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在大多數(shù)人眼中，自動(dòng)駕駛汽車、語音助手和其他人工智能技術(shù)都具有革命性的意義。然而對(duì)于下一代來說，這些事物將成為司空見慣的事情。人工智能對(duì)于他們來說只不過是一個(gè)工具。在很多情況下，人工智能將成為他們的工作助手及其生活中常見的事物。

要讓下一代學(xué)會(huì)有效地使用人工智能和大數(shù)據(jù)，了解其內(nèi)在的局限性，并打造更好的平臺(tái)和更智能的系統(tǒng)，我們現(xiàn)在就應(yīng)采取行動(dòng)。這意味著我們須對(duì)小學(xué)教育進(jìn)行一定的調(diào)整，并對(duì)早應(yīng)該調(diào)整的中學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育進(jìn)行大刀闊斧的改革。

例如，想想孩子們?nèi)缃袢绾闻c人工智能和自動(dòng)技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)：人們可以對(duì)Siri說“展示穿橙色裙子名人的照片”，然后泰勒·斯威夫特(Taylor Swift)的照片在不到一秒鐘的時(shí)間內(nèi)便出現(xiàn)在手機(jī)上，這看上去像是變魔術(shù)，但很明顯，它跟魔術(shù)沒有關(guān)系。

人們?cè)谠O(shè)計(jì)人工智能系統(tǒng)時(shí)，會(huì)仔細(xì)地將一個(gè)問題分解為若干子問題，并讓這些子問題的解決方案能夠進(jìn)行相互溝通。在上述案例中，人工智能方案將語音截成若干小塊，并發(fā)送至云端，對(duì)它們進(jìn)行分析，以確定其可能的意思并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為一系列搜索請(qǐng)求。然后云端會(huì)對(duì)搜索出來的數(shù)百萬個(gè)可能答案進(jìn)行篩選和排序。借助云端的可擴(kuò)展性，這一過程僅耗費(fèi)十幾毫秒的時(shí)間。

這并不是什么復(fù)雜的事情，但它需要眾多用于解讀音頻的組件波形分析，辨別裙子的機(jī)器學(xué)習(xí)，信息保護(hù)加密等等。然而，這其中的很多組件都是數(shù)個(gè)應(yīng)用中反復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)組件，它并不是一個(gè)孤僻的天才在車庫(kù)中獨(dú)自估搗出來的作品。發(fā)明這類技術(shù)的人必須有組建團(tuán)隊(duì)、開展團(tuán)隊(duì)合作的能力，并能夠整合由其他團(tuán)隊(duì)開發(fā)的解決方案。這些都是我們需要向下一代傳授的技能。

與此同時(shí)，隨著人工智能開始取代工作中的常規(guī)信息和手動(dòng)任務(wù)，我們需要著重培養(yǎng)人力有別于人工智能的特質(zhì)，即創(chuàng)造力、適應(yīng)性和人際交往能力。

在小學(xué)階段，這意味著我們需要重點(diǎn)開展鼓勵(lì)解決問題的練習(xí)，并教育孩子們?nèi)绾芜M(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。令人感到欣慰的是，八年級(jí)對(duì)于探究式或項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)有著濃厚的興趣，但我們很難知道有多少地區(qū)已開始采取這一方式。

各階段的教育還應(yīng)更加重視道德教育。人工智能技術(shù)一直都面臨著道德上的困境。例如，如何消除自動(dòng)化決策所產(chǎn)生的種族、人種和性別歧視;無人駕駛汽車如何取舍乘車人與行人的生命等等。我們需要思維縝密的相關(guān)人士和程序員來完善這些決策流程。

我們并不是說要在小學(xué)設(shè)置編碼課程，盡管這樣做也沒有什么問題，尤其是在孩子們喜歡這門課程的情況下。諸如snap!和Scratch這類語言是很有用的。但是孩子們可以在其教育的后期階段學(xué)習(xí)編碼。然而，在學(xué)習(xí)編程方面無需擔(dān)心這一理念會(huì)讓人產(chǎn)生誤解。

隨著世界變得愈發(fā)數(shù)字化，計(jì)算機(jī)科學(xué)在文理科中的重要性不亞于寫作和數(shù)學(xué)。不管孩子們是否會(huì)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)家，還是從事任何其他的職業(yè)，編程都有助于他們走得更遠(yuǎn)。這也是我們認(rèn)為為什么要在9年級(jí)設(shè)置計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)課程的原因。

美國(guó)僅有約40%的學(xué)校如今設(shè)立了編程課程，這些課程的品質(zhì)和嚴(yán)謹(jǐn)度參差不齊。參加計(jì)算機(jī)科學(xué)大學(xué)預(yù)修課考試的學(xué)生數(shù)量正在大幅增長(zhǎng)，2016年參加計(jì)算機(jī)科學(xué)大學(xué)預(yù)修課A考試的學(xué)生為5.8萬名，但是與30.8萬參加微積分大學(xué)預(yù)修課AB考試的人數(shù)相比，這一數(shù)字便會(huì)黯然失色。美國(guó)有三分之一的州在學(xué)生畢業(yè)時(shí)甚至都不計(jì)算計(jì)算機(jī)科學(xué)課程的學(xué)分。

在這一方面，美國(guó)已被眾多的發(fā)達(dá)國(guó)家遠(yuǎn)遠(yuǎn)地拋在了后面。以色列已明確把計(jì)算機(jī)科學(xué)納入其大學(xué)預(yù)修課程。英國(guó)也通過了其Computing at School項(xiàng)目取得了不俗的成績(jī)。俄羅斯也在大踏步前進(jìn)。奧巴馬總統(tǒng)在2016年國(guó)情咨文中宣布了“全民計(jì)算機(jī)科學(xué)行動(dòng)計(jì)劃”，也算是朝著這一正確的方向邁出了遲來的一步。

在高中階段完善計(jì)算機(jī)科學(xué)課程不僅會(huì)讓學(xué)生受益，同時(shí)也有助于計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，因?yàn)樗軌蚬膭?lì)更多的學(xué)生以及不同學(xué)科的學(xué)生將計(jì)算機(jī)科學(xué)納入職業(yè)選項(xiàng)。盡管去年秋天幾乎近半數(shù)的一年級(jí)新生都是女生，但學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的女性和少數(shù)種族數(shù)量仍未見增長(zhǎng)。將智能融入系統(tǒng)，在無處不在的數(shù)據(jù)海洋中發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的洞見是一個(gè)急需各行各業(yè)員工參與完成的任務(wù)。

然而，為了取得成功，我們必須改變編程課程的授課方式。我們大都仍在按照20世紀(jì)90年代的思維來教授編程課程，當(dāng)時(shí)，編程的細(xì)節(jié)(像Visual Basic)被視為計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心。如果你能夠頑強(qiáng)地通過編程語言細(xì)節(jié)關(guān)，你會(huì)學(xué)到一些東西，然而這仍是個(gè)痛苦的過程，但它不應(yīng)該是這樣。

編程是一個(gè)創(chuàng)造性的活動(dòng)，因此，開發(fā)一門有趣、生動(dòng)的編程課程是完全可行的。例如在紐約，“女童子軍”組織啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目，教授女孩子使用Javascript來創(chuàng)建和提升視頻效果，這是一項(xiàng)孩子們喜聞樂見的事情，因?yàn)樗苡腥ぃ液退麄兊纳钕⑾⑾嚓P(guān)。為什么我們的學(xué)校不照搬這一模式?

在9年級(jí)之后，我們認(rèn)為學(xué)校應(yīng)提供選修課程，例如機(jī)器人學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算藝術(shù)，以培養(yǎng)對(duì)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)家感興趣，并有這方面天賦的學(xué)生，或那些未來需要使用電腦來提升其工作效率的學(xué)生。

如今，很少有美國(guó)高中在開設(shè)備戰(zhàn)APCS-A考試所需的課程之余還提供其他課程，但我們也有一些非常成功的案例，例如紐約的Stuyvesant高中，以及達(dá)拉斯TAG(天才學(xué)校)這些學(xué)校都擁有敬業(yè)的、來自計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)或接受過此類培訓(xùn)的教職人員。

我們還敦促高中數(shù)學(xué)部門減少對(duì)連續(xù)數(shù)學(xué)的關(guān)注，包括高級(jí)微積分，而是去更多地關(guān)注直接與計(jì)算機(jī)科學(xué)有關(guān)的數(shù)學(xué)，例如統(tǒng)計(jì)學(xué)、概率學(xué)、圖論和邏輯。這些將成為明日數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型勞動(dòng)力最實(shí)用的技能。

主要的障礙在于，學(xué)校嚴(yán)重缺乏擁有計(jì)算機(jī)科學(xué)背景的教師。美國(guó)的科技公司可以在這一方面給予很大的幫助。例如，微軟發(fā)起了TEALS項(xiàng)目。

在這一項(xiàng)目中，高中教師每周跟隨計(jì)算機(jī)專業(yè)人士學(xué)習(xí)數(shù)小時(shí)。然而，要教授上百萬名學(xué)生，我們需要數(shù)萬名的教師。今后，我們有必要進(jìn)一步加大這一方面的力度。在學(xué)術(shù)方面，得州大學(xué)在奧斯丁的UTech項(xiàng)目便提供了一種STEM教師的培訓(xùn)模式，目前已擴(kuò)張至21個(gè)州的44所大學(xué)以及哥倫比亞特區(qū)。

我們還需要投入更多的精力。在科學(xué)和數(shù)學(xué)方面，我們需要相關(guān)的政府標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)12年級(jí)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育，并開發(fā)教科書、課程，以及在全國(guó)范圍內(nèi)提供訓(xùn)練有素、符合上述標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教師骨干力量。計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)一直是這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，它制定了一套標(biāo)準(zhǔn)框架和一系列臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

從長(zhǎng)期來看，了解下一代人如何理解以及與大數(shù)據(jù)和人工智能互動(dòng)是一筆能夠讓所有人都獲益的投資。

大衛(wèi)·克斯比、安德魯·摩爾、馬克·斯特里克|文

大衛(wèi)·克斯比是卡耐基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的副教學(xué)教授。安德魯·摩爾是卡耐基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的院長(zhǎng)。馬克·斯特里克是卡耐基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的外聯(lián)事務(wù)副院長(zhǎng)。