Explorer l'état de l'enseignement des sciences informatiques dans un contexte d'expansion rapide des politiques Explorer l'état de l'enseignement des sciences informatiques dans un contexte d'expansion rapide des politiques

Le rôle des ordinateurs dans la vie quotidienne et l'économie augmente chaque année, et cette tendance ne devrait se poursuivre que dans un avenir prévisible. On s'attend généralement à ce que ceux qui apprennent et maîtrisent les compétences en informatique (CS) bénéficient d'opportunités d'emploi accrues et d'une plus grande flexibilité dans leur avenir, bien que les États-Unis produisent actuellement trop peu de spécialistes pour répondre aux futures demandes d'emploi. Ainsi, l'exposition au CS pendant les années de scolarité obligatoire est considérée comme essentielle pour maintenir la croissance économique, augmenter les résultats de l'emploi pour les individus et réduire les écarts historiques de participation dans les domaines technologiques selon le sexe et la race. Par conséquent, fournir aux jeunes un accès à une éducation informatique de qualité est de plus en plus considéré comme une priorité urgente pour les systèmes scolaires publics aux États-Unis et dans le monde.

Les principaux objectifs de l'enseignement de l'informatique, tels que décrits dans le "K-12 Computer Science Framework" - un document d'orientation assemblé par plusieurs groupes d'enseignement CS et STEM en collaboration avec des chefs d'établissement à travers le pays - doit aider les élèves à "se développer en tant qu'apprenants, utilisateurs et créateurs de connaissances et d'artefacts informatiques" ( p. 10) et de comprendre le rôle général de l'informatique dans la société. Les compétences en CS permettent aux individus de comprendre comment la technologie fonctionne et comment exploiter au mieux son potentiel dans leur vie personnelle et professionnelle. L'enseignement de l'informatique est distinct de la littératie numérique car il concerne principalement la conception et les opérations informatiques, plutôt que la simple utilisation de logiciels informatiques. Les professions courantes qui utilisent fortement les compétences en informatique comprennent les ingénieurs en logiciel, les scientifiques des données et les gestionnaires de réseaux informatiques ; cependant, comme décrit ci-dessous, les compétences en informatique font de plus en plus partie intégrante de nombreuses professions de l'économie au-delà des domaines technologiques.

La dernière décennie a été une période active d'expansion des politiques en matière d'enseignement de l'informatique dans tous les États et d'engagement croissant des étudiants dans les cours d'informatique. Pourtant, on sait peu de choses sur la façon dont les politiques peuvent avoir influencé les résultats des élèves. Ce rapport offre un premier aperçu de la relation entre les récents changements de politique et la participation, ainsi que les taux de réussite aux examens Advanced Placement Computer Science (AP CS).

Sur la base de notre analyse portant sur la dernière décennie, nous présentons cinq résultats clés :

Offrir un accès universel à l'enseignement de l'informatique

L'enseignement de l'informatique subit une transformation importante dans les écoles. Des cours d'informatique et d'informatique sont depuis longtemps proposés dans les écoles publiques de la maternelle à la 12e année, bien qu'ils n'aient pas été uniformément requis, ni universellement disponibles. Ainsi, l'accès à l'informatique a été inégal d'une population étudiante à l'autre. Pourtant, l'importance croissante des compétences technologiques et informatiques dans la société moderne a contraint de nombreux systèmes scolaires à adopter des politiques visant à fournir un accès universel à l'enseignement de l'informatique. Plusieurs raisons motivent souvent cet accès élargi.

Premièrement, l'expansion de l'enseignement de l'informatique devrait bénéficier directement aux étudiants. Les personnes qui développent une expertise dans les domaines de l'informatique et de la technologie bénéficient de salaires et d'emplois plus élevés. Même ceux qui n'exercent pas de professions techniques profitent tout de même de ces avantages, car les compétences en informatique et en analyse de données ont été largement intégrées dans de nombreuses industries et professions. Enfin, l'enseignement de l'informatique profite également aux étudiants qui n'utilisent pas d'ordinateurs dans leur future carrière. Des études antérieures ont documenté les compétences cognitives et interpersonnelles que l'enseignement de l'informatique fournit uniquement aux étudiants, qui sont transférées en dehors des domaines informatiques. De plus, la compréhension des fondamentaux de l'informatique apporte de précieuses compétences de vie qui préparent et protègent les étudiants pour un avenir dans lequel de nombreux aspects de la vie quotidienne sont réalisés dans des contextes numériques.

"L'importance croissante des compétences technologiques et informatiques dans la société moderne a contraint de nombreux systèmes scolaires à adopter des politiques visant à fournir un accès universel à l'enseignement de l'informatique."

Ensuite, les économies s'en sortent globalement mieux lorsque les individus sont plus compétents sur le plan technologique. Des études montrent une relation positive entre la croissance économique, la technologie et les investissements en capital humain dans les compétences connexes. De nombreux États et pays considèrent les emplois informatiques et technologiques comme des moteurs de croissance économique. ainsi, offrir aux élèves des écoles publiques une éducation informatique de qualité permet une croissance durable. Les politiciens fédéraux et locaux font souvent appel à cette justification économique pour justifier les investissements dans l'éducation à l'informatique auprès des parties prenantes publiques - l'Arkansas, premier adopteur de la politique de l'informatique, en est un excellent exemple.

Et troisièmement, l'accès universel à une formation informatique de haute qualité est nécessaire pour combler les lacunes historiques dans les domaines technologiques. Les populations et les femmes noires, latino-américaines et autochtones ont longtemps été sous-représentées dans les professions STEM qui dépendent fortement des compétences en informatique et en informatique. Compte tenu des salaires et des perspectives d'emploi plus élevés associés à ces domaines, cette sous-représentation de populations diverses dans les STEM contribue implicitement aux écarts fondés sur la race et le sexe selon les critères économiques. Le développement de compétences techniques ouvre la voie à une mobilité sociale ascendante, comme l'a montré l'expérience d'assimilation de certains groupes d'immigrants : ceux qui possèdent des compétences en informatique et autres STEM atteignent la parité des revenus avec les travailleurs autochtones beaucoup plus rapidement que ceux qui n'ont pas ces compétences.

Des recherches antérieures indiquent que le faible accès aux opportunités et aux ressources éducatives en informatique est un facteur essentiel des écarts de participation aux STEM, qui ont tendance à refléter des inégalités socio-économiques plus importantes basées sur la race, le revenu ou le lieu. Par exemple, lorsque la seule offre CS dans une école est un club de robotique parascolaire, seuls ceux qui ont une motivation intrinsèque et les ressources nécessaires pour participer auront accès à cette opportunité d'apprentissage. Un accès plus faible à l'informatique pourrait se manifester de diverses manières, allant d'expositions peu fréquentes à des applications d'apprentissage informatisées en classe à moins de cours offerts dans les écoles secondaires. L'accès inégal n'explique pas les écarts de participation fondés sur le sexe, bien que ceux-ci soient probablement dus à d'autres normes de genre socialisées qui dissuadent les filles de l'informatique et d'autres domaines STEM. L'accès universel, cependant, devrait à la fois fournir des compétences en informatique à tous les étudiants et stimuler un plus grand engagement parmi les groupes sous-représentés, augmentant ainsi la diversité dans les professions STEM.

"L'accès des étudiants à l'enseignement de l'informatique est très variable aux États-Unis."

L'accès des élèves à l'enseignement de l'informatique est très variable à travers les États-Unis. Bien que de nombreuses écoles proposent des laboratoires informatiques et des cours d'initiation à l'informatique (par exemple, dactylographie, utilisation d'Internet, traitement de texte), les cours d'informatique vont au-delà des notions de base pour fournir un enseignement sur la pensée informatique et d'autres opérations numériques, et elles nécessitent des enseignants possédant ces compétences. Dans de nombreux endroits aux États-Unis, CS n'est proposé aux étudiants que sous forme de cours au choix ou d'activités parascolaires, voire pas du tout. Laisser la prestation de l'enseignement de l'informatique à ces contextes volontaires laisse la qualité de l'expérience de l'informatique très variable et dépendante de la disponibilité des ressources locales. L'accès universel à l'enseignement de l'informatique devrait cependant normaliser les normes d'apprentissage, augmenter les contraintes de ressources locales et garantir un accès égal à un enseignement de qualité.

Promulguer des lois sur la politique en matière d'éducation à l'informatique

Les appels à une éducation universelle à l'informatique existent depuis des années, allant des efforts des entreprises et de la défense des organisations à but non lucratif aux événements fédéraux de sensibilisation, bien que les progrès aient été lents jusqu'à très récemment. Ce n'est que depuis 2015 que ces efforts ont atteint la masse critique nécessaire pour pousser de nombreux États à adopter des changements radicaux en faveur de l'enseignement de l'informatique.

Pour illustrer cette transformation, considérons les changements de politique documentés dans les rapports annuels "State of Computer Science Education" (State of CS), co-écrits par Code.org Advocacy Coalition, Computer Science Teachers Association et Expanding Computing Education Pathways . Depuis 2017, les rapports sur l'état de l'informatique ont promu et suivi neuf politiques différentes visant à promouvoir l'enseignement de l'informatique dans les écoles¹. Ces neuf politiques sont les suivantes :

En seulement cinq ans, les États ont fait preuve d'une transformation politique remarquable ; La figure 1 combine et illustre cette évolution². Dans le rapport de 2017, l'Arkansas était le seul État à avoir adopté au moins sept des neuf politiques suivies. Pendant ce temps, 36 États avaient adopté trois politiques ou moins, dont neuf États qui n'avaient adopté aucune politique de SC au niveau de l'État. Mais dans le rapport de 2021, 24 États avaient au moins sept politiques en vigueur, un changement remarquable observé dans toutes les régions géographiques. Seuls 10 États restent dans la catégorie d'adoption la plus basse et tous les États ont adopté au moins une politique.

La figure 1 identifie également les politiques adoptées. La politique la plus couramment adoptée consiste à faire en sorte qu'un cours d'informatique satisfasse à une exigence de base pour l'obtention du diplôme d'études secondaires, les 50 États plus Washington, D.C., l'adoptant d'ici 2021. officier CS de niveau, adoptant les normes CS de la maternelle à la 12e année et reconnaissant une certification CS pour les enseignants ; chacune de ces catégories de politiques compte plus de 30 États prenant des mesures dans le domaine d'ici 2021.

La fourniture d'un accès universel à l'enseignement de l'informatique dans de nombreux endroits a généralement suivi la fourniture d'un accès (quasi) universel aux appareils informatiques personnels et au haut débit. Bien que certains éléments des fondamentaux de l'informatique puissent être enseignés sans l'aide d'ordinateurs et d'une connexion Internet, ce sont des éléments nécessaires pour un programme complet d'informatique. Historiquement, les écoles et les ménages situés dans des communautés à faible revenu ou rurales ont eu un accès réduit à l'infrastructure numérique, un phénomène largement connu sous le nom de fracture numérique. Outre une foule d'autres conséquences négatives, les implications de cette fracture sur l'enseignement de l'informatique sont que les étudiants dans ces contextes ont moins d'occasions d'interagir régulièrement avec des appareils informatiques dans des contextes d'apprentissage et auront moins accès à un enseignement de haute qualité en informatique.

Plus récemment, cependant, la pandémie de COVID-19 a agi comme un catalyseur pour réaliser de réels progrès dans la réduction de la fracture numérique. Fournir un accès généralisé aux ressources informatiques nécessaires a été une priorité urgente pour de nombreux systèmes scolaires, car ils ont travaillé pour rester en contact avec les élèves pendant que les écoles étaient fermées pendant de longues périodes. Avec de nouveaux appareils et un accès facile à Internet, les étudiants auparavant déconnectés commencent à interagir régulièrement avec des ordinateurs pour faciliter leur apprentissage. Ainsi, là où certaines communautés ont peut-être été moins en mesure d'offrir CS pour ces raisons dans le passé, nous prévoyons que les barrières matérielles et infrastructurelles devraient être moins redoutables à l'avenir.

Plus d'étudiants passent les examens AP CS

En cette ère active d'adoption de la politique CS, nous examinons si ces actions correspondent à des changements dans les résultats des étudiants en CS. Les élèves sont-ils plus susceptibles de participer et de réussir dans l'apprentissage de l'informatique ? Les écarts fondés sur la race et le sexe se réduisent-ils avec un accès plus universel ?

Pour étudier ces questions, nous utilisons les résultats au niveau de l'État des examens AP du College Board en informatique. Les examens AP sont des mesures de résultats utiles pour cette enquête parce qu'ils sont normalisés, administrés à l'échelle nationale et représentent des compétences significatives dans le domaine qui sont largement reconnues. Cette section fournit des informations générales sur les examens AP CS.

Situés au point de transition entre le lycée et le collège, les cours AP dans plusieurs matières sont proposés dans la plupart des lycées aux élèves avancés, généralement en dernière année de lycée. Les étudiants peuvent choisir de passer l'examen AP à la fin de l'année scolaire pour démontrer leur maîtrise du matériel de cours. Lorsque les étudiants s'inscrivent à l'université, de nombreuses institutions attribuent à ceux qui ont réussi un test AP des crédits universitaires correspondant à un cours d'introduction dans le domaine. Ainsi, participer et réussir un examen AP CS devrait probablement être considéré comme un résultat final de l'étudiant ; c'est-à-dire, celui qui est réalisé après plusieurs années d'opportunités d'apprentissage CS.

La participation des élèves aux cours et aux examens AP est largement perçue comme un signal important de préparation à l'université, et de nombreux lycées ont élargi leur offre de cours AP pour signaler la rigueur aux parents et motiver les élèves. Certains chercheurs se demandent dans quelle mesure la participation aux cours AP augmente véritablement les chances de réussite des étudiants à l'université (puisque ce sont principalement les étudiants avancés qui s'inscrivent à ces cours), et le contrôle de nombreuses caractéristiques des antécédents des étudiants diminue fortement l'avantage apparent de la participation AP. D'autres éléments de preuve provenant de l'expansion des cours AP dans les milieux défavorisés, motivés par des incitations, indiquent que la participation à l'AP a un impact causal et positif sur les scores SAT / ACT et les inscriptions à l'université. Bien qu'en examinant de nombreuses études du programme AP, les avantages académiques reviennent presque exclusivement à ceux qui réussissent l'examen AP (participer au cours sans réussir l'examen offre peu ou pas d'avantages académiques).

"Les groupes socio-économiquement défavorisés n'ont pas un accès égal aux programmes AP dans leurs écoles."

Même si seuls ceux qui réussissent l'examen AP en bénéficient, les groupes socio-économiquement défavorisés n'ont pas un accès égal aux programmes AP dans leurs écoles. En 2014, le Bureau des droits civils du ministère de l'Éducation a mené une collecte de données spéciale sur l'accès des étudiants aux cours avancés. Les rapports montrent que les étudiants noirs et latinos représentent 27% des inscrits à au moins un cours AP et 18% de ceux qui réussissent au moins un examen AP, bien que ces groupes représentent 37% de tous les étudiants. De plus, ces lacunes ne se limitent pas aux cours AP, mais sont également évidentes dans les cours STEM avancés (comme l'algèbre II et la physique).

Pendant les années de notre enquête, le College Board a administré deux examens AP couvrant le contenu informatique : Computer Science A (AP CS A) et Computer Science Principles (AP CS P). L'AP CS A est destiné à couvrir le matériel attendu d'un cours d'informatique de première année au collège (avec un accent particulier sur le codage), tandis que l'AP CS P devrait couvrir un cours d'informatique de première année (y compris un contenu plus fondamental tel que les impacts de la technologie sur la société et comprendre le fonctionnement des algorithmes et des réseaux). Les étudiants des deux cours apprendront à concevoir un programme informatique, mais seuls les étudiants prenant AP CS A développeront les algorithmes et le code nécessaires à la mise en œuvre. Cela ne signifie pas nécessairement que l'AP CS A est plus efficace, même s'il est plus rigoureux et viendrait après l'AP CS P dans une séquence de cours. Un récent rapport du College Board conclut que les étudiants qui suivent l'AP CS P (par rapport à ceux qui n'en ont pas la chance) sont plus susceptibles de suivre l'AP CS A plus tard au lycée ou de déclarer une majeure en CS. Bien qu'ils ne soient pas causals, ces résultats soulignent l'importance de l'AP CS P dans le développement de l'intérêt des étudiants pour le domaine, en particulier parmi les groupes d'étudiants sous-représentés.

Sur les deux examens, AP CS A a une histoire plus longue, remontant à 1984. Pendant une grande partie de son histoire, un modeste 20 000 étudiants ou moins passeraient l'examen chaque année, bien que ces chiffres aient commencé à augmenter dans le la dernière décennie. L'examen AP CS P, cependant, a été introduit au cours de l'année scolaire 2016-17 et a rapidement gagné en popularité. Au printemps 2018, sa deuxième année d'administration, la demande des étudiants pour l'examen AP CS P (62 868 élèves des écoles publiques) avait déjà dépassé la demande pour l'AP CS A (51 645 élèves).

La figure 2 présente le nombre d'examens passés entre 2012 et 2020 (l'année la plus récente pour laquelle des données sont disponibles). La première moitié de la série, AP CS A était le seul examen AP CS offert et la demande des étudiants a légèrement augmenté d'année en année. L'examen AP CS P a rapidement dominé une fois introduit. En 2020, plus de 150 000 étudiants ont passé l'un de ces examens AP CS, près des deux tiers de cette demande provenant de l'AP CS P. Pour référence, la participation aux examens AP est passée de plus de 950 000 étudiants en 2012 à 1,21 million en 2020 croissance de 27 %). L'intérêt croissant pour les examens AP CS a largement dépassé les augmentations générales dans les autres matières AP.

Une étude comparative récente des deux examens AP CS révèle des différences importantes entre les étudiants, la maîtrise des compétences et les domaines professionnels visés. Les étudiants qui passent l'examen AP CS A passent fréquemment plusieurs autres examens AP et ont l'intention de poursuivre des études en CS ou dans d'autres domaines STEM une fois à l'université. À l'inverse, les étudiants qui passent l'examen AP CS P ont seulement signalé moins d'intérêt à poursuivre des majeures et des carrières en informatique ou en STEM, et ils ont exprimé une confiance en informatique plus faible (comme prévu, étant donné le matériel plus fondamental).

De plus, les étudiants qui n'ont suivi que l'AP CS P étaient plus diversifiés que ceux qui ont suivi l'AP CS A, bien que la sous-représentation des étudiants noirs, latinos et féminins soit toujours apparente dans les deux examens.³ Chiffre 3 illustre les différences de diversité entre les deux examens AP CS. Comme la figure précédente, il montre la série chronologique récente des candidats AP, bien qu'au lieu de décomptes numériques, nous examinons la part des candidats noirs et latinos (lignes bleu clair) ou féminins (lignes bleu foncé) sur le y -axe. Les étudiants noirs et latinos constituent entre 13 et 18% des candidats AP CS A pour l'ensemble de la série, mais représentent 28 à 30% des candidats AP CS P. De même, les étudiantes sont passées de 18% des candidats à l'AP CS A en 2012 à 25% en 2020; ils constituaient une part encore plus importante des candidats à l'AP CS P au cours des années où il a été administré (passant de 30 % en 2017 à 34 % en 2020).

Dans le reste du rapport, nous combinons les résultats des étudiants aux deux examens AP CS et publions des statistiques regroupées. Nous le faisons principalement pour la simplicité des rapports, car la plupart des résultats montrent des modèles à peu près redondants lorsqu'ils sont analysés séparément par examen ; les exceptions à cela seront notées dans le texte.

Exploration des résultats AP CS par race et sexe des étudiants

Les résultats de l'examen AP CS fournissent deux résultats discrets que nous utilisons dans l'analyse restante : la réussite aux tests et la réussite. Le College Board rapporte des statistiques au niveau de l'État par année et par race et sexe des étudiants pour les deux résultats, et celles-ci seront liées aux changements de politique de l'État que nous avons décrits précédemment. Cette section examine d'abord comment l'expansion des tests dans l'AP CS a évolué à travers le prisme de la représentation de la race et du sexe.

Avant de continuer, nous devons noter une limitation importante concernant les données de réussite à l'examen AP CS : lorsqu'un petit nombre d'étudiants sont présents dans une cellule signalée, le College Board censure la cellule pour protéger la vie privée des étudiants. La censure des cellules est courante dans les États peu peuplés lorsque les rapports sont ventilés par État, année, examen et combinaisons de race ou de sexe. Par conséquent, nous sommes limités dans notre capacité à enquêter sur les politiques de l'État et leur association avec les résultats de passage par race et sexe. Nous rapporterons ci-dessous certains taux de réussite pertinents, bien qu'une grande partie de l'analyse qui suit utilise le test comme résultat principal de l'AP CS.

Comme indiqué précédemment, l'augmentation de la diversité raciale et de genre dans l'informatique et les domaines STEM connexes est un facteur de motivation important dans l'adoption de politiques universelles d'éducation à l'informatique. La réduction des écarts dans la réussite et la réussite des tests AP CS a-t-elle coïncidé avec l'expansion des politiques d'éducation CS au niveau de l'État ?

Contenu connexe

La figure 4 illustre l'évolution des différences de représentation dans les tests AP au cours des dernières années. La figure est composée de deux diagrammes de dispersion animés qui tracent les différences de représentation entre les groupes surreprésentés sur l'axe des x (hommes à gauche, étudiants blancs et asiatiques à droite) et les groupes sous-représentés sur l'axe des y (femmes à gauche, étudiants noirs et latinos à droite). Sur les deux axes figurent la proportion de chaque groupe d'élèves représenté par l'État parmi les candidats (par rapport à la population d'élèves de 12^e de l'État).⁴ Les deux panels ont un 45 -ligne de référence de degré, marquant la parité sur la prise de test AP CS entre les groupes surreprésentés et sous-représentés. Les points situés en dessous de cette ligne de référence représentent les écarts de test où les Blancs, les Asiatiques et les hommes continuent d'être surreprésentés. Une ligne est également ajustée à travers les observations d'état - les points situés sur cette ligne partagent les mêmes proportions relatives dans la population de tests entre les groupes sous-représentés et surreprésentés.

En 2012, la première année de l'animation, tous les états sont regroupés dans le coin inférieur gauche des nuages ​​de points. La position de ces points montre une faible participation globale, et la participation est particulièrement faible chez les étudiants noirs, latinos et féminins. Lorsque la lecture est appuyée sur l'animation, les points s'éloignent des origines, bien que presque exclusivement dans les mêmes moitiés des zones de tracé au sud-est des lignes de référence. La ligne ajustée entre les observations des États montre que les écarts de représentation dans les tests se sont légèrement rétrécis avec le temps (car la ligne ajustée prend une pente plus raide, la rapprochant de la parité), bien que de grands écarts persistent dans la plupart des États.

Le tableau 1 ci-dessous fournit deux indicateurs clés qui permettent de décrire l'évolution de ces schémas de passage des tests par sous-groupes d'étudiants au fil du temps. Le premier indicateur est le rapport des écarts de participation (groupes sous-représentés/groupes surreprésentés), qui est essentiellement ce qu'illustrent les droites ajustées de la figure 4. Une valeur de 1 représente la parité entre les groupes (tout comme la ligne à 45 degrés ci-dessus a une pente de 1). Les taux de participation étaient plus de quatre fois plus élevés chez les garçons de 12^e année que chez les filles en 2012, ce qui a donné un taux de participation de 0,24. L'augmentation de la participation des femmes ces dernières années les a rapprochées de la parité avec une valeur de 0,46 en 2020. Le tableau 1 indique également la différence dans la part des personnes testées dans les groupes surreprésentés moins les groupes sous-représentés, où une valeur de 0 représente une répartition 50-50 dans la démographie des personnes testées. En 2012, les candidats à l'AP CS étaient un peu moins de 20 % de femmes et un peu plus de 80 % d'hommes, ce qui entraînait un écart de partage des tests supérieur à 62 points de pourcentage. Cet écart s'est réduit à moins de 40 points de pourcentage en 2020. Des schémas de progrès similaires sont indiqués sur les mesures basées sur la race.

Le tableau 1 montre à la fois les taux de participation et les écarts de participation aux tests calculés par sexe et par race pour trois années sélectionnées : la première année de données (2012), l'année d'introduction de l'AP CS P (2017) et la dernière année (2020). Il est instructif d'examiner comment ces mesures ont changé au cours de la série : une grande partie des améliorations globales des mesures ont été réalisées en 2017 avec l'introduction de l'examen AP CS P. Les progrès réalisés au cours des années qui ont suivi ont été plus modestes en comparaison, et les gains ont été plus importants sur les écarts entre les sexes que sur les écarts raciaux.

Nous trouvons d'autres modèles encourageants de réduction des écarts lorsque nous nous concentrons sur les taux de réussite AP CS. Lors de l'expansion rapide du pool de tests, on pourrait craindre que les étudiants qui sont incités à passer les examens AP CS ne soient pas aussi préparés pour les examens que les étudiants qui s'étaient déjà préparés pour AP CS avant l'expansion. Cette préoccupation résonne particulièrement pour l'examen AP CS P, qui s'est considérablement étendu à plus de 100 000 examens passés chaque année en quelques années seulement. Au contraire, cependant, notre analyse des données suggère que les taux de réussite parmi les groupes sous-représentés ont augmenté au cours de cette période d'expansion de l'AP CS et ont augmenté plus rapidement que ceux parmi les groupes surreprésentés.

La figure 5 présente les taux de réussite aux examens AP CS par sexe (à gauche) et race (à droite) au cours des dernières années. Les axes x représentent les années et les axes y représentent les taux de réussite pour chaque groupe d'étudiants ; les taux de réussite sont regroupés pour les deux examens AP CS. Dans les deux panels, les groupes surreprésentés réussissent les examens à des taux plus élevés, et une marge particulièrement importante est apparente entre les groupes raciaux. Pourtant, au cours de ces années de croissance de la participation, les taux de réussite parmi les groupes sous-représentés ont simultanément augmenté. Pendant ce temps, les taux de réussite des groupes surreprésentés (hommes à gauche, blancs et asiatiques à droite) ont légèrement augmenté pendant cette période d'expansion. Sur le net, les écarts entre ces groupes se sont rétrécis et le taux de réussite des femmes a dépassé celui des hommes en 2020.

Pour confirmer que les écarts de réduction illustrés à la figure 5 ne sont pas simplement dus à la popularité croissante de l'examen AP CS P, nous avons étudié séparément les taux de réussite à chacun des examens AP CS. Les écarts de rétrécissement observés sur la figure 5 sont également observés dans chaque test. Par exemple, les taux de réussite des femmes à l'examen AP CS A sont passés de 56 % (2012) à 68 % (2020), et ils ont augmenté à l'examen AP CS P de 70 % (2017) à 75 % (2020). Des augmentations de 5 points de pourcentage ou plus ont été observées de la même manière parmi les candidats noirs et latinos aux deux tests au cours de cette période. Pendant ce temps, les taux de réussite parmi les groupes surreprésentés ont légèrement augmenté à l'examen AP CS A au cours de la période, tout en diminuant légèrement à l'examen AP CS P. Encore une fois, les résultats nets ont montré des écarts de réduction pour les groupes sous-représentés à la fois par race et par sexe aux deux examens.

Associer les changements de politique d'éducation CS à la passation des tests AP

Enfin, nous examinons si les États qui progressent davantage dans leurs politiques d'éducation CS affichent des résultats plus favorables aux examens AP CS. Par exemple, il est possible que les États prenant davantage de mesures politiques pour améliorer l'accès universel à l'enseignement de l'informatique aient vu une plus grande participation à l'AP CS ou des réductions plus importantes des écarts sous-représentés par rapport aux États qui en font peu.

Avant de discuter de nos résultats, cependant, nous devons reconnaître que les indicateurs d'adoption des politiques ne sont pas des indicateurs parfaits de la pratique. Les rapports sur l'état de la SC prennent soin de noter que les politiques des États varient considérablement, même au sein des mêmes catégories de politiques. En outre, un État peut décider d'adopter une politique d'éducation à l'informatique donnée, mais sa mise en œuvre peut être contrecarrée par des obstacles qui limitent son impact pratique. D'autres États peuvent mettre en place des pratiques d'amélioration de la CS même en l'absence d'une politique officielle de l'État. Cette difficulté peut être vue dans la figure 6, qui représente les différences dans les pratiques observées selon trois catégories différentes de statut politique. La figure 6 se concentre sur le pourcentage d'écoles secondaires d'un État offrant des cours d'informatique de base (axe des ordonnées), une pratique qui offre un accès plus universel à l'informatique pour tous les élèves. La politique de l'État de CS correspondant à cette action est de savoir si les États ont une politique exigeant que tous les lycées proposent CS (Require HS). L'axe des abscisses sépare les États qui n'ont pas de politique, ceux qui ont adopté une politique avec un objectif de mise en œuvre cible dans le futur (en cours) et ceux dont la politique est déjà en vigueur (oui).

Les diagrammes à moustaches représentent les moyennes et les distributions des états observés dans chacune des trois catégories d'état des politiques. Les États ayant une politique d'État en vigueur ont le pourcentage moyen le plus élevé d'écoles secondaires proposant l'EC, et ceux où la politique est en cours ont des pourcentages plus élevés que les États sans politique. Pourtant, les différences observées dans la pratique entre les États sont bien moindres que ne l'indiquent les seules variables de l'état de la politique. Le point clé ici est que nous sommes contraints d'examiner les données dont nous disposons sur l'état des politiques, et non les pratiques réelles ; par conséquent, nous omettons peut-être de saisir d'importantes différences de pratique dans nos analyses.

Pour effectuer l'analyse, nous avons fusionné les données sur l'adoption des politiques sur l'état de l'informatique avec les données de l'examen AP CS par état et par année⁵. Nous avons exécuté une série de modèles à effets fixes bidirectionnels, qui visent à éliminer d'autres changements corrélés dans le comportement de passage des tests observés au sein de l'État au fil du temps et dans d'autres États simultanément. Nous avons exécuté un modèle distinct sur chacune des neuf politiques CS suivies et avons bouclé cette opération sur différentes métriques de test en tant que variables dépendantes. Les résultats de cet exercice sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous.

Les colonnes du tableau 2 correspondent à différents modèles analytiques dans lesquels les résultats d'intérêt sont le taux global de réussite aux tests (colonne 1) ainsi que le pourcentage de personnes testées qui sont des femmes (colonne 2) et des Noirs ou des Latinos (colonne 3). Les neuf politiques de SC sont représentées dans les titres des lignes. La cellule correspondant à une combinaison ligne-colonne représente l'estimation ponctuelle et l'erreur type d'un modèle à effets fixes bidirectionnel, la politique dans l'en-tête de ligne étant utilisée comme variable explicative et le groupe d'étudiants dans l'en-tête de colonne comme sortie de intérêt. Les cellules sont codées par couleur pour faciliter l'interprétation afin de mettre en évidence les endroits où les estimations sont les plus élevées.

Le résumé de haut niveau des résultats du tableau 2 indique que plusieurs de ces politiques d'enseignement de l'informatique sont positivement associées au comportement de passage des tests AP CS parmi les étudiants en général. La première colonne montre que les estimations les plus importantes et les plus statistiquement significatives correspondent aux politiques qui 1) allouent des fonds publics aux initiatives d'enseignement de l'informatique, 2) exigent que les collèges d'État reconnaissent les cours d'informatique comme des cours STEM dans les décisions d'admission, et 3) exigent que tous les lycées du État pour offrir des cours d'informatique. Nous ne sommes généralement pas surpris de ce résultat, car ces trois politiques ont vraisemblablement un impact direct sur les élèves de fin de lycée, qui sont la population cible des examens AP CS. D'autres politiques, telles que l'offre d'un programme de certification des enseignants en enseignement de l'informatique ou le fait d'avoir un agent au niveau de l'État responsable de l'enseignement de l'informatique, influenceraient probablement ces résultats à la fin du lycée par des moyens plus indirects.

Une autre conclusion du tableau 2 est qu'aucune des politiques ne semble être associée à une augmentation relative de la proportion de candidats issus de groupes sous-représentés. Une seule estimation ponctuelle est significative dans la colonne 2 (si un cours d'informatique compte pour l'obtention d'un diplôme en STEM), et elle va dans le sens d'un élargissement de l'écart fondé sur le sexe. Ce résultat doit être pris avec des pincettes car cette politique (Count) a été principalement adoptée dans les premières années de la dernière décennie, lorsque les écarts étaient les plus importants. Un facteur crucial à l'origine de ces estimations est la proportion (presque) constante de candidats sous-représentés entre 2018 et 2020, les années pour lesquelles nous avons un chevauchement des données de mise en œuvre des politiques et des tests AP.

Nous devons également noter qu'avec les niveaux élevés d'activité politique de l'État coïncidant avec une expansion rapide des tests AP CS, nous ne pouvons pas affirmer qu'aucune des estimations ponctuelles rapportées dans le tableau 2 ne représente une relation causale. Il s'agit plutôt de notre meilleure tentative pour isoler les associations qui sont propres à certaines combinaisons politique-résultat afin d'explorer la relation ; les résultats ne sont pas destinés à être des évaluations définitives d'une politique donnée.

Même si l'expansion de ces politiques d'informatique n'a eu que peu de relation apparente avec les écarts de passage des tests dans l'ensemble, cela ne signifie pas que c'était l'expérience des étudiants dans tous les États. Nous souhaitons explorer si les augmentations de la performance des groupes sous-représentés ont accompagné les expansions de la politique de CS dans n'importe quel État, et nous le faisons dans la carte présentée à la figure 7.

La figure 7 présente une carte bivariée des États-Unis, où les États sont codés par couleur en fonction des changements observés dans deux directions : la croissance de l'adoption de la politique d'éducation CS au niveau de l'État et la croissance des taux de participation aux tests AP CS noirs et latinos. Les états au-dessus de la médiane sur les deux dimensions sont ombrés en bleu foncé, et les états en dessous de la médiane sur les deux sont ombrés en gris clair. Les nuances bleu clair et gris foncé représentent des états élevés sur une dimension ou sur l'autre, mais pas les deux.

Cette analyse révèle des différences géographiques surprenantes. En utilisant le fleuve Mississippi comme ligne de démarcation, presque tous les États avec les plus fortes augmentations de tests parmi les groupes d'étudiants noirs et latinos se trouvent à l'est du fleuve (le Nevada et le Montana sont les seules exceptions à l'ouest du Mississippi). Et parmi les États avec les plus fortes augmentations de tests à l'Est, les États sont répartis à peu près également entre les catégories d'adoption de politiques élevées et faibles. Comparez ce schéma avec les États à l'ouest du Mississippi, où presque tous les États sont dans la catégorie à faible croissance pour les tests AP CS noirs et latinos, avec plus des deux tiers d'entre eux dans la catégorie politique à faible croissance.

La réflexion sur la carte nous laisse tirer deux leçons importantes. Premièrement, la carte illustre clairement que l'adoption de politiques en soi n'est pas un prédicteur précis de meilleurs résultats pour les groupes sous-représentés. Nous observons de nombreux États à forte croissance politique qui constatent relativement peu d'amélioration des résultats des tests pour les étudiants noirs et latinos; pendant ce temps, nous voyons également de nombreux exemples avec une forte croissance parmi les étudiants noirs et latinos qui n'ont pas affiché les mêmes niveaux agressifs d'adoption de politiques.

"L'adoption de politiques en elle-même n'est pas un indicateur précis de meilleurs résultats pour les groupes sous-représentés."

Et deuxièmement, la carte suggère que les points communs géographiques peuvent être un levier important pour soutenir les résultats des étudiants en informatique. L'importance de ces relations géographiques n'est pas claire à partir de cette analyse, mais cela offre une orientation utile pour les travaux futurs. Un indice suggestif provient du rapport 2021 sur l'état de l'informatique (p. 14), qui montre une carte politique du pourcentage d'écoles offrant l'informatique fondamentale, avec un clivage Est-Ouest similaire évident. Nous confirmons que le pourcentage d'écoles secondaires proposant l'informatique au niveau de l'État est également positivement corrélé à la fois à notre mesure de la croissance des politiques et à l'augmentation de la participation des Noirs et des Latinos. Bien que simplement suggestives, des offres CS plus universelles dans les lycées présentent un mécanisme clair par lequel une plus grande proportion de groupes sous-représentés seront exposés à l'enseignement CS, et participeront donc à des cours significatifs menant aux examens AP CS.

Discussion finale et recommandations

Nous avons enquêté sur l'adoption de la politique d'éducation CS et les résultats des examens AP CS au cours des dernières années, qui ont tous deux connu une expansion rapide pendant cette période. Nous avons constaté que les écarts se rétrécissaient modestement pour les groupes d'étudiants historiquement sous-représentés dans les domaines CS et STEM, bien qu'une grande partie du rétrécissement ait été associée à l'introduction de l'examen AP CS P. Nos enquêtes plus approfondies ont clairement montré que les taux de participation globaux aux examens AP CS semblent être associés à l'adoption de politiques CS, bien qu'aucune de ces politiques ne montre de relation claire avec l'augmentation de la part des groupes historiquement sous-représentés parmi les candidats.

Nous reconnaissons que certaines de ces conclusions vont à l'encontre d'un récit dominant dans les cercles de l'enseignement de l'informatique, selon lequel un accès accru à l'enseignement de l'informatique conduira à réduire les écarts de participation. Bien que nous constations que les écarts se sont rétrécis ces dernières années, ceux-ci ne semblent pas être liés à l'adoption de politiques. Nous clarifions, cependant, que ces résultats sont basés sur un ensemble de données étroit immédiatement après les changements de politique. Ces résultats ne sont pas observés sur de longues périodes de mise en œuvre ni sur un large éventail de résultats, ce qui pourrait contrer ces modèles précoces. Par exemple, rappelez-vous de notre discussion précédente que les étudiants blancs et asiatiques sont plus susceptibles de s'inscrire à un ensemble plus riche de cours de niveau STEM et AP en général, et ils sont plus susceptibles de s'engager spécifiquement dans des cours d'informatique. Il semble probable que, alors que les États lancent des initiatives d'éducation à l'informatique, les groupes d'étudiants surreprésentés qui bénéficient d'un accès privilégié soient mieux placés pour tirer parti des nouvelles opportunités disponibles. De même, des résultats plus fondamentaux tels que l'exposition des étudiants au codage ou les discussions sur les nouvelles technologies en classe (qui contrastent avec les résultats AP CS de synthèse dans nos données) peuvent être plus susceptibles d'avoir un impact disproportionné sur les groupes sous-représentés, réduisant ainsi les écarts d'exposition formative. Dans les deux cas, il semble plausible que la réduction des écarts de participation aux CS et aux STEM sur une période de plusieurs années de mise en œuvre de la politique puisse encore se produire même si les écarts de l'AP CS semblent ne pas être corrélés aux changements de politique à court terme.

"Même si la participation aux tests d'informatique AP a augmenté parmi les groupes sous-représentés, le taux de réussite a également augmenté, ce qui a réduit les écarts avec les étudiants surreprésentés."

Nos résultats fournissent également des nouvelles encourageantes sans ambiguïté. Tout d'abord, même si la participation aux tests AP CS a augmenté parmi les groupes sous-représentés, le taux de réussite a également augmenté, ce qui a réduit les écarts avec les étudiants surreprésentés. En outre, même les États qui n'ont pas été aussi actifs dans la promotion des politiques d'éducation CS ont encore montré de fortes augmentations de la participation à l'AP CS ; ainsi, même en l'absence d'action politique, nous voyons des raisons d'être optimistes quant à la trajectoire de l'enseignement de l'informatique dans son ensemble.

Nous espérons que ces résultats invitent à la réflexion et à la réévaluation de la manière dont les États abordent l'expansion de l'enseignement de l'informatique. En conclusion, nous proposons les recommandations suivantes aux agences d'éducation des États et aux décideurs qui travaillent à développer l'éducation à l'informatique :

L'informatique et la technologie feront partie intégrante de l'avenir économique et social qui attend les enfants d'aujourd'hui. L'accès à une éducation informatique de haute qualité sera essentiel pour garantir que tous les étudiants puissent affronter cet avenir de front.

Les auteurs remercient Logan Booker et Marguerite Franco pour leur excellente aide à la recherche, et Nicol Turner Lee, Pat Yongpradit et Jon Valant pour leurs commentaires utiles.

La Brookings Institution est une organisation à but non lucratif consacrée à la recherche indépendante et aux solutions politiques. Sa mission est de mener des recherches indépendantes de haute qualité et, sur la base de ces recherches, de fournir des recommandations innovantes et pratiques aux décideurs politiques et au public. Les conclusions et recommandations de toute publication de Brookings sont uniquement celles de son ou ses auteur(s) et ne reflètent pas les opinions de l'Institution, de sa direction ou de ses autres chercheurs.

Le soutien pour cette publication a été généreusement fourni par Howmet Aerospace Foundation. Les résultats, les interprétations et les conclusions de ce rapport ne sont influencés par aucun don. Brookings reconnaît que la valeur qu'elle apporte réside dans son engagement absolu envers la qualité, l'indépendance et l'impact. Les activités soutenues par ses donateurs reflètent cet engagement.