Проучване на състоянието на образованието по компютърни науки на фона на бързо разширяване на политиката Проучване на състоянието на образованието по компютърни науки на фона на бързо разширяване на политиката

Ролята на компютрите в ежедневието и икономиката нараства всяка година и се очаква тази тенденция да продължи само в обозримо бъдеще. От тези, които учат и овладяват компютърни науки (CS), се очаква да се радват на увеличени възможности за работа и повече гъвкавост в бъдещето си, въпреки че в момента САЩ произвеждат твърде малко специалисти, за да отговорят на бъдещите изисквания за заетост. По този начин се смята, че предоставянето на експозиция на CS по време на задължителните училищни години е от ключово значение за поддържане на икономическия растеж, увеличаване на резултатите от заетостта на хората и намаляване на историческите пропуски в участието в технологичните области по пол и раса. Следователно предоставянето на достъп на младите хора до качествено CS образование все повече се възприема като неотложен приоритет за системите на държавните училища в САЩ и по света.

Основните цели на CS образованието, както е описано в „K-12 Computer Science Framework“ – ръководен документ, съставен от няколко CS и STEM образователни групи в сътрудничество с училищни ръководители в цялата страна – трябва да помогне на учениците „да се развиват като обучаеми, потребители и създатели на знания и артефакти по компютърни науки“ ( стр. 10) и да разбере общата роля на компютрите в обществото. CS уменията позволяват на хората да разберат как работят технологиите и как най-добре да използват потенциала им в личния и професионалния си живот. CS образованието се различава от дигиталната грамотност, тъй като се занимава предимно с компютърен дизайн и операции, а не с просто използване на компютърен софтуер. Обичайните професии, които силно използват CS умения, включват софтуерни инженери, специалисти по данни и мениджъри на компютърни мрежи; обаче, както е описано по-долу, CS уменията стават все по-неразделна част от много професии в икономиката извън технологичните области.

Последното десетилетие беше активен период на разширяване на политиката в обучението по CS в щатите и нарастваща ангажираност на студентите в курсове по CS. И все пак малко се знае за това как политиките може да са повлияли на резултатите на учениците. Този доклад предлага първи поглед върху връзката между последните промени в политиката и участието, както и нивата на успешно преминаване на изпитите за напреднали компютърни науки (AP CS).

Въз основа на нашия анализ през последното десетилетие представяме пет ключови констатации:

Осигуряване на универсален достъп до CS образование

CS образованието претърпява важна трансформация в училищата. Класове по компютърни технологии и CS отдавна се предлагат в държавните училища K-12, въпреки че не са били изисквани по единен начин, нито са универсално достъпни. По този начин достъпът до CS е неравномерен сред студентските популации. И все пак нарастващото значение на технологичните и компютърни умения в съвременното общество принуди много училищни системи да приемат политики за осигуряване на универсален достъп до CS образование. Няколко причини често мотивират този разширен достъп.

Първо, разширяването на обучението по CS се очаква да донесе пряка полза на учениците. Хората, които развиват опит в компютърните и технологичните области, се радват на по-високи заплати и заетост. Дори тези, които не се занимават с технически професии, все още се възползват от тези предимства, тъй като компютърните умения и уменията за анализ на данни са широко интегрирани в много индустрии и професии. И накрая, CS образованието е от полза и за студенти, които не използват компютри в бъдещата си кариера. Предишни проучвания са документирали когнитивни и междуличностни умения, които обучението по CS предоставя уникално на учениците, които се прехвърлят извън компютърните области. Освен това разбирането на основите на CS допринася за ценни житейски умения, които подготвят и защитават учениците за бъдеще, в което много аспекти от ежедневния живот се извършват в дигитален контекст.

„Нарастващото значение на технологичните и компютърните умения в съвременното общество принуди много училищни системи да приемат политики за осигуряване на универсален достъп до образование по компютърни науки.“

На следващо място, икономиките като цяло се справят по-добре, когато хората са по-компетентни в технологично отношение. Проучванията показват положителна връзка между икономическия растеж, технологиите и инвестициите в човешки капитал в свързани умения. Много щати и държави гледат на компютърните и технологичните работни места като двигатели на икономическия растеж; по този начин предоставянето на ученици от държавните училища на качествено CS образование дава възможност за устойчив растеж. Федералните и местните политици често се позовават на тази икономическа обосновка, за да оправдаят инвестициите в образованието по CS пред публичните заинтересовани страни – Арканзас, приел ранно CS политика, е отличен пример.

И трето, универсалният достъп до висококачествено CS образование е необходим, за да се запълнят исторически пропуски в технологичните области. Чернокожото, латиноамериканското и местното население и жените отдавна не са представени в професиите в STEM, които разчитат в голяма степен на CS и компютърни умения. Като се имат предвид по-високите заплати и перспективите за работа, свързани с тези области, това недостатъчно представяне на различни популации в STEM имплицитно допринася за различията, основани на раса и пол по икономически линии. Развитието на технически умения осигурява път към възходяща социална мобилност, както е показано чрез опита на асимилация на някои имигрантски групи: Тези с компютърни и други STEM умения достигат паритет на доходите с местните работници много по-бързо от тези без тези умения.

Предишни изследвания показват, че ниският достъп до образователни възможности и ресурси за CS е критична причина за пропуските в участието в STEM, които са склонни да отразяват по-големи социално-икономически неравенства въз основа на раса, доход или местоположение. Например, когато единственото предложение за CS в едно училище е извънкласен клуб по роботика, само тези с вътрешна мотивация и ресурси за участие ще получат достъп до тази възможност за обучение. По-ниският достъп до CS може да се прояви по различни начини от рядко излагане на компютърно базирани учебни приложения в класната стая до по-малко курсове, предлагани в гимназиите. Неравнопоставеният достъп не успява да обясни различията в участието, основани на пола, въпреки че те вероятно се дължат на други социализирани полови норми, които възпират момичетата от компютри и други STEM области. Всеобщият достъп обаче се очаква както да осигури умения за CS на всички ученици, така и да стимулира по-голяма ангажираност сред слабо представените групи, увеличавайки разнообразието в професиите в STEM.

„Достъпът на студентите до обучение по компютърни науки е силно променлив в САЩ.“

Достъпът на учениците до обучение по CS е силно променлив в САЩ, въпреки че много училища са осигурили компютърни лаборатории и класове по компютърна грамотност (напр. писане, използване на интернет, текстообработка), курсовете по CS надхвърлят основите, за да предоставят инструкции за изчислително мислене и други цифрови операции и изискват учители с тези умения. На много места в САЩ CS се предлага на ученици само като избираеми курсове или извънкласни дейности, ако изобщо се предлага. Оставянето на предоставянето на CS образование на тези доброволни контексти оставя качеството на CS изживяването силно променливо и зависи от наличието на местни ресурси. Универсалният достъп до CS образование обаче се очаква да стандартизира стандартите за обучение, да увеличи ограниченията на местните ресурси и да осигури равен достъп до качествено обучение.

Приемане на закони за образователна политика за CS

Призивите за всеобщо CS образование съществуват от години – вариращи от корпоративни усилия и застъпничество с нестопанска цел до федерални събития за повишаване на осведомеността – въпреки че доскоро напредъкът беше бавен. Едва от 2015 г. насам тези усилия доведоха до критичната маса, за да накарат много държави да приемат мащабна промяна в подкрепа на CS образованието.

За да илюстрирате тази трансформация, помислете за промените в политиката, документирани чрез годишните доклади „Състояние на образованието по компютърни науки“ (състояние на CS), съавторство на Code.org Advocacy Coalition, Computer Science Teachers Association и Expanding Computing Education Pathways . От 2017 г. докладите за състоянието на CS са популяризирали и проследявали девет различни политики, предназначени да насърчават обучението по CS в училищата.¹ Деветте политики са:

Само за пет години държавите показаха забележителна трансформация на политиката; Фигура 1 съчетава и оживява тази еволюция.² В доклада от 2017 г. Арканзас е единственият щат, който е приел поне седем от деветте проследени политики. Междувременно 36 щата са приели три или по-малко политики, включително девет щата, които изобщо не са приели CS политики на държавно ниво. Но в доклада за 2021 г. 24 държави са имали най-малко седем политики в книгите – забележителна промяна, наблюдавана във всички географски региони. Само 10 щата остават в най-ниската категория за осиновяване и всички щати са приели поне една политика.

Фигура 1 също така идентифицира кои политики са приети. Най-често възприетата политика е курсът по CS да отговаря на основно изискване за завършване на гимназия, като всички 50 щата плюс Вашингтон, окръг Колумбия, го приемат до 2021 г. Други популярни политики включват наличие на държавен план за CS, финансиране на инициативи за CS, създаване на държавна ниво CS офицер, приемане на K-12 CS стандарти и признаване на CS сертификат за учители; всяка от тези категории политики наброява повече от 30 държави, които предприемат действия в района до 2021 г.

Предоставянето на универсален достъп до CS образование на много места обикновено следва предоставянето на (почти) универсален достъп до персонални компютърни устройства и широколентов достъп. Въпреки че някои елементи от основите на CS могат да бъдат преподавани без помощта на компютри и интернет връзка, те са необходими входни данни за пълна учебна програма по CS. В исторически план училищата и домакинствата, разположени в общности с ниски доходи или в селски общности, са имали по-малък достъп до цифрова инфраструктура – ​​феномен, широко известен като цифрово разделение. Освен множеството други негативни последици, последиците от това разделение върху обучението по CS са, че учениците в тези контексти имат по-малко възможности да взаимодействат редовно с компютърни устройства в учебни контексти и ще имат по-малък достъп до висококачествени инструкции за CS.

Съвсем наскоро обаче пандемията от COVID-19 подейства като катализатор за постигане на реален напредък в преодоляването на цифровото разделение. Осигуряването на широк достъп до необходимите компютърни ресурси е спешен приоритет за много училищни системи, тъй като те са работили, за да поддържат връзка с учениците, докато училищата са били затворени за продължителни периоди. С нови устройства и лесен достъп до интернет учениците, които преди са били прекъснати, започват редовно да взаимодействат с компютри, за да улеснят обучението си. По този начин, когато някои общности може да са били по-малко способни да предложат CS поради тези причини в миналото, ние очакваме, че хардуерните и инфраструктурните бариери трябва да бъдат по-малко страховити в бъдеще.

Повече студенти полагат изпити за AP CS

В тази активна ера на приемане на правилата за CS ние проучваме дали тези действия съответстват на промените в резултатите на учениците в CS. По-вероятно ли е учениците да участват и да успеят в обучението по CS? Намаляват ли различията, основани на раса и пол, с по-универсален достъп?

За да проучим тези въпроси, ние използваме резултатите на държавно ниво от AP изпитите на College Board по CS. AP изпитите са полезни измервания на резултатите за това разследване, тъй като са стандартизирани, администрирани на национално ниво и представляват значими компетенции в областта, които са широко признати. Този раздел предоставя основни подробности за изпитите AP CS.

Разположени на преходната точка между гимназията и колежа, курсовете за AP по множество предмети се предлагат в повечето гимназии на напреднали ученици, обикновено в последната година(и) на гимназията. Студентите могат да изберат да се явят на AP изпит в края на учебната година, за да демонстрират своето майсторство на учебния материал. Когато студентите се матурират в колеж, много институции ще награждават тези, които са издържали AP тест с кредити за колеж, съответстващи на въвеждащ курс в областта. По този начин участието и полагането на изпит AP CS вероятно трябва да се счита за основен резултат на студента; т.е. такъв, който се реализира след няколко години възможности за обучение по CS.

Участието на учениците в курсове и изпити за AP се възприема широко като важен сигнал за готовност за колеж и много гимназии разшириха своите предложения за курсове за AP, за да сигнализират за взискателност на родителите и да мотивират учениците. Някои учени поставят под съмнение степента, до която участието в часовете по AP наистина увеличава вероятността студентите да успеят в колежа (тъй като основно напредналите студенти се записват в тези курсове), а контролирането на много характеристики на фона на студентите рязко намалява очевидното предимство за участие в AP. Други доказателства от стимулирани от стимули разширения на курсове за AP в неравностойни условия сочат, че участието в AP има причинно-следствено положително въздействие върху резултатите от SAT/ACT и записването в колеж. Въпреки че разглеждаме много проучвания на програмата AP, академичните ползи се натрупват почти изключително за тези, които преминат изпита AP (участието в курса без успешно преминаване на изпита осигурява малка, ако изобщо има, академична полза).

„Групите в неравностойно социално-икономическо положение нямат равен достъп до AP програми в своите училища.“

Дори ако се възползват само онези, които успешно преминат изпита за AP, групите в неравностойно социално-икономическо положение нямат равен достъп до програмиране за AP в своите училища. През 2014 г. Службата за граждански права на Министерството на образованието проведе специално събиране на данни за достъпа на студентите до напреднали курсове. Отчетите показват, че чернокожите и латиноамериканските студенти представляват 27% от записаните в поне един курс за AP и 18% от тези, които са издържали поне един изпит за AP, въпреки че тези групи представляват 37% от всички студенти. Освен това тези пропуски не се ограничават до курсовете за AP, но са очевидни и в курсовете за STEM за напреднали (като алгебра II и физика).

През годините на нашето разследване Бордът на колежа администрира два AP изпита, обхващащи съдържанието на CS: Computer Science A (AP CS A) и Computer Science Principles (AP CS P). AP CS A е предназначен да покрие материал, очакван от курс по CS за първа година в колежа (със силен акцент върху кодирането), докато AP CS P се очаква да покрие курс по компютри за първа година (включително по-основно съдържание, като въздействието на технологиите върху обществото и разбирането как функционират алгоритмите и мрежите). Студентите и в двата курса ще се научат да проектират компютърна програма, но само студентите, които вземат AP CS A, ще разработят алгоритмите и кода, необходими за внедряването. Това не означава непременно, че AP CS A е по-ефективен – въпреки че е по-строг и ще дойде след AP CS P в последователност от курсове. Скорошен доклад на College Board заключава, че учениците, които вземат AP CS P (в сравнение с тези, които не са получили шанс), е по-вероятно да вземат AP CS A в по-късните гимназиални години или да обявят специалност CS колеж. Въпреки че не са причинно-следствени, тези констатации подчертават значението на AP CS P за развиване на интереса на студентите към областта, особено сред слабо представените студентски групи.

От двата изпита AP CS A има по-дълга история, проследявайки произхода си назад до 1984 г. През по-голямата част от историята си скромните 20 000 или по-малко студенти ще вземат изпита годишно, въпреки че тези числа започнаха да се увеличават през последното десетилетие. Изпитът AP CS P обаче беше въведен през учебната 2016-17 година и бързо набра популярност. До пролетта на 2018 г., втората година на администриране, търсенето на студенти за изпита AP CS P (62 868 ученици в държавни училища) вече надхвърли търсенето на AP CS A (51 645 студенти).

Фигура 2 представя броя на взетите изпити между 2012-2020 г. (последната година с налични данни). През първата половина на поредицата AP CS A беше единственият предлаган изпит AP CS и търсенето на студенти нарастваше скромно от година на година. Изпитът AP CS P бързо доминира, след като беше въведен. През 2020 г. над 150 000 студенти взеха един от тези изпити AP CS, като близо две трети от това търсене идва от AP CS P. За справка участието в изпитите AP като цяло е нараснало от над 950 000 студенти през 2012 г. до 1,21 милиона през 2020 г. ( 27% ръст). Нарастващият интерес към изпитите AP CS значително изпревари общите увеличения по другите предмети AP.

Неотдавнашно сравнително проучване на двата изпита AP CS открива важни разлики между учениците, овладяването на уменията и предвидените професионални области. Студентите, които се явяват на изпита AP CS A, често полагат няколко други изпита AP и възнамеряват да следват специалности в CS или други STEM области, след като в колежа. Обратно, студентите, които се явяват на изпита AP CS P, съобщават само за по-малък интерес към следване на специалности и кариери в областта на CS или STEM и изразяват по-ниска увереност в компютрите (както се очаква, като се има предвид по-базовият материал).

Освен това студентите, които са взели само AP CS P, са по-разнообразни от тези, които са взели AP CS A, въпреки че недостатъчното представяне на чернокожи, латиноамерикански и студентки е все още очевидно и на двата изпита.³ Фигура 3 илюстрира разликите в разнообразието между двата изпита AP CS. Подобно на предходната фигура, тя показва скорошните времеви редове на полагащите AP тестове, въпреки че вместо числени преброявания разглеждаме дела на чернокожите и латиноамериканците (светлосини линии) или жените (тъмносини линии) полагащи теста на y -ос. Чернокожите и латиноамериканските студенти съставляват между 13-18% от участниците в AP CS A за цялата серия, но представляват 28-30% от участниците в AP CS P. По същия начин, студентките са нараснали от 18% от участниците в теста AP CS A през 2012 г. на 25% през 2020 г.; те съставляват още по-голям дял от участниците в теста AP CS P през годините, в които е бил администриран (нарастване от 30% през 2017 г. до 34% през 2020 г.).

В останалата част от отчета ние комбинираме резултатите на учениците от изпитите на AP CS и отчитаме обобщени статистически данни. Правим това основно за опростяване на докладването, тъй като повечето резултати показват грубо излишни модели, когато се анализират отделно от изпит; изключения от това ще бъдат отбелязани в текста.

Проучване на резултатите от AP CS по раса и пол на учениците

Резултатите от изпита AP CS предоставят два отделни резултата, които използваме в оставащия анализ: вземане на тест и успешно преминаване. Бордът на колежа отчита статистически данни на държавно ниво по година и раса и пол на студентите за двата резултата и те ще бъдат свързани с промените в държавната политика, които описахме по-рано. Този раздел първо изследва как разширяването на тестването в AP CS еволюира през призмата на представителството на расата и пола.

Преди да продължим, трябва да отбележим важно ограничение по отношение на данните за успешното преминаване на изпита AP CS: Когато малък брой студенти присъстват в отчетена клетка, Съветът на колежа цензурира клетката, за да защити поверителността на студентите. Клетъчното цензуриране е често срещано в щатите с малко население, когато докладването е разбито по щат, година, изпит и комбинации от раса или пол. Следователно, ние сме ограничени в способността си да разследваме държавните политики и тяхната връзка с преминаващите резултати по раса и пол. По-долу ще отчетем някои проценти на преминаване като уместни, въпреки че голяма част от анализа, който следва, използва вземането на тест като основен резултат от AP CS.

Както беше обсъдено по-рано, увеличаването на расовото и половото многообразие в CS и свързаните STEM области е важен мотивиращ фактор при приемането на универсални образователни политики в CS. Съвпада ли намаляването на пропуските в полагането и преминаването на тестове за AP CS с разширяването на образователните политики за CS на държавно ниво?

Свързано съдържание

Фигура 4 илюстрира как през последните години са се развили разликите в представителството при полагането на AP тестове. Фигурата се състои от две анимирани точкови диаграми, които проследяват разликите в представителството между свръхпредставените групи по оста x (мъже отляво, бели и азиатски студенти отдясно) и недостатъчно представените групи по оста y (жени отляво, Чернокожи и латиноамерикански студенти вдясно). И на двете оси е съотношението на държавата към всяка група ученици, представена сред полагащите теста (спрямо популацията на държавата от ученици от 12^тиклас).⁴ И двата панела имат 45 -степенна референтна линия, маркираща паритет при полагане на тест AP CS между свръхпредставени и недостатъчно представени групи. Точките, попадащи под тази референтна линия, представляват пропуски при полагане на тестове, където белите, азиатците и мъжете продължават да бъдат свръхпредставени. Една линия също се напасва между наблюденията на щатите – точките, лежащи на тази линия, споделят същите относителни пропорции в популацията на полагащите тестове между недостатъчно и свръхпредставените групи.

През 2012 г., най-ранната година от анимацията, всички състояния са групирани в долния ляв ъгъл на диаграмите на разсейване. Позицията на тези точки показва ниско участие като цяло и участието е особено ниско сред чернокожите, латиноамериканските и студентките. Когато възпроизвеждането се натисне върху анимацията, точките се изместват от началото, макар и почти изключително в рамките на същите половини на областите на сюжета, югоизточно от референтните линии. Напасната линия между наблюденията на щатите показва, че пропуските в представянето при вземането на тестове са се стеснили леко с времето (тъй като монтираната линия поема по-стръмен наклон, приближавайки я до паритета), въпреки че в повечето щати продължават да съществуват големи пропуски.

Таблица 1 по-долу предоставя два ключови показателя, които помагат да се опише как тези модели за вземане на тестове от подгрупи ученици са се развили с течение на времето. Първият показател е съотношението на пропуските в участието (недостатъчно представени групи/свръхпредставени групи), което по същество е това, което илюстрират монтираните линии на Фигура 4. Стойност 1 представлява паритет между групите (точно както линията от 45 градуса по-горе има наклон 1). Процентът на участие е повече от четири пъти по-висок сред учениците от 12^ти клас мъже в сравнение с жените през 2012 г., което води до коефициент на участие от 0,24. Увеличаването на участието на жените през последните години ги доближи до паритета със стойност за 2020 г. от 0,46. Таблица 1 също така отчита разликата в дела на полагащите теста от свръхпредставените групи по-слабо представените групи, където стойност 0 представлява 50-50 разделение в демографските данни на участниците в теста. През 2012 г. полагащите тестове на AP CS са малко под 20% жени и малко над 80% мъже, което води до разлика в дела на полагащите тестове над 62 процентни пункта. Тази разлика е намаляла до по-малко от 40 процентни пункта към 2020 г. Подобни модели на напредък са показани в показатели, базирани на раса.

Таблица 1 показва както коефициентите на участие, така и разликите в дела на полагането на тестове, изчислени по пол и раса за три избрани години: първата година на данните (2012 г.), годината на въвеждане на AP CS P (2017 г.) и последната година (2020 г.). Проучването на това как тези показатели са се променили през серията е поучително: голяма част от цялостните подобрения в показателите бяха реализирани през 2017 г. с въвеждането на изпита AP CS P. Напредъкът, постигнат през годините след това, е по-скромен в сравнение и печалбите са по-големи по отношение на различията между половете, отколкото в расовите различия.

Откриваме други окуражаващи модели за намаляване на пропуските, когато се фокусираме върху нивата на преминаване на AP CS. При бързото разширяване на групата за вземане на тестове, някой може да се притеснява, че студентите, които са подтикнати да се явят на изпитите AP CS, няма да бъдат толкова подготвени за изпитите, колкото тези студенти, които вече са се подготвили за AP CS преди разширяването. Тази загриженост резонира особено за изпита AP CS P, който се разшири драматично до повече от 100 000 изпита, полагани годишно само за няколко години. Напротив, нашият анализ на данните предполага, че процентите на преминаване сред слабо представените групи са увеличени през този период на разширяване на AP CS и са се увеличили по-бързо от тези сред свръхпредставените групи.

Фигура 5 представя степента на преминаване на изпитите AP CS по пол (вляво) и раса (вдясно) през последните години. Осите x представляват годините, а осите y представляват нивата на преминаване за всяка група студенти; процентите на преминаване се обединяват и в двата изпита на AP CS. И в двата панела свръхпредставените групи издържат изпитите с по-висок процент и особено голяма разлика е очевидна между расовите групи. И все пак, през тези години на нарастване на участието, нивата на преминаване сред слабо представените групи едновременно се увеличиха. Междувременно, преминаващите нива за свръхпредставените групи (мъже отляво, бели и азиатци отдясно) се повишиха постепенно през този период на разширяване. В мрежата различията между тези групи намаляха и процентът на преминаващите жени изпревари този на мъжете през 2020 г.

За да потвърдим, че намаляващите пропуски, изобразени на Фигура 5, не се дължат просто на нарастващата популярност на изпита AP CS P, ние отделно проучихме нивата на преминаване на всеки от изпитите AP CS. Стесняващите се пропуски, наблюдавани на Фигура 5, също се наблюдават при всеки тест. Например, процентът на преминаване на жените на изпита AP CS A се увеличи от 56% (2012 г.) на 68% (2020 г.), а на изпита AP CS P се увеличи от 70% (2017 г.) на 75% (2020 г.). Увеличения от 5 или повече процентни пункта са наблюдавани по подобен начин сред чернокожите и латиноамериканците, полагащи теста, и на двата теста през този период. Междувременно нивата на преминаване сред свръхпредставените групи се увеличиха леко на изпита AP CS A през периода, докато леко спаднаха на изпита AP CS P. Отново нетните резултати показаха стесняване на пропуските за слабо представените групи както по раса, така и по пол и на двата изпита.

Свързване на промените в образователната политика за CS с вземането на тестове за AP

И накрая, ние проучваме дали щатите, които постигат по-голям напредък в своите образователни политики за CS, показват по-благоприятни резултати на изпитите за AP CS. Например, възможно е тези държави, които предприемат повече политически действия за подобряване на универсалния достъп до CS образование, да са видели по-голямо усвояване на участието в AP CS или по-рязко намаляване на недостатъчно представените пропуски в сравнение с тези държави, които правят малко.

Преди да обсъдим нашите резултати обаче, трябва да признаем, че показателите за приемане на правилата са несъвършени заместители за практиката. Докладите за състоянието на CS внимателно отбелязват, че държавните политики се различават значително, дори в рамките на едни и същи категории политики. Освен това дадена държава може да реши да приеме дадена образователна политика за CS, но изпълнението може да бъде осуетено от бариери, които ограничават нейното практическо въздействие. Други държави могат да въведат практики за подобряване на CS дори при липса на формализирана държавна политика. Тази трудност може да се види на Фигура 6, която представя разликите в наблюдаваните практики в три различни категории статус на политики. Фигура 6 се фокусира върху процента на гимназиите в даден щат, предлагащи основни курсове по CS (у-ос), практика, която осигурява по-универсален достъп до CS за всички ученици. Политиката на държавата за CS, съответстваща на това действие, е дали щатите имат политика, изискваща всички гимназии да предлагат CS (Require HS). Оста x разделя държавите, които нямат политика, тези, които са приели политика с целева цел за изпълнение в бъдеще (в процес), и тези с политика, която вече е в сила (да).

Графиките с мустаци представляват средствата и разпределенията на състоянията, наблюдавани във всяка от трите категории на политическо състояние. Тези щати с действаща държавна политика имат най-висок среден процент гимназии, предлагащи CS, а тези с действаща политика имат по-висок процент от щатите без политика. И все пак, наблюдаваните разлики в практиката между държавите са много по-малки, отколкото биха показали сами променливите на състоянието на политиката. Ключовият момент тук е, че сме принудени да разглеждаме данните, с които разполагаме, относно състоянието на политиката, а не действителните практики; следователно може да не успеем да уловим важни разлики в практиката в нашите анализи.

За да извършим анализа, обединихме данните за приемането на политиката на CS с данните от изпита на AP CS по щат и година.⁵ Проведохме поредица от двупосочни модели с фиксирани ефекти, които имат за цел да изравнят други корелирани промени в поведението при вземане на тестове, наблюдавани в рамките на държавата с течение на времето и в други държави едновременно. Проведохме отделен модел за всяка от деветте проследени CS политики и включихме тази операция в различни показатели за вземане на тестове като зависими променливи. Резултатите от това упражнение са представени в таблица 2 по-долу.

Колоните на таблица 2 съответстват на различни аналитични модели, в които резултатите от интерес са общият процент на полагане на тест (колона 1), както и процентът на участниците в теста, които са жени (колона 2) и чернокожи или латиноамериканци (колона 3). Деветте CS политики са представени надолу по заглавията на редовете. Клетката, съответстваща на комбинация ред-колона, представлява точковата оценка и стандартната грешка на двупосочен модел с фиксирани ефекти, като политиката в заглавието на реда се използва като обяснителна променлива, а групата студент в заглавието на колоната като резултат от интерес. Клетките са цветно кодирани за по-лесно тълкуване, за да се подчертае къде оценките са най-големи.

Обобщението на високо ниво на резултатите от Таблица 2 е, че няколко от тези образователни политики на CS са положително свързани с поведението на учениците при полагане на тестове на AP CS като цяло. Първата колона показва най-големите и най-статистически значими прогнози, съответстващи на политики, които 1) разпределят държавно финансиране за образователни инициативи по CS, 2) изискват държавните колежи да признават курсовете по CS като STEM курсове при решенията за прием и 3) изискват всички гимназии в държава да предлага курсове по CS. Като цяло не сме изненадани от този резултат, тъй като и трите от тези политики вероятно имат пряко въздействие върху учениците в края на гимназията, които са целевата група за изпитите за AP CS. Други политики, като предлагане на програма за сертифициране на учители в образованието по CS или назначаване на служител на държавно ниво, отговарящ за образованието по CS, вероятно биха повлияли на тези резултати в края на гимназията чрез по-непреки средства.

Друга констатация от таблица 2 е, че нито една от политиките не изглежда да е свързана с относително увеличение на дела на участниците в теста от слабо представени групи. Само една точкова оценка е значима в колона 2 (дали курс по CS се брои към изискването за завършване на STEM) и тя е в посока на разширяване на разликата, основана на пола. Този резултат трябва да се приеме със зърно сол, тъй като тази политика (брой) беше възприета основно в по-ранните години на миналото десетилетие, когато пропуските бяха най-големи. Решаващ фактор, движещ тези оценки, е (почти) постоянният дял на недостатъчно представените участници в теста между 2018 г. и 2020 г., годините, за които имаме припокриване на данните за прилагането на политиката и данните за вземане на тестове от AP.

Трябва също така да отбележим, че с високите нива на активност на държавната политика, съвпадащи с бързото разширяване на полагането на тестове за AP CS, не можем да твърдим, че никоя от точковите оценки, докладвани в таблица 2, представлява причинно-следствена връзка. По-скоро това е нашият най-добър опит да изолираме асоциации, които са уникални за определени комбинации политика-резултат, за да изследваме връзката; резултатите не са предназначени да бъдат окончателни оценки на дадена политика.

Дори ако разширяването на тези политики на CS няма очевидна връзка с пропуските в полагането на тестове като цяло, това не означава, че това е опитът на учениците във всички щати. Искаме да проучим дали скоковете в представянето на слабо представените групи придружават разширяването на политиката на CS във всеки щат и правим това на картата, представена на Фигура 7.

Фигура 7 представя двумерна карта на САЩ, където щатите са цветно кодирани въз основа на наблюдавани промени в две посоки: нарастване на приемането на образователна политика за CS на ниво щат и нарастване на нивата на вземане на тестове за черни и латиноамерикански AP CS. Състоянията над медианата и на двете измерения са защриховани в тъмно синьо, а състоянията под медианата и на двете са защриховани в светлосиво. Светлосините и тъмносивите нюанси представляват високо състояние в едното или другото измерение, но не и в двете.

Този анализ разкрива някои изненадващи географски различия. Използвайки река Мисисипи като разделителна линия, почти всички щати с най-голямо увеличение на полагането на тестове сред групите черни и латиноамерикански студенти са на изток от реката (Невада и Монтана са единствените изключения на запад от Мисисипи). И сред щатите с най-голямо увеличение на вземането на тестове в Изтока, щатите са разпределени почти равномерно между високи и ниски категории за приемане на политики. Сравнете този модел със щатите на запад от Мисисипи, където почти всички щати са в категорията с нисък растеж за полагане на тестове за черни и латиноамерикански AP CS, като над две трети от тях са в категорията на политиката с нисък растеж.

Размишляването върху картата ни оставя два важни урока. Първо, картата ясно илюстрира, че приемането на политика само по себе си не е точен предсказател за по-добри резултати за слабо представените групи. Наблюдаваме много щати с висок растеж на политиката, които виждат сравнително малко подобрение в резултатите от вземането на тестове за чернокожи и латиноамерикански студенти; междувременно виждаме и много примери с висок растеж сред черни и латиноамерикански студенти, които не показват същите агресивни нива на приемане на политика.

„Само по себе си приемането на политика не е точен предсказател за по-добри резултати за слабо представените групи.“

И второ, картата подсказва, че географските прилики може да са важен лост, подкрепящ резултатите на учениците от CS. От този анализ не е ясно как тези географски връзки ще имат значение, но това предлага някои полезни насоки за бъдеща работа. Една подозрителна следа идва от доклада за състоянието на CS за 2021 г. (стр. 14), който показва политическа карта на процента на училищата, предлагащи основни CS, с очевидно подобно разделение Изток-Запад. Ние потвърждаваме, че процентът на гимназиите, предлагащи CS на щатско ниво, също е в положителна корелация както с нашата мярка за растеж на политиката, така и с нарастващото участие на чернокожи и латиноамериканци. Макар и само предполагаеми, по-универсалните предложения за CS в гимназията представят ясен механизъм, чрез който по-голям дял от слабо представените групи ще бъдат изложени на обучение по CS и следователно ще участват в смислени курсове, водещи до изпити за AP CS.

Заключителна дискусия и препоръки

Проучвахме приемането на образователна политика за CS и резултатите от изпитите за AP CS през последните години – и двете от които отбелязаха бързо разрастване през това време. Установихме скромно стесняване на празнините за исторически слабо представените студентски групи в областите CS и STEM, въпреки че голяма част от стесняването беше свързано с въвеждането на изпита AP CS P. Нашите по-нататъшни разследвания показаха ясно, че общият процент на участие в изпитите на AP CS изглежда е свързан с приемането на политика на CS, въпреки че нито една от тези политики не показва ясна връзка с увеличаване на дела на исторически недостатъчно представени групи сред участниците в теста.

Разбираме, че някои от тези констатации противоречат на доминиращия разказ в образователните кръгове на CS, който гласи, че увеличеният достъп до CS образование ще доведе до стесняване на пропуските в участието. Въпреки че откриваме, че пропуските намаляват през последните години, те не изглеждат свързани с приемането на политики. Изясняваме обаче, че тези резултати се основават на тесен набор от данни непосредствено след промените в политиката. Тези констатации не се наблюдават за дълги периоди на прилагане, нито върху широк набор от резултати, които биха могли да противодействат на тези ранни модели. Например, припомнете си от предишната ни дискусия, че белите и азиатските студенти са по-склонни да се запишат в по-богат набор от курсове на ниво STEM и AP като цяло и е по-вероятно да се включат специално в курсове по CS. Изглежда вероятно, когато държавите стартират образователни инициативи за CS, свръхпредставените студентски групи, които се радват на предпочитан достъп, може да са в по-добра позиция да се възползват от новите налични възможности. По същия начин, по-фундаментални резултати като излагане на учениците на кодиране или дискусии за нови технологии в клас (които контрастират с основните резултати от AP CS в нашите данни) може да има по-голяма вероятност да имат непропорционално въздействие върху слабо представените групи, стеснявайки формиращите пропуски в експозицията. И в двата случая изглежда правдоподобно намаляването на пропуските в участието в CS и STEM за период от няколко години прилагане на политиката все още може да доведе дори ако пропуските в AP CS изглеждат некорелирани с краткосрочни промени в политиката.

„Въпреки че вземането на изпити по компютърни науки в AP се е увеличило сред слабо представените групи, процентът на преминаване също се е увеличил, което води до по-тесни пропуски при свръхпредставените ученици.“

Резултатите ни предоставят и някои недвусмислено обнадеждаващи новини. Първо, въпреки че вземането на тестове за AP CS се е увеличило сред слабо представените групи, процентът на преминаване също се е увеличил, което води до по-тесни пропуски при свръхпредставените студенти. Също така, дори щатите, които не са били толкова активни в насърчаването на образователните политики на CS, все още показват голям скок в участието в AP CS; по този начин, дори при липса на политически действия, виждаме причина да бъдем оптимисти относно траекторията на образованието по CS като цяло.

Надяваме се, че тези констатации подканват към размисъл и преоценка на начина, по който държавите подхождат към разширяването на CS образованието. Докато приключваме, предлагаме следните препоръки към държавните образователни агенции и политиците, работещи за разширяване на CS образованието:

Компютрите и технологиите ще бъдат неразделна част от икономическото и социално бъдеще, което очаква днешните деца. Осигуряването на достъп до висококачествено CS образование ще бъде от ключово значение, за да се гарантира, че всички студенти могат да посрещнат това бъдеще директно.

Авторите благодарят на Лоугън Букър и Маргьорит Франко за отличната изследователска помощ и на Никол Търнър Лий, Пат Йонгпрадит и Джон Валант за полезните отзиви.

Институцията Брукингс е организация с нестопанска цел, посветена на независими изследвания и политически решения. Неговата мисия е да провежда висококачествени, независими изследвания и въз основа на тези изследвания да предоставя иновативни, практически препоръки за политиците и обществеността. Заключенията и препоръките на която и да е публикация на Brookings са само тези на автора(ите) и не отразяват възгледите на институцията, нейното ръководство или други нейни учени.

Подкрепата за тази публикация беше щедро предоставена от Howmet Aerospace Foundation. Констатациите, интерпретациите и заключенията в този доклад не са повлияни от каквото и да е дарение. Brookings признава, че стойността, която предоставя, е в нейния абсолютен ангажимент за качество, независимост и въздействие. Дейностите, подкрепени от неговите донори, отразяват този ангажимент.