人工智能时代美国中小学计算机科学教育新进展

抖音热门 2025年09月29日 19:00 2 admin

在人工智能时代，美国将中小学计算机科学教育升级为国家优先事项。本文通过相关政策文本与调研数据，从教育政策、课程开设、课程规划与管理、课程标准、课程内容、教师专业发展等方面梳理美国中小学计算机科学教育最新进展与面临的挑战，并提出我国信息科技教育的健康发展需要处理好课程定位、师资培养、研究先行、教育公平、伦理安全等五个方面的关系。

人工智能（AI）技术的飞速发展，使全球基础教育面临重塑。为了让学生适应未来人工智能驱动的社会，美国将中小学计算机科学课程升级为国家优先事项，人工智能教育已经成为美国国家人才战略的核心。根据美国劳工统计局（Bureau of Labor Statistics）的数据，未来十年，计算机和信息技术领域的工作岗位将以远高于所有职业平均水平的速度增长。面对国内劳动力需求和国际竞争，美国社会各界对中小学计算机科学教育的认识在不断深化，其课程发展也非常迅速。

计算机科学教育的必要性

人工智能可以赋能学习，但它不能取代计算机科学教育培养学生的核心素养。虽然自然语言处理、机器学习和计算能力的进步导致出现了越来越强大的人工智能代码生成工具，但编程不仅仅是写代码，它仍然是帮助学生培养批判性思维、解决问题和计算思维能力的关键技能。此外，编程还能培养个人能动性，使学生成为积极的技术创造者，而且人工智能也不会取代程序员，它需要人类的创造力和领域专业知识。同时，学生需要通过计算机科学课堂学习人工智能，了解其工作原理，因为它是获得这方面知识的最佳途径。

2024年8月，由美国计算机科学教师协会（CSTA）联合美国计算机协会（ACM）等众多机构发布研究报告《重塑计算机科学教育之路》（Reimagining CS Pathways），讨论了为什么计算机科学要成为所有高中学生的必修课。报告认为计算机科学教育的价值是全面而深远的，指出计算机科学为学生提供一个提高问题解决能力、培养创造性思维以及探索自身感兴趣话题或完成学习共同体任务的独特平台，促进学生特别是那些感到与传统学科脱节的学生的深度学习，培养学生批判性思维、解决问题和协作技能。报告指出：“无论什么身份或职业的学生要变成有见识的公民、数字工具和数字内容产品的自信创造者，都需要接受高质量的计算机科学教育。”另一项研究报告发现，高中学习计算机科学的学生更有可能选择大学相关专业，即使选择其他领域专业的学生也有更多择业可能性或在早期职业生涯中获得高收入，这表明计算机科学教育具有影响人的发展的长期作用，并且能促进教育公平。

美国计算机科学教育政策

1.Code.org倡导联盟的计算机科学教育政策建议

为推动K-12计算机科学教育的普及与可持续发展，美国Code.org倡导联盟（The Code.org Advocacy Coalition）在2013年就提出了最初的计算机科学教育政策建议，当时只有14个州和华盛顿特区采纳了其中的个别政策建议。后来该联盟又制定了《使计算机科学成为基础课程的十项政策》，倡导各州采纳。其主要包括：制定州层面的计算机科学教育规划；明确计算机科学定义、开发K-12课程标准；为教师专业发展提供专项资金；明确师资认证途径；高校设置相关职前课程；州层面设立专职计算机科学教育管理岗位；要求所有学校开设并整体规划计算机科学课程；把计算机科学算作核心课程学分；高校相关专业设置入学要求；高中生毕业必须学习计算机科学课程。同时，联盟还提出了明确性、能力、领导力、可持续性、公平性和多样性的五项基本原则，引导该政策建议的实施。

目前，有5个州采纳了全部10项政策，39个州采纳了其中至少6项，在这些州中，70%的高中开设了计算机科学课程，而在采纳不足6项的州中，只有52%的高中开设计算机科学课程。

2.美国人工智能教育政策

（1）专业机构的人工智能教育政策

2018年，美国计算机科学教师协会（CSTA）和人工智能协会（AAAI）联合推出《AI4K12计划》用来指导人工智能在教学中的应用。2024年，TeachAI发布《面向学校的AI指导工具包》《教育中AI基础政策构想》《AI时代计算机科学教育未来发展指南》三份指导文件。

《面向学校的AI指导工具包》提出七项关键原则：目标（AI助力教育目标实现）、合规（遵守相关规定）、知识（提升AI素养）、平衡（AI的利弊）、诚信（学术诚信）、代理（人类做决定）和评估（定期评估AI影响）。

《教育中AI基础政策构想》给出五项政策建议：①培养领导力。聚集人工智能专家、管理人员、教师、家长、学生和政策制定者等进行集体决策，监督试点项目，特别关注意外后果，以确保人工智能应用赋能教育目标的实现。②提升AI素养。理解AI如何工作，包括原理、概念、应用、局限性和伦理考量。③提供指导。国家、州和地方层面要为学校提供指导，在确保学生隐私和负责任使用的前提下充分发挥AI作用。早期指导应优先关注公平获取AI工具、缩小差异化、合法使用、合乎伦理创建训练集和模型、重申遵守隐私和安全政策以及保持人类决策等问题。④助力专业发展。持续的专业发展应该涵盖人工智能的工作原理、局限性、伦理考量以及如何使用人工智能赋能教学实践。⑤支持创新。支持AI在各个学段教学研究，包括试点项目和评估，助力科学决策。

《AI时代计算机科学教育未来发展指南》实际上是对在计算机科学教育中如何负责任且有效地整合人工智能以及常见误解等问题给出初步答案。

（2）国家层面的人工智能教育政策

2025年4月，特朗普政府发布总统行政命令《推进美国青年人工智能教育》，全面规划了人工智能教育在K-12阶段的实施路径。其在教育目标、实施机制、教学资源建设与教师发展方面提出支持政策，以国家战略为牵引，以制度机制为保障，以核心素养为导向，构建了覆盖K-12阶段的人工智能教育框架。

（3）人工智能教育立法

美国政府出台了一些与人工智能教育相关的法律，如《人工智能扫盲法案》旨在定义何谓人工智能扫盲，将其纳入数字扫盲计划，提高学生人工智能素养；《美国国家科学基金会人工智能教育法》将设立学生奖学金、专业发展奖学金等，并在社区大学设立人工智能教育中心；《未来技术素养人工智能法案》旨在加强K-12师生人工智能素养教育，改善教育工作。

美国计算机科学课程发展情况

1.课程开设情况

高中：根据美国24,602所公立高中的数据，60%的公立高中至少开设一门计算机科学课程，开设比例各州之间从31%到100%不等。有32个州的高中开设计算机科学课程，其中17个州初中和小学一贯。高中选修计算机科学基础课程的女生为33%。

初中：根据31个州的数据，至少37%的美国公立中学开设了相关课程，至少有8.3%的初中学生参加学习，其中44%为女生。

小学：根据13个州的数据，至少有13%的小学生学习计算机科学课程，49%为女生。

由于初中、小学数据不够全面，实际上开课率应该更高。

2.各州K-12计算机科学教育规划与管理、课程标准情况

2017年只有2个州制定了计算机科学教育规划，8个州在其州教育机构设有计算机科学教育相关职位。2024年已有35个州完成整体规划，42个州设立了专职监督员。2017年，美国计算机科学教师协会（CSTA）发布更新版的《CSTA K-12计算机科学标准2017》，推荐给各州参考采纳。随着人工智能的发展以及更多低年级学生开始学习计算机科学，各州也在更新课程标准。2024年已有43个州开发了K-12计算机科学标准。课程标准的制定增进了计算机科学教育在不同州之间的连贯性和一致性，同时也为教师和学生提供了清晰的学习路径。

3.美国计算机科学课程内容

（1）计算机科学课程内容

小学课程内容主要是关于探索编码和计算思维的基础知识，重点培养学生的好奇心和自信。在初中阶段，计算机科学概念的复杂性增加，重点转移到解决问题和将编码应用于现实世界的场景，帮助学生从视觉的、基于块的编码过渡到更传统的、基于文本的编程语言，进一步培养高水平计算思维。美国初中计算机科学课程开设参差不齐，一些州只能开设几门课程，而另一些州则开设了与高中课程类似的全方位课程。到了高中与职业技术教育阶段，学生学习如算法、数据结构和网络安全等专题，也包括各种编程语言、游戏设计、移动APP设计、机器人等专题。

（2）人工智能课程内容与教学

与人工智能相关的教学内容成为计算机科学课程的重要组成部分，课程内容不仅包括编程，还涵盖了人工智能的基本原理、社会影响和伦理问题，帮助学生成为人工智能技术的使用者和负责任的创造者。同时，还有与如艺术、社会学科紧密融合的跨学科课程，培养学生的综合素养。

4.教师专业发展

教师是计算机科学课程实施的关键，但美国在计算机科学教师方面仍面临挑战。2020年，CSTA与ISTE合作发布《2020 CSTA计算机科学教师标准》，为美国中小学计算机科学教师职前培养与职后继续教育提供依据，为各州、学区提供教师资格认证的参考。2017年，27个州拥有计算机科学教师资格认证，2024年拥有教师资格认证的州已经达到44个。

尽管24个州倡议要加强培养职前教师，但只有阿肯色、康涅狄格、路易斯安那、印第安纳、内华达和俄亥俄6个州为教师提供职前培训课程，教师短缺问题依然存在。为了解决师资问题，一些州的劳工部门、教育机构与高校或社区学院合作，创建带薪的学徒制或驻校模式，让职前教师在培训期间得到报酬，提高其从事教育工作的意愿。

中小学计算机科学教师也面临人工智能的新挑战。TeachAI和CSTA的调查显示，大多数计算机科学教师对人工智能工具感到兴奋，88%的教师表示需要培训来帮助他们确定是否、何时以及如何使用特定的人工智能工具，并能将计算机科学与其他学科相结合，但他们也表示出对过度依赖、抄袭、偏见和道德问题的担忧。

在人工智能时代，美国中小学计算机科学教育从原来自下而上专业机构推动转变为如今的自上而下的国家战略，呈现出强调教育政策系统性，关注教育公平性、多样性，重视中小学计算机科学教育价值等特点。同时，它也面临地方发展不平衡，性别、族裔差异显著，小初高课程系统化不够，职前教师培养薄弱等挑战。

启示

1.处理好中小学信息科技国家课程与人工智能课程的关系

《教育部办公厅关于加强中小学人工智能教育的通知》（教基厅函〔2024〕32号）提出“构建系统化课程体系，实施常态化教学与评价”“开发普适化教育资源”等。北京市、广东省等地方也纷纷出台中小学人工智能教育课程纲要，明确人工智能教育目标，解决“学什么”“怎么学”的问题，但人工智能课程不是“另起炉灶”，而是以信息科技国家课程为核心，既要明晰其中人工智能主线，又要广泛、有机融入到其他学科课程的学习之中。

2.处理好职前与职后专业发展的关系

借鉴美国职前计算机科学教师培养的一些办法，一方面，在职前阶段，可以在师范院校增设“人工智能教育”专业，将Python编程、人工智能教学法等纳入必修，依托“优师计划”建立人工智能教育示范试点，加强现代教育技术专业硕士的实践培养，由高校与中小学联合培养信息科技教师；另一方面，从教学应用到跨学科学习设计，再到学科育人等，对在职教师开展不同水平发展的分层培训。

3.处理好研究先行与实践应用的关系

借鉴美国“试点校”经验，围绕“学段衔接、认知规律、伦理教育、教学评价”持续开展教育实验研究，为课程标准迭代、教材修订、政策调整提供证据。依托国家智慧教育平台，建设“AI教学案例库”，利用学习分析技术实时诊断学生概念误区、教师教学难点，实现“研究—实践—再研究”的闭环改进。

4.处理好教育公平与数字鸿沟的关系

美国计算机科学教育地方发展，性别、族裔差异显著，我国在推进信息科技教育过程中要注意财政倾斜、资源普惠、师资共享等问题。

5.处理好人工智能教育与伦理安全的关系

美国计算机科学教育强调诚信、隐私、人类决策权等原则，我国也要在开展信息科技课程与教学过程中融入相关问题，发挥教师示范作用，协同“家校社”共治等。

处理好上述几个关系，我国信息科技教育一定能走出一条兼具本土特色、时代特征和未来指向的健康发展之路。

本文作者：

钱松岭

吉林师范大学教育科学学院

文章刊登于《中国信息技术教育》2025年第17期

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