。

(2)以色列開展“海貍”計劃的方法

制定計劃，然后積極開展“海貍”計劃，并且教學(xué)框架需符合以色列全國教育體系的要求。

(3)實施模式不只是競賽而已，根據(jù)以下條件設(shè)計出靈活的教育實施模式：初賽不需要具備相關(guān)知識或培訓(xùn)；有趣的中級別網(wǎng)絡(luò)型實驗實訓(xùn)；高級別的決賽(頒發(fā)獎項)。

第1個目標：讓權(quán)威專家?guī)ьI(lǐng)年輕學(xué)子直接領(lǐng)略計算機運算的最新發(fā)展。

第2個目標：讓學(xué)生體驗不同的學(xué)習(xí)方式并運用各種學(xué)習(xí)和思維技能。

(4)計劃結(jié)構(gòu)

A階段——拓展知識研討會：旨在增長見識的學(xué)習(xí)方式，面向主修計算機科學(xué)/軟件工程且老師認為是“非常優(yōu)秀”的11年級學(xué)生。研討會主要包括：學(xué)生和他們的老師一起參加為期7個月的拓展知識研討會；學(xué)術(shù)機構(gòu)魏茨曼科學(xué)研究所負責(zé)舉辦的研討會；每次研討會包括計算機科學(xué)/軟件工程科學(xué)家講座、軟件工程從業(yè)者講座以及相關(guān)課程活動；安排“參觀業(yè)界”參訪活動。

B階段——活動示例：構(gòu)造和編程設(shè)計機器人、應(yīng)對算法難題、角色扮演模擬游戲、創(chuàng)新思考計算機科學(xué)、基于模型的開發(fā)、軟件測試競賽。

C階段——開發(fā)軟件項目：營造一個模擬“真實世界”的環(huán)境，并運用旨在增長見識的學(xué)習(xí)方式，面向具有高度積極性、創(chuàng)造力、自學(xué)好問、堅持不懈、追求一致、守時等特點的12年級學(xué)生。

(5)項目參與者

該項目的參與者融匯了高等院校的科學(xué)研究所、專業(yè)計算機指導(dǎo)教師、甄選實踐基地和參與項目的學(xué)生，而且前三個參與者都圍繞一個核心要素——學(xué)生，如圖4所示。

圖4 “海貍”計劃參與者點陣

這樣一種既多維又目標一致的項目合作團隊，其參與情況和運行成效如何？我們來看2004-2010年項目參與校和學(xué)生的發(fā)展，如表2所示。

表2 計劃參與情況(2010年數(shù)據(jù))

2005年獲得諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎的以色列著名經(jīng)濟學(xué)家羅伯特·歐曼說，“一個緊張、沖突或者危機的局面，有時候可能反而有助于創(chuàng)造力的產(chǎn)生，有時候危機會引出人性最好的一面”[3]。綜合以上案例，以色列計算機教學(xué)項目里蘊含著各種挑戰(zhàn)，在實施過程中可以很好地錘煉學(xué)生的創(chuàng)造力、引發(fā)良好的德性。同時，其計算機課程體系設(shè)置的豐富、多元，架構(gòu)和內(nèi)容科學(xué)、全面，對于學(xué)生計算機綜合能力的提升和發(fā)展非常成功。探析其成功的背后原因，是接下來需要深入研究的問題：

(二)以色列的教師準備計劃

據(jù)文獻探源，以色列的教師準備計劃根據(jù)Shulman提出的學(xué)科教學(xué)知識(PCK) 這一概念構(gòu)建。PCK是指教師教授一定學(xué)科所要掌握的知識：如何讓教學(xué)內(nèi)容易于理解，了解學(xué)生的先入之見和錯誤概念，以及應(yīng)對錯誤概念的策略。從操作層面，以色列教師準備計劃的最低標準是培訓(xùn)時間不得少于一整年，培訓(xùn)課程包括：計算機科學(xué)教學(xué)法(56-168課時)、教學(xué)實踐(56-168課時)。

1.以色列教師準備計劃的具體內(nèi)容

(1)培訓(xùn)計劃隸屬于兩個體系

教師資格證學(xué)習(xí)——面向已經(jīng)獲得計算機科學(xué)學(xué)士學(xué)位的研究生；

教育學(xué)學(xué)士(B.Ed.)——課程包括學(xué)科學(xué)習(xí)和各種教育學(xué)學(xué)習(xí)，同時頒發(fā)教師資格證。這兩種教師準備項目均包含四個方面：學(xué)科研究；常規(guī)教學(xué)研究(例如心理學(xué)和一般教學(xué)技巧)；學(xué)科教學(xué)法的相關(guān)研究和該學(xué)科的課堂教學(xué)實踐。

(2)關(guān)注計算機教育的內(nèi)容

計算機的學(xué)科內(nèi)容教學(xué)知識(PCK)：Gal-EzerHarel認為包括“什么是計算機科學(xué)”這個問題；全面了解該學(xué)科；熟悉教學(xué)工具和方法。Blum認為是了解該領(lǐng)域的一些研究，例如閱讀關(guān)于計算機教學(xué)研究的論文；要求這些未來的計算機教師親自完成一些小型研究項目。Lapidot等在《高中計算機科學(xué)教學(xué)方法》課程中提到，適用于不同話題的教學(xué)方法；用于評價學(xué)生表現(xiàn)的工具；教授社會相關(guān)的問題，如道德倫理；使用主動學(xué)習(xí)法教授教學(xué)方法。整合不同觀點，計算機教育內(nèi)容大體包括以下幾個部分：學(xué)科專業(yè)學(xué)習(xí)、常規(guī)教學(xué)研究、學(xué)科教學(xué)法運用、課堂教學(xué)實踐。

(3)課程目標

強化培養(yǎng)對象作為計算機科學(xué)教師的身份認知；提高培養(yǎng)對象對計算機科學(xué)教育特殊性的認識；讓培養(yǎng)對象熟悉國家計算機科學(xué)的課程設(shè)置；讓培養(yǎng)對象了解學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的不同課題時會遇到的問題；讓培養(yǎng)對象掌握計算機科學(xué)的教學(xué)技巧，針對不同類型的學(xué)生因材施教；讓培養(yǎng)對象掌握計算機科學(xué)教育的教學(xué)工具，包括為學(xué)生創(chuàng)造一個相互支持、合作和積極提問的學(xué)習(xí)環(huán)境；讓培養(yǎng)對象了解不同的計算機科學(xué)教學(xué)方法；讓培養(yǎng)對象了解計算機科學(xué)教育領(lǐng)域的調(diào)查研究，并能將研究結(jié)果運用到教學(xué)實踐中。

(4)課程實施

課程中使用的教學(xué)方法各不相同，可作為教學(xué)案例和模型。該課程不僅“言傳”，更要“身教”，要主動將教學(xué)原理運用到計算機科學(xué)教育中。課程實施原則有：a.運用不同的教學(xué)方法；b.給培養(yǎng)對象布置不同的任務(wù)；c.通過重復(fù)和螺旋認知原理，加深對重要概念的理解，設(shè)計課程時應(yīng)包含學(xué)生不同種類的問題；d.微觀與宏觀相結(jié)合，例如：深入介紹課程中的某一主題，包含教學(xué)目標、子概念、預(yù)期的難點、第一堂課的教學(xué)計劃、教學(xué)順序的計劃等。計劃入學(xué)考試，應(yīng)包含不同課題、不同類型的問題、評價考量等；e.使用集中教學(xué)工具。一般認為所有教師都應(yīng)掌握該工具，并且在整個教育生涯中始終堅持使用。例如：計算機科學(xué)教育研究、反思，使用不同的網(wǎng)絡(luò)資源。

2.以色列培養(yǎng)計算機教師的具體路徑

(1)培養(yǎng)計算機科學(xué)教師的具體目標

提升計算機科學(xué)教師的專業(yè)認同；提升對計算機科學(xué)教育獨特之處的認識；讓計算機科學(xué)教師了解學(xué)生在學(xué)習(xí)計算機科學(xué)課程的不同課題時所遇到的問題；讓計算機科學(xué)教師掌握教學(xué)技巧，因材施教；讓計算機科學(xué)教師掌握教學(xué)工具，包括創(chuàng)建探究式的學(xué)習(xí)環(huán)境；讓計算機科學(xué)教師了解多種計算機科學(xué)教學(xué)方法；讓計算機科學(xué)教師了解計算機科學(xué)教育領(lǐng)域的研究。

(2)目標實現(xiàn)

協(xié)助開展多種活動、討論及反思，并創(chuàng)設(shè)各種任務(wù)，如圖5所示。

圖5 計算機教師培養(yǎng)路徑

其中，抽象概念如何得以可視化和動態(tài)化？要努力減少計算機概念中的抽象內(nèi)容，幫助學(xué)生理解軟件系統(tǒng)和算法，如使用圖示，讓不同過程更加具體，加深對“工作原理”理解。研究者發(fā)現(xiàn)，雖然絕大多數(shù)教育者都認可軟件可視化有極大的潛力，能夠輔助計算機教學(xué)，但軟件可視化卻很少被采用。需要探究不同環(huán)境，如何將其整合到計算機課程中，特別是如何將可視化和動態(tài)化整合到計算機實驗室活動中，以改進以結(jié)構(gòu)主義學(xué)習(xí)方式為依據(jù)的探究學(xué)習(xí)。具體可視化程序工具如：Jeliot——動態(tài)化的代碼執(zhí)行；BlueJ——可視化的對象編程概念；Scratch——使用內(nèi)置編程模塊創(chuàng)作故事、游戲和動畫等。

受此啟發(fā)，計算機教師的專業(yè)發(fā)展既要開辟更多資源平臺，又要強化教師自身軟件的開發(fā)與運用能力的培養(yǎng)。更重要的是，開發(fā)計算機教師專業(yè)發(fā)展工作坊，提升教師融合軟件系統(tǒng)與教學(xué)法的科研水平，激勵教師選擇適合自己的軟件和教法，形成各具特色的計算機教學(xué)情景。同時，也可以將計算機課程體系通過解構(gòu)的碎片化教學(xué)與建構(gòu)的粘合化教學(xué)兩種路徑，契合于不同計算機教學(xué)目標的全面、深入、個性化達成。

三、以色列計算機教學(xué)體系對中國的啟示

中國明確提出，要提升制造業(yè)核心競爭力，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)以及大力發(fā)展資源節(jié)約型的循環(huán)經(jīng)濟，而這正與以色列的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)有非常明顯的重合度[4]。這一發(fā)展理念對于計算機教學(xué)的啟示，杜占元副部長提出，2015年教育信息化工作思路的核心：“圍繞重大問題，全面深化應(yīng)用”[5]。其中“應(yīng)用”是資源、硬件、軟件、學(xué)習(xí)對象等因素的動態(tài)綜合[6]。

(一)我國中學(xué)計算機教學(xué)面臨的困局

我國中學(xué)計算機教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀：軟硬件建設(shè)都有了很大提高，課程與教材體系也在不斷完善，中學(xué)計算機教師認證與培養(yǎng)體系經(jīng)過近20年的快速發(fā)展，也培養(yǎng)了一大批專業(yè)素養(yǎng)很強的計算機人才，進入中學(xué)教育一線的專業(yè)計算機教師人數(shù)也在逐年增加，當(dāng)然，也面臨軟硬件升級滯后、很多高端的計算機人才不愿進入學(xué)校教學(xué)、教師教學(xué)方式的單一化、區(qū)域發(fā)展差異大、邊遠地區(qū)設(shè)備落后等困局，既要政府加大技術(shù)創(chuàng)新和扶持力度，加快對中西部地區(qū)的計算機軟硬件改善，更需要吸納其他國家或地區(qū)先進的計算機教學(xué)理念與策略，開放多元，熔鑄中外，面向未來。很有必要借鑒以色列計算機教學(xué)體系，從薄弱環(huán)節(jié)入手，完善我國的中學(xué)計算機教學(xué)體系。

(二)我國中學(xué)計算機教學(xué)的破冰之徑

基于以上困局分析，為了實現(xiàn)21世紀計算機創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標：具備對計算機的好奇心，能夠容忍不確定性，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣；在計算機方面持續(xù)創(chuàng)新和信息管理能力；懸疑和內(nèi)在的學(xué)術(shù)追求；創(chuàng)造性的適應(yīng)信息技術(shù)進步等[7]。在實踐層面，我國中學(xué)計算機教學(xué)的發(fā)展思路在于，構(gòu)建包括轉(zhuǎn)變教師引進機制、計算機課程自主研發(fā)、完善的計算機軟硬件平臺、強大的計算機教師科研、計算機教師協(xié)同推進的培養(yǎng)機制等融合性、多元、生態(tài)化體系(如圖6所示)。

圖6 融合性－多元－生態(tài)化計算機教學(xué)體系

1.轉(zhuǎn)變教師引進機制：大膽、靈活引進和培養(yǎng)計算機教師

教育主管部門適度放權(quán)，給中學(xué)校長更多的人事權(quán)力，激勵校長大膽、靈活吸引更多、更優(yōu)質(zhì)、能力更強的大中院校人才扎根中學(xué)一線，并從教育理論、專業(yè)素養(yǎng)到操作技能等方面強化計算機專業(yè)教師隊伍建設(shè)，借鑒以色列教育體系，完善計算機教師資格認證制度，自上而下、自下而上地實施教師終身發(fā)展戰(zhàn)略，各地、各學(xué)校根據(jù)實際進一步完善計算機教學(xué)體系，朝向“既能研究計算機如何學(xué)習(xí)、應(yīng)對教學(xué)中遇到的問題，又能自主開發(fā)計算機課程，達到可以編寫計算機教科書”的計算機教師培養(yǎng)目標。

2.計算機課程研發(fā)

中學(xué)計算機作為選修科目，在中國從開設(shè)以來一直備受學(xué)生喜愛，計算機課程也在不斷充實、更新和升級之中。然而，由于區(qū)域差異、校際差異、軟硬件差異和師資構(gòu)成等問題，不同地區(qū)計算機課程的開發(fā)和應(yīng)用水平不同。近期，教育部有關(guān)大學(xué)自主招生改革，明確提出完善和規(guī)范自主招生，自主招生主要選拔具有學(xué)科特長和創(chuàng)新潛質(zhì)的優(yōu)秀學(xué)生。基于這一人才考核和錄取原則，計算機作為培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)科特長和創(chuàng)新潛質(zhì)的必備學(xué)科，從基礎(chǔ)操作層面，各地中學(xué)首先可以構(gòu)建在線云學(xué)習(xí)平臺(如圖7所示)，將現(xiàn)有的教育資源融合在一起，逐步推廣使用。

圖7 中學(xué)在線學(xué)習(xí)云平臺

對于計算機軟硬件相對較好的中學(xué)，可以激勵和引導(dǎo)計算機教師取得大學(xué)或科研機構(gòu)的支持，一起針對學(xué)校實際發(fā)展狀況，開發(fā)創(chuàng)新性的多樣化計算機課程。分模塊的信息技術(shù)與通用技術(shù)課程的設(shè)置與運行，如表3所示。

表3 中學(xué)信息技術(shù)與通用技術(shù)的課程研發(fā)

為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究計算機的熱情，可以積極開展各種圍繞計算機應(yīng)用的課外活動，包括機器人實驗項目、數(shù)字創(chuàng)意實驗項目、單片機小組活動、國際空間站設(shè)計等(如圖8所示)，并隨著時代的變化和信息技術(shù)的發(fā)展，不斷創(chuàng)新學(xué)生計算機活動項目。

總之，將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力貫穿于各年級的計算機教學(xué)活動中。教師在具體的教學(xué)活動中可以根據(jù)學(xué)生的特殊需要和不同的教學(xué)內(nèi)容靈活設(shè)計每天的課程進度。嘗試運用整合的學(xué)習(xí)模式：問題解決、交流、合作，并鼓勵采取計算機小組合作學(xué)習(xí)，以促進學(xué)生間的有效合作。

3.因地制宜地完善計算機軟硬件平臺

以上曾提到以色列強大的信息技術(shù)平臺支撐著教育創(chuàng)新，我國當(dāng)下信息技術(shù)發(fā)展也毫不遜色。所以，有條件的地區(qū)或?qū)W校，逐步實現(xiàn)校園無線網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，便于滿足師生對網(wǎng)絡(luò)信息的需求；成立以虛擬化為基礎(chǔ)建設(shè)，綠色智能的數(shù)據(jù)中心；加強信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)，如信息技術(shù)特色實驗室的建設(shè)、計算機教室的創(chuàng)新與變革、互動課堂與智慧教室的探索；信息化管理與服務(wù)體系建設(shè)，如建設(shè)IT服務(wù)中心，提高IT服務(wù)的質(zhì)量和效率，建設(shè)IT培訓(xùn)中心，提高教師信息技術(shù)素養(yǎng)；加強保障措施建設(shè)，如：建立學(xué)校教育信息化協(xié)作組織，建立和完善現(xiàn)代教育技術(shù)管理制度，建立經(jīng)費投入保障機制，加強科學(xué)規(guī)劃和決策。

4.強化計算機教師的教科研

以色列五大要素的教育體系里，有三項圍繞計算機教師的教科研，包括計算機教師預(yù)備計劃、計算機教育研究、在職計算機教師國家中心。這對于中國計算機教師教科研工作的啟示在于：計算機專業(yè)素養(yǎng)的團隊化提升，發(fā)揮學(xué)科組或教研組的團隊備課力量，組內(nèi)教師自主設(shè)計課件、適時共享、交流看法，在真實的課堂體驗與實踐中，不斷改進教學(xué)思路與策略[8]，如模塊教學(xué)、工程應(yīng)用、軟件操作等跨領(lǐng)域科研能力，多元開放校本課程的開發(fā)與應(yīng)用，借助國內(nèi)外計算機相關(guān)競賽平臺，拓寬視野。

引導(dǎo)計算機教師行動研究與反思實踐的有機結(jié)合，基于網(wǎng)絡(luò)平臺的線上、線下學(xué)習(xí)有機結(jié)合，采用集體備課、觀課磨課、課程研修等對校本研修活動進行支撐[9]。同時，嘗試以學(xué)習(xí)者為出發(fā)點，從表現(xiàn)形式、時間控制、內(nèi)容選取、配套資源等方面采取改善計算機微課、翻轉(zhuǎn)課堂、融合課程體系、創(chuàng)客教育等深度融合、建構(gòu)的策略。

5.計算機教師協(xié)同推進的培養(yǎng)機制

要實現(xiàn)計算機教師綜合素養(yǎng)的專業(yè)化發(fā)展，單靠學(xué)校或教育主管部門力量是有限的、發(fā)展空間也受局限。所以，需要借助與融匯社會各方面的力量，包括：計算機教育教學(xué)水平較高的中學(xué)引領(lǐng)，資源豐富的計算機科研院所指導(dǎo)，經(jīng)驗多元的信息技術(shù)、計算機工程類企業(yè)的支持，國家或政府創(chuàng)立的各種專業(yè)化計算機教師發(fā)展平臺等，開展基于協(xié)同推進的多樣化計算機教師培養(yǎng)項目和發(fā)展規(guī)劃，計算機教師從中獲取寶貴的研究實踐經(jīng)歷和經(jīng)驗，其創(chuàng)造性的教學(xué)和科研能力得以提升。

當(dāng)然，為了計算機教師的整體發(fā)展，拓展與社會各界緊密聯(lián)系與配合，積極爭取雄厚的、持續(xù)更新的軟硬件支撐，包括中學(xué)計算機課程設(shè)置和開發(fā)、計算機教學(xué)設(shè)施設(shè)備、資金投入、全員計算機軟件應(yīng)用培訓(xùn)、計算機專家或?qū)煹膶I(yè)引領(lǐng)、國家級計算機教師培訓(xùn)項目等一系列協(xié)同推進的中學(xué)計算機教師養(yǎng)成生態(tài)。

中國科技強國的藍圖已經(jīng)構(gòu)想、實踐了將近十二個五年，隨著創(chuàng)新體系的不斷完善，基于教育創(chuàng)新的縱深探索，中學(xué)計算機教學(xué)和教師發(fā)展將面臨更強的挑戰(zhàn)，也將融匯以色列、美國等國家或區(qū)域的先進教學(xué)理念，循著計算機教學(xué)如何實現(xiàn)從工具理性向?qū)嵺`應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，計算機教師培養(yǎng)如何走出單向度行政指令，朝向教師自主探究、高端研發(fā)、團隊式提升，將是中學(xué)計算機教育持恒的研究課題。

圖8 中學(xué)信息技術(shù)課外活動項目

[1]劉艷濤.以色列:隱形的科技霸主[DB/OL].http://news.hexun.com/2013-03-18/152201329.htm,2015-05-15.

[2]潘雅.繼承和發(fā)揚根植于民族血液里的創(chuàng)新精神——訪以色列教育部部長夏伊·皮隆[J].世界教育信息,2015,(1):3-8.

[3]張璐晶.以色列科技的創(chuàng)造力[DB/OL].http://paper.people.com.cn/zgjjzk/html/2011-07/04/content_863553.htm?div=-1,2015-04-10.

[4]顧克文,丹尼爾·羅雅區(qū).以色列谷——科技之盾煉就創(chuàng)新的國度[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014.

[5][6]杜占元.全面深化應(yīng)用 全面實現(xiàn)“十二五”教育信息化發(fā)展目標——在2015年全國電化教育館館長會議上的講話[J].中國電化教育,2015,(5):1-5.

[7]劉翠航.美國托馬斯·杰弗遜科技高中——創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式初探[J].基礎(chǔ)教育參考,2010,(5):30-31.

[8]鄧丕來.靈活運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 融合優(yōu)質(zhì)生態(tài)教學(xué)[J].中國遠程教育(資訊版),2012,(12):57.

[9]劉清堂,張思.教師混合式培訓(xùn)中主題研修活動設(shè)計模型研究[J].中國電化教育,2015,(1):111-117.

鄧丕來：中學(xué)一級教師，在讀博士，研究方向為學(xué)校管理、教育信息化、教師專業(yè)發(fā)展(dengpilai@rdfz.cn)。

2015年6月2日

責(zé)任編輯：趙興龍

Guide to Israel High School Computer Science Teaching System

Deng Pilai1,2,Noa Ragonis3
(1.Institute of Humanities and Social Sciences,Beihang University,Beijing 100191; 2.The High School Af fi liated to Renmin University,Beijing 100080; 3.School of Computer and Sciences,Beit Berl Colledge,Israel Haifa 4490500)

Israel,as the world’s leading innovation powerhouse,high-quality education system is one of the core pillars.A strong high-tech provides a high-end platform for high school computer teaching.The same time,the public-oriented Israeli CS education system is composed of fi ve central components: CS curriculum and syllabus,CS teacher prep.Programs,Mandatory CS teaching license,Research in CS education and National Center for CS teachers,to face enormous challenges to the development of computer science.This paper learn from Israel’s more perfect system of high school computer teaching,and its associated characteristics of teachers’ professional development experience.It is a reference and inspiration to China’s high school computer teaching and teacher development in order to supplement or improve China’s computer teaching system.

Israel; High School Computer; Teaching System

G434

A

1006—9860(2015)10—0125—08