stringtranslate.com

Компьютерное образование

Учащиеся начальной школы программируют по программе робототехники

Образование в области информатики или компьютерное образование — это область преподавания и изучения дисциплин информатики , [1] [2] [3] [4] [5] [6] и вычислительного мышления . [7] [8] [9] Область образования в области информатики охватывает широкий спектр тем: от базовых навыков программирования до разработки сложных алгоритмов и анализа данных. Это быстро развивающаяся область, которая необходима для подготовки студентов к карьере в технологической отрасли и других областях, требующих вычислительных навыков. [10]

Образование в области информатики имеет важное значение для подготовки студентов к работе в 21 веке. Поскольку технологии все больше интегрируются во все аспекты жизни общества, спрос на квалифицированных ученых-компьютерщиков растет. По данным Бюро статистики труда, занятость в сфере компьютерных и информационных технологий, по прогнозам, «вырастет на 21 процент с 2021 по 2031 год», что намного быстрее, чем в среднем по всем профессиям. [11]

Помимо подготовки студентов к карьере в технологической отрасли, образование в области информатики также способствует развитию навыков вычислительного мышления, которые ценны во многих областях, включая бизнес, здравоохранение и образование. Научившись мыслить алгоритмически и решать проблемы систематически, учащиеся смогут более эффективно решать проблемы и мыслить критически.

Фон

Историю образования в области информатики можно проследить до первых дней компьютерных технологий, когда программированием занимались в основном ученые и математики. Поскольку компьютеры стали более широко использоваться в промышленности и правительстве, потребность в квалифицированных программистах выросла, и университеты начали предлагать курсы по информатике. [ нужна цитата ]

По сравнению с естественным образованием и математическим образованием , образование в области информатики (CS) является гораздо более молодой областью. [12] В истории вычислений цифровые компьютеры были созданы только примерно с 1940-х годов , хотя вычисления существовали уже много столетий с момента изобретения аналоговых компьютеров . [13]

Еще одним отличием образования в области информатики является то, что до недавнего времени его в основном преподавали только на университетском уровне, за некоторыми заметными исключениями в Израиле , Польше и Соединенном Королевстве с BBC Micro в 1980-х годах как часть образования в области компьютерных наук в Соединенном Королевстве . [6] [14] Информатика была частью школьной программы с 14 или 16 лет в нескольких странах в течение нескольких десятилетий, но, как правило, в качестве факультативного предмета.

Начальное и среднее образование в области информатики является относительно новым явлением в Соединенных Штатах: многие преподаватели информатики K-12 сталкиваются с препятствиями на пути интеграции обучения информатике, такими как профессиональная изоляция, ограниченные ресурсы профессионального развития компьютерных наук и низкий уровень самоэффективности преподавания компьютерных наук . [15] [16] [17] Согласно отчету за 2021 год, только 51% средних школ в США предлагают информатику. [18] Учителя начальной школы, в частности, имеют более низкую эффективность преподавания информатики и имеют меньше шансов внедрить информатику в свое обучение, чем их сверстники из средней и старшей школы. [15] Было показано , что подключение учителей информатики к ресурсам и сверстникам с использованием таких методов, как виртуальные сообщества практиков, помогает учителям информатики и STEM повысить свою самоэффективность преподавания и внедрить темы компьютерных наук в обучение учащихся. [15] [16]

Учебный план

Учебная программа по информатике варьируется в зависимости от уровня образования и страны. На уровне начальной и средней школы обучение информатике обычно фокусируется на языках блочного или визуального программирования, таких как Scratch или Python (в Индии для высшего уровня средней школы ), с использованием базовых концепций программирования, таких как циклы, условные выражения и переменные. [19] На уровне средней школы учащиеся могут изучать более сложные концепции и алгоритмы программирования, а также веб-разработку, работу в сетях и анализ данных. [ нужна цитата ]

В колледже и аспирантуре образование в области информатики может включать курсы по таким темам, как искусственный интеллект , машинное обучение , наука о данных и компьютерная графика. Многие программы информатики также предлагают курсы по компьютерной архитектуре , операционным системам и компьютерным сетям . [ нужна цитата ]

Методы обучения

Методы преподавания информатики различаются в зависимости от уровня образования и целей программы. На уровне начальной и средней школы обучение информатике может быть сосредоточено на интерактивных играх и головоломках для обучения концепциям программирования. В средней школе и колледже обучение информатике может включать лекции, лабораторные работы и практические проекты, которые позволяют учащимся применять свои знания для решения реальных проблем. [ нужна цитата ]

Платформы онлайн-обучения и учебные курсы по программированию также стали популярными методами обучения навыкам информатики. Эти программы предлагают самостоятельное обучение и доступны из любого места, где есть подключение к Интернету, поскольку информатика больше связана с практичностью и практическим применением.

Исследования в области компьютерного образования

Исследования в области компьютерного образования (CER) или исследования в области компьютерных наук — это междисциплинарная область, которая фокусируется на изучении преподавания и изучения информатики. [5] [20] Это подобласть как компьютерных наук, так и исследований в области образования, и она связана с пониманием того, как информатика преподается, изучается и оценивается в различных условиях, таких как школы K-12, колледжи и университеты, и среды онлайн-обучения. [ нужна цитата ]

Фон

Исследования в области компьютерных наук возникли как область исследований в 1970-х годах, когда исследователи начали изучать эффективность различных подходов к обучению компьютерному программированию. С тех пор эта область расширилась и теперь охватывает широкий спектр тем, связанных с образованием в области информатики, включая разработку учебных программ, оценку, педагогику, а также разнообразие и инклюзивность. [ нужна цитата ]

Темы обучения

Одной из основных целей исследований в области компьютерных наук является улучшение преподавания и изучения информатики. С этой целью исследователи изучают различные темы, в том числе:

Разработка учебной программы

Исследователи в области компьютерных наук стремятся разработать учебные программы, которые будут эффективными и интересными для учащихся. Это может включать изучение эффективности различных языков программирования или разработку новых педагогических подходов, способствующих активному обучению. [ нужна цитата ]

Оценка

Исследователи компьютерного образования заинтересованы в разработке эффективных способов оценки результатов обучения учащихся. Это может включать разработку новых показателей знаний или навыков учащихся или оценку эффективности различных методов оценки. [ нужна цитата ]

Педагогика

Исследователи в области компьютерных наук заинтересованы в изучении различных методов обучения и стратегий обучения. Это может включать изучение эффективности лекций, онлайн-уроков или взаимного обучения. [ нужна цитата ]

Разнообразие и инклюзивность

Исследователи в области компьютерных наук заинтересованы в продвижении разнообразия и инклюзивности в образовании в области компьютерных наук. Это может включать в себя изучение факторов, которые способствуют недостаточной представленности определенных групп в компьютерных науках, а также разработку мер, способствующих инклюзивности и равенству. [ нужна цитата ]

Исследовательские сообщества

50 лучших университетов информатики в Северной Америке [21]

Ассоциация вычислительной техники (ACM) управляет Группой специальных интересов (SIG) по образованию в области компьютерных наук, известной как SIGCSE , которая отметила свое 50-летие в 2018 году, что делает ее одной из старейших и старейших групп специальных интересов ACM. [22] Результатом исследований в области компьютерного образования являются задачи Парсонса . [ нужна цитата ]

Гендерные перспективы в образовании в области информатики

Во многих странах существует значительный гендерный разрыв в образовании в области информатики. В 2015 году 15,3% студентов компьютерных наук, окончивших вузы без докторской степени в США, были женщинами, тогда как в вузах, выдающих докторскую степень, этот показатель составлял 16,6%. [23] В 2018 году число женщин, получивших докторскую степень в США, составило 19,3%. [24] Почти во всем мире женщины составляют менее 20% выпускников факультетов компьютерных наук. [25]

Данная проблема в основном возникает из-за отсутствия интереса девочек к информатике начиная с начального уровня. Несмотря на многочисленные усилия программ, специально разработанных для увеличения доли женщин в этой области, существенного улучшения не наблюдалось. Кроме того, в последние десятилетия наблюдается тенденция к снижению участия женщин. [26]

Основная причина провала этих программ заключается в том, что почти все они ориентированы на девочек, обучающихся в средней школе или на более высоких уровнях образования. Исследователи утверждают, что к тому времени женщины уже определились, и в отношении ученых-компьютерщиков начинают формироваться стереотипы. Информатика воспринимается как сфера, в которой доминируют мужчины, которой занимаются люди, которые зануды и не имеют социальных навыков. [26] Все эти характеристики кажутся более вредными для женщины, чем для мужчины. Поэтому, чтобы сломать эти стереотипы и вовлечь больше женщин в информатику, крайне важно, чтобы существовали специальные информационно-пропагандистские программы, предназначенные для развития интереса к девочкам, начиная с уровня средней школы, и подготовки их к академическому направлению к точным наукам. [25]

Очевидно, что в Азии и Африке есть несколько стран, где эти стереотипы не существуют, и женщин поощряют к научной карьере, начиная с начального уровня, что приводит к практически полному устранению гендерного разрыва. В 2011 году женщины получили половину степеней в области компьютерных наук в Малайзии . [27] В 2001 году 55 процентов выпускников компьютерных наук в Гайане были женщинами. [28]

Последние тенденции и события

В последнее время в компьютерном образовании все больше внимания уделяется включению вычислительных знаний в образование на всех уровнях. Это связано с тем, что мир становится все более технологичным. Такие организации, как Code.org, и такие инициативы, как «Час кода» и «Массовые открытые онлайн-курсы» (МООК), сыграли значительную роль в продвижении образования в области компьютерных наук и обеспечении доступности программирования для студентов во всем мире; особенно принося пользу женщинам, обездоленным и недостаточно представленным сообществам. Эти платформы онлайн-обучения также сделали компьютерное образование более доступным, позволяя людям изучать программирование удаленно. Кроме того, мы видим, что технологии все чаще встречаются во многих областях, таких как здравоохранение, бизнес и технологии. [29] [30]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Финчер, Салли ; Петре, Мариан (2004). Исследования в области компьютерных наук . Лондон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 90-265-1969-9. ОСЛК  54455019.
  2. ^ Сентанс, Сью ; Барендсен, Эрик; Шульте, Карстен (2018). Образование в области информатики: перспективы преподавания и обучения в школе . Лондон: Блумсбери. ISBN 978-1-350-05711-1. ОКЛК  999588195.
  3. ^ Брукман, Эми; Биггерс, Морин; Эриксон, Барбара; МакКлин, Том; Даймонд, Джилл; ДиСальво, Бетси; Хьюнер, Майк; Ни, Лицзюнь; Ярди, Сарита (2009). «Грузия занимается вычислениями! Улучшение системы компьютерного образования». Бюллетень ACM SIGCSE . 41 (1): 86. дои : 10.1145/1539024.1508899. ISSN  0097-8418.
  4. ^ Анон (2017). «Компьютерное образование». royalsociety.org .
  5. ^ аб Финчер, Салли А .; Робинс, Энтони В. (2019). Кембриджский справочник по исследованиям в области компьютерного образования (PDF) . Издательство Кембриджского университета . дои : 10.1017/9781108654555. ISBN 9781108654555. OCLC  1090781199. S2CID  243000064.
  6. ^ Аб Фербер, Стив (2017). После перезагрузки: компьютерное образование в школах Великобритании (PDF) . Лондон: Королевское общество . ISBN 9781782522973.
  7. ^ Гуздиал, Марк (2008). «Образование: прокладывая путь к вычислительному мышлению». Коммуникации АКМ . 51 (8): 25–27. дои : 10.1145/1378704.1378713. ISSN  0001-0782. S2CID  35737830.
  8. ^ Винг, Жанетт М. (2006). «Вычислительное мышление» (PDF) . Коммуникации АКМ . 49 (3): 33–35. дои : 10.1145/1118178.1118215. hdl : 10818/29866 . S2CID  1693513.
  9. ^ Винг, Жанетт М. (2008). «Вычислительное мышление и мышление о вычислениях». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 366 (1881): 3717–3725. Бибкод : 2008RSPTA.366.3717W. дои : 10.1098/rsta.2008.0118. ПМК 2696102 . ПМИД  18672462. 
  10. ^ Финчер, Салли; Петре, Мэриан, ред. (26 сентября 2005 г.). Исследования в области компьютерных наук. Тейлор и Фрэнсис. дои : 10.1201/9781482287325. ISBN 978-1-4822-8732-5.
  11. ^ «Ученые, занимающиеся компьютерными и информационными исследованиями: Справочник по профессиональным перспективам:: Бюро статистики труда США» . www.bls.gov . Проверено 13 апреля 2023 г.
  12. ^ Тедре, Матти; Саймон; Мальми, Лаури (2018). «Изменение целей компьютерного образования: исторический обзор». Компьютерное образование . 28 (2): 158–186. Бибкод : 2018CSEd...28..158T. дои : 10.1080/08993408.2018.1486624. S2CID  52884221.
  13. ^ Тедре, Матти (2015). Наука о вычислительной технике: формирование дисциплины . Бока-Ратон. ISBN 978-1-4822-1769-8. ОСЛК  870289913.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  14. ^ Роджерс, Ивонн; Шум, Венера; Марквардт, Ник; Лечелт, Сьюзен; Джонсон, Роуз; Бейкер, Ховард; Дэвис, Мэтт (2017). «От микро BBC к микро:биту и дальше». Взаимодействия . 24 (2): 74–77. дои : 10.1145/3029601. ISSN  1072-5520. S2CID  24258819.
  15. ^ abc Шварцхаупт, Роберт; Лю, Фэн; Уилсон, Джозеф; Ли, Фанни; Малина, Мелисса (08 октября 2021 г.). «Вовлеченность и самоэффективность учителей в виртуальном сообществе учителей информатики PK – 12». Журнал интеграции компьютерных наук . 4 (1): 1. doi : 10.26716/jcsi.2021.10.8.34 . ISSN  2574-108X. S2CID  240864514.
  16. ^ Аб Келли, Тодд Р.; Ноулз, Дж. Джеффри; Холланд, Джеффри Д.; Хан, Юнг (16 апреля 2020 г.). «Повышение самоэффективности учителей старших классов для интегрированного обучения STEM посредством совместного сообщества практиков». Международный журнал STEM-образования . 7 (1): 14. дои : 10.1186/s40594-020-00211-w . ISSN  2196-7822. S2CID  216034569.
  17. ^ Ядав, Аман; Греттер, Сара; Хамбруш, Сюзанна; Сэндс, Фил (08 декабря 2016 г.). «Расширение образования в области информатики в школах: понимание опыта и проблем учителей». Компьютерное образование . 26 (4): 235–254. Бибкод : 2016CSEd...26..235Y. дои : 10.1080/08993408.2016.1257418. ISSN  0899-3408. S2CID  33792019.
  18. ^ «Состояние компьютерного образования в 2021 году: ускорение действий посредством пропаганды» (PDF) . Code.org, CSTA и Альянс ECEP. 2021.
  19. ^ Снайдер, Йохан; Бокстрем, Эрик; Давидссон, Каспер; Экердал, Анна; Кастберг, Робин (08 октября 2022 г.). «Блочное и текстовое программирование в шведской средней школе: что знают ученики в первый деньƒ». Конференция IEEE Frontiers in Education 2022 (FIE) . Уппсала, Швеция: IEEE. стр. 1–5. дои : 10.1109/FIE56618.2022.9962696. ISBN 978-1-6654-6244-0. S2CID  254101531.
  20. ^ Купер, Стив; Гровер, Сучи ; Гуздиал, Марк; Саймон, Бет (2014). «Будущее исследований в области компьютерного образования». Коммуникации АКМ . 57 (11): 34–36. дои : 10.1145/2668899. ISSN  0001-0782. S2CID  34034556.
  21. ^ «Лучшие университеты компьютерных наук Северной Америки [Рейтинг]» . 11 августа 2021 г.
  22. ^ Моррисон, Бриана; Сеттл, Эмбер (2018). «Празднуем 50-летие SIGCSE!». Бюллетень ACM SIGCSE . 50 (1): 2–3. дои : 10.1145/3183559.3183560. ISSN  0097-8418. S2CID  19169248.
  23. ^ «Смешанные новости о разнообразии и росте набора учащихся». КРА . 10 февраля 2017 г. Проверено 5 мая 2020 г.
  24. ^ Опрос Таулби 2018, Ассоциация компьютерных исследований. https://cra.org/wp-content/uploads/2019/05/2018_Taulbee_Survey.pdf
  25. ^ аб Хаппе, Люсия; Бухнова, Барбора; Козиолек, Анна; Вагнер, Инго (01 мая 2021 г.). «Эффективные меры по повышению интереса девочек к получению среднего компьютерного образования». Образование и информационные технологии . 26 (3): 2811–2829. дои : 10.1007/s10639-020-10379-x . ISSN  1573-7608. S2CID  228817008.
  26. ^ аб Виторес, Анна; Хиль-Хуарес, Адриана (01 ноября 2016 г.). «Проблема с« женщинами в компьютерных технологиях »: критический анализ проведения исследований гендерного разрыва в информатике». Журнал гендерных исследований . 25 (6): 666–680. дои : 10.1080/09589236.2015.1087309. ISSN  0958-9236. S2CID  146570525.
  27. ^ «Какой [sic!] гендер - это наука» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 года . Проверено 20 июля 2015 г.
  28. ↑ Джеймс, Джастин (19 сентября 2023 г.). «Гендерный разрыв в сфере ИТ: где женщины-программисты?». Техреспублика .
  29. ^ Деятельность Code Studio (2012). "О нас". код.орг .
  30. ^ Брахими Т. и Сарирете (2015). «Обучение вне аудитории посредством МООК». www.sciencedirect.com .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)