争议:计算机技能美国大学生碾压中印俄-深度-知识分子

争议:计算机技能美国大学生碾压中印俄

2019/04/21
导读
中国学生输在哪里?

发表在《美国科学院院刊》文章称,美国大学生计算机技能全面碾压中印俄。不仅精英大学的学生水平远胜于其他国家;非顶尖学校也一样,大四学生整体上超过其他国家。

撰文 | 李薇达

编辑 | 邸利会


虽然俄罗斯黑客名声在外,印度朋友占据全美科技公司高管职位,硅谷的中国程序员不少,但近日新出的一份研究显示,美国大学生的计算机水平才是NO.1,并且碾压了中印俄三国的同龄人!


《美国科学院院刊》(PNAS)的这篇名为《中国、印度、俄罗斯和美国的计算机科学技能》的文章,得出的结论是:美国学生的计算机能力远远超过中印俄——


不仅精英大学的学生水平远胜于其他国家;非顶尖学校也一样,大四学生整体上超过其他国家。


这项研究是由斯坦福大学教育学研究生院的助理教授普拉亨特·罗亚尔卡(Prahangt Loyalka)领导的全球团队完成的。做这项研究的原因是:他们想验证“美国的高等教育比其他国家强得多”的这一说法是否属实。


结论很显然,完全属实。


全面碾压

研究人员发现,在受测试的同学当中,美国的计算机科学学生平均估计值(Mean estimates)比中印俄学生高80%左右。相比之下,中印俄三国学生平均估计值差异较小,没有统计学意义。


美中印俄四国学生的计算机技能。数值为相对整体平均值的标准差。(图源:PNAS)


另外,研究人员还比较了各国顶尖院校的学生。他们发现,美国顶尖计算机科学项目的学生平均估值高于中国、印度和俄罗斯顶尖学生约80%。


同时,中印俄的顶尖学校的学生的成绩比本国非顶尖学校的学生高很多,但还是比美国普通院校的学生低。美国一般学校的学生比中印俄的顶尖学校的学生成绩高15%-25%。


美中印俄四国顶尖学校与非顶尖学校学生的计算机技能。数值为相对整体平均值的标准差。(图源:PNAS)


研究人员还发现,美国学生的成功并不是因为样本中有大量得分高的国际学生。研究人员根据国际学生的语言能力来区分他们。在所有抽样调查的美国学生中,89.1%的人说他们最好的语言只有英语,因此研究人员认为他们是美国本土学生(即不是获得美国公民身份或永久居留权的人)。


“公众会有种感觉是美国高质量的科学,技术,工程学和数学专业(简称STEM教育)项目是由国际学生推动的,”罗亚尔卡说。“不过我们的数据显示并非如此。我们只考虑了美国本土学生,但结果也是成立的。”


团队也观察了样本中男性和女性的分数差异。在每一个国家,男性表现均优于女性;其中,中国的总体差距最小,美国最大。而美国计算机科学女性学生的平均数与其他三个国家精英学校的学生总数持平。


如何选择考生?

首先,团队确定了所有来自美中印俄的本科生CS课程,然后设计了一套抽样机制,从四个国家中挑选高年级(大四)计算机科学的学生。


在中国,该团队从6个代表性省份(文章没有透露是哪6个)各随机选取了6个学院(共36个);印度抽取了15个学院,俄罗斯抽取了34个。


研究还定义了一下各国的“精英项目”(elite programs)。在中国985或211学校的项目就算精英项目。在印度,印度理工学院(Indian institute of technology)、印度国家信息技术学院(National Institutes of Technology)和其他在国家大学排名前100的学院里的项目就是精英项目。在俄罗斯,精英项目被确定为国立研究型大学、5-100计划包含的大学和联邦大学的项目。而在美国,学生ACT(美国大学入学考试)和SAT(学术能力评估测试)平均分达到1250(满分1600)或更高的学校里的项目就是精英项目。


接着他们随机抽取了中印俄每一个抽样项目中较小的行政单位(部门和班级),并选取了这些单位中的所有大四学生,包括了中国的678名学生、印度的364名学生,俄罗斯的551名学生以及美国的6847名学生。


作为调查的一部分,学生们接受了由美国教育考试服务中心(ETS)开发的一项两小时的标准化计算机科学测试。


考题是啥?

考试考查学生与计算机科学相关的概念、原理和知识的理解程度。


题目是66道多选题,内容涉及离散结构、编程、算法和复杂性、系统、软件工程,信息管理等。出题并没有用某一种编程语言,而完全用的是大家都能看得懂的描述性的“伪代码”,这样就排除了某一种特定编程语言的影响。


考题的领域和比例符合计算机协会(ACM)和电气电子工程师学会(IEEE)的国际标准、几个年份的计算机课程以及中印俄各个国家国内的计算机课程的指南。


为了保证测试公平,该团队首先为学生提供了同样的激励措施——即可以获得一份关于他们成绩的个性化报告。其次,没有回答至少75%问题的学生被筛除了。第三,为尽量减少语言差异造成的偏差,考试被翻译成各国对应语言。第四,考试成绩按比例在各国进行比较。


此次考试的范围以及内容(图源:PNAS)


引发争议

这篇文章一经发表,便被多个媒体转载,同时也引发了一些小小的争议。


在电子电器工程师学会的旗舰级出版物IEEE Spectrum网站上便有读者质疑这个研究的客观性,因为研究采用的测试是由美国课程支持而主要针对美国学生的;另外有参加过测试的同学表示题目翻译常常是不准确或有误导性的;还有人认为美国的学生很小就拥有个人电脑,而许多第三世界国家的同学可能在学校才有机会接触电脑,所以仅根据这样单纯的测试下结论不太公平。


在国内知名计算机网站IT之家,有读者对这一研究的结果给出了这样的解释:


(图片来自网络)


本研究的主导人员罗亚尔卡也认为,美国计算机科学系和整体的计算机教育的历史更悠久,也更有底蕴,尤其是跟中国或印度相比,并且美国花在每个学生上的资金也多于另外三个国家,因此美国与其他国家之间的技能差异其实并不令人意外。


虽然该团队的后续研究会侧重于更深入地研究及阐释为何会产生这样的结果,但团队的另外两名成员——世界银行与印度政府合作的技术教育质量改进项目的组长Tara Beteille,以及ETS负责人Lydia Liu都怀疑,其实美国学生在第一天上大学的时候已经比其他国家的同龄人准备得更好了。因此,尽管印度学生一旦进入高等教育环境后可能会取得最大的进步,但美国在早期就长期投资发展计算机科学技术的领先地位造成了如今难以逾越的差距。


Beteille希望这个研究能激励四国政府考虑一种更全面的教育方法——不仅要考虑计算机科学毕业生的数量,甚至是就业机会,还要考虑他们的教育质量。


(图源:cs.washington.edu)


《赛先生》访问了多位国内从事计算机科学研究和教育的人士,他们对这一结论也给出了不同的解读——


对于66道多选题,曾在中美大学任教的某资深研究人士表示,“我的感觉是完全相反的,基础技能中国学生不差,差的是原创需要的想象力和创造力。”


北京大学信息科学技术学院教授张铭告诉《赛先生》,中国的中小学计算机教育基础薄弱,缺乏顶层设计,中小学信息技术课本中大多以教学生使用计算机为目的,教材内容滞后,没有锻炼学生的计算思维。


“因为信息技术不是高考科目,不受学校和家长的重视,信息技术课程的上课时间被严重侵占,不少信息学教师沦为维修电脑和网络的勤杂工。同时,对于中小学生的计算机教育,教师以灌输知识为主,习题为辅,学生缺乏对知识的深入理解和应用,课程与课程之间缺乏衔接并且存在大量重复的知识。” 她说。


她指出,在高等教育方面,较之国外的教学观念、教学内容和教学方式,国内一些高校的计算机教育仍然处于滞后、呆板的状态。


“信息时代的技术更新非常快,其包含的内容越来越广泛,而高校的课程体系相对滞后,这使得学生学习的是一些陈旧甚至过时的内容,对学生未来的职业发展产生了不必要的转换代价。” 她说。


一位在国内知名大学从事计算机研究和教育的人士告诉《赛先生》,他们十年之前就看到这种差距了,中国学生根本不会这些知识,再怎么做选择题也做不对,更别说动手能力了,而现在落后,将导致将来国家竞争力的落后。


参考资料

[1] Elite Chinese Computer Scientists Don't Outperform Average Americans, https://www.inverse.com/article/54133-computer-science-grads-competitiveness-by-country

[2] U.S. Students Have Achieved World Domination in Computer Science Skills—for Now, https://www.ithome.com/0/415/196.htm


文章头图及封图片来源:cio.bg

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