微软TEALS项目述评

张娣

摘   要：随着美国计算机科学教育课程体系和课程评价标准的完善，对计算机科学教师的培训成为制约当今美国计算机科学教育发展的一大难题。为此，美国各州政府、组织和科技公司纷纷推出教师培训计划和项目，其中微软慈善组织支持的学校技术教育和素养（Technology Education and Literacy in Schools，TEALS）项目，创造性地通过计算机科学行业志愿者和教师合作教学的方式，为美国高中开设可持续的计算机科学课程，同时为计算机科学教师的专业发展和培训开创了新的模式。

关键词：TEALS项目;计算机科学教育;教师培训

毋庸置疑，科学和技术是驱动全球经济发展的关键因素。2017年，麦肯锡公司发布的就业市场预测报告显示，预计到2030年，全球30%的工作将实现自动化，而这一趋势会造成全世界2000万～4600万的软件工程师、网络开发人员、电子技术人员等职位的空缺[1]。据美国劳工部预计，到2020年将有140万个与计算机科学相关的工作岗位，但只有1/3的岗位得到填补。编程网站（Code.org）2018年的数据显示，美国有近50万个计算机工作岗位的缺口;截至2016年，美国仅有25%的高中开设计算机科学课程;2017年只有42969个计算机科学专业的毕业生进入相关的岗位[2]。美国计算机科学行业人才的供不应求表明了计算机科学教育和就业间的严重错位。

2009年推出的学校技术教育和素养（Technology Education and Literacy in Schools，TEALS）项目旨在帮助全美和加拿大不列颠哥伦比亚省的高中开设可持续的计算机科学课程。该项目以教师和计算机科学行业志愿者之间合作的形式开展教学，培养学生明确计算机科学概念、具备计算思维、进行编程和解决相关问题的能力，同时激发学生對计算机科学的兴趣。这些技能将适用于学生未来从事的任何职业，引导他们为数字时代做准备。

一、TEALS项目的建立

2006年，获得哈佛大学教育硕士学位的凯文·王（Kevin Wang）进入微软公司参与远程学习项目，同时他作为志愿者在西雅图的一所高中教授计算机科学课程，并且帮助更多的学校与有计算机科学背景的志愿者建立合作。2009年，凯文正式建立了TEALS项目，并得到了微软慈善组织（Microsoft Philanthropies）的支持，成为微软青年星火（Microsoft YouthSpark）项目的一部分，该项目旨在为100个国家的3亿青年在教育、就业、创业等方面提供更好的机会。[3]

TEALS项目着重培养教师的计算机科学能力，旨在通过计算机科学教师与计算机行业志愿者的合作，提高教师对计算机科学课程的独立教学能力，同时项目支持学校对教师的后续培训。

2009-2018年，TEALS项目在美国的华盛顿特区和29个州（共350所学校）建立合作关系，以帮助高中教师教授计算机科学课程。2017-2018年，1050多名志愿者在课堂上提供支持、1.2万多名学生在课堂上学习计算机科学知识。参与TEALS项目的学生在美国大学先修课程（Advanced Placement，AP）计算机科学考试中较2016年成绩提高了5%，项目中97%的教师能够在2年内独立教授计算机科学课程，50%的学生表示未来将从事计算机科学相关行业。[4]

二、TEALS项目的运行

TEALS项目的运行人员包括创始人凯文、区域管理总经理阿努帕玛·谢卡尔（Anupama Shekhar）、项目负责人米丽安·布雷迪（Miriam Brady）、院校合作经理克里斯汀·马西尼（Christine Matheney）、课程研发经理肯尼·陈（Kenney Chan）、项目运行经理、项目区域经理（regional manager）和项目助理。实际上，TEALS项目实施的主体是高中计算机科学教师，计算机科学行业的志愿者帮助教师进行教学。根据教师教学经验的多少，志愿者采用不同的合作模式帮助教师进行计算机科学课程教学。

（一）志愿者

计算机科学行业的志愿者是TEALS项目实施的根本动力。志愿者直接参与教学，帮助教师掌握扎实的计算机科学知识和熟练的技能，从而使计算机科学教师胜任教学工作;帮助学生了解计算机科学如何提高生活质量、如何通过编程解决现实生活问题。

1.志愿者招募和选拔

口头传播、直接宣传（direct outreach）和社交媒体（social media）宣传是TEALS项目招募志愿者的主要宣传方式。2017年申请数据表明，超过一半的志愿者通过口头传播了解TEALS项目。在志愿者招募中，社交媒体宣传的方式占12%。

TEALS项目通过严格筛选、评估志愿者申请者的兴趣和适合度，以确定志愿者人选。TEALS项目区域经理与申请者面谈，评估申请者的技术专长和基本教学能力，向申请者介绍TEALS项目运行机制和与学校合作的项目内容。面试后，项目区域经理将根据合作学校的需求与志愿者的特点和要求将他们安排到不同的教学团队中。

2.志愿者培训

进入高中计算机科学课堂前，志愿者会接受TEALS项目的教学培训，由TEALS项目的工作人员和经验丰富的导师为志愿者提供指导，帮助他们建立基本的教学框架。

现有的培训项目包括4部分：面授培训课程（16小时）、在线培训课程（3小时）、课程作业（15小时）、与TEALS项目工作人员的交流会议（1小时或更长时间）。TEALS项目的工作人员和经验丰富的导师也会定期举行会议。会议通常在2个完整的周日和1个晚间进行，会议内容为52%的教学指导和48%的练习活动（如教学实践模拟等）。志愿者完成在线教学视频和作业评估，与教学团队的教师一起完成课堂计划。

2015-2016年，TEALS项目邀请之前参与过项目的教师开展暑期培训，旨在让志愿者熟悉课程，并向他们介绍一些课堂管理知识和教学知识。暑期培训的形式每年都在发生变化。该项目包括每2周举行5次面对面的2.5小时会议，期间穿插共7小时的在线互动视频模块。志愿者还需完成该课程的编程项目，并与教学团队会面，制订教学大纲和课堂计划。

除此之外，教学团队还会在夏季与TEALS项目区域经理会面至少2次，报告他们的进展与成果。每一期项目开始后，TEALS项目的区域经理会在每个月定期开展志愿者聚会、课堂观察和反馈、工作人员和合作伙伴工作会议。[5]

3.志愿者参与模式

2016-2017年，TEALS项目为志愿者提供了3种明确的参与模式以支持合作学校的计算机科学教学。

第一，共同教学模式。对没有计算机科学专业知识和教学经验的教师，志愿者需要提供最大程度的支持。在这个模式中，TEALS项目指派的4名志愿者与1名教师组成一个教学团队，其中2名志愿者负责教学，2名志愿者担任助教。每周都会有至少1名志愿者进行2次教学，教师负责课堂管理，并与有特殊需求的学生一起学习。教学团队成员在课程准备、课程教学、协助个别学生和作业评估方面相互合作。

第二，助教支持模式。当教师具有一定的计算机科学教学经验和专业知识时，志愿者就可以进入助教支持模式。在这个模式下，2名志愿者协助教师进行计算机科学课程的教学，每周到校2次。助教为教师提供指导和支持，帮助教师完成课程设计，辅导学生完成作业，并协助教师对学生的作业进行评估。

第三，咨询支持模式。一旦教师对计算机科学教学充满信心或者其教学经验丰富，就可以将志愿者作为教师教学的咨询者。志愿者可以通过电话、电子邮件回答教师的问题，并对教师教学进行不定期考查。在咨询支持模式下，教师能够充满信心且独立地指导学生完成计算机科学教学。

（二）教师

对教师的选择是TEALS项目合作是否成功的关键因素。TEALS项目旨在通过培养计算机科学教师，增加高中计算机科学课程的覆盖范围。

TEALS项目要求学校在申请该项目时需要提名具有多年教学经验的教师。候选教师必须参加面试，与项目区域经理面谈。在面谈过程中，TEALS项目工作人员需了解教师的教育背景、经历和参与原因。TEALS项目合作教师的计算机科学知识水平参差不齐，其中来自数学、生涯和技术教育（Career and Technical Education）学科的教师居多。同时，TEALS合作伙伴关系可以促进教师专业发展。在两年的合作中，教师协同学生和志愿者进行约300小时的教学。在这一过程中，教师不仅在课堂上获得编程和计算机科学教学经验，更重要的是，他们将逐渐从学习者、辅助者过渡到独立教授计算机科学的教师。

（三）TEALS项目支持模式

如表1所示，TEALS项目不同的支持模式帮助不同程度的志愿者和教师建立教学合作关系。合作教学模式（Co-teaching Model）和实验室支持模式（Lab Support Model）帮助教师掌握计算机科学的专业知识、提高计算机科学教学能力，以实现TEALS项目的扩展。课堂丰富模式（Classroom Enrichment Model）旨在提高学生计算机科学专业学生的入学率和参与度，进一步推动TEALS项目的开展。

此外，TEALS项目也推出了针对偏远地区的支持模式——远程志愿者模式（Remote Volunteer Model）。志愿者使用视频会议软件远程参与课堂，与当地学生建立良好的联系。TEALS项目鼓励教师分享学习计算机科学的个人经历，为学生开展与计算机科学有关的讲座、介紹计算机科学领域的最新技术和进展，引发他们对新技术问题的思考和探索。

（四）TEALS项目课程

TEALS项目为具有不同程度的计算机科学知识的高中生提供不同的课程，主要包括《计算机科学概论》《美国大学先修课程计算机科学A》《美国大学先修课程计算机科学原理》《计算机科学高级主题和计划》（Advanced Topics and Projects in Computer Science）4门课程。《计算机科学概论》和《计算机科学高级主题和计划》是面向高中生开设的课程。《美国大学先修课程计算机科学A》和《美国大学先修课程计算机科学原理》是专门为参加美国大学先修课程计算机科学考试的学生设置。

《计算机科学概论》课程源自加州大学伯克利分校（University of California，Berkeley）的计算机科学课程中的《计算的美和乐》（The Beauty and the Joy of Computing）。TEALS项目还开发了全年使用的Python（一种计算机程序设计语言）课程，为学生提供计算机科学的实践介绍，学生学习计算机科学中的重要思想，如抽象和设计，并探索计算机科学与个人、社会相关的各个方面。学生修完几何学课程，具有一定的数理基础，才可以进行《计算机科学概论》的学习，学校可以选择开设1学期、1学年2次或者为期1年的课程。为期1年的《计算机科学概论》课程使用Snap！（一种图形化编程语言）向初学者介绍编码，在第2学期将从使用初级Python语言转变为基于文本的编程。

《计算机科学高级主题和计划》课程是针对那些已完成《美国大学先修课程计算机科学A》课程并在考试中获得不低于4分的成绩（5分制），希望继续学习计算机科学的学生而开设的课程。该课程没有统一的课程表，而是类似于“独立研究”，学生定期会面进行研究讨论，必要时志愿者将提供指导。

大学理事会（The College Board）2018年的数据显示，约有137320名学生参加《美国大学先修课程计算机科学A》和《美国大学先修课程计算机科学原理》课程考试，但只有3491名学生（2.5%）通过考试[6]。因此，TEALS项目特别开设了《美国大学先修课程计算机科学A》和《美国大学先修课程计算机科学原理》2门课程，为需要参加美国大学预修考试的学生提供帮助。

《美国大学先修课程计算机科学A》课程源自华盛顿大学（University of Washington）计算机科学专业的《计算机科学与工程142》（Computer Science and Engineering 142，CSE 142）课程。该课程相当于计算机科学专业的大学第1学期课程，为期1年，每周有4小时以上的授课时间。该门课程要求学生修完《代数II》课程，不一定具有计算机科学概论课程的基础，只需在暑期后完成该课程。该课程使用Java语言向学生介绍计算机科学，培养学生解决相关问题的能力。

2016年秋，大学理事会设置了第2门计算机科学课程《美国大学先修课程计算机科学原理》。该课程是对现有《美国大学先修课程计算机科学A》课程的补充，参考计算机科学教师协会（Computer Science Teachers Association）的7大计算思维实践作为核心理念，包括计算机的基础知识、大规模数据、互联网安全等内容。它使学生有机会使用技术解决实际问题并构建相关解决方案。TEALS项目鼓励学校提供《美国大学先修课程计算机科学A》课程和《美国大学先修课程计算机科学原理》课程，学生可以自由参加任意一种课程，但优先考虑《美国大学先修课程计算机科学原理》课程。[7]

（五）TEALS项目自评结果

2017年，TEALS项目随机抽取一所参与学校进行评估，对所选学校的志愿者、学生和教师进行了匿名调查。参与此次调查的人员包括34%的志愿者、36%的教师和1668名学生。TEALS项目通过分析调查数据[8]，评估了项目实施情况。

参与调查的志愿者中，超过90%的人认为TEALS的培训项目有用且有成效，95%的志愿者表示他们从培训中学到了新的教学技巧和课堂管理方法。

参与调查的学生中，87%的人认为课堂上的志愿者是有帮助的，3/4的学生向他们的朋友或同伴推荐了TEALS项目的计算机科学课程。志愿者的激励增加了学生对计算机科学的兴趣。48%的学生表示TEALS项目增加了他们在未来从事计算机科学工作的可能性。80%的学生表示自己学习了新的编程技能，95%的学生表示TEALS项目课程提高了他们的编程技能。2014-2015年，82所学校开设了TEALS项目支持的《美国大学先修课程计算机科学A》课程，其中70所学校学生该课程的考试成绩平均分为3.30分（5分制），而全美平均分仅为3.09分。

在参与TEALS项目过程中，教师的计算机科学教学经验和能力也得到了明显提高。教师的计算机科学知识考核平均得分为4.8分（6分制），计算机科学教学能力考核平均得分为4.3（6分制）。TEALS项目通过帮助教师学习计算机科学内容知识和具备独立教授计算机科学的能力，实现了志愿者和教师的协同合作。99%的受访教师表示，他们准备在2年内独立教授计算机科学课程。这是评估TEALS项目成功与否的一个重要指标，因为TEALS项目的主要目标就是帮助高中建立可持续的计算机科学教学。[9]

三、TEALS项目的特点

（一）教师专业发展的可持续性

TEALS项目中，对于高中阶段的计算机科学教师的培养始终贯穿着“可持续”这一关键词，项目进行之初，由于计算机科学知识和教学能力不足，教师作为学习者处于课堂教学的次要位置，志愿者在课堂课教学中的比重随着教师教授计算机科学经验的积累和成熟逐渐减少，志愿者从主导性地位逐渐过渡到辅助者的角色，最终教师能够独当一面地向学生教授计算机科学的知识和技能，志愿者最终只作为咨询者为教师提供课外的问题解疑和教学评估。

通过志愿者，TEALS项目将计算机科学教学知识和经验不足的高中教师，发展成为具有扎实的计算机科学知识和教学经验丰富的教师，这样的教师就可以长期为学生提供计算机科学知识和技能。TEALS項目从根本上为高中学校提供了相对稳定的计算机科学教师资源，以有效且低成本的方式，为计算机科学教师培训提供了专业支持，开创了解决计算机科学教师短缺问题的新思路。

（二）支持模式的多样性

考虑到TEALS项目的覆盖区域和不同经验的计算机科学教师，该项目提供了不同模式的课程。合作教学模式为计算机科学经验不足的教师而设置，主要提供课堂教学方面的指导，志愿者以指导者的身份为教师提供计算机科学知识和计算机科学教学的学习;实验室支持模式为有一定计算机科学基础的教师而设置，志愿者以协助者的身份指导教师进一步运用计算机科学知识和教学技巧设计课堂教学;课堂丰富模式为具有坚实计算机科学基础的教师而设置，志愿者作为咨询者为教师提供课堂教学之外的支持，主要职责转变为课堂评估和实践指导。3种TEALS项目的支持模式相辅相成、循序渐进。教师可以根据自身情况进行课程选择，在完成所选择课程之后，希望进一步提高的教师也可以继续更高一级的课程。课程结束后，TEALS项目的团队也会对教师进行定期的评估和培训，建立强有力的可持续教师专业发展支持。

（三）系统的人员培训

虽然志愿者具有夯实的计算机科学知识，但是缺乏教学技能和课堂管理技巧，而丰富的学科领域知识、管理课堂和教学的技能和经验是有效课堂教学的必要条件。为了给高中计算机科学教师提供高质量的教学支持，志愿者的教学培训必不可少。志愿者在正式进入学校前也要经过系统的培训和严格的审核。TEALS项目要求志愿者至少提供1年的服务，包括定期的课堂访问、夏季培训、团队和项目会议，具体内容包括计算机科学教学方法、课堂管理和团队教学的基础知识。TEALS项目的工作人员每月也会开展区域会议，提供给教师和志愿者与计算机科学教学相关的专业发展支持。主题包括讨论有效的远程教学技巧、课堂管理策略、为学生准备美国大学先修考试的技巧。TEALS项目中的工作人员也会对参与项目的计算机科学教师进行课堂观察，并提供直接反馈和指导，以改善实际的课堂教学。

四、结语

TEALS项目旨在帮助学生培养计算思维，解决问题和编程技巧，提供计算机科学领域的大学和职业途径的信息，建立关系紧密的学习共同体，增加学生运用计算技能和获得专业经验的机会。然而，TEALS项目也存在一些问题，如志愿者数量不足、目标群体单一、志愿者所需的培训不足。由于人才短缺和私营部门的财政激励措施的缺乏，学校很难吸引计算机科学的专家。在未来几年，TEALS项目将继续注重以下几个方面：雇用更多的项目人员，扩大影响区域;在潜在志愿者区域内建立伙伴关系;通过远程教学和电话会议为弱势地区学校提供服务。

参考文献：

[1]Mckinsey Global Institute. Jobs Lost， Jobs Gained： Workforce Transitions In a Time of Automation[EB/OL]. https：//www.mckinsey.com/～/media/McKinsey/Featured%20Insights/Future%20of%20Organizations/What%20the%20future%20of%20work%20will%20mean%20for%20jobs%20skills%20and%20wages/MGI-Jobs-Lost-Jobs-Gained-Report-December-6-2017.ashx ，2019-05-08.

[2]CMSD News Bureau. Microsoft Program Builds Pipeline For Computer Science Teachers[EB/OL].http：//www.clevelandmetroschools.org/site/default.aspx？PageType=3&DomainID=3062&ModuleInstanceID=1887&ViewID=6446EE88-D30C-497E-9316-3F8874B3E108&RenderLoc=0&FlexDataID=18131&PageID=9145， 2019-03-02.

[3]Madeline V. Microsoft Teams with Rhode Island to Bring Computer Science to Every High School in the State[EB/OL].https：//www.geekwire.com/2016/microsoft-teals-rhode-island-partner-bring-computer-science-every-high-school-state/， 2016-03-07.

[4]Technology Education and Literacy in Schools. TEALS-School-One-Pager-2018-19[EB/OL].https：//www.tealsk12.org/wp-content/uploads/2014/02/TEALS-School-One-Pager-2018-19.pdf， 2018-10-06.

[5]Nathaniel G， Leigh A D， Kevin W. TEALS： Teacher Professional Development Using Industry Volunteers[EB/OL]. https：//www.tealsk12.org/wp-content/uploads/2017/04/SIGCSE-TEALS-Paper-2016.pdf， 2019-05-14.

[6]The College Board. Program Summer Report[EB/OL]. https：//secure-media.collegeboard.org/digitalServices/pdf/research/2018/Program-Summary-Report-2018.pdf .2019-05-17.

[7]TEALS Implementation Guide for Schools： 2018-2019[EB/OL].https：//www.tealsk12.org/wp-content/uploads/2014/02/TEALS-Implementation-Guide-2018-19.pdf， 2018-10-01.

[8][9]Anthony P， Leigh A D， Nathaniel G， et al. Preparing and Supporting Industry Professionals as Volunteer High School Computer Science Co-Instructors[EB/OL]. https：//www.tealsk12.org/wp-content/uploads/2017/04/SIGCSE-TEALS-Exemplary-Paper-2017.pdf， 2018-10-08.

編辑 王亭亭   校对 朱婷婷