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世界經濟論壇最新發布的《未來工作報告》顯示：疫情的全球蔓延加劇了高信息技術含量工作的更新換代，新技術應用步伐在某些領域進一步加速，云計算、大數據和電子商務的運用仍然是商業領袖的高度優先事項。與此同時，人們對數據加密、非人形機器人和人工智能的興趣也有了顯著提高。領英公司近年發布的職業報告顯示，“軟件應用”已經遍及所有與技術相關的職業領域。在位居前十的熱門職業種類中，如數據分析師、軟件工程師、銀行投資分析師、平面設計員等職業，均需要從業者具備深厚的數據素養。新科技革命背景下，“提升勞動者數據素養”已成為世界各國提高國家競爭力的重要方向。
當前，美國聯邦政府和社會組織正縱深推進人工智能教育，越發強調數據素養的重要性。早在2018年12月，美國聯邦政府在其發布的“北極星計劃”中，就著重強調發展師生的計算機技能和數據素養，聯邦政府各機構在這方面的項目和投入也逐漸增多。此前，美國教育部組織召開了以提升中小學生數據素養為主題的研討會，面向全美召集了大學教授、中小學教師、非政府組織代表、政府官員和企業代表等，深度分享了各領域關于數據素養教育的前沿探索。
數據素養戰略主要關注哪些內容
全美數學教師理事會主席特蕾娜·維爾克森（Trena Wilkerson）認為，當前，借助數據素養促進青少年對世界的認識和理解，提升青少年分析和批判性思維能力，從而拓展其成長與發展機會，是教育改革不可或缺的重要內容。無論是在STEM（科學、技術、工程和數學教育）領域還是在非STEM領域，數據素養均是學生最為基本和關鍵的素養。
從學校日常教學來看，數據素養可以更好地幫助學習者在學科內部、學科之間形成有機聯系，并深化背景理解。在學科教學上，主要依靠培養數學、統計、定量分析以及現代傳媒等學科領域的技能素養，使學生習得嚴謹、明智決策所需的知識和技能，并應用于現實問題的分析與解決。
近年來，美國著重通過借助社區力量并創建相關生態的方式以促進STEM教育，對于發展學生數據素養而言也是如此。特蕾娜呼吁，應充分借助社區資源，充分發揮利益相關者，即包括父母或監護人、社區、學校教師、教師培訓方、企業、管理人員和校董會等在內的多方面力量，共同促進數據素養教育；同時，注重K-12（學前教育至高中教育）乃至中學后教育的課程銜接以及加強課程和評估研發。就具體內容而言，特蕾娜認為，加強數學教育，發展統計思維進而帶動提升數據素養是當務之急。
中學生數據素養提升教育有哪些新動態
加州大學伯克利分校“X研究中心”（Center X）的蘇延·瑪卡多（Suyen Machado）篤信：“如果沒有強大的計算機科學基礎，特別是數據科學基礎，我們的學生將無法為21世紀的職業做好準備。因此，必須將計算機科學技能與相關學科相結合。”
近年來，瑪卡多正在推進“高中生數據科學概論”（IDS）的教育與普及工作。該工作受美國國家科學基金會撥款支持，源于創建探索計算機科學的工作課程，其目標主要是將計算思維和統計思維有機植入高中數學和科學課程。作為面向公立學校創建的首例數據科學課程，“高中生數據科學概論”教育鼓勵教師使用數據進行批判性教學，學生的學習內容主要包括通過“參與式感知”借助智能手機和網絡工具收集數據以及學習R語言（一種開源編程語言）。目前，“高中生數據科學概論”教育已在美國4個州的26個學區講授，近期主要集中于為教師提供技術和專業支持。
布朗大學教授伊曼紐爾·尚澤爾（Emmanuel Schanzer）分享了自2006年以來推廣實施的“數據科學基礎課程”（Bootstrap Data Science）。作為以研究為基礎的計算機科學課程模塊之一，數據科學基礎課程主要關注統計學與計算機編程，該模塊涵蓋了函數、循環和迭代、數據可視化、線性回歸等專題內容。通過該模塊學習，學生可以學會使用多種方法分析數據并撰寫研究論文。社會研究、科學和商業課程教師可以利用該模塊幫助學生從數據中進行推理，數學教師可以使用這個模塊來介紹統計學的基礎概念。
數據素養提升教育的突出實踐探索有哪些
斯坦福大學教育學院教授喬·博勒（Jo Boaler）系統介紹了名為“Youcubed”的美國公益性網站在促進數據素養教育中的探索模式及相應進展。該網站的主要目的在于，面向全球中小學師生分享數學和數據科學所呈現出的創造性和創意之美。在過去五年，該網站訪問量已逾5400萬次，網站可供下載數百個免費的數據課程和相應的學習項目；近2/3的美國學校利用該網站資源開展教學，訂閱用戶為14.5萬，涵蓋了160多個國家。
面向數據素養的提升，“Youcubed”團隊推出了在加州重構高中數學課程體系的設想，主張以進階提升學生的數據素養為主線，重新整合代數學、統計學、微積分基礎、線性代數、微積分與三角函數、數學建模和計算機編程等分支學科，并與谷歌公司合作，開發出一套縱貫K-12年級學段的“適應性課程”（Youcubed Adaptable Curriculum）。課程研發團隊成員涵蓋了中小學教師、大學教授、亞馬遜數據分析師等多個行業，該套課程具有門檻低、應用范圍廣、數據庫資料豐富以及適合個體化學習的靈活彈性空間等特征。“Youcubed”網站也為教師開展數據科學教學提供了相應的視頻案例，目前已有2萬名教師選修該網站內容。面向師生，該網站所提倡的數據素養教育始終貫穿這樣的問題，比如你發現了什么、什么讓你好奇、在數據的可視化過程中會出現什么現象等，以此來鼓勵學生探索。所選案例多集中在日常生活領域，或者人類所共同關注的話題，如全球變暖、籃球比賽球員位置、超市購物等。
在數據素養教學中，“Youcubed”團隊主張實施“大概念”教學，主張用“大概念”的習得和運用取代既有的課程標準，這樣的理念與操作模式縱貫K-12全過程。“大概念”教學的基本實施流程為：提出問題—收集數據—分析數據—運用數據理解、交流并應用于問題解決。以高一年級教學為例，在提出問題環節，需要引導學生提出問題，生成觀念，并將其進一步歸納為數學統計問題；接下來，對信息如圖像、聲音、數字、分類等進行數據編碼，并有意識地將收集數據信息作為問題解決的基礎；進而，鼓勵學生嘗試多種方法以運用編碼數據去描述、分析變量，并運用相關技術去開發模型，以分析、解決問題。最后，引導學生得出結論、形成報告、回答問題，并與同伴交流、驗證。
“Youcubed”團隊擅長聯絡谷歌等高科技公司與高校教授和中小學教師等組建團隊，重新整合中小學所涉數學學科門類來開發課程，并主張“大概念”的教學方式，這對美國當前的中小學數學教學也是一種有益的補充。與傳統課堂按部就班的教學模式相比，這種基于“大概念”的課堂教學不設置太多的考試，所提供的學習資源具有趣味性和挑戰性，相關概念也更易于理解和操作，有助于鼓勵學生主動探究，進行深度分析，并能很好地開展團隊協作。通過在這一課堂的學習，學生得以開展深度思考，熟悉數據的收集和利用過程，進一步提升了批判性思維能力。
近年來，美國聯邦政府也加強了數據素養教育的支持力度。例如，美國國家航空航天局設立了“數據日”，面向中小學校開展空間數據方面的科普教育；美國人口普查中心在中小學設立項目，為K-12教育階段的數學、歷史、社科、地理等提供必要的數據支持；美國教育部教育科學研究所特別開設了“數據科學教育項目”等。此外，美國復蘇計劃ESSER基金、種子教師發展項目（SEED）、教育創新研究（EIR）、聯邦通信委員會升級教育寬帶（E-Rate）項目等，均設有數據素養教育資助專題。
當前，美國在人工智能教育領域呈現出中學數學教育和計算機科學教育整合發展的趨勢，對世界各國的人工智能教育都具有一定的借鑒意義。
（作者單位系中國教育科學研究院，本文系中國教育科學研究院2019年度基本科研業務費專項資金項目“人工智能教育的國際比較與實施路徑研究”[GYH2019024]成果）
