圖片來源：攝圖網(wǎng)

現(xiàn)在，沒有哪個技術(shù)領(lǐng)域比人工智能 (AI，Artificial Intelligence) 更熱門的了。在人工智能研究領(lǐng)域，中國學(xué)者在數(shù)量上已經(jīng)超越美國同行。2010 年至 2014 年間，中國相關(guān)的專利申請幾乎是之前五年的三倍。中國總?cè)丝跀?shù)是美國的4倍，擁有超過 7 億的智能手機(jī)用戶，比其他國家都多。

阿里巴巴、百度、騰訊、滴滴出行、ofo 小黃車等知名企業(yè)，以及許多由風(fēng)險投資所支持的初創(chuàng)企業(yè)，都在利用大量的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練人工智能系統(tǒng)，從人臉識別到信息聊天機(jī)器人。毫無意外，其中當(dāng)然也包括備受關(guān)注的教育行業(yè)。

本文將從多個方面入手，分析中美高中信息技術(shù)課程的異同之處。

1、中國：人工智能納入信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)

近年來，中國政府也開始將人工智能教育推向 K12 學(xué)校。 根據(jù)教育部 2018 年 1 月 16 日發(fā)布的最新版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)，在信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(簡稱“新課標(biāo)”)中強(qiáng)調(diào) 了4 項(xiàng)核心知識， 相互支持共同構(gòu)建數(shù)字素養(yǎng)教育。 具體包括：

信息素養(yǎng)——學(xué)生能夠獲取解決問題所需的信息，分析信息和數(shù)據(jù)，用批判性思維技能做出合理的判斷，并分享信息進(jìn)行協(xié)作。

計算思維——學(xué)生能夠使用計算方法來定義問題和抽象特征，構(gòu)建模型和處理數(shù)據(jù)。目標(biāo)是通過適當(dāng)?shù)?a target="_blank">算法來解決問題，并建立可轉(zhuǎn)移的技能。

數(shù)字學(xué)習(xí)與創(chuàng)新——學(xué)生可以利用數(shù)字資源和工具來管理他們的學(xué)習(xí)過程，創(chuàng)造性地解決問題，解決學(xué)習(xí)任務(wù)，并建立創(chuàng)新的作品。他們必須建立獨(dú)立學(xué)習(xí)、協(xié)作、知識共享和創(chuàng)造的技能。

數(shù)字公民——學(xué)生必須在現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界中負(fù)責(zé)任地行事，并且知道如何保護(hù)自己和他人的權(quán)利和安全。此外，他們必須關(guān)心新技術(shù)所帶來的潛在社會和環(huán)境問題，并積極地了解他們以采取適當(dāng)?shù)男袆印?/p>

學(xué)生們被期望能建立技術(shù)的技能，能夠反思新技術(shù)，甚至進(jìn)一步成為技術(shù)設(shè)計者和制造者。課程設(shè)置圍繞著數(shù)據(jù)素養(yǎng)、算法、信息系統(tǒng)及其社會影響等重要理念來構(gòu)建。并建議嵌入真實(shí)世界的問題和情境來培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)據(jù)分析，問題解決和計算思維方面的技能。

在課程方面，共分為三類課程:

必修課程

必修課程是所有高中學(xué)生都必須修習(xí)的核心課程，面向?qū)W生全面發(fā)展，全修全考；也是選擇性必修和選修課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，旨在提升學(xué)生們的信息素養(yǎng)基礎(chǔ)。包括“數(shù)據(jù)與計算”和“信息系統(tǒng)與社會”兩個模塊。

學(xué)生修完必修課程后，可參加高中信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平等級性考試。

選擇性必修課程

選擇性必修課程旨在為學(xué)生將來進(jìn)入高校繼續(xù)開展與信息技術(shù)相關(guān)方向的學(xué)習(xí)及研究打下基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展和滿足升學(xué)考試需要，選修選考。

課程共分為六個模塊，其中三個模塊是為學(xué)生升學(xué)需要而設(shè)計的課程：數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)管理與分析。

學(xué)生修完這三個模塊后，可參加高中信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平等級性考試。

另三個模塊是為學(xué)生個性化發(fā)展而設(shè)計的課程，學(xué)生可根據(jù)自身的發(fā)展需要進(jìn)行選修:人工智能基礎(chǔ)、三維 (3D) 設(shè)計與創(chuàng)意、開源硬件項(xiàng)目設(shè)計。

選修課程

選修課程是為了滿足學(xué)生之興趣愛好、學(xué)業(yè)發(fā)展、職業(yè)選擇而設(shè)計的自主選修課程，學(xué)而不考或?qū)W而備考，為學(xué)生就業(yè)和高校招生錄取提供參考。也可形成學(xué)校辦學(xué)特色。包括“算法基礎(chǔ)”“移動應(yīng)用設(shè)計”兩個模塊。

2、優(yōu)先建立信息社會的信息通識素養(yǎng)

在給所有高中生的必修核心課程(模塊1與模塊2)中，網(wǎng)絡(luò)、軟件、硬件、算法、基礎(chǔ)編程，甚至人工智能應(yīng)用的基本原理都被納入課程標(biāo)準(zhǔn)。這與美國的大學(xué)先修計算機(jī)科學(xué)原理 (AP CSP) 的學(xué)習(xí)框架相當(dāng)類似，是屬于普適全民的通識課程，上課時數(shù)也相當(dāng)。

優(yōu)先建立信息社會的通才素養(yǎng)，再培養(yǎng)專才(有興趣才深入學(xué)習(xí)編程或3D設(shè)計等)，與國際思維同步——直接學(xué)編程或3D打印，是落入“術(shù)”的訓(xùn)練，而非素養(yǎng)的建立，掌握不到科技的完整輪廓。

高中階段所學(xué)習(xí)的知識對學(xué)生的終身發(fā)展起到重要的作用。知識性內(nèi)容與基本概念、基本原理的相關(guān)性越高，實(shí)現(xiàn)遷移的可能性就越大，其時效性就越長久，對學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的價值就越大?！鲎孕抡n標(biāo)(三)教材編寫建議

計算機(jī)和數(shù)字信息系統(tǒng)幾乎在現(xiàn)代生活所有方面都已滲透并造成影響。自動化、機(jī)器人和人工智能將取代越來越多人類的工作。我們每天在網(wǎng)絡(luò)上所接觸到的，其實(shí)很多背后都有人工智能和算法的存在，只是一般人可能看不出來。

數(shù)字智能與公民素養(yǎng)、閱讀、寫作一樣重要，編程只是其中的一小部分。但中國更加積極，它把這些核心基礎(chǔ)設(shè)定為每個學(xué)生都必需要學(xué)習(xí)的，而AP CSP只是美國高中的一門選修課程，或許這是中國系統(tǒng)有效率的地方，美國系統(tǒng)的教育決策權(quán)以州自治權(quán)為主，在全國層級想普及一個新政需要相當(dāng)時間。

不過，美國早將計算思維(Computational Thinking)的訓(xùn)練融入各個學(xué)科之中，美國的計算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(CSTA)與國際教育科技協(xié)會(ISTE) 在計算思維的扎根研究多年，也發(fā)表在各學(xué)科融入計算思維教育的建議進(jìn)程、框架、與實(shí)例，因篇幅巨大，在此不列舉，有興趣的讀者可來信索取。

從新課標(biāo)可看出中國政府更加偏重 “數(shù)據(jù)和信息”，期望下一代對于人工智能的基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)與相關(guān)技術(shù)能有更多的認(rèn)識與了解。并不是要中小學(xué)生馬上開始學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine Learning) 或深度學(xué)習(xí) (Deep Learning) 技術(shù)，而是通過人工智能應(yīng)用的真實(shí)例子與成就來啟發(fā)學(xué)生。

3、中國與美國的課標(biāo)細(xì)節(jié)比較

以模塊1：數(shù)據(jù)與計算為例來比較中美課標(biāo)，以下是中國的課標(biāo)：

這部分主要對應(yīng)到美國 AP CSP 學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn) 7 Big Ideas 中的 Big Idea 3: Data and Information，這是它的開頭：

AP CSP 將課標(biāo)結(jié)構(gòu)分成三層，從Enduring Understanding(EU) 細(xì)化出Learning Objectives(LO) ，指出學(xué)生應(yīng)該具備的能力，每個LO 再對應(yīng)到要具備該能力需要的知識點(diǎn)支撐 – Essential Knowledge(EK)。

整個 Big Idea 3 共有3個 EU，6個LO，42個EK。

客觀論述，國內(nèi)課標(biāo)描述比較粗略，AP CSP 標(biāo)準(zhǔn)定義到非常細(xì)致具體的知識點(diǎn)與技能。AP CSP 課標(biāo)整體涵蓋范圍也比國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)更完整，它圍繞著七大理念：創(chuàng)意 (Creativity)、抽象 (Abstraction)、數(shù)據(jù)和信息 (Data and Information)、算法 (Algorithm)、編程 (Programming)、互聯(lián)網(wǎng) (The Internet) 和全球影響 (Global Impact)。

綜觀整套新課標(biāo)，宣告與高考綜合改革相銜接，選擇性必修課程與選修課程都是學(xué)生根據(jù)興趣發(fā)展的空間，是中國開始將高校入學(xué)考試多元化的第一步，重點(diǎn)就看如何落實(shí)執(zhí)行了。歐美的高中則多年來已經(jīng)提供相當(dāng)多元的課程、與支撐多元學(xué)習(xí)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。

美國 AP CSP 課程示范

無論是必修還是選修課，首要的關(guān)鍵必在于課程設(shè)計與師資培養(yǎng)。國內(nèi)教育工作者若想要參考美國教學(xué)設(shè)計思維，可連到取自 AP CSP 課程大數(shù)據(jù)相關(guān)章節(jié)其中一小節(jié)的內(nèi)容: 數(shù)據(jù)處理與解讀。(免費(fèi)注冊使用，有項(xiàng)目實(shí)作豐富資源)

大數(shù)據(jù)(Big Data) 爆炸成長與計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，是今天人工智能成就的基礎(chǔ)，人類不可能手動處理現(xiàn)在的數(shù)據(jù)量，必須倚靠計算機(jī)。本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)包括：

學(xué)會使用一些計算機(jī)基礎(chǔ)軟件來處理數(shù)據(jù)，是現(xiàn)代公民必備的數(shù)字知能。

體認(rèn)將數(shù)據(jù)可視化可以幫助人類有效從數(shù)據(jù)中萃取出信息，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何處理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)知識，并動手練習(xí)。

數(shù)據(jù)處理的方法與可視化的方式可能影響甚至誤導(dǎo)認(rèn)知，學(xué)生必需學(xué)會判斷，避免被誤導(dǎo)，因?yàn)閳D表在生活中到處都有。

這一節(jié)課是在美國課堂中相當(dāng)?shù)湫偷捻?xiàng)目式學(xué)習(xí) (Project-Based Learning, PBL) 教學(xué)設(shè)計，從“鉤子&驅(qū)動型問題（Hook & Driving Question）”開始。問題的“鉤子”將問題引入真實(shí)世界，引起學(xué)習(xí)者興趣。接著提供豐富的現(xiàn)實(shí)世界實(shí)例(這節(jié)是實(shí)際的數(shù)據(jù)可視化案例，包括互動圖表)與分析解讀，建立從數(shù)據(jù)中判讀型態(tài)、發(fā)掘型態(tài)(pattern)、回答問題等能力，并能識別圖表如何可能誤導(dǎo)讀者，學(xué)生動手與圖表互動，并與小組討論以回答問題。然后，學(xué)生學(xué)習(xí)使用工具處理數(shù)據(jù)與建立圖表。最后，學(xué)生選擇感興趣的數(shù)據(jù)集，動手實(shí)作數(shù)據(jù)分析與可視化，以探究現(xiàn)實(shí)世界的現(xiàn)象，建立假設(shè)，再進(jìn)行驗(yàn)證與推論，總結(jié)項(xiàng)目報告，上傳到課程平臺。（這是混成式學(xué)習(xí)設(shè)計，提供線上課程平臺--支撐所有資源、練習(xí)與作業(yè)等管理，以及線下的課堂學(xué)習(xí)活動）

4、善用國外資源與合作開啟教育新篇章

現(xiàn)在，中國政府正在開啟嶄新的一頁，推動面向未來的教育，不僅僅是現(xiàn)代化的課程內(nèi)容，而且也要求教學(xué)法上的轉(zhuǎn)變，死記硬背或重復(fù)練習(xí)的學(xué)習(xí)方式將成為過去。根據(jù)最新的教育標(biāo)準(zhǔn)，課程和評估設(shè)計被要求必須具備基于現(xiàn)實(shí)世界項(xiàng)目式學(xué)習(xí) (Project-Based Learning) 與創(chuàng)造性問題解決 (Creative Problem-Solving)。學(xué)生應(yīng)該利用技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技能來解決問題，包括他們自己的學(xué)習(xí)或獨(dú)立研究。

這些走向都在追趕國際趨勢，但是，推動新課標(biāo)之初亟缺落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的課程內(nèi)容與師資，建議可向外取經(jīng)，善用歐美已經(jīng)設(shè)計發(fā)展累積的豐富優(yōu)質(zhì)多元內(nèi)容，中外合作共建在地化的課程。(初步參考計算機(jī)科學(xué)教育免費(fèi)資源與免費(fèi)工具集，深入探討可來信)

教材的內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)時代性，鼓勵教材編寫者將能夠體現(xiàn)信息技術(shù)最新研究成果和發(fā)展趨勢，以及有獨(dú)特價值的創(chuàng)新內(nèi)容、應(yīng)用和案例寫入教材，特別是能反映我國信息技術(shù)和信息社會發(fā)展新面貌的內(nèi)容。——出自新課標(biāo)(三)教材編寫建議

中國擁有大量數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，政府政策與民間投資在人工智能領(lǐng)域的積亟度都領(lǐng)先全球，中國政府為人工智能時代培養(yǎng)有能力和負(fù)責(zé)任的現(xiàn)代數(shù)字公民的決心是值得關(guān)注的。我們的CS4Good 倡議就是主張學(xué)習(xí)貼近現(xiàn)實(shí)案例與情境，并啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)建對社會與社區(qū)有用的項(xiàng)目實(shí)作。如果您有這樣的項(xiàng)目想法，歡迎與我們交流。