计算机科学在推动和变革通信、娱乐、金融、医疗保健等领域发挥着重要作用。然而，根据《2024年计算机科学教育状况报告》，只有约58%的美国高中开设了专门的计算机科学课程。
计算机科学（CS）教育机会有限，凸显了当前所需技能与美国教育体系课程之间的巨大脱节。
统计数据反映了高中的情况，但忽略了小学和初中的情况。
2023 年发表在《计算机科学教育》上的一项研究 发现，在美国，早期接触计算机科学的学生更有可能从事该领域的职业。
在幼儿时期引入计算机科学概念， 可以揭开这项技术的神秘面纱，培养学生解决问题的能力、逻辑推理能力、分析性思维能力、创造力和数字素养。更重要的是，根据《计算机与教育开放》期刊的一篇文章，它还能培养学生的非认知技能，例如适应能力、协作能力、沟通能力、自信心和毅力。
包括Code.org倡导联盟、计算机科学教师协会和扩展计算机教育途径联盟在内的组织正在做出巨大努力，推动美国高中计算机科学课程成为必修课。我支持他们的努力，但我认为现在是时候出台一项国家政策，要求所有高中生将计算机科学课程作为毕业要求了。
然而，要使这项政策取得成功，就需要支持教师培训，促进学校公平，并鼓励学生在大学预科、大学和行业努力中的合作。
加强教师认证计划
如果没有合格的教师，大学前的计算机科学教育就不可能实现。根据Code.org 2024年的报告，在40%不提供计算机科学课程的美国高中中，缺乏合格的教师是主要障碍之一。2022年10月，美国国家教育统计中心报告称，公立学校平均有两个教学职位空缺，其中计算机科学专业的空缺率最高。
大多数教师并未获得教授计算机科学的资格认证。根据美国教育部Title II报告，在2019-2020学年，全美超过15万名新获得认证的教师中，只有82人具备教授计算机科学的资格。根据Code.org的数据，截至2024年2月，已有7个州尚未提供任何计算机科学教师认证途径。
即使是经验丰富的教育工作者也缺乏计算机科学的常识。在2021年CSTA全国报告中，超过四分之一的受访教师表示，尽管他们在本科学习期间学习过计算机科学课程，但他们仍感到自己对该领域的掌握有限。许多人呼吁提供价格合理、易于获取的继续专业发展培训，尤其是针对热门编程语言的培训。
解决合格教师严重短缺的问题需要对教师教育进行系统性变革，增加对培训项目的投资，并为新教师和经验丰富的教育工作者提供持续支持。
诸如 Code.org 和计算机科学联盟正在通过举办专业发展研讨会来解决这个问题，为教师提供计算机科学课程和工具方面的培训。尽管他们的努力很有价值，但还不足以满足全国的需求。
美国大学应发挥应有的作用。目前，很少有大学提供必要的课程和学习体验，使学生掌握教授该学科的技能。大学也可以通过开设计算机科学研讨会、训练营和微证书来帮助弥补这一差距。
联邦、州和地方各级的政策改革可以通过简化教育工作者成为合格计算机科学教师的流程来改进教师认证流程。学校可以提供奖学金、学费报销和加薪等激励措施，以吸引教师追求计算机科学专业化。服务欠缺的社区必须着眼长远，拨出专项资金用于基础设施、教学材料和持续的专业发展，以确保所有学生都能平等地获得高质量的计算机科学教育和职业机会。这些努力在资源匮乏、主要服务于历史上边缘化学生的地区尤为重要，因为这些地区提供优质计算机科学课程的障碍最大。
赋予代表性不足的群体权力
计算机科学教育必须从最初阶段就优先考虑包容性。投资于文化响应型课程开发，并支持注重公平和包容性的教师培训项目也至关重要。通过使用与文化相关的案例进行教学，教育工作者可以帮助学生在课堂上看到自己的影子，从而提升参与度、积极性和归属感。为学生联系具有相似背景的导师也至关重要。
这些方法已被“Girls Who Code” 、 “Black Girls Code”和“Code Girls United”等项目证明是成功的。
“编程女孩”为 3 至 12 年级的女生提供免费的编码俱乐部和暑期沉浸式课程。该组织 50% 的参与者来自历史上代表性不足的群体，其校友选择计算机科学专业的比例是全国平均水平的七倍。
Black Girls Code 为 7 至 17 岁的黑人女孩提供实践技术研讨会和指导。自 2011 年以来，该组织已通过线下和线上方式为超过 40,000 名女孩授课，该组织的数字内容已覆盖超过 800 万人。
由 IEEE 会员Marianne Smith创立的“代码女孩联合会”（Code Girls United ）为蒙大拿州各地农村和部落社区的女孩提供服务。该组织为居住在印第安保留地的高中生开设了讲习班，并根据她们的文化背景量身定制。
系统性变革的必要性
研究、教育举措和当前实践的洞见清晰地表明，早期接触计算机科学和赋能教师对于弥合教育差距至关重要。然而，如果没有政策改革支持的系统性变革，这些努力可能永远无法充分发挥其潜力。
我们的未来取决于下一代是否具备在本世纪取得成功所需的技能。
原文： https://spectrum.ieee.org/computer-science-education-gap