計(jì)算機(jī)教育的科學(xué)研究和展望

張 銘

（北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100871）

張 銘

0 引言

隨著信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，勞動(dòng)力市場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求越來(lái)越大。美國(guó)白宮的報(bào)告預(yù)測(cè)2020年計(jì)算機(jī)科學(xué)人才的缺口將達(dá)到140萬(wàn)名，而相應(yīng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生只有40萬(wàn)人。2016年1月，美國(guó)政府推出“全民計(jì)算機(jī)科學(xué)行動(dòng)計(jì)劃”（ComputerScienceforAll Initiative），斥資40億美元普及計(jì)算機(jī)科學(xué)教育，尤其重視推動(dòng)青少年編程教育，包括培訓(xùn)教師、研發(fā)教材和教學(xué)資源、舉辦競(jìng)賽等。

在美國(guó)的刺激下，英國(guó)、法國(guó)、芬蘭等國(guó)家相繼出臺(tái)政策，推動(dòng)計(jì)算機(jī)教育。英國(guó)就業(yè)和技能委員會(huì)（UKCES）發(fā)布的最新報(bào)告顯示，未來(lái)十年，計(jì)算機(jī)人才將成為英國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要推動(dòng)力。

2017年初，國(guó)家教育部、人力資源社會(huì)保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，預(yù)測(cè)到2025年，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和電力裝備領(lǐng)域的人才缺口將超過(guò)900萬(wàn)人。

20 16年印發(fā)的《國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》

指出，以信息化驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代化，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)，是落實(shí)“四個(gè)全面”戰(zhàn)略布局的重要舉措，是實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)的必然選擇。沒(méi)有信息化就沒(méi)有現(xiàn)代化，信息化的核心要素是信息技術(shù)人才，特別是創(chuàng)新和拔尖人才。

計(jì)算機(jī)教育關(guān)系到國(guó)家未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)力的問(wèn)題，關(guān)于計(jì)算機(jī)教育的科學(xué)研究迫在眉睫。國(guó)家自然科學(xué)基金委經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研，確立了支持教育創(chuàng)新的基本設(shè)想，即通過(guò)自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助部署，廣泛吸引不同領(lǐng)域的科學(xué)家開展多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)研究，來(lái)解決教育創(chuàng)新發(fā)展中亟待解決的科學(xué)問(wèn)題，更好地運(yùn)用自然科學(xué)研究成果來(lái)重構(gòu)教與學(xué)的體系，更好地促進(jìn)教育科學(xué)研究領(lǐng)域人文社會(huì)科學(xué)與自然科學(xué)的交叉融合，顯著推動(dòng)我國(guó)教育改革發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)，為辦好中國(guó)特色、世界水平、人民滿意的現(xiàn)代教育提供科學(xué)支撐?；鹞呀?jīng)開始全面啟動(dòng)支持教育科學(xué)基礎(chǔ)研究的相關(guān)工作，目前已經(jīng)確立了F0701教育信息科學(xué)與技術(shù)二級(jí)代碼。

1 NSF計(jì)算機(jī)教育項(xiàng)目簡(jiǎn)介

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）是美國(guó)獨(dú)立的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)，任務(wù)是通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)研究計(jì)劃的資助改進(jìn)科學(xué)教育，用發(fā)展科學(xué)信息、增進(jìn)國(guó)際科學(xué)合作等辦法促進(jìn)美國(guó)科學(xué)的發(fā)展。NSF在主頁(yè)上凸顯3個(gè)目標(biāo)“推進(jìn)科學(xué)、資金和支持、激勵(lì)和教育（AdvancingtheScience,Fundingamp;Support，Inspiringamp;Education）。NSF資助項(xiàng)目包括生物科學(xué)，計(jì)算機(jī)及信息科學(xué)，工程科學(xué)，地質(zhì)科學(xué)，數(shù)理科學(xué)，社會(huì)、行為及經(jīng)濟(jì)科學(xué)，教育及人力資源科學(xué)等方面。NSF以基金項(xiàng)目合同和合作協(xié)議等形式對(duì)美國(guó)的2000多所大學(xué)、學(xué)院及12年制中小學(xué)、非正規(guī)科學(xué)教育機(jī)構(gòu)等進(jìn)行資助，在聯(lián)邦政府對(duì)基礎(chǔ)研究的投入份額中約占1/4。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)每年受理約4萬(wàn)項(xiàng)申請(qǐng)，其中約1萬(wàn)項(xiàng)被批準(zhǔn)。機(jī)構(gòu)成立50年以來(lái)，受其資助的科學(xué)家中有100多位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。

1.1 美國(guó)NSF支持的計(jì)算機(jī)教育項(xiàng)目群

NSF的計(jì)算機(jī)教育研究項(xiàng)目資助主要針對(duì)教育及人力資源科學(xué)（EHR）和計(jì)算機(jī)及信息科學(xué)（CISE）。計(jì)算機(jī)教育研究項(xiàng)目大部分來(lái)自于EHR，面向本科、研究生、職業(yè)教育以及教育科學(xué)研究，每年大約有10多個(gè)金額大于一百萬(wàn)美元的大項(xiàng)目以及若干中小項(xiàng)目。另外一部分來(lái)自CISE，資助了一些著名的專題項(xiàng)目，例如振興本科計(jì)算機(jī)教育計(jì)劃（CPATH）、面向21世紀(jì)的計(jì)算教育項(xiàng)目（STEM-CP:CE21），還有科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)與計(jì)算結(jié)合項(xiàng)目（STEM+C）。

CPATH計(jì)劃啟動(dòng)于2007年，當(dāng)年投入600萬(wàn)美元，2008年投入500萬(wàn)美元，2009年投1000萬(wàn)美元，其目標(biāo)是以建設(shè)高校計(jì)算機(jī)教育為主，通過(guò)計(jì)算機(jī)核心課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的計(jì)算思維能力，使其在勞動(dòng)力市場(chǎng)上具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，并尋找相關(guān)的計(jì)算思維教學(xué)模式。CAPTH項(xiàng)目鼓勵(lì)將計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心概念、方法、技術(shù)和工具集成到新模式本科教育中，同時(shí)鼓勵(lì)探索從高等教育機(jī)構(gòu)擴(kuò)展到K-12環(huán)境的新模式，特別鼓勵(lì)K-12教師和學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目無(wú)縫過(guò)渡到以計(jì)算機(jī)技術(shù)為重點(diǎn)的本科課程。經(jīng)過(guò)2007年、2008年的資助和項(xiàng)目實(shí)踐，CPATH認(rèn)識(shí)到“計(jì)算思維”在計(jì)劃中所起的獨(dú)特的重要作用，因此，對(duì)2009年以后申報(bào)的項(xiàng)目提出了更為具體的以“計(jì)算思維”為核心的要求。

美國(guó)政府STEM計(jì)劃是一項(xiàng)鼓勵(lì)學(xué)生主修科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）領(lǐng)域的計(jì)劃，并不斷加大對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的投入，培養(yǎng)學(xué)生的科技理工素養(yǎng)。在STEM基礎(chǔ)上，STEM-CP項(xiàng)目希望將計(jì)算思維/計(jì)算機(jī)科學(xué)概念引入教育中，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)教育的普及，建設(shè)計(jì)算學(xué)科的教育資源，如計(jì)算機(jī)老師、高校課程體系等。STEM+C則主要關(guān)注兩個(gè)方面：在其他STEM的學(xué)科中結(jié)合計(jì)算思維進(jìn)行教育以及研究計(jì)算機(jī)教育如何在中小學(xué)中普及。

1.2 計(jì)算機(jī)教育研究專家案例

來(lái)自佐治亞理工學(xué)院的MarkGuzdial教授從2002年至今申請(qǐng)了20余項(xiàng)總計(jì)超過(guò)一千萬(wàn)美元的計(jì)算機(jī)教育基金，是知名的計(jì)算機(jī)教育權(quán)威人士，表1列舉了他主持的幾個(gè)代表性項(xiàng)目。

美國(guó)NSF也充分調(diào)動(dòng)了一些教學(xué)型高校教師的科研潛力。來(lái)自加州州立大學(xué)圣馬可斯分校的歐陽(yáng)幼文教授致力于計(jì)算機(jī)教育研究，涉及大學(xué)本科教育和中小學(xué)計(jì)算思維教育領(lǐng)域，先后獲得7個(gè)美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)項(xiàng)目資助，總額超過(guò)六百萬(wàn)美元。歐陽(yáng)教授目前主持表2所示的計(jì)算機(jī)教育方面的3項(xiàng)NSF在研課題。

1.3 近兩年美國(guó)NSF資助的計(jì)算機(jī)教育項(xiàng)目

2016年初，響應(yīng)奧巴馬政府的“全民計(jì)算機(jī)科學(xué)行動(dòng)計(jì)劃”，美國(guó)NSF教育研究部門增加計(jì)算機(jī)教育研究項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，設(shè)立了12億美元的專項(xiàng)基金。

表1 MarkGuzdial教授計(jì)算機(jī)教育基金項(xiàng)目示例

表2 歐陽(yáng)幼文教授主持的計(jì)算機(jī)教育方面NSF在研課題

在CPATH、STEM-CP以及STEM+C這些著名項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，NSF教育項(xiàng)目資助類型也變得更為多樣，概括起來(lái)，主要包括以下幾類。

（1）面向中學(xué)生的計(jì)算機(jī)科學(xué)原理。例如，為全美最大的學(xué)校系統(tǒng)提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算機(jī)科學(xué)原理課程（BringingaRigorousComputer SciencePrinciplesCoursetotheLargestSchool SystemintheUnitedStates），項(xiàng)目主持人E.Paul Goldenberg，美國(guó)教育發(fā)展中心（Education DevelopmentCenter），在研時(shí)間2015.01-2018.12，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$7,874,876，獲得紐約市政府一千多萬(wàn)美元的配套支持。

（2）培養(yǎng)其他行業(yè)學(xué)生和教師的計(jì)算思維。例如，物理學(xué)與計(jì)算機(jī)編程協(xié)同學(xué)習(xí)的計(jì)算模型和問(wèn)題求解研究與評(píng)估（Researchand AssessmentonSynergisticLearningofPhysicsand ProgrammingthroughComputationalModelingand ProblemSolving），項(xiàng)目主持人GautamBiswas，范德堡大學(xué)，在研時(shí)間2016.09—2019.08，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$2,499,682。

（3）改變計(jì)算機(jī)教學(xué)方式（和企業(yè)合作，配對(duì)學(xué)習(xí)）。例如，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)教育的批判推理（EnhancingCriticalReasoninginComputer Education），項(xiàng)目主持人JohnEtienne，佛羅里達(dá)州帕拉特卡的學(xué)院，在研時(shí)間2016.07—2019.06，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$196,367。

（4）改變計(jì)算機(jī)教學(xué)環(huán)境（游戲中學(xué)習(xí)，遠(yuǎn)程虛擬環(huán)境授課，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境）。其中兩個(gè)典型的項(xiàng)目有：采用基于游戲的課程策略將計(jì)算思維引入中學(xué)（ENGAGE:AGame-basedCurricular StrategyforInfusingComputationalThinkinginto MiddleSchoolScience），主持人JamesLester，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)，在研時(shí)間2016.08—2019.07，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$2,498,862；虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)安全教育研究（Exploringcybersecurityandforensics ofVirtualRealitysystemsandtheirimpacton cybersecurityeducation），主持人IbrahimBaggili，紐黑文大學(xué)，在研時(shí)間2017.09—2019.08，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$179,409.00。

（5）大數(shù)據(jù)背景下的教育數(shù)據(jù)挖掘分析。例如，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)背景下教育的巨大挑戰(zhàn)（GrandChallenges forData-DrivenEducation），主持人IvonArroyo，伍斯特理工學(xué)院，在研時(shí)間2016.09—2019.08，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$514,931。

（6）青少年、女性和弱勢(shì)群體的計(jì)算機(jī)教育。兩個(gè)典型的項(xiàng)目如下：通過(guò)故事引導(dǎo)農(nóng)村和印第安學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)（Improvingthe PipelineforRuralandAmericanIndianStudents EnteringComputerScienceViaStorytelling），主持人BrittanyFasy，蒙大拿州立大學(xué)，在研時(shí)間2017.08—2020.07，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$363,238；利用多媒體教學(xué)讓女孩參與計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)（Code:SciGirls!MediatoEngageGirlsinComputingPathways），主持人RitaKarl，TwinCitiesPBS，在研時(shí)間2017.09—2020.08，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)$2,630,535。

2 我國(guó)計(jì)算機(jī)教育研究面臨的問(wèn)題

20世紀(jì)90年代開始，電子信息產(chǎn)業(yè)增速就超前于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性、支柱性產(chǎn)業(yè)，是中國(guó)搶占國(guó)際經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的重要引擎。中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模由1989年的全球第九位上升至2011年的全球第二位，僅次于美國(guó)，已進(jìn)入電子信息產(chǎn)品制造大國(guó)行列。

習(xí)近平主席最近指出，人才是創(chuàng)新的根基，是創(chuàng)新的核心要素。培養(yǎng)人才，根本是要依靠教育。教育就是要培養(yǎng)中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)的建設(shè)者和接班人，而不是旁觀者和反對(duì)派。當(dāng)前，中國(guó)作出了加快建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科的戰(zhàn)略決策，提高高等教育發(fā)展水平，增強(qiáng)國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力。

相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)計(jì)算機(jī)教育起步較晚，而且對(duì)教育科學(xué)研究的項(xiàng)目和資金投入嚴(yán)重不足。發(fā)現(xiàn)中國(guó)計(jì)算機(jī)教育中存在的問(wèn)題，采用有效的科學(xué)方法來(lái)研究和解決這些問(wèn)題，值得廣大教育科研人員關(guān)注。

2.1 中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育基礎(chǔ)薄弱，缺乏頂層設(shè)計(jì)

我國(guó)信息技術(shù)教育的發(fā)展存在明顯的短板，基礎(chǔ)教育階段信息技術(shù)課程的地位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與語(yǔ)、數(shù)、外等基礎(chǔ)學(xué)科相比，無(wú)法形成與高等教育階段的有效銜接。

雖然我國(guó)大部分地區(qū)的中小學(xué)將信息技術(shù)課程設(shè)立為必修課程，但是目前國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的水平與“利用信息科技知識(shí)與技能解決問(wèn)題”的課標(biāo)要求還存在較大的差距。中小學(xué)信息技術(shù)課本中大多以教學(xué)生使用計(jì)算機(jī)為目的，教材內(nèi)容滯后，沒(méi)有鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維。因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)不是高考科目，不受學(xué)校和家長(zhǎng)的重視，信息技術(shù)課程的上課時(shí)間被嚴(yán)重侵占，不少信息學(xué)教師淪為維修電腦和網(wǎng)絡(luò)的“勤雜工”。同時(shí)，對(duì)于中小學(xué)生的計(jì)算機(jī)教育，教師以灌輸知識(shí)為主，習(xí)題為輔，學(xué)生缺乏對(duì)知識(shí)的深入理解和應(yīng)用，課程與課程之間缺乏銜接并且存在大量重復(fù)的知識(shí)。隨著知識(shí)的不斷堆砌，由缺乏系統(tǒng)知識(shí)體系產(chǎn)生的混亂，往往使學(xué)生僅僅為了應(yīng)付考試而停留于知識(shí)記憶階段。

愛(ài)沙尼亞、英國(guó)、芬蘭都把編程作為小學(xué)必修課，江蘇省最近也把編程納入了小學(xué)必修課程。目前，浙江省2017年高考的7門選考中的技術(shù)考卷分為信息技術(shù)和通用技術(shù)，各占50分，信息技術(shù)的內(nèi)容主要為多媒體應(yīng)用和算法與程序設(shè)計(jì)。這些先進(jìn)省份的教育部門前瞻性的政策行為，為培養(yǎng)未來(lái)的信息技術(shù)人才奠定了基礎(chǔ)。為了更多、更快、更好地培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代要求的信息技術(shù)人才，在高等教育與基礎(chǔ)教育階段協(xié)同推進(jìn)領(lǐng)域，有很多值得深入研究的課題。

2.2 大學(xué)計(jì)算機(jī)課程體系和人才培養(yǎng)模式需要研究和改進(jìn)

在高等教育方面，較之國(guó)外的教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，國(guó)內(nèi)一些高校的計(jì)算機(jī)教育仍然處于滯后、呆板的狀態(tài)。與大多數(shù)學(xué)科一樣，國(guó)內(nèi)不少高校計(jì)算機(jī)教育理念主要以基礎(chǔ)教育為主，讓學(xué)生掌握基本的知識(shí)概念和應(yīng)用技能，而一些前沿的應(yīng)用技術(shù)則是一筆帶過(guò)。雖然基礎(chǔ)教育能夠幫助學(xué)生在未來(lái)更好更快地理解這些高級(jí)應(yīng)用技術(shù)，但這也不可避免地產(chǎn)生了與業(yè)界前沿技術(shù)脫節(jié)的問(wèn)題。另外，信息時(shí)代的技術(shù)更新非?？?，其包含的內(nèi)容越來(lái)越廣泛，而高校的課程體系相對(duì)滯后，這使得學(xué)生學(xué)習(xí)的是一些陳舊甚至過(guò)時(shí)的內(nèi)容，對(duì)學(xué)生未來(lái)的職業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了不必要的轉(zhuǎn)換代價(jià)。

《華盛頓協(xié)議》倡導(dǎo)以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)三大教育理念，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)本科學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題（ComplexProblem）的能力。ACM/IEEE的CS2013以知識(shí)體框架來(lái)描述課程體系的方式，CE2016使用學(xué)習(xí)成效（Learning Outcome）來(lái)描述每個(gè)知識(shí)單元，IT2017采用勝任力模型（Competency）強(qiáng)調(diào)對(duì)能力的培養(yǎng)。中國(guó)的計(jì)算機(jī)教育專家也需要持續(xù)地研究計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)框架和能力培養(yǎng)模型，包括前沿理論技術(shù)基礎(chǔ)、工程實(shí)踐能力、學(xué)科交叉能力、創(chuàng)新能力、溝通協(xié)調(diào)能力等，使我們培養(yǎng)的學(xué)生在未來(lái)具備足夠的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

由于互聯(lián)網(wǎng)在線教育的興起，學(xué)生獲取知識(shí)的途徑越來(lái)越多，在傳統(tǒng)課堂上參與度有所下降。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，例如SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，運(yùn)用提高學(xué)生的課程參與度和學(xué)習(xí)效果的多媒體教育輔助軟件，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和自信心的協(xié)同學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過(guò)程的自動(dòng)評(píng)測(cè)和干預(yù)，個(gè)性化學(xué)習(xí)推薦和指導(dǎo)等，可以幫助教師重構(gòu)教學(xué)體系和教學(xué)模式，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

3 基金委資助教育信息科學(xué)與技術(shù)解讀

改革開放以來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)家在基礎(chǔ)研究、高科技領(lǐng)域有非常強(qiáng)的政策和經(jīng)費(fèi)支持。中國(guó)基礎(chǔ)研究近年來(lái)取得了顯著進(jìn)步，例如美國(guó)白宮發(fā)布的報(bào)告顯示，從2014年開始，在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，從論文發(fā)表數(shù)量和被引用次數(shù)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)看，中國(guó)均已超過(guò)美國(guó)。2017年美國(guó)人工智能協(xié)會(huì)（AAAI）年會(huì)上，中美兩國(guó)論文在數(shù)量上旗鼓相當(dāng)。

但是，計(jì)算機(jī)教育的頂級(jí)會(huì)議SIGCSE每年參會(huì)的代表以及論文成果以美國(guó)本土的計(jì)算機(jī)教育工作者為主體，這是因?yàn)槊绹?guó)高度重視計(jì)算機(jī)教育研究和人才培養(yǎng)。相比于計(jì)算機(jī)專業(yè)其他方向的SIG系列會(huì)議（多數(shù)SIG系列都被列為CCFA類論文），SIGCSE上罕見來(lái)自中國(guó)大陸的論文，這反映了我國(guó)在計(jì)算機(jī)教育研究項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)投入的嚴(yán)重不足。

經(jīng)過(guò)基金委與教育部共同研究，就推進(jìn)教育科學(xué)基礎(chǔ)研究進(jìn)行了深入討論，國(guó)家自然科學(xué)基金“十三五”發(fā)展規(guī)劃提出“鼓勵(lì)自然科學(xué)與人文社會(huì)科學(xué)交叉，探索支持教育科學(xué)研究”，增設(shè)了F07交叉學(xué)科中的信息科學(xué)目錄，初步確立了F0701教育信息科學(xué)與技術(shù)二級(jí)代碼。F0701目前設(shè)置了10個(gè)三級(jí)目錄：

·F070101教育信息科學(xué)基礎(chǔ)理論與方法

·F070102在線與移動(dòng)交互學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建

·F070103虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境

·F070104教學(xué)知識(shí)可視化

·F070105教育認(rèn)知工具

·F070106教育機(jī)器人

·F070107教育智能體

·F070108教育大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

·F070109學(xué)習(xí)分析與評(píng)測(cè)

·F070110自適應(yīng)個(gè)性化輔助學(xué)習(xí)

從F07目錄中可以看出，與信息科學(xué)交叉結(jié)合后的教育將從教學(xué)環(huán)境、教育理念、教育方式上發(fā)生巨大的變化。未來(lái)的教育期望從規(guī)?；逃蛞?guī)模化個(gè)性教育轉(zhuǎn)變，教育規(guī)律研究也隨之從經(jīng)驗(yàn)主義向科學(xué)主義轉(zhuǎn)變，而教育本身將從知識(shí)位中心向?qū)W習(xí)者位中心轉(zhuǎn)變。F07目錄的設(shè)立，對(duì)計(jì)算機(jī)和信息類人才的培養(yǎng)具有非常重要的意義，能廣泛激發(fā)計(jì)算機(jī)教育一線教師的科研潛力，對(duì)于信息學(xué)人才培養(yǎng)具有重要的意義。

4 計(jì)算機(jī)教育研究展望

信息科技的迅猛發(fā)展產(chǎn)生了教育變革的根本性動(dòng)力。通過(guò)自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助部署，可以廣泛吸引不同領(lǐng)域的科學(xué)家開展多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)研究來(lái)解決教育創(chuàng)新發(fā)展中亟待解決的科學(xué)問(wèn)題，更好地運(yùn)用自然科學(xué)研究成果來(lái)重構(gòu)教與學(xué)體系，更好地促進(jìn)教育科學(xué)研究領(lǐng)域人文社會(huì)科學(xué)與自然科學(xué)的交叉融合，顯著推動(dòng)我國(guó)教育改革發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

新增設(shè)的F070101教育信息科學(xué)基礎(chǔ)理論與方法、F070105教育認(rèn)知工具、070108教育大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用、F070109學(xué)習(xí)分析與評(píng)測(cè)和F070110自適應(yīng)個(gè)性化輔助學(xué)這5個(gè)三級(jí)目錄較好地凝煉出了教育信息科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)問(wèn)題。其他幾個(gè)目錄則偏重教育技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題，或者說(shuō)是其他領(lǐng)域的理論和技術(shù)在教育方面的應(yīng)用。從計(jì)算機(jī)教育科學(xué)研究的角度來(lái)看，主要涉及計(jì)算機(jī)教育自身的規(guī)律和方法研究、計(jì)算機(jī)科學(xué)思想的普及教育以及計(jì)算機(jī)輔助教育的原理與技術(shù)研究3個(gè)方面，表3是筆者建議的計(jì)算機(jī)教育研究相關(guān)內(nèi)容。

表3 計(jì)算機(jī)教育研究方法

科學(xué)技術(shù)已然成為教育變革的內(nèi)生動(dòng)力?？萍家呀?jīng)極大改變了教育，也必將持續(xù)沖擊未來(lái)教育。作為新工科背景下的重要科技力量，計(jì)算機(jī)教育任重而道遠(yuǎn)。