中美人工智能教育对比评估报告

-1-2022年1月10日第2期总第521期中美人工智能教育对比【译者按】2021年9月，美国安全与新兴技术研究中心（CSET）发布《中美人工智能教育对比》报告。该报告详细研究了过去五年中美在整合人工智能教育和培训方面的基本现状，比较了两国人工智能教育体系的优劣势，并以此提出了提升美国AI人才教育水平的政策建议，即加强美国联邦政府和各州及地方教育的合作与协调，加大政策支持和资源支持，避免人工智能教育不均衡，吸引并留住人工智能精英人才。赛迪智库信息化与软件产业研究所对报告进行了编译，期望对我国有关部门有所帮助。【关键词】美国中国人工智能教育 -2-过去五年，美国与中国都在推广人工智能教育方面取得了重大进步，但两国实现教育目标的方法不同。本报告详细研究了中美在整合人工智能教育和培训方面开展的工作，探讨了两国教育体系的结构性特点以及由此形成的两种体系在推广人工智能教育方面的战略优势及遇到的障碍，并提出改善和提升美国人才战略优势的相关建议。一、中国的人工智能教育概况2017年7月，中国国务院发布《新一代人工智能发展规划》，要求在各级教育体系中落实人工智能培训。2017年9月，教育部等相关部门联合发布“双一流大学计划”，目的是建设世界一流大学和一流学科。图1包含这些计划的时间表及其相关目标。2017年1月“双一流”教育部将211与985工程统筹建设:到2050年，将一批大学建成世界一流大学（36所A类和6所B类大学入选）。提升关键学科和顶级人才水平，特别是大学本科生水平（95所大学入选，专注建设关键学科）。2017年7月“新一代人工智能发展规划”国务院在各教育阶段广泛推广人工智能教育，培养新一代人才，并建设人工智能学科。2018年1月“新一代人工智能发展规划”国务院教育部正式将人工智能、物联网和大数据处理纳入国家高中课程；将该课程纳入2018年秋及以后9月后入学高中生的必修课。 -3-2018年4月“高等学校人工智能创新行动计划”教育部到2020年，编写50本具有国际一流水平的本科生和研究生教材；建立50家人工智能学院、研究院或交叉研究中心；建设50门人工智能领域国家级精品在线开放课程；建设100个“人工智能+X”复合特色专业。2018年4月“教育信息化2.0行动计划”教育部充实各级教育的人工智能与编程课程。2019年3月人工智能专业获批教育部批准35所高校开设人工智能专业。2020年1月“双一流”建设高校，加快人工智能领域研究生培养教育部、发改委、财政部加强高校与产业界联合、资金扶持和学位质量保障。2020年1月“全国大中小学教材建设规划（2019—2022年）”教育部编写人工智能、大数据、区块链、网络安全领域教科书。2020年2月更多教育机构开设人工智能专业教育部批准180多所高校开设人工智能专业，总数量达到215所高校。来源：中国教育部、国务院图1：中国人工智能教育战略及其执行时间表（2017—2020年）（一）中小学阶段人工智能教育1、建设人工智能人才培养基地北京市和山东省分别于2020年11月和12月开展“全国青少年人工智能创新人才培养基地”培育活动，对设置初级“技术与社会”与“创客”课程、引进3D打印和无人机教学的小学，以及开展“人工智能俱乐部”、机器人教室、3D打印机、开源人工智能框架、Python教育、机器人竞赛等教育教学工作的初中进行授牌，该认证有效期为两年。山东授予了10所学校，北京授予 -4-了21家机构，并包括一座青少年科技馆。其中，北京有100名教师获得“人工智能素养测评师”证书。2、将人工智能列入高中课程2018年1月，中国教育部在“新课标”改革中，正式将人工智能、物联网、大数据处理划入新课标。课程目标包括：数据与计算模块，了解数据编码，学会采集、分析、可视化数据，学习并使用编程语言设计简单算法，了解人工智能的重要性等；信息系统与社会模块，判断安全风险，了解安全防范技术，学会遵守相关法律和道德伦理规范等。此外，北京、浙江和山东省已将Python纳入高考科目。3、开展“全国中小学人工智能教育大会”中国人工智能学会成立了中小学工作委员会，通过举办全国中小学人工智能教育大会，搭建人工智能与中小学教育的规划和信息共享机制，并推进师资培训、教学平台和课程体系设计相关工作。4、加强与企业间的合作教材编写方面，2018年4月，商汤科技与华东师范大学国际慕课研究中心发布了中国国内首部面向中学生的人工智能教科书《人工智能基础（高中版）》，该教材目前已在上海、北京、广东、黑龙江、江苏、山东、山西省的一百多所试点学校使用， -5-并培训了超过900名授课教师；2018年6月，苏州大学出版社出版了《中小学人工智能系列丛书》；2018年11月，优必选科技有限公司与华东师范大学出版社共同发布了《AI上未来智造者-中小学人工智能精品课程系列丛书》；2020年1月，清华大学宣布，由中国首位图灵奖得主、中科院院士、清华大学交叉信息研究院院长姚期智领衔主编教材《人工智能（高中版）》。职业教育方面，2019年7月，百度教育与北京昌平职业学校发起了中国首个职业学校与企业合作开展人工智能教育的项目，双方将共同建设百度人工智能创新空间、人工智能技术与应用专业、职业专科学校讲师培训基地、师生技能交流大赛、中小规模的学科体验基地。5、面临的问题一是人工智能课程对于少年儿童而言十分困难，要求学生具有较多背景知识，以理解深度学习所驱动的算法。二是在人工智能教材开发方面缺乏系统、权威的指导。三是人工智能授课教师的职业培训和学校人工智能实验室设备有待完善。（二）本科生阶段人工智能教育1、建设人工智能研究院（学院）2017至2018年，中国至少有34所高校设立了人工智能研究 -6-院（见图2），其中包括“国防七子”1中的三所高校，即哈尔滨工业大学、南京航空航天大学和南京理工大学。人工智能研究院涉及自然语言处理、机器人学、医学成像、智能绿色技术和无人系统等方面的研究，通常同时承担本科生与研究生的培养工作，也有部分研究院与企业合作开展联合创建工作。例如，2018年，重庆邮电大学与人工智能独角兽科大讯飞公司联合设立了人工智能学院，腾讯云与山东科技大学、辽宁工程技术大学成立了人工智能学院。2、分批开设人工智能专业2019年3月，中国教育部批准35所高校设置四年制人工智能专业，学生可获工学学位，其中包括“国防七子”高校中的四所，即北京航空航天大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学和西北工业大学；近半数高校（17所）此前已成立人工智能研究院。2020年2月，中国教育部批准了180所高校设置人工智能专业，较上年增长5倍，获批的高校总数量达到了215所。其中，“国防七子”中的第五所高校（南京航空航天大学）也获批。2021年3月，中国教育部又批准130所高校设置人工智能专业，其中包括“国防七子”的第六、七所（哈尔滨工程大学和南京理工大学），高校总数量达到了345所。2020年和2021年，人工智能专业是1直属于中国工业和信息化部，是中国有关军工方面的高科技领域高校，具体为北京航空航天大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、哈尔滨工程大学、南京航空航天大学和南京理工大学。 -7-大学课程中最受欢迎的新课程；2021年，紧随其后的热门专业包括84所高校的智能制造与工程学专业，以及62所高校的数据科学与大数据技术专业。各高校也在专业建设方面与人工智能企业开展合作，如广州跨象乘云软件技术有限公司（KXCY-AI）与几所高校都开展了相关合作。此外，2018年，中国教育部还鼓励已拥有人工智能专业的高校扩大范围，开设“AI+X”专业，如数据科学、大数据技术、智能制造、机器人工程以及智能科学与技术等。专栏1介绍了清华大学的人工智能教育情况。图2与图3显示了中国设立人工智能专业的345所高校与34所人工智能研究院，以及其中的“双一流大学”、“国防七子”高校数量。专栏1清华大学的人工智能课程清华大学对人工智能教育涉足较早。1979年，现电子工程系的前身开设“人工智能导论”课程，这是中国大学开设最早的人工智能课程之一。在20世纪80年代后期，清华大学计算机科学与人工智能系设立了“智能技术与系统”国家重点实验室，也被称作“人工智能研究院”。虽然直到2021年3月，清华才获批设置人工智能专业，但该校已通过多个渠道提供人工智能教育，并于2018年6月成立了人工智能交叉学科研究院。2020年5月，清华大学宣布成立人工智能学堂班（简称“智班”），这是清华学堂人才培养计划的第八个实验班。前述高中人工智能教科书的主编姚期智，将是交叉联合“AI+X”课程项目的领军教师，该项目将致力 -8-于使人工智能与数学、计算机科学、物理、生物、心理学、社会学、法律及其他领域相结合。2019年，清华大学将三个辅修专业，即机器人技术创新创业、智能硬件技术创新创业和智能交通技术创新创业整合为人工智能创新专业。来源：中国教育部，人工智能媒体“Synced”评论，CSET计算图2：中国设置人工智能专业与人工智能研究院的高校分布图 -9-来源：中国教育部，人工智能媒体“Synced”评论，CSET计算图3：设置人工智能专业与人工智能研究院的精英高校数量3、推进校企合作，深化产教融合通过建立信息技术新工科产学研联盟（AEEE）机制，在产学研合作中鼓励技术创新。该联盟成立于2017年，发起单位包括中国软件产业协会、27所中国国内高校、5家研究机构和12家企业，并获得了中国教育部高等教育司与中国工信部的支持。值得注意的是，AEEE也包括美国企业思科、IBM与微软。如，微软亚洲研究院（MSRA）参与成立了该联盟的人工智能教育工 -10-作委员会，致力于落实教育部的产教融合理念，并与中国科技大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、南京大学、浙江大学及北京航空航天大学建立了伙伴关系，其人工智能教育研讨会帮助了中国的300所高校与超过500名人工智能教师。百度在2018年至2021年间，至少与9所高校签署合作协议，在案例共享、课程联合建设、师资培养、校园学习社区、学科竞赛活动方面开展合作，并提供基于百度“飞桨”（PaddlePaddle）深度学习平台的AIStudio教育服务实训，该平台已与15所高校建立伙伴关系。（三）研究生阶段人工智能教育2020年1月，中国教育部、发改委与财政部联合发布《关于“双一流”建设高校促进学科融合加快人工智能领域研究生培养的若干意见》，旨在利用前述的“双一流”计划及学科交叉“AI+X”框架，加强人才培养体系建设，并增加学习人工智能的研究生人数（特别是博士生）；号召人才在产业创新、社会治理、国家安全及其他领域应用人工智能，支持中国重点工程和重点发展计划的使命与需要。然而，“人工智能淘金热”可能导致高校一哄而上、课程质量不高等问题，中国要在经济发达城市和资源不足地区都进行严格的教育质量把控，从而实现政策落地并收获实效。 -11-二、美国的人工智能教育概况美国人工智能课程的整合在深度与广度方面并不均衡，因为最终确定和实施课程标准仍是各州和地方学区的工作。近几年，各种组织机构和企业通过定义和设立人工智能课程、项目、学习标准和资源等工作，推动了人工智能教育的进步。（一）初等和中等教育阶段的人工智能教育1、开设人工智能与计算机科学课程一是将计算机科学课程加入到K-12教育。美国不少州已采取措施，将人工智能加入到从幼儿园到12年级（K-12）的教育中。然而，很多学校仍缺乏计算机科学教育。从2019年到2020年，28个州采取政策支持K-12计算机科学教育，但各州之间及其州内相关工作参差不齐。据一份2020年来自Code.org的报告显示，教授计算机科学的公立高中比例在阿肯色州高达89%，但在明尼苏达州则仅为19%；只有22个州采取政策让所有高中学生都能学习计算机科学课程，其中只有9个州为所有K-12学生提供学习课程；只有47%的美国公立高中教授计算机科学，2018年该数据仅为35%。二是各机构推动计算机科学课程建设。计算机科学教师协会（CSTA）于2017年发布了“核心标准集”，为教师在计算机科 -12-学方面提供指导