圖片來源：攝圖網(wǎng)

前段時(shí)間芥末堆上有一篇文章《關(guān)于機(jī)器人教育的課程體系設(shè)置，這里有些問題要問》，指出了目前國內(nèi)機(jī)器人教育課程體系設(shè)置的混亂和不完善，作為 STEAM 教育的另一個(gè)方向少兒編程教育在這方面的問題可以說有過之而無不及。

一是因?yàn)樯賰壕幊探逃葯C(jī)器人教育的發(fā)展時(shí)間更短，可參考的資料更少，同時(shí)也缺乏像樂高這樣體系成熟的標(biāo)桿企業(yè)，大多數(shù)機(jī)構(gòu)都處在創(chuàng)業(yè)早期發(fā)展階段；二是由于近年來少兒編程漸成風(fēng)口，本身創(chuàng)業(yè)門檻也比機(jī)器人教育更低（無需采購硬件），從業(yè)者增多，難免在教育方面的素質(zhì)參差不齊，實(shí)力弱小的創(chuàng)業(yè)者也無法在課程體系方面進(jìn)行較大的投入，導(dǎo)致課程體系混亂不堪。

在這方面我可以說是一個(gè)典型的反面例子，去年做少兒編程培訓(xùn)班時(shí)，雖然抱著認(rèn)真做教育的心態(tài)，但總歸是半路出家，對教育的認(rèn)知不足，在課程體系科學(xué)性和系統(tǒng)性方面的考慮很欠缺。好在后來加入了 Makeblock，在 Makeblock 做課程設(shè)計(jì)師的這段時(shí)間內(nèi)，由于公司做教育的氛圍還算寬松，因此有了比較多的時(shí)間研究 STEAM 教育方面的資料。

為了解決我們公司課程體系設(shè)置科學(xué)性的問題，盡量減少主觀的“拍腦袋”決策，需要有一套客觀的參考標(biāo)準(zhǔn)。在調(diào)研了 NGSS（Next Generation Science Standards 美國下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)），CCSS （Common Core State Standards美國共同核心州立標(biāo)準(zhǔn)），CSTA K-12 CS standards（美國計(jì)算機(jī)教師協(xié)會(huì) K-12 計(jì)算機(jī)教育標(biāo)準(zhǔn)）等幾個(gè)主流的參考標(biāo)準(zhǔn)后，最終選定了 CSTA K-12 CS standards 作為我們公司產(chǎn)品在少兒編程方面課程體系的主要參考標(biāo)準(zhǔn)，其余作為輔助。本著我們公司為更好的教育盡一份力的愿景，和大家分享一下對這一份標(biāo)準(zhǔn)的思考，希望對大家建立課程體系有一點(diǎn)啟發(fā)。

CSTA是什么？

CSTA，全稱 Computer Science Teachers Association，即計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)，由計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)(ACM)于2004年成立，發(fā)展到現(xiàn)在，成員數(shù)量已經(jīng)超過25000名。而且成員構(gòu)成非常多元化，不僅涵蓋了K-12各個(gè)階段（小學(xué)、初中、高中）CS 學(xué)科的一線老師，還包括大學(xué)教師、工業(yè)界及政府成員，其他非盈利組織成員，學(xué)生父母等。這些成員來自于145個(gè)國家。

CSTA 的合作伙伴包括 ACM 和政府基金，谷歌、微軟、甲骨文等高科技公司，code.org 等機(jī)構(gòu)， 協(xié)會(huì)的使命是為全球計(jì)算機(jī)科學(xué)教師賦能（empower, engage and advocate for K-12 CS teachers worldwide ），促進(jìn)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的發(fā)展。因此，該協(xié)會(huì)在學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)制定、教師培訓(xùn)、行業(yè)會(huì)議等方面都做了大量工作。

CSTA于2011年、2016年分別發(fā)布了 K-12 階段計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)，本文主要分析2016新版標(biāo)準(zhǔn)），目的是為各州、地區(qū)的學(xué)校制定本地化課程大綱提供指導(dǎo)作用，由于協(xié)會(huì)在計(jì)算機(jī)科學(xué)教育方面的專業(yè)性，Littlebits、Wonder Workshop、Lego education 等商業(yè)機(jī)構(gòu)在編程課程體系的設(shè)置上都參考了 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)，code.org也在編程一小時(shí)活動(dòng)的申請?zhí)峤豁撁嫱扑]采用 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)?？磥恚@份標(biāo)準(zhǔn)值得我們好好研究一番。

解讀CSTA標(biāo)準(zhǔn)

CSTA 標(biāo)準(zhǔn)將 K-12 階段計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)習(xí)分為3個(gè)等級(jí) Level 1-3，并對各個(gè)等級(jí)學(xué)生要達(dá)到的水平提出了要求，其中 Level 1 根據(jù)年級(jí)又分為 Level 1A、Level 1B，而 Level 3 根據(jù)難度又分為 Level 3A，Level 3B，Level 3A 及之前的等級(jí)是針對所有學(xué)生的，而 Level 3B 這個(gè)等級(jí)是針對對計(jì)算機(jī)科學(xué)有進(jìn)一步興趣的學(xué)生。等級(jí)劃分和對應(yīng)年級(jí)分段具體如下表。

和其他學(xué)科教育標(biāo)準(zhǔn)一樣，CSTA 標(biāo)準(zhǔn)也以核心概念和核心實(shí)踐兩部分為基礎(chǔ)，其中核心概念側(cè)重在內(nèi)容領(lǐng)域，而核心實(shí)踐注重行為。

核心概念主要分為5個(gè)方面，分別是算法和編程（字母 A 表示）、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（字母 C 表示）、數(shù)據(jù)和分析（字母 D 表示）、計(jì)算機(jī)的影響（字母 I 表示）、網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)（字母 N 表示）；

核心實(shí)踐方面分為7個(gè)部分，分別是：培養(yǎng)包容的計(jì)算文化、圍繞計(jì)算機(jī)展開合作、確認(rèn)并定義計(jì)算問題、發(fā)展和使用抽象、創(chuàng)造計(jì)算機(jī)作品、測試并改善計(jì)算機(jī)作品、關(guān)于計(jì)算機(jī)的交流。

從核心概念的分類來看，美國的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育當(dāng)然不止于編程教育（這一點(diǎn)之前有作者在芥末堆上的文章已經(jīng)解釋得很清楚了），但這不影響這份標(biāo)準(zhǔn)在少兒編程方面的參考價(jià)值，對于少兒編程的課程設(shè)計(jì)來說，可以重點(diǎn)參考 “算法和編程” 以及 “數(shù)據(jù)和分析” 兩個(gè)核心概念。

CSTA 標(biāo)準(zhǔn)由一系列對標(biāo)準(zhǔn)的描述條目組成，每條標(biāo)準(zhǔn)有獨(dú)特的命名方式，由 “等級(jí)代號(hào) + 核心概念代號(hào)（字母）+ 核心實(shí)踐代號(hào)（數(shù)字）+ 序號(hào)” 組成，例如 1B-A-3-7 是指 1B等級(jí)（對應(yīng)3-5年級(jí)）的第 7 條，描述 “算法和編程” 概念的，關(guān)于 “確認(rèn)并定義計(jì)算問題” 實(shí)踐的條目。

下面是我根據(jù)核心概念對每個(gè)等級(jí)不同分類的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量的簡單統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，“算法和編程” 概念占據(jù)了接近一半的數(shù)量，加上“數(shù)據(jù)和分析”概念 ，兩者占到了 60%，這部分內(nèi)容是我們重點(diǎn)研究的對象。

CSTA 標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和應(yīng)用

上面的統(tǒng)計(jì)可以看出，CSTA 標(biāo)準(zhǔn)的條目并不多，總共133條，仔細(xì)看完也不用花太多時(shí)間，應(yīng)該把更多時(shí)間用在研究不同條目的變化和結(jié)合上。比如 Level 1A（針對 K-2 年級(jí)） 有一條描述編程能力的標(biāo)準(zhǔn)為 “為了完成一個(gè)任務(wù)或者表達(dá)創(chuàng)意，使用圖形化編程語言構(gòu)造包含序列、事件和簡單循環(huán)的程序（1A-A-5-2)” ，而 Level 1B （針對 3-5 年級(jí)）對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的描述變化為 “為了解決問題或者表達(dá)創(chuàng)意，使用圖形化編程語言或文本編程語言構(gòu)造包含序列、事件、循環(huán)、條件語句、并行和變量的程序（1B-A-5-4)”，從這兩條標(biāo)準(zhǔn)的變化就能得到很多信息：

1. 在對具體的編程知識(shí)的掌握上，1A等級(jí)只涉及序列、事件和簡單的循環(huán)，而不涉及條件語句、變量和并行機(jī)制，這可能說明這個(gè)年齡段的孩子不能很好地理解條件語句等概念，在這個(gè)年齡階段的教學(xué)要慎重引入條件語句，盡可能用更容易理解的事件機(jī)制來代替；

2. 小學(xué)高年級(jí)時(shí)已經(jīng)可以逐步引入文本編程語言了，在學(xué)完 Scratch 等圖形化編程語言后，可以引入 Python 等簡單且易理解的代碼類語言作為課程的延續(xù)（這能一定程度上解決我之前文章里提到的少兒編程課程延續(xù)性不強(qiáng)的問題）；

3. 學(xué)習(xí)編程的目的是為了解決問題或者表達(dá)自己的創(chuàng)意，而不是單純地掌握編程技能，在課程的設(shè)置中要多引導(dǎo)孩子關(guān)注身邊待解決的問題以及發(fā)揮自己的想象力表達(dá)自己的創(chuàng)意。

如何將標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)？

舉例說明一下具體的應(yīng)用，Wonder Workshop 近期參考 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)和 ISTE 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布了新的課程體系，其課程體系的等級(jí)設(shè)置上就很好的符合了以上的描述。由于 Wonder Workshop 的產(chǎn)品針對的年齡段比較低，因此其課程體系主要對應(yīng)于 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)的 Level 1，它的整個(gè)體系根據(jù)年級(jí)分為 6 個(gè) Level，其中 Level A-C 對應(yīng)于 K-2 年級(jí)（CSTA 標(biāo)準(zhǔn)的 Level 1A），這個(gè)階段學(xué)習(xí)的編程概念只涉及序列、循環(huán)和事件，等級(jí)上升到 Level D-F 時(shí)，對應(yīng)年級(jí)為 3-5（CSTA 標(biāo)準(zhǔn)的 Level 1B），此時(shí)才引入條件語句、函數(shù)和變量。

這些標(biāo)準(zhǔn)對于少兒編程學(xué)習(xí)產(chǎn)品的開發(fā)也有幫助，比如，Scratchjr 這款 app 的設(shè)計(jì)就很符合 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)的 Level 1A 等級(jí)（Scratchjr 是一款和麻省理工學(xué)院合作開發(fā)的針對 5-7 歲孩子學(xué)習(xí)編程的 iPad 應(yīng)用）。玩 Scratchjr 這款應(yīng)用時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用里完全去掉了條件語句，而強(qiáng)化了事件機(jī)制，腳本標(biāo)志也都盡量用形象的符號(hào)來代替，我初次體驗(yàn)時(shí)很好奇 Scratchjr 為什么完全沒有條件語句，這對于一些功能的實(shí)現(xiàn)影響還是挺大的，直到看到了這份 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)才算解開了疑惑。

除了關(guān)注一些變化的部分，還應(yīng)該關(guān)注一些一以貫之只不過程度不同的標(biāo)準(zhǔn)，比如對于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重視，Level 1A 的第一條標(biāo)準(zhǔn)就是 “使用別人的代碼、音樂或圖片時(shí)要表示感謝（1A-A-7-1）”，以后的等級(jí)基本都出現(xiàn)了類似的標(biāo)準(zhǔn)，只不過是描述變成了 “當(dāng)想法借鑒他人或修改他人的編程項(xiàng)目時(shí)，注明引用（1B-A-7-2）” “當(dāng)代碼借鑒自他人時(shí)，提供必要的引用說明（2-A-7-3）”，美國對于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重視和教育可見一斑。還有對于培養(yǎng)孩子分解問題解決問題的思維和能力的強(qiáng)調(diào)，對這一點(diǎn)的強(qiáng)調(diào)在每個(gè) Level 都提到了，即使在 Level 1A 這個(gè)最低年齡層的等級(jí)（下圖是每個(gè) Level 的詳細(xì)描述，為了不失真采用英文原版表述）。

由此可知，學(xué)習(xí)編程的一個(gè)很重要的目的就是培養(yǎng)孩子將一個(gè)復(fù)雜的問題拆解成簡單問題最終解決問題的思維方式和能力，因此在課程設(shè)計(jì)時(shí)要盡量包含孩子自主思考如何分解問題的環(huán)節(jié)，那種傳統(tǒng)的老師在臺(tái)上操作學(xué)生跟著模仿的上課方式是完全背離了編程教育的初衷的。還有其他一些每個(gè) Level 都會(huì)強(qiáng)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)，比如對于團(tuán)隊(duì)合作的鼓勵(lì)、對于程序和算法的調(diào)試等等，在此不做更多分析。

結(jié)語

這篇文章算是對 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)的一份導(dǎo)讀，目的是把值得作為少兒編程課程體系設(shè)置參考的 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)介紹給大家，拋磚引玉，引發(fā)大家更多的思考，推薦大家詳細(xì)地閱讀這份標(biāo)準(zhǔn)，相信一定會(huì)有更多的收獲。當(dāng)然，建立一套科學(xué)的系統(tǒng)的少兒編程課程體系還有很多工作要做，只是對照 CSTA 標(biāo)準(zhǔn)照貓畫虎是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 ，還需要結(jié)合國內(nèi)學(xué)生的實(shí)際情況、教學(xué)反饋等不斷完善迭代課程體系，但這一份標(biāo)準(zhǔn)至少讓大家在摸著石頭過河的時(shí)候有了一些路線參考，能夠避開一些深坑。

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