運算思維

這是著重於解決問題、程式設計、STEM (科學、技術、工程、數學) 科目的課程,可以協助學生面對未來的種種挑戰。為了盡可能讓學生贏在起跑點,許多學校都在設法協助學生培養一套技術技巧。

92%

的全球未來工作會需要數位技能。

ZDNet,2018 年

93%

的美國老師認為幼稚園到高中教育裡的運算思維,包含使用啟發式教育法和瞭解演算法。

Pew Research Center,2018 年

40%

的德國新進學生正在修讀 STEM (科學、技術、工程、數學) 課程,因為他們認為這幾個領域的職涯發展最「安全穩定」。

U.S Bureau of Labor Statistics,2012 年

深入瞭解各國家/地區的教育趨勢

從澳洲、美國到北歐,探索世界各地的教育發展進程。

全球教育趨勢一覽

瞭解影響全球教育發展情況的現今與未來趨勢。

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運算思維

與 Chris Stephenson 的訪談

Google 電腦科學教育策略主管

Chris Stephenson

您覺得在未來 10 年,電腦科學教育會有什麼樣的改變?和現在會有哪些差異?

電腦科學目前正在經歷翻天覆地的變化。我相信這股趨勢還會持續下去,而且很可能會再加速。過去十年電腦科學教育的特色,是 CS 學習環境的突飛猛進,像是積木式程式設計的發展;或許更重要的是,我們開始專注於真正與所有學生互動,因此不僅更重視教學內容,也更注重教學方式。我認為這股轉向研究導向互動式教學做法/方法的趨勢,會繼續讓教育工作者更能夠吸引及啟發所有學生。所以我預估十年之後,我們將能指導所有學生習得他們所需的電腦運算技能,協助他們在全球經濟中獲得成就。

從哪些跡象可以看出電腦科學及 STEM 教育進行得很順利?如果教學計畫成效不彰,又會出現哪些跡象?

其實所有課程都一樣;在成功的電腦科學或 STEM 課程中,所有學生都會認真埋首於學習,而且無論每位學生最終的職涯方向為何,都能使用實際工具和策略來學習如何解決問題並說明解決方案。相反地,如果課堂中的學生不像社會人口組成一樣具有多樣性,教學成效就必定會大打折扣;這點在電腦科學及 STEM 教育中格外明顯。在這種情況下,最大的問題在於未能參與課程的學生;這些學生沒有機會接受電腦科學及 STEM 教育,也無法想像自己未來能在這些領域有所成就。

如要在學校中有效推行電腦科學教育,必須具備哪些基本條件?

我認為電腦科學和任何其他學術領域所需的基本條件沒有差別。首要之重是要有訓練有素的老師,能夠在教學時讓所有學生感到實用且有趣,讓參與課程的學生都能受到啟發,並積極學習相關技能。再者,也要確認老師和學生都能使用可支援電腦科學教學的工具。

瞭解其他專家的看法

運算思維

與 Tim Bell 博士的訪談

University of Canterbury 教授

您近年來看到電腦科學教育有哪些演變?

我注意到最大的差異,是教學方式與以往的不同;因為我們希望讓所有學生都能接觸電腦科學,教學對象不再侷限於原本就對電腦科學有興趣的學生。於此同時,電腦運算方式也大幅偏向採用人本設計。在 1970 和 1980 年代,我們經常得好幾個人共用一台電腦,輪流使用有限的資源;但現在已經變成一個人有好幾台電腦可以輪流用,而且還能自由選擇要買哪些電腦,因此良好的使用者體驗變得十分重要,進而導致能夠以人為本的軟體開發人員越來越受重視,而人才多樣性也逐漸成為優先考量。這種現象在教育界形成一股動力,讓更多來自各種背景的學生有機會思考未來如何在這個領域占有一席之地。不過,在這方面我們當然還有很多工作要做!

您覺得在未來 10 年,電腦科學教育會有什麼樣的改變?和現在會有哪些差異?

我無法預測未來,但我想創造的未來,是讓社會中所有人都覺得自己有能力融入越來越數位化的世界。另外,在創造新事物時,我們很可能必須針對社交媒體、AI 或量子運算等新技術做出明智的選擇,決定該如何運用及規範這些新技術。要在這些方面做出良好的決策,社會必須掌握充分資訊;而要做到這一點,CS 教育是不可或缺的。

從哪些跡象可以看出電腦科學及 STEM 教育進行得很順利?如果教學計畫成效不彰,又會出現哪些跡象?

如果教育計畫進行順利,老師在教學時會充滿信心,並且能夠瞭解這些教學課程的重要性。如果進行得不順利,便無法讓每位學生平等接受優質教育,無論是資源,還是自信稱職的師資,都會有分配不均的情形。

如要在學校中有效推行電腦科學教育,必須具備哪些基本條件?

學校管理階層和教育體系官員由上而下提供的強力支持是不可或缺的。另一方面,老師也必須有機會學習這個科目的教學方式;不只是自己學會程式設計,還要懂得如何教導學生進行程式設計。這是相當重大的改變,但是要找到並培養善於程式設計的老師並不容易。

運算思維

與 Markus Hohenwarter 及 Stephen Jull 的訪談

GeoGebra 創辦人/執行長兼營運長

兩位近年來看到 STEM (科學、技術、工程、數學) 教育有哪些演變?

現今幾乎全世界都瞭解這個縮寫詞的意義,這代表全球各地都越來越重視科學、技術、工程及數學課程;我們另外還想再加上人文科學 (Arts),將這個縮寫詞改為 STEAM。過去大家往往認為僅有熱愛數學的學生能修習數學課程,但 STEAM 讓更多學生有機會接觸數學,進而熱衷於學習數學。從我們 GeoGebra 的觀點來看,數學無所不在;所有創意科目都會應用到數學,創新及探索的核心關鍵也是數學。試問,誰不喜歡四處探索?!

兩位覺得在未來 10 年,STEM 教育會有什麼樣的改變?和現在會有哪些差異?

學生對學校教育最常有的不滿,大概依然是課程內容對於現今及未來日常生活不夠實用。STEM 科目在學生心目中的地位已逐漸提升,因為無論在哪裡,學生都會使用、創造以及影響科技。學校可以透過這個機會,在學習過程中利用學生對於科技的興趣或是相關技能提升學習成效。GeoGebra 注重的是在 STEM 科目學習過程中的探索部分;對我們來說,改變最大的地方可能是由 AR 支援的技術所帶來的影響,包含 GeoGebra 的 3D AR 應用程式。這項技術讓我們能夠實際探索周邊世界的物理及數學特質。如果學生在英文課中閱讀《時間的皺摺》(A Wrinkle in Time) 後,可以直接走進或穿過不斷變形的四維超立方體,他們就能以過去無法做到的方式瞭解 4D 理論。

在兩位所看過實際執行的 STEM 教育中,成效最佳的範例是哪一個?請與我們分享一下。

我們沒有辦法回答這個問題,因為相關範例數量眾多而且十分多樣化,很難只選出一個例子。但如果只是隨便指出 GeoGebra 全球師生社群的某個例子,似乎又過於敷衍,因此我要來講一個永遠不嫌老套的萬用主題:太空旅行。這裡要舉的例子是多倫多的學生所進行的「樂高人偶上太空」專案;以這個專案來說,或許用「類太空」這個詞比較合適。每次看到學生的 STEM 專案獲得 300 多萬點閱次數,我們就知道自己在做的事是正確的 :)。如果之後再有類似的任務,我們猜測更進一步的任務會是將手機送上近太空收集感應器資料,然後將拍攝到的任務過程展示在 GeoGebra 中!

如要在學校中實施有效的 STEM 教育,必須具備哪些基本條件?

如果要說所有傑出課程和學校有什麼共通點,那必定是有傑出的老師,能夠與學生分享學習的愉悅及熱情。能夠吸引學生的優質 STEM 教育不一定需要用到技術;不過,如果有傑出的老師,以及可提供支援和吸引學生參與的學習環境,那麼只要再輔以最佳技術,成效一定不會令人失望!

與世界各地的相關從業人員共同學習

「課堂的未來」美國研究結果

探索由 Karen Correia da Silva 博士和她的團隊與 Google for Education 合作進行的美國「課堂的未來」研究成果。

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運算思維:現今情況與未來發展

參考專業人士如何看待程式設計與 STEM 教育目前的變化情況,以及學校可以採用哪些方式協助學生培養這些重要技能。

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「課堂的未來」研究結果

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