美國、英格蘭、澳洲中小學資訊科技課程

第二章 文獻探討

本章第一節探究中小學資訊科技課程在世界各國之發展 (以美國、英格蘭、

澳洲為例) ，第二節則從我國「資訊科技」課程綱要角度出發，並討論其他國 家對我國「資訊科技」課綱研修之影響。第三節為針對「學習概念」之定義、

探討。第四節說明大慧調查法之進行概況、特色與實施步驟及適用時機等。第 五節則探討大慧調查法應用在課程之相關研究。

第一節 美國、英格蘭、澳洲中小學資訊科技課程

世界各先進國家目前於中小學階段教育皆已開設「資訊科技」課程，如：

美國、英國、德國、荷蘭、以色列、澳洲、日本、中國、香港等，其中美國、

英格蘭與澳洲等皆已於近年內研修之「資訊科技」課程標準或課程綱要中明列 運算思維能力培養相關內容，而我國亦於 2016 年公布涵括運算思維能力培養 之課程綱要 (草案) 。以下將就美國、英格蘭、以及澳洲「資訊科技」課程內 容進行概述。

壹、 美國資訊科技課程

美國電腦科學教師協會 (CSTA) 、國際教育科技協會 (ISTE) 以及美國大 學理事會 (College Board) 所提供的 AP 課程 (Advanced Placement，大學先修 課程) 皆針對「資訊科技」課程提出明確指引，並將運算思維能力納入課程核 心概念中，各課程指引概述如下。

一、 電腦科學教師協會 (CSTA) 之 K-12 電腦科學課程標準

為了讓中小學生能學習應有的電腦科學知識與培養相關技能，CSTA 訂定 了 K-12 的電腦科學課程標準，認為中小學電腦科學課程應達到以下目標：學 生能瞭解電腦科學的本質和地位、電腦科學概念和技能間的緊密關係，並且學

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生能使用電腦科學技能 (特別是運算思維) 於其他學科的問題解決活動，且能 擴增學校現在所提供之資訊科技課程及大學先修電腦課程 (CSTA, 2011) 。課 程包含五個重要面向，包括：運算思維 (Computational Thinking) 、合作 (Collaboration) 、運算實作與程式設計 (Computing Practice & Programming) 、 電腦與通訊設備 (Computers and Communications Devices) 、及社會全球與倫理 議題 (Community, Global, and Ethical Impacts) ；其中在運算思維面向的目標為 學生於小學階段時，能理解簡單運算思維之概念；中學階段時，能將運算思維 應用於問題解決，並將其視為一解題工具；當高中階段面對真實世界問題時，

能利用運算思維設計一個完整的解決方案。

二、 ISTE 學生資訊科技能力指標

美國 ISTE 提出國家資訊科技應用指標 (National Educational Technology Standards, NETS) ，範圍涵蓋學生、教師、行政人員、資訊支援人員及電腦教 師，期望能在學習、教學及領導面，利用科技來提升高層次思考技能。在學生 資訊科技能力指標 (National Educational Technology Standards for Students) 中，

明定以下六大能力標準 (ISTE, 2007) ： (一) 創造及創新

學生利用科技展現出創意思考、建構知識、發展創新作品與步驟流程。

(二) 溝通及合作

學生利用數位媒體與環境進行遠距溝通及共同合作，包含支援個人學習，

並對他人的學習提供幫助。

(三) 研究及資訊之熟悉運用

學生使用數位工具，以蒐集、評估與使用資訊。

(四) 批判性思考、問題解決及做決策

學生使用批判性思考技能，以計畫與進行研究、管理專題、解決問題，並 利用適當的數位化工具和資源做出明智的決定。

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(五) 數位公民

學生瞭解與科技相關的人類、文化及社會之議題，並能實踐符合法律與道 德之行為。

(六) 科技操作及概念

學生展現出對科技概念、系統與操作之良好認識、觀念、技術、制度及行 動。

ISTE雖未於此能力指標中明確提及「運算思維」，但已將屬於運算思維能 力之概念融入其標準中，例如：使用數位工具蒐集與評估資料、設計問題解決 步驟、有效地解決問題及探索不同的議題等。此外，ISTE (2011) 與 CSTA 共 同合作制定了 K-12 運算思維之操作型定義，同時提供運算思維相關教材資源 供各界參考。

三、 College Board 的 AP Computer Science Principles

本課程著重在電腦運算 (computing) 的創新面向以及運算思維的實踐，旨 在幫助學生認識電腦科學的基本原理，學習電腦運算基礎技能，瞭解電腦運算 應用對真實世界的影響，以及培養學生程式設計素養而設計。

課程架構分為兩大面向，第一個面向為運算思維實作 (Computational Thinking Practices) ，包含六個子項目 (College Board, 2014) ：電腦運算與我 (Connecting computing) ；製作運算作品 (Creating computational artifacts) ；抽 象化 (Abstracting) ；分析問題和作品、Analyzing problems and artifacts) ；溝通 (Communicating) ；以及合作 (Collaborating) 。第二面向為大概念 (Big Ideas) ， 包含：創造力 (Creativity) ；抽象 (Abstraction) ；資料與資訊 (Data and Information) ；演算法 (Algorithms) ；程式設計 (Programming) ；網際網路 (The Internet) ；以及全球影響 (Global Impact)等七個向度。新課程將於 2016 年秋 天實施，並於 2017 年 5 月進行第一次的考試。

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該課程是為鼓勵更多人能夠參與電腦科學以及其他STEM的學習，其重點 並不是要教授特定的程式語言或工具，而是幫助學生能應用資訊科技及程式設 計來解決問題及製作個人相關之作品。課程中冀望看到學生能像藝術家、作家、

電腦科學家、或工程師一樣，不斷的重複著進行創新方案的設計及執行。

貳、 英格蘭資訊科技課程

英格蘭於 2013 年 9 月公佈的國定課程綱要，將原有ICT (Information and Communication Technology) 課程更名為電腦運算 (Computing) ，列為中小學必 修，自2014年起實施。課程內容包含三大要素：電腦科學、數位素養以及資訊 科技，目標在培養學生 (Department of Education, 2013)： (1) 理解與應用電腦 科學的基本概念，例如抽象化、邏輯、演算法以及資料表示方法等； (2) 能以 電腦運算語彙分析問題，並具充分的撰寫程式解決問題經驗； (3) 能評估及使 用資訊科技 (包括新的或不熟悉的科技) 來解決問題； (4) 成為負責任、有能 力、有自信、及具創造力的資訊科技使用者。

在此課程中學生要學習的關鍵概念 (key concepts) 包括(Computing At School, 2012)：程式語言、機器、及運算，資料與表示方法，通訊與協調 (coordination) ，抽象化與設計，以及電腦運算的相關概念。在學習過程中，學 生要經歷的關鍵過程 (key processes) 則是運算思維，包括抽象化 (Abstraction) 和程式設計 (Programming) 兩大項；抽象化包含了模型化、解構、及通則化，

程式設計包含設計及撰寫程式、抽象化機制、及程式除錯及測試等。學生藉由 此課程應學會下列內容 (Computing At School, 2012) ：演算法 (Algorithms) 、 程式 (Programs) 、資料 (Data) 、電腦 (Computers) 、通訊與網際網路，最後 則有進階主題供學生進行選修。除了課程標準外，課程規劃亦提供教師引導手 冊，包括課程規劃、教學、評量，並整理教學所需資源的相關連結等，以輔助 整個課程的進行。

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參、 澳洲

F-10 數位科技課程

澳洲課程、評量及報告局 (Australian Curriculum, Assessment, Reporting Authority, ACARA) 於 2013 年發布更新版全國中小學的課程綱要，其課程綱 要之目標為培養學生的語文、數學、資訊通訊科技 (以下簡稱 ICT) 、批判和 創意思考、個人和社交能力、倫理價值觀以及跨文化理解等基本能力，其中，

學生的ICT能力，應包含五項核心能力 (ACARA, 2013b) ： (1) 使用ICT時，

社會和資訊倫理之實踐； (2) 使用ICT進行探究； (3) 使用ICT進行創作； (4) 使用ICT進行溝通管理； (5) 操作ICT。

除此以外，在科技課綱中，明定了科技教育課程包含「設計與科技」和「數 位科技」兩科目，學習內涵皆包含知識與理解、過程和生產技術等兩類。數位 科技學習內容包括 (ACARA, 2013a) ： (1) 知識與理解：認識數位系統的組成 (軟、硬體與網路) 、資料如何呈現與結構，以及資訊系統的使用、發展、與人 之間的交互作用和衝擊； (2) 過程和生產技術：收集、管理和分析資料，並藉 由定義、設計、執行、評估、合作與管理等過程創造數位解決方案。

而在數位科技課程綱要中著重的兩個要點分別為『資訊系統』與『運算思 維』。前者在於數位硬體和軟體組成 (數位系統) 、資料、處理過程與那些藉 互動去創造、控制並溝通資訊的人們的結合；後者則是一個問題解決的方法，

包含各種可藉由數位系統實做的技術和策略。技術和策略可能包括邏輯性地組 織資料、把問題分解成許多小部分、定義抽象概念，還有設計並使用演算法、

模式和模型。

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