随着计算机技术的普及，我们看到，学生渴望开启计算机职业生涯的需求日益增长，还有其他相关学科的学生也提出了学习计算机科学有关技能的需求。其结果导致计算机相关专业入学人数的增长——近5年，一些学校的入学人数增长了3倍^{1, 2}。较多的入学人数导致了班级规模的扩大。面对企业对人才的渴望，学校竭力聘请新教师和留住已有教师。这使人感到教学资源十分匮乏，由此造成大班化的高压教育环境。

这些新的挑战加剧了教学相关领域已有的困难。我们仍需要更多的人进入这个领域，特别是女性从事STEM³，即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)专业的百分比是最低的。从事计算机相关的职业，在经济上有较好的回报，这使其成为一种改善数字鸿沟的重要桥梁。如果老师只能把少数学生教好，那么学生就会倾向于坚持一个悲观的信念，那就是成功取决于“才华”和天生的能力，因此只有部分学生才能成功。如果计算机科学专业的老师感觉他们很难在自己的课堂上改变培养学生的产出，这种悲观的信念将会成为现实。研究结果表明，相对于其他STEM学科，有更多的计算机科学专业的教师对学生持有这种错误和无益的观点^[3]。

现实情况比这更乐观一些。我们有一系列具体和可重复的实践活动来创建灵活、互动性强的课堂环境。在这样的课堂环境，能扩大班级规模，降低教学效果不佳的比例，提高学生的参与度。深入认识和采纳这些循证教学实践方法，可以帮助我们应对在教学中遇到的挑战，并使教师重拾教学的快乐，即使在超大规模的教学环境中也是如此。为了传播有效的教学方法，我们让新引进的教师参加一个名为“计算机科学新教师教学研讨班(CS New Faculty Teaching Workshop)”⁴的活动，这是一个要求严格的“新兵训练营”，旨在探索如何成为高效的教师。这种策略已在其他学科取得了成功。

随着计算机技术的普及，我们看到，学生渴望开启计算机职业生涯的需求日益增长，还有其他相关学科的学生也提出了学习计算机科学有关技能的需求。其结果导致计算机相关专业入学人数的增长——近5年，一些学校的入学人数增长了3倍^{1, 2}。较多的入学人数导致了班级规模的扩大。面对企业对人才的渴望，学校竭力聘请新教师和留住已有教师。这使人感到教学资源十分匮乏，由此造成大班化的高压教育环境。

这些新的挑战加剧了教学相关领域已有的困难。我们仍需要更多的人进入这个领域，特别是女性从事STEM³，即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)专业的百分比是最低的。从事计算机相关的职业，在经济上有较好的回报，这使其成为一种改善数字鸿沟的重要桥梁。如果老师只能把少数学生教好，那么学生就会倾向于坚持一个悲观的信念，那就是成功取决于“才华”和天生的能力，因此只有部分学生才能成功。如果计算机科学专业的老师感觉他们很难在自己的课堂上改变培养学生的产出，这种悲观的信念将会成为现实。研究结果表明，相对于其他STEM学科，有更多的计算机科学专业的教师对学生持有这种错误和无益的观点^[3]。

现实情况比这更乐观一些。我们有一系列具体和可重复的实践活动来创建灵活、互动性强的课堂环境。在这样的课堂环境，能扩大班级规模，降低教学效果不佳的比例，提高学生的参与度。深入认识和采纳这些循证教学实践方法，可以帮助我们应对在教学中遇到的挑战，并使教师重拾教学的快乐，即使在超大规模的教学环境中也是如此。为了传播有效的教学方法，我们让新引进的教师参加一个名为“计算机科学新教师教学研讨班(CS New Faculty Teaching Workshop)”⁴的活动，这是一个要求严格的“新兵训练营”，旨在探索如何成为高效的教师。这种策略已在其他学科取得了成功。

许多大学开展一些活动来培训新教师。我们借鉴其他STEM学科的教学方法，向科研型大学的新教师教授计算机学科相关领域的教学知识。只有通过培训计算机科学教师的实践，使我们自己坚信：计算机科学新教师教学研讨班的学员可以学到在计算机科学课堂上被证明是行之有效的教学方法。培训过程中的案例，是从学员来年将要教授的计算机科学专业的具体课程和科目中选取出来的，配合学生家庭作业和编程项目所要用到的具体工具进行讲解。我们培训这些新教师如何成为一名成功的计算机科学教师，而不需要让他们花时间去采用空泛或不实用的教学策略。

应对挑战

为了应对计算机科学教学的挑战，我们举办的计算机科学新教师教学研讨班有两个长期目标：

● 为了教师和学生的利益，把课堂实践改为循证实践；

● 改变教师对教学的看法，使他们把教学看成和做学术工作是一样的，并提升他们的科学思维，使他们作为任课教师的能力得到持续进步和提高。

在计算机科学课堂上大量采用循证实践方法可以取得具有深远影响的成果。其他STEM学科正在通过主动学习获得益处。与传统授课相比，STEM相关专业的学生在主动学习的课程中学到的东西更多，失败更少^[1]。计算机科学课程中的循证教学实践让学生在期末考试中取得了更好的成绩^[5]，并且提高了学生继续在本专业学习的保有率^[4]。 而计算机科学中最常见的教学实践形式仍然采用学徒模式——教师授课并期望学生自己理解和消化讲课内容。因此，为了我们的学生，我们需要广泛采用主动学习的形式。

第二个目标是改变计算机科学的教师对教育和教学的观点。计算机科学的教师经常表示，他们不仅相信编程是一种天生的能力，而且相信优秀的计算机科学教育工作者也是“与生俱来，不是后天培养”的。如果计算机科学的教师认为他们的教学能力是天生注定的，那么他们就没有动力去进一步提高，去学习如何成为更好的教育工作者。然而，计算机科学教育领域的相关文献表明，有许多方法可以提高教学水平和学生成绩。我们需要的是，让教师将教育视为其职业的一部分（我们相信大多数教师已经这样做了），并且把计算机科学教育的研究文献作为经过检验的教学思想和现成的教学方法。

策略：培训新教师以影响未来

在进入科研型大学的计算机科学教师当中，很少有人具有丰富的教学经验。这些教师之所以会被大学聘用，是因为他们在科研和创新方面的卓越表现。参加计算机科学教学研讨班的教师通常对教学有所担忧。他们想做好教学工作，但他们也意识到在大班课堂上面对来自不同文化和编程能力背景的学生时将会面临的挑战。这些教师正是我们想要培训和支持的人。我们想给他们提供在课堂上取得成功的工具，使他们的工作富有成效并提高效率，从而让他们在教学和科研上都取得成功。为了学生，这些教师有强烈的意愿去努力做好教学工作，所以我们以他们为出发点，培育注重教学和计算机教育研究的文化。

为了使计算机科学新教师教学研讨班具有我们所预期的影响力，我们必须仔细考虑有重要意义的目标受众。我们最终希望教学研讨班有助于所有计算机科学的本科教学能应对如今面临的挑战。我们现在从科研型大学开始推广，因为他们是全国大学中的典型。顶尖的科研型大学容易对计算机科学教育生态系统中的其他部分产生很大影响。从实际情况来看，为数不多的优秀大学所培养的博士，大部分在美国成为计算机科学专业的教师⁵。这些新聘的教师将来会在其所任职的院系担任领导并发挥影响，这加大了对我们每年直接接触的教师队伍的影响。当受我们影响的教师群体在他们各自所在院系形成一定规模时，他们将获得本院系同行的支持。我们从学术性的视角来看教学，要为教师们提供目前最好的实践，为了应对明天的挑战，要让他们注意紧跟教学方面未来的学术进展。

虽然我们很难改变根深蒂固的教学实践方法，但是毕竟我们多年来通过教育学生积累教学经验取得了成功，所以我们自认为是这方面的专家。这种为新引进的科研型教师举办研讨班的模式已经在其他学科取得了成效。物理学与天文学新教师教学研讨班已经取得了成功，有效改变了大约25%的新教师。在参加研讨班的教师中，至少有一半人在研讨班结束之后采用了循证方法进行教学实践^[2]。此外，在教学研讨时，研讨班学员与系主任都报告了教学文化上的变化。作为研讨班的评估者，查尔斯·亨德森(Charles Henderson)认为研讨班是成功的，因为它只针对一个学科的新教师，并且展示了多样化的教学方法。每个人都喜欢做选择，如果你了解多种教学方法，你就会从中做出选择，更多享受教学中的快乐。

研讨班的内容和重点

只强调最佳实践并不足以代表整个群体。新的科研型教师希望并需要听取不仅来自一群教育研究者（我们），而且来自受敬重的科研型教师的关于循证教学实践重要性的意见。令人高兴的是，一位知名的研究员和领导者爱德·拉佐夫斯卡(Ed Lazowska)愿意去做研讨班开课的主题演讲。拉佐夫斯卡是比尔·盖茨(Bill Gates)和梅琳达·盖茨(Melinda Gates)夫妇在美国华盛顿大学所资助的计算机科学与工程项目的主席。在每期研讨班，他的主题演讲都非常清晰地表达了他对教学工作的高度热情，并结合案例讲述了他如何从事教学，如何通过实践和阅读教育方面的文献努力提高教学水平，以及如何处理好教学和其他工作之间的关系。

研讨班将不同活动交叉组织在一起，内容包括介绍标准的专业知识、用更先进的方法实践入门级教材的讲授，以及分析研究文献中的实例。作为研讨班的组织者，我们践行了我们所宣传的口号——不仅只是授课，而且让学员练习各种教学技巧。在一次气氛特别活跃的活动中，我们让新教师尝试对各种职业咨询人员进行排名，在活动中可以听到学员闲聊时议论纷纷，如“绝对是个好主意”、“有时是个好主意”，或者“不是一个好主意”。

研讨班的讨论主题包括以学生为中心的教学、教学大纲制定、学术诚信危机预防与应对、助教管理、规模化教学中的基本工具、创建包容性课堂、科学理念教学、同伴教学法⁶，以及其他形式的主题，例如主动学习、考试写作策略、制作教学视频和其他在线内容、如何平衡教学与研究工作职责。要应对当今计算机专业课堂上的挑战，最重要的是我们教授的教学方法能够扩展到大班教学环境，以及创建可以扩展学生参与性的包容性课堂的技巧。

早期成果

迄今为止，我们已经成功举办了两届年度计算机科学新教师教学研讨班，对此我们感到非常高兴。第一年试办时有8位学员，而第二年就增加到了22位。研讨班取得成功的一项关键指标是第二年申请人数的增加。这也表明，对我们的目标对象——科研型大学，他们的院系主任不仅向他们的新教师宣传研讨班，而且和年轻教师交流了研讨班的价值。

此外，我们对2016年研讨班的学员进行了调研，重点结果如下：

● 89％的学员认为研讨班“非常有价值”（剩下11％的学员表示有一点或中等价值）；

● 评价最高的活动环节是“关于主动学习的研究”，95％的参与者认为该活动具有中等价值或非常有价值；

● 100％的学员表示研讨班所传授的技术有助于他们提高教学水平。

学员最常提到的在研讨班学习的收获是，他们计划在自己的课堂上开展某种形式的主动学习活动。我们惊喜地发现，在如此短的时间内，很多学员开始意识到在课堂中吸引学生参与更多主动学习活动的重要性。考虑到学员有8年或更长的时间在接受高等教育，而在这段时间，他们可能从来都没有作为学生在课堂上接触过主动学习。而经过不到两天的培训，他们已经认可了主动学习的重要性，并有了足够多的具体指导和案例，可以开始在自己的课堂上加以应用。在正在进行的对研讨班学员的后续评估中，我们要了解他们来年在课堂上使用了多少在研讨班中学到的教学方法。

关于这个项目未来的关键，一位学员说：“我将开始向所有新教师推荐这个研讨班。”如果我们能吸引这些大学里的大部分新教师，我们就有可能实现我们所期望的文化变革，只有这样我们才真正成功。如果一位在前一年晋升的教授对一个新教师，或者一个正在谋求教职的研究生同学说：“这个研讨班值得你花时间参加，你应该去。”那么我们的研讨班就将拥有最有效的招生手段。

为了变革创建新的教师群体

真正的变革需要时间。如果我们的研讨班持续取得成功，我们将看到即将来临的变化：新教师不断进步，并与同事分享他们在教学上的新观点。随着计算机科学新教师教学研讨班的继续举办，通过开展循证教学实践和对教学采取学术化的态度，计算机科学的新教师将会善于应对教学上所面临的挑战。

致谢：

计算机科学新教师教学研讨班受到美国国家自然科学基金委员会的资助（项目编号DUE-1432830）。

作者：

利奥·波特(Leo Porter)

美国加州大学圣迭戈分校计算机科学与工程系助理教授。leporter@eng.ucsd.edu

辛西娅·李 (Cynthia Lee)

美国斯坦福大学计算机科学系讲师。

cbl@stanford.edu

贝丝·西蒙 (Beth Simon)

美国加州大学圣迭戈分校教育研究方面的教学副教授。

bsimon@ucsd.edu

马克·古兹迪阿尔 (Mark Guzdial)

美国佐治亚理工学院交互式计算学院教授。

guzdial@cc.gatech.edu

译者：

程时伟 王晓丽 范 菁

（本期译文责任编委：苗启广）

参考文献

[1] Freeman S, Eddy S L, Mcdonough M, et al. Active learning increases student performance in science, engineering, and mathematics[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014,111(23): 8410-8415.

[2] Henderson C. Promoting instructional change in new faculty: An evaluation of the Physics and Astronomy new faculty workshop[J]. American Journal of Physics, 2008,76(2):179-187.

[3] Leslie S J, Cimpian A, Meyer M, et al. Expectations of brilliance underlie gender distributions across academic disciplines[J]. Science, 2015, 347(6219):262-265.

[4] Porter L, Simon B. Retaining nearly one-third more majors with a trio of instructional best practices in CS1[C]//Proceedings of the 44thACM Technical Symposium on Computer Science Education. New York: ACM Press, 2013: 165-170.

[5] Simon B, Parris J, Spacco J. How we teach impacts student learning: Peer instruction vs. lecture in CS0[C]// Proceedings of the 44thACM Technical Symposium on Computer Science Education. New York: ACM Press, 2013: 41-46.

脚注

*本文译自Communications of the ACM, “Preparing Tomorrow¡¯s Faculty to Address Challenges in Teaching Computer Science”, 2017,60(5):25-27一文。

¹http://www.geekwire.com/2014/analysis-examining-computer-science-education-explosion/

²http://cra.org/wp-content/uploads/2016/07/ BoomCamp.pdf

³https://ngcproject.org/statistics

⁴http://bit.ly/New-CS-FTW

⁵https://www.microsoft.com/en-us/research/ blog/2015-faculty-summit-informs-and-inspires/

⁶同伴教学法(Peer Instruction, PI)由哈佛大学教授埃里克·马祖尔(Eric Mazur)创立，借助计算机表决系统的支持，在大班课堂教学中实现学生自主学习、合作学习、师生互动、生生互动，有效地改变了传统课堂教学模式。