贯通小学与大学:智能时代信息化教育的体系变革与创新*——日本《信息教育课程设计指南》解析
2021-10-12王建虎崔肖肖张丹玲童名文
王建虎 崔肖肖 王 芸 张丹玲 童名文
(1.华中师范大学 教育信息技术学院,湖北武汉 430079;2.新疆师范大学 继续教育学院,新疆乌鲁木齐 830017)
一、引言
通信技术、互联网、人工智能、物联网等新技术的飞速发展,正在不断影响并重构着我们的社会和生活,人类也将跨入万物智联的智能时代。近年来,加拿大、英国、美国、欧盟等国或组织相继发布人工智能国家发展战略规划,大力布局和推动人工智能等新技术。如,美国的《国家人工智能研究和发展战略计划》及“美国人工智能倡议”、俄罗斯的《2030 俄罗斯国家人工智能发展战略》、英国的《在英国发展人工智能产业》、法国的《法国人工智能综合报告》、新加坡的“人工智能新加坡”项目、欧盟的《人工智能白皮书》等,都包含着对智能时代人才培养的顶层设计与布局。一方面,培养什么样的人工智能(AI)人才、怎么培养AI 人才正成为各国工作的重点[1]; 另一方面,人工智能正成为未来教育变革的重要动力,对人才培养、学科设置、课程教学等都产生着重要影响[2]。
日本面对人工智能及信息通信技术(ICT)发展带来的新挑战,也开始积极布局人工智能发展战略,并于2019年出台了《人工智能战略2019》计划,定义了日本智能时代的社会形态——Society 5.0; 同时,思考和审视智能时代日本儿童未来生活所需的素质和能力,以及如何进一步强化创新性人才的培养问题。为此,日本把“信息活用能力”与阅读理解能力、独立思考及表达的能力、通过对话和协作产生理解的能力等,构成Society 5.0 时代学生的重要能力。伴随着新课程及其“高大接续”[3]改革的推进,信息教育改革成为日本当下最具时代特点的研究课题。2020年9月,日本出台了《信息教育课程设计指南——从初等教育到高等教育》(日本简称《信息教育课程设计指南》,本文以下简称《指南》),从此开启了从小学开始,再到中学,直至通向大学的一体化信息教育课程体系。其中,对编程教育、程序设计、大数据等课程内容的设计,则充分体现出日本在教育战略上对未来智能社会所需的人才该具备何种素养的考量。
我国也在2017年印发了《新一代人工智能发展规划》,强调发展智能教育,主动应对新技术浪潮带来的新机遇和新挑战,提出要引领世界人工智能发展新潮流,人工智能产业竞争力在2030年要达到国际领先水平。将教育信息化作为教育系统性变革的内生变量,支撑并引领教育现代化发展,推动教育理念更新、模式变革、体系重构,更是《教育信息化2.0行动计划》的重要意义所在。智能时代所需的人才怎么培养?智能教育如何开展?中小学包括人工智能在内的信息教育课程如何规划等,正在成为重要课题。为此,本文以《指南》为主要参考和切入点,结合日本教育信息化系列举措,聚焦日本信息教育改革新动向,分析日本信息化教育改革的新特点,以期为我国教育信息化,尤其是如何应对智能时代需求与特点的信息教育课程体系的规划及建设,提供一些参考。
二、《指南》出台的原因及过程
为了保证日本本科教育的质量,培养“21 世纪新型国民”,早在2008年,日本就发布了《关于“建立学士学位课程教育”的回答》,提出了日本大学授予学士学位的人所应该具有的素质和能力,即“学士力”。具体包括:“知识与理解”“通用性技能”“态度与志向”以及“综合性学习经验和创造性思考能力”四个方面。为了保证大学(学士)各专业课程领域的质量,日本科学委员会组织30 多个专业委员会,负责研制和列出每个领域的学士学位专业课程中要教授的知识体系和能力,并制定和发布了30 多个领域的参考标准,信息学也位列其中。2016年3月,信息科学技术教育分科会在日本学术会议上,发布了《大学教育分领域质量保证的教育课程编制参考标准——信息学领域》(后简称《信息学领域的参考标准》)。
《信息学领域的参考标准》给出了信息学的定义和学科固有特性,以及各专业领域学生应当掌握、理解、获取的信息学知识和能力等。值得重视的是,《信息学领域的参考标准》 从学术立场上定义了信息学的学术体系,首次提出将信息学定义为元科学。也就是说,信息学被定义为其他领域学科的基础之一,拥有了和数学一样的学科地位,这避免了以往信息学追逐技术而使得信息学有关的教育(信息教育)被人为矮化[4]的情况。
过去近30年来,日本的中小学信息教育,经历了中小学信息教育的提出、以计算机应用为核心的信息教育、中小学信息教育课程体系化[5]等多个阶段。受以人工智能产业发展为先导的全球第四次产业革命以及“Society 5.0”战略影响,日本开始将基础教育中的信息教育新课程制定,置于所有教育课程制定工作的前列[6]。高等教育系列课程质量标准研制,几乎同步于基础教育的新一轮课程改革。伴随2017年以来新一轮中小学《学习指导要领》(相当于国内的新课程标准)的实施,日本不断出台教育信息化改革措施,跨入了信息教育系统变革最密集、最频繁的时期。主要表现在新《学习指导要领》中,信息素养被界定为基础教育阶段中小学生应形成的三大能力之一[7],“利用信息的能力(包括编程教育)”被列为重要事项[8]。就信息教育课程而言,其核心要点是开始将高等教育以及全民教育中的信息教育,进行一体化设计,全都纳入全学段课程体系改革重要事项中。《信息学领域的参考标准》最后增加了一个“作为专业基础教育和教养教育的信息教育”项目,该项目提出信息学的学习不仅限于信息学专业,应该成为广大国民拥有的现代素养一部分。并指出:每一个公民所拥有的信息技术造诣和技能,甚至可能影响到国家的存亡。作为高等教育基础的大学信息教育,有必要扩展到初等和中等教育中,以扩大和加深学生对信息学的理解。在初等教育和高等教育的各个科目中融入信息教育内容,高中单独设置信息科,利用信息科进行信息学教育,而大学则将信息学定义为共通的教养教育(共同教育、通识教育)。
《信息学领域的参考标准》不仅适用于信息学本身,也适用于信息学以外专业课程中的基础教育,还进一步体现了从小学、中学教育通向大学的信息教育课程的基本思想,描述了信息学进入每个学科领域的理想形象[9],但其还无法直接作为课程实施的内容规范。因此,为每个教育阶段的信息教育提供更详细的课程内容划定以及实施指导,便成为一项重要的任务。因此,从2018年1月开始,日本信息学教育小组委员会就开始了从《信息学领域的参考标准》到课程的细化工作。经多轮会议研讨,最终于2020年9月经由日本学术会议干事会议(第298届)批准,正式发布了《信息教育课程设计指南——从初等教育到高等教育》,即《指南》。它是日本历史上第一个 “在广阔的信息领域展示学习系统的指南”[10],顺应了“高大接续”改革的需要,首次系统地将从小学、初中、高中直至大学所需学习的信息学内容,进行了一体化规划和设计。它既可以是初等教育、中等教育课程编制的重要参考依据;同时,也成为高等教育信息类课程内容选取的重要蓝本。《指南》的出台,将会影响日本未来的信息化教育发展,围绕此开展的系列信息化教育变革及其创新正在全面铺开。因此,我们有必要结合相关变革对《指南》进行系统分析和解读。
三、《指南》的总体框架及实施特点
《指南》详细描述了从小学到大学的信息教育课程内容,并以“一致的方式”组织起来,作为“信息教育的共同标准”[11]。也就是说,《指南》详细描述了不同学习阶段的信息教育课程内容,并利用一定方法将各学段内容系统地组织起来,使其成为各学段实施信息教育时的参考依据。基于此,该《指南》包括简介、内容框架、学习内容、学习水平及教学方法、总结、附录等多个部分,其核心内容,可以抽象为如图1 所示的内容框架。
《指南》开篇指出:《指南》的制定主要参考《信息学领域的参考标准》,随后重点对信息教育课程内容(学习内容)进行了分类,接着规划了每个学段应该学习的课程内容,以及每种类型的课程内容在不同学段应该达到的学习水平,并对每一学段课程内容的实施(教学方法)提出建议。附录部分则对课程内容对应的专业术语进行了相应的解释和说明。《指南》可为课程设计人员、教师提供工作参照,有助于其早日实现信息教育课程体系由初等教育至高等教育的一体化、融合式及贯通式设计与教学实施。
(一)《指南》编制的系统性参照
《指南》作为日本信息教育的“共同标准”,其制定参考了不同学习阶段的系列教育政策文件。如表1 所示,从初等教育至高等教育,分别参考了《幼儿园教育要领》《小学学习指导要领》《初中学习指导要领》《高等教育学习指导要领——信息篇》《关于“建立学士学位课程教育”的回答》以及《信息学领域的参考标准》[12][13]等文件。其中,在初等教育和中等教育层面,《幼儿园教育要领》《小学学习指导要领》《初中学习指导要领》及《高等学校学习指导纲要——信息篇》 是日本在智能时代大背景下发展学生核心素养的纲领性文件,相当于国内的新课程系列标准。在大学层面,一是参考了于2008年发布的《关于“建立学士学位课程教育”的回答》,二是参考了于2016年发布的《信息学领域的参考标准》,这两份文件发布的目的都是为了保障高等教育的“学士力”。
表1 《指南》的制定参考依据
在《指南》的编制过程中,注重了相关政策的综合统筹,具体采用了自上而下的路径,以高等教育的学士力为最终目标,根据各阶段学习指导要领确定初等教育、中等教育主要的信息教育课程内容。因此,《关于“建立学士学位课程教育”的回答》和《信息学领域的参考标准》是制定《指南》的主要参照依据。
首先,在课程目标方面,《关于“建立学士学位课程教育”的回答》中定义了大学生“学士学位能力”目标,《信息学领域的参考标准》 进一步定义了信息学专业领域应该达成的目标,具体包括:知识和理解、通用技能、专业技能三个维度。《指南》则继承了《信息学领域的参考标准》中提出的分类标准,将信息教育达成的目标分为:信息学固有知识的理解、通用技能及专业技能三个维度,如表2 所示。其中信息学固有知识,对应《信息学领域的参考标准》中提出的一般信息原则(信息一般)、计算机处理信息的原理(信息处理)、设计与实现处理信息的相关技术(机械信息)、对处理信息的人类社会的理解(人类社会)、建立在社会中使用的信息处理系统(系统)等五部分。通用技能和专业技能同样采取《信息学领域的参考标准》的建议,把通用技能分为创造性、逻辑推理能力、问题解决能力、交流表达能力、团队合作能力、主体性等维度;专业技能分为信息处理能力、运用管理信息系统的能力、信息伦理与信息社会三个维度。
表2 《指南》中11 类信息学内容与三维目标的关系
其次,在课程内容方面,《指南》将信息学领域的课程内容划分6 大领域11 种类别,并在《指南》的第二部分详细阐述了这11 类知识与三维目标的对应关系。例如,A 类知识对应的信息学固有知识包括信息一般、机械信息、信息处理、人类社会、系统;对应的通用技能包括:逻辑与问题解决能力;专业能力则包括伦理社会。
同时,《指南》 的制定着重参考了各阶段的学习指导要领。《小学学习指导要领》中提到日本小学阶段不单独设信息学科,因此,《指南》中提出了将信息学教育内容与小学其他学科内容整合的策略。《初中学习指导要领》说明初中阶段的信息教育内容,主要集中在了“技术·家庭”科中。高中阶段信息学科分为高选和高必,即《信息I》和《信息II》。
(二)信息教育课程内容的体系化设计
为了使知识与理解、专业能力、通用能力的培养落到实处,首先要解决的问题是学生学什么的问题。正如表2 所示,《指南》 将信息教育的课程内容系统地分为“信息和计算机的工作原理”“程序设计”“组织和创建信息及处理数据”“了解信息交流和信息媒体”“信息伦理和利用”“综合处理信息的能力” 这6大领域。这6 大领域的内容,又具体细分为“信息和计算机原理”“信息的整理和创造”“模型化与模拟优化”“数据及其处理”“计算思维”“利用和构建计划”“沟通、媒体和协作”“信息社会、媒体和伦理、法律和制度”“逻辑性和客观性”“系统思维”“解决问题”这11 个子类别,分别用英文字母A-K 依次表示。前5个领域,即A 类-H 类知识主要目的是培养学生知识与理解、专业能力及通用能力;而I 类-K 类以通用能力为中心,被定义为通用技能,属于高中信息科中主要的学习内容。因此,在日本这6 大领域又被表述为“5+1”领域。
《指南》明确了不同领域具体的课程内容,通过对《指南》进行系统梳理和分析,我们整理并抽取出了如图2 所示的课程内容结构。《指南》在每一个课程内容下提出3-5 个学习项目(课程内容),并用“类别号+数字”表示,如图2 左半部分所示。例如,类别A 下包含了A1、A2、A3、A4 及A5 共5 个学习项目,以此类推。其中,类别E、类别I、类别H、类别J 下包含3 个学习项目,类别C、类别D、类别F、类别K 下包含4 个学习项目,剩余类别包括5 个学习项目。图2 右半部分则展示了小学阶段的课程内容分布情况,初中阶段、高中阶段及大学阶段的课程分布呈现类似的特点。图中被黑色背景标识的属于小学阶段信息教育可以参照选择和教授的课程内容。结合表2 可知,学生需要学习的课程内容包括A(信息和计算机原理)的全部学习项目、B(信息的整理与创造)的B1-B3 的学习项目、D(数据及其处理)的D1 学习项目、F(利用和构建计划)的F1-F2 的学习项目、G(沟通、媒体和协作)的全部学习项目、H(信息社会、媒体与伦理等)的H1 及H3 学习项目和I(逻辑性和客观性)的I1 及I3 的学习项目。每一个学习项目对应一个课程内容,且每一个课程内容还会考虑不同学段的学习水平状况。
(三)信息教育课程与学段的匹配策略
日本在其新课改中十分注重纵向幼、小、初和高各阶段的结构化、一贯性设计[14]。如图3 所示的“信息教育树”,展示了《指南》针对信息教育从初等教育到高等教育一贯性设计思路,信息教育的阶段包括小学信息教育、初中信息教育、高中信息教育、大学共通教育、大学专业教育等五个阶段,每一阶段的信息教育,都十分重视信息学与其他科目的交叉融合。
《指南》之所以基于学段对信息教育课程进行一贯性、结构化的规划与设计,主要原因有两点:一是受课程性质的影响,信息教育领域不断有新技术引入,其学习内容还未达到绝对的稳定状态,这导致不同阶段的学习者学习内容混杂。例如,在进行机器学习的课程时,初中生和大学生可能学习同样的内容[15]。二是虽然在《信息学领域的参考标准》中论述了从初等、中等教育到大学共同教育的教育课程中的信息教育,以及信息学以外的专业课程的基础教育,但是只展示基本想法,没有详细说明[16]。《指南》利用“L+数字”的形式,将每个学习项目划分为四个不同知识水平层次,明确每个学段相对应的课程内容及其应该掌握的程度。例如,表3 展示的是知识类别A(信息和计算机原理) 中的各学习项目与不同学段的匹配关系。类别A 一共包括五个学习项目,在每个学习项目下明确不同学段的学习内容。比如,项目A1(信息的特性及其表现方法),分为A1-L、A1-L2、A1-L3 及A1-L4 四个学习水平,其中A1-L1、A1-L2属于小学阶段学习内容,A1-L3 属于高中阶段学习内容,A1-L4 属于大学阶段学习内容。
表3 不同学段信息教育课程水平划分
同时,《指南》 还明确了不同学段信息教育的学习水平。所谓不同的学习水平是指根据每个学段对应的信息学课程掌握水平的不同,进一步划分课程内容,为学生的发展提供定制化的学习内容,以保障全体学生各有所长。《指南》将信息教育的学习水平,根据学段进行了如图4 所示的划分,小学阶段和初中阶段分别被划分为三类学习水平; 高中阶段和大学阶段被划分为四类学习水平。
小学阶段涉及小情、小他、小般三个水平,其中小情水平的学习内容是初中信息学课的入门知识,小他水平表示在学习其他科目时所涉及的信息学内容,小般表示全体学生都应当掌握的信息学内容,属于通识教育领域。初中阶段包括中情、中他、中般三个水平。中情水平的学习内容主要集中在“技术·家庭”科中,其先验知识是小情水平的学习内容,中他水平与小他水平类似,其信息学内容主要集中在除“技术·家庭”以外的科目中,中般水平的信息学内容是全体学生都要求掌握。高中阶段主要包括高必、高选、高他、高般四类学习水平。其中高必水平下的学习内容是全体学生都必须掌握,高选水平指的是进入高等教育的学生应当学习的信息学内容。除高选、高必的信息学内容外,其他所有内容都属于高他水平。高般水平中的信息学内容不在特定科目内,而是作为全体学生的学习内容。大学包括大情、大他、大普、专业基础教育四个水平。大情水平的学习内容主要作为信息学专业大一新生的学习内容,大他水平(主要指大学一年级)是大学共同教育,其内容主要是通过信息科目以外的科目来习得,大普水平属于普遍事项教育,这个内容在取得学士学位之前,通过毕业研究等方法掌握。这里以A1(信息的特性及其表现方法)为例,不同学段内容的设定如下:
A.信息和计算机原理
A1.对信息所具有的特性及其表现方法的知识和理解。(知识:一般信息)(知识:机械信息)
L1:什么是信息(通知)? (小情)
L2:指信息可以通过外部化(书写等)来记录、表现。(小情)
L3:数字/模拟,二进制表现,多种信息的表现方法。(高必)
L4: 个体和组织以及对它们来说信息交换所具有的意义。(大情)
值得注意的是,在高等教育阶段,《指南》既重视信息教育本身优势的发挥,又注重信息教育与其他专业及学科的融合。《指南》作为信息教育的共同参照,详细展示了高等教育阶段专业基础教育应学习的信息学课程内容。《指南》把大学阶段的专业基础教育中所涉及的专业,分为哲法(哲学、法学、政治学等)、言心(文学、地理学、心理学等)、生农(生物学、农学、医学等)、社经(社会学、经济学、管理学等)、理工(理学、工学)五个不同专业组,并在11 个知识分类下详述每个专业组应开展的信息教育内容,实现了按照专业群组划分信息教育课程的目标。因此,其具有更强的针对性和定制化特点。例如,A 类知识下的A4-L4 属于(哲法)(社经)的学习内容、A5-L4 属于(理工)的学习内容。
(四)信息教育课程的分段实施建议
《指南》不仅对课程内容进行了从小学到大学的贯通设计,描述了课程在不同学段的实施特点及实施策略,给出相应的建议。根据《指南》的表述,我们绘制如图5 所示的信息教育课程各学段的实施特点,以便可视化呈现《指南》对各学段的实施建议。
1.小学阶段注重体验感和真实感,以培养学生思考与解决问题的能力
《指南》建议,小学阶段在实施信息教学时要注重学生的体验感和真实感,以培养学生思考与解决问题的能力。《指南》提出,仅凭课堂讲授,学生无法完全掌握小学阶段需要学习的基础理论知识,且小学生在思维培养以及想象力培养方面,可塑性比较大,存在理解水平不高、动手操作能力不强等问题。因此,在教学时要更加注重学生的体验感和真实感,以帮助学生更好地掌握所学知识,为下一阶段的学习打下坚实基础。《指南》提供了多种增加学生体验感和真实感的做法,例如,开展以交流和自主操作为中心的体验活动,通过讨论、角色扮演、让体验者讲述真实故事等形式,提升学生的体验感和真实感。除此之外,小学生初次接触信息学,需要初步了解信息的相关概念,以对信息形成正确的认知。那么,如何让小学生主动思考信息的意义? 《指南》给出了三点建议: 一是在课堂读写过程中自然掌握部分信息内容; 二是偶尔提及信息学知识,让学生意识到其存在;三是将信息学知识融入到日常活动中,以引起学生的注意。比如,在处理信息内容“信息的多种排列方法”时,可以考虑在日常的排列活动中让学生参与学习。日本的信息教育与我国的不同之处,在于日本并未在小学阶段设置信息学科,小学阶段的信息学习活动主要融入在其他学科或在综合实践活动过程中。例如,在语文课堂读写的过程中体验信息的相关含义,借助政治学科开展信息安全方面的教学等。
2.初中阶段强化技术和建模意识,以培养学生客观的评价能力
与小学阶段相比,初中阶段虽然在学科上对关于“信息”的内容没有进行调整,但进一步强调了在小学内容基础上的系统学习以及通过体验、实践、创造等活动的学习,从而让学生掌握相关的知识与技术[17]。这一阶段更加注重技术的学习,强调用技术解决信息问题。例如,《指南》中提出“鼓励学生自制小程序、利用软件处理信息,自行组装和控制简易型移动设备”等。除此之外,初中生在学习初中数学知识后,其抽象思维能力必然有所增强,因此,教师可以在教学过程中传达一些抽象概括的思想,以便为学生解决问题提供新思路。《指南》也指出,在处理具体问题时,教师应抓住机会向学生介绍模型、建模、模拟等方面的知识,培养学生的建模思维,从而提高学生解决问题的能力。初中生已具备解决问题的基本能力,如何举一反三、系统地解决相似问题及衍生问题,成为初中阶段需要完成的课题,这与学生是否具备梳理归纳、反思评价的意识紧密相关。为此,《指南》中提到“要培养学生适当评价及运用技术的能力与态度”,要求初中生基于已掌握的基础知识和技术,以及对技术与社会、环境等关系的理解,对技术现状与运用方法等给予客观评价,并能够积极加以运用。
3.高中阶段强调衔接性和灵活性,聚焦学生系统化解决问题的能力
高中阶段是连接义务教育和大学教育的桥梁,该阶段的信息教学更加注重衔接性。《指南》指出,高中阶段的信息教育需要满足两个目标: 一是使毕业后直接进入社会的学生,充分掌握信息社会所要求的内容(高必);二是使进入高等教育的学生,具备必要的信息基础(高选)。为此,在中学之后,其他课程灵活采用信息技术的相关内容是很重要的,即,高中阶段更加要注重信息技术的灵活使用。例如,建议学习高中必修科目时,最好与目前需要解决的实际问题相联系,解决问题的情境也不限于当前课堂。与此同时,为适应时代发展所需,高中阶段的信息教育应更加注重对学生系统思维的培养,引导学生按照梳理思路、构建解决方案、反复修改等步骤来解决问题。《指南》中加入大量规划、设计、呈现类的信息教育内容,并考虑到学生后续阶段学习和工作的需要,提倡用制作网页、音频、视频等多媒体内容的形式加以解决。例如,建议学生在理解“离散的模型图、如何组装模型”时,可以在自行设计信息系统的过程中使用模型图等形式,便于在实际操作中深入理解。
4.大学阶段兼顾通识性和针对性,提升信息技术的适配能力与可拓展性
《指南》对大学阶段信息学科目的划分,体现了教学实施策略的通识性和针对性,大学阶段重点培养学生在社会各领域中应用信息技术并解决相关问题的能力,即信息技术的适配能力。《指南》将大学阶段的信息学科目分为四类,即“大情”“大普”“大他”和“专业基础教育”。其中“大情”“大普”和“大他”是每个领域的大学生都要学习的信息教育内容,各领域之间的实施方式差异不大,体现了信息教育的通识性。由于各个领域的专业知识和学习方法存在较大差异,因此,可将大学阶段的专业基础教育细分为五个专业组,在每个专业领域有针对性地设立课程来解决信息问题,充分发挥学科优势,以体现大学阶段开展信息学的针对性。例如,《指南》建议在法学领域设立专门的课程,讲解如何从法学的角度理解信息风险。在政治学领域设立相应课程,讲授与信息技术风险相关的案例并进行分析。为了进一步提高大学生的就业能力,提高大学生解决各领域实际问题的水平,《指南》加强了学生在计算、编程、建模和策划等方面的学习内容。例如,在程序设计类课程中,对学生所提交设计程序的优点,尤其是创新点进行了强调;在学生媒体的课程中,让学生自己成为策划者或制作者;借助毕业设计、毕业研究、校外实习等形式,充分发展学生的编程及策划能力,从而不断拓展学生的能力适用范围。
四、日本信息化教育的体系变革与创新,对我国信息化教育的启示
《指南》出台虽然时间不长,但却对日本信息教育具有里程碑式意义。其价值在于:通过信息课程的一体化贯通设计,实现了各阶段信息教育所涉及的目标、标准、规范,课程设计的对接与转换,课程地位、课程体系以及课程实施方式等实现多维度、系统化布局和有效落实,对面向未来人才培养所需的信息教育课程,进行了较为科学的一体化设计,这必将大大强化甚至重构未来日本的信息教育,并对智能社会所需创新性人才的培养,产生较为深远的影响。同步于《指南》颁布,日本还围绕信息化教育,开启了智能时代的 “School 3.0 构想”、GIGA 学校的大规模建设等战略部署。我们认为,日本信息化教育的体系变革与创新,以及《指南》所反映出来的对信息学学科的地位重视,包括对信息学如何与其他学科有效融合,课程设计如何确保与全学段学习的匹配。以及如何为大学不同学科群组提供合适的课程内容,如何在社会化场景中实现编程教育的实施等。对上述这些诸多现实问题的考量,对我们的教育信息化改革和教育教学创新,具有借鉴和启发意义。结合我国信息化教育2.0 发展战略及信息技术教育课程实际情况,我们提出如下几个思考和建议:
(一)切实提升全民信息素养,拓展智能时代教育信息化的深度与广度
面对未来生活所需的素质和能力以及所需创新性人才的培养问题,日本中央教育审议会认为,日本中小学信息教育不仅只是培养高效率的劳动者,而是要通过教育改革培养能创造出新价值的人才。信息教育的目标,包括了信息活用的实践力、信息的科学理解以及参与信息社会的态度等。因此,在学校教育中,不仅要教会学生生存的知识与技能,还要培养其在未来智能化时代活跃在国际舞台所需要的资质和各种能力。日本强调信息技术的活用,代表着信息教育的工具价值向素养价值的转变。除了学校内的信息教育外,日本政府已认识到在 “Society 5.0”时代,信息和信息技术将成为每个人工作与生活的有机构成部分,每个人都需要具备数字化阅读理解能力、信息应用能力、搜索与关联能力、独立思考并表达的能力、线上线下对话和协作解决问题的能力等。《指南》甚至提及学龄前儿童的信息启蒙教育,指出学前教育虽不是全员接受,但是义务教育入学前接触计算机并对网络信息及其相关领域产生兴趣,养成儿童思考与探索的习惯是可取与必要的。由此,信息素养的提升成为全民要求,整个教育信息化建设必须重视多部门合作与官民协同[18]。信息教育与相关行业、政府和学术界合作推动,也正在成为一种趋势[19]。
在我国,受地域、经济、教育发展不均衡等因素影响,公众信息素养教育长期被忽视,其实施效果明显滞后于世界很多国家[20]。我国现阶段信息素养教育发展也不平衡,各方参与者缺乏有机的协同合作,缺乏科学完整的“信息素养教育框架”[21]。尽管我们的互联网普及率以及应用水平世界领先,但信息素养作为一种公众都应该具备的基本素养,并没有得到很好的普适性培育。由于信息素养的缺乏,导致面对大数据、人工智能等新技术冲击,公民信息频频泄露,电信诈骗屡屡得手,信息伦理常受挑战,数字治理难度也越来越大。目前学校领域内的信息教育,已经不能满足和支撑智能时代全民所需要具备的信息素养与数据素养。我们认为,教育信息化在深度上,除了要满足一般信息技术的基本知识和基本技能外,正确应用信息技术进行学习、合作、交流和具备解决问题的能力,以及形成与智能时代相匹配的数智意识及其伦理,成为关键所在;教育信息化在广度上,要突破校园的“围墙”,除了让信息素养进中小学课标,进大学不同学科(专业)的专业标准外,还应该让信息教育成为面向所有人的教育,让信息与数字素养的提升,成为终身教育、全民教育的重要目标。
(二)提升信息技术的学科地位,增进信息技术与其他学科深度互嵌与融合
信息技术与教育教学深度融合是我国教育信息化2.0 的重要理念,随着信息技术对教育的革命性影响作用日益增强,国内信息技术与课程的关系从原来的“整合”走向“深度融合”,教育系统是否产生结构性变革[22],成为信息技术与教育教学的深度融合能否实现的关键所在。如,用信息技术支持教语文课,还是在语文课上统整、实现信息技术学科的目标,这是一个教学融合还是课程融合的问题。面对信息教育,以往我们的主要关注点是信息技术及其教育应用,即,一方面我们需要考虑信息技术课程怎么编制,怎么实施; 另一个方面则是关心教师或者学生如何在信息技术或者信息化环境支持下有效地教与学。我们认为,当前信息技术进入其他学科的方式更多地是以一种工具形态,或者教学要素出现,尚未成为课程内容,甚至是课程目标。日本信息教育的课程布局,在某种程度上已完成了信息技术作为单一学科或者一个教育教学的工具属性,向全学科内容有效融入的课程属性的转换。也就是说,信息学的目标不单是信息技术课程的目标,还将成为其他学科的共有目标;信息学的内容也正在以各种形式,以本体的方式嵌入各种学科,发挥元科学的基础性、必要性和统领性价值,从而使信息学与学科课程有机地互嵌并融为一体。例如,信息学与小学语文课的融合中,把学生利用计算机输入文字等作为学习中必要的信息手段,以使儿童能够自主选择和利用信息手段; 在小学数学中,利用编程找出两个数量的关系,使用表和公式考察其变化的特征,便是一种必备的能力[23]。
(三)统筹信息技术课程规划,重视基础教育到高等教育课程的衔接与贯通
一直以来,信息技术课程都是新课程改革中内容变动最多或最频繁的,一方面,在于信息技术本身的发展与革新速度很快,新技术的不断迭代必然带动技术知识和信息技术学科知识的变革;另一方面,信息技术课程的体系也是在不断完善和充实中。“什么知识最有价值”这一根本问题,在技术日新月异的今天显得更为突出,信息技术课程尤为如此。除此之外,“如何组织知识”又是另一个重要问题,体现在课程上就需要回答学生在不同阶段应该学习哪些知识,以及哪个层面或者何种深度的知识。在这方面,日本在信息教育课程的规划上,将“高大接续”及初中小学信息学进行一体化贯通式课程设计,从基础教育到高等教育的信息教育课程进行了有效衔接,在内容的安排上做到了深度和广度上的兼顾,并且与学习阶段的进行匹配,这种改革与创新值得借鉴。
我们也正在经历相似的过程,譬如,高中信息技术通过设置必修和选修课,很好地平衡了高中学生信息素养、信息技术学科核心素养、学科基础知识与技能等必修课程所涉及的基础性要求;同时,还满足了学生升学、个性化发展需要等选择性必修课程,以及兴趣爱好、学业发展、职业选择等选修课程等多样化的需求。选修课的设计,为学生将来进入高校继续开展与信息技术相关方向的学习,以及应用信息技术进行创新或创造提供条件。由此,高中信息技术为大学奠定了信息素养基础,同时,也为进入大学信息技术相关方向学习做了很好的入门准备。但我们还缺乏一种整体性的设计思路,以及一体化的实施策略。比如,信息技术作为大学各专业的前置准备的发展性功用或者选拔性功用略显不足。同时,初中、小学段的信息技术课程,如何做到与高中阶段乃至大学的衔接与贯通,还有待深入研究与探索。
(四)改革信息教育课程供给,优化高校信息教育课程的定制与输出
为了提升大学生的信息素养,我国高校通常会将信息素养类课程作为公共通识类课程进行开设,在满足了大学生对信息技术一般性需求的基础上,教育教学中我们还会面临不同专业对信息素养公共课程的需求和期待,但就目前已经抽取出来满足大学生们共有需求的、统一而有限的信息素养课程内容,还无法满足来自不同专业的个性化需求。那么,该如何优化高校信息教育的课程结构?日本的做法值得借鉴。正如前述,日本是在信息学的通用教育中,根据各领域开展信息教育的相似性[24],将大学各个专业大致分成了五块,并为每块规划了信息学的课程模块,使得信息学课程更具有针对性。这样既保证了信息学通识性目标的达成,同时还为信息学与其他学科群组融合,提供了课程支持。
我们认为,国内的信息素养类公共课课程规划,在策略上需要打破传统的路径依赖,根据我们不同学校各种专业的特点,析分出对信息技术有着相似需求的专业群组,并编制出适合不同专业群组的信息化课程。当然,我们也可以根据不同专业的特点,开发出相应与信息技术有效融合的课程模块,最后进行按需定制不同专业的信息教育类课程。这就需要改革信息素养类课程的供给结构,增强课程开发者和授课教师的因材施教能力和课程开发能力,以促进信息技术与大学课程的深度融合。
(五)推动社会智能化教育资源的开放共享,拓展校外副渠道的育人场景与价值
在今天,信息化教育与智能化教育已密不可分。因此,探索人工智能技术与教育环境、教学模式、教学内容、教学方法、教育管理、教育评价、教育科研等的融合路径和方法,建立以学习者为中心的教育环境,提供精准推送的教育服务,实现日常教育和终身教育定制化,是我国当前智能教育的重要内容。智能教育的开展离不开智能教育资源的支撑。而人工智能最前沿性的应用更多存在于社会化场景中,具有很强的教育价值。因此,如何将社会智能化教育资源加以有效利用,进一步开拓校外副渠道的育人场景与价值,已成为智能教育面临的新课题。
日本十分关注基础教育中人工智能的普及,《人工智能战略2019》提出,在2025年前实现日本人工智能基础知识教学在高中及大学的普及。而从2020年4月开始,日本就正式开启了新课程的实施,在对国内外编程教育充分调研的基础上[26],在小学阶段率先开启了编程教育,编程便作为数学和科学学科活动的一部分进入小学;从2021年开始,初中开始增加了编程和信息伦理学;从2022年开始,课程《信息I》开始进入高中阶段学习,2023年起实施《信息II》[25],人工智能类新课程正有序开展。《指南》中划定F1-L1 及F2-L1 作为小学的编程内容,并提出以实习为中心的体验性学习和掌握技能作为课程实施建议。课程内容方面则融合了多个课程,比如,在教材呈现方式上有不插电编程、游戏类、文字语言、可视化编程、机器人、视觉语言等;在课程实施上既包含了校内课堂中的活动课(如,俱乐部活动),还包括课程之外的学校场馆(如,竞赛、社区编程实践等)。
尤其值得关注的是,日本强调了校外综合活动中的编程学习(如,研学活动、志愿者活动等)。可以说,日本的编程教育课程已经从单独设置课程走向课程集群式融合,课程形式上涵盖了多种类型。课程实施从课内延伸至课外,很多日本高科技企业、科研机构都为学校教育开发了用于人工智能教育启蒙、参与学习及实践的教学场景、课程资源以及系统的教学方案。比如,借助于未来学习联盟等,让学生在社会化场景中反复体验、接触和学习编程。学校、家长、社会、企业等多种力量的参与,让中小学智能教育成为一种全民参与的活动。“如何在社会中使用编程”“在探索性学习的过程中找到合适的位置”[27],这些体现的是一种跨专业、跨行业、跨人群等多元协同育人的理念。
近年来,国内的智能教育方兴未艾,人工智能被广泛应用于许多高新技术企业中,这些企业和行业应用场所往往蕴藏着丰富的教育资源,可以大大拓展课程内涵,通过信息教育可使学生接触、体验更多的AI 技术与相关知识。同时,很多企业研发中心、社会培训机构、场馆、编程类软件产品、创客类硬件产品等等,都在以各种方式融入中小学人工智能教育课程及其实施中。为此,在中小学校课后服务中的主渠道作用外,如何理顺和规范这些校外资源,使其良性地为智能教育的提升助力,为创新型人才培育服务,值得我们关注。
五、结语
综上所述,日本的《指南》注重作为“元学科”地位的信息学如何进入课程的问题,首次设计并实现了小学到大学的信息教育课程的一体化贯通体系,规划了不同学段信息教育的课程内容及其课程实施方式,这对智能时代日本的信息教育发展与人才培养,必将产生深远的影响。
我们也应该看到,《指南》 的编制系统参考了近几年信息教育相关的政策与文件,也继承了诸多现行新课程的内容,并以高等教育的“学士力”为最终目标,根据各阶段学习指导要领,规划初等教育、中等教育的信息教育学习内容。在一定程度上,是在尽可能不影响现有信息教育体系运行的情况下,对原有课程体系加以糅合和规划。在创新与变革的同时,也带有一定的妥协性,这也反映出课程改革的渐进性特点。《指南》作为一种课程参照、甚至是课程编制的依据,需要经过多年实践的检验,还需要针对学段进行课程目标、内容、水平、实施建议等问题的细化。未来还将面临着信息教育课程案例打造和示范、信息教育课程评价的跟进、课程编制者、一线教师的理解和采纳,以及面对新技术和新需求时课程系统的更新等诸多问题。但《指南》对信息素养的全民培育、信息技术学科地位重塑、信息教育的课程体系贯通设计及与其他学科深度融合,尤其是大学信息素养课程的按需规划以及社会化场景人工智能教育等的探索,对我们无疑具有重要的参考价值。