然而，根据研究院发布的《2017全球人工智能人才白皮书》显示，人工智能领域人才分布极不平衡，全球ai领域人才约30万，而市场需求却在百万量级，全球共有367所具有人工智能研究方向的高校，每年毕业AI领域的学生约2万人，远远不能满足市场对人才的需求。
美国在人工智能领域的人才布局无论从质量还是数量上都要远超其他国家，在全球367所AI高校中，美国拥有168所，并且在AI领域学术能力排在世界前20的学校中，美国也占据了14所。中国AI高校在数量上位列第二梯队，有分析认为，中国AI教育不敌美国的原因可能在于中国的AI基础层人才储备薄弱，美国AI基础层从业者人数17900人，中国在该领域从业者人数1300人，仅占中国AI总人才的3.3%。尤其是处理器/芯片和AI技术平台上，中国缺乏驱动能源，即缺乏高级人才支持高端教育体系为产业发展续航。同时，美国互联网科技公司的人才布局也遥遥领先，Google、IBM和微软等老牌互联网和IT技术公司在上世纪90年代末即建立了完善的研究院体系，而中国BAT在2010年才开始布局。雄厚的学术和研究实力，帮助美国在人工智能领域取得了首屈一指的地位。
在国家战略层面，各国也积极推出AI人才方面的战略计划。中国在《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2023年)》中提出“千人计划”，建设一批海外高层次人才创新创业基地，用5-10年时间引进2000名左右海外高层次人才回国创新创业，而其中很多都是人工智能领域的佼佼者，这将大大促进中国人工智能领域的发展。而英国政府通过提供研究资金，在本国领先大学中设立由企业资助的大学AI硕士课程，并增加了200多个人工智能博士学位，以优厚的条件吸引来自世界各地，拥有不同背景的人才。日本则计划从2023年起，将编程列入中小学必修课程，力争AI培养从娃娃抓起。
[关键词]创客教育；STEM；积木式编程工具；团队合作；产品
当前，全球创客运动正在蓬勃发展。我国部分中小学校已在创客教育的路上迈出了探索的步伐。中小学信息技术教师应该充分利用积木式编程工具，如Scratch小猫积木编程软件（简称“小猫积木”）、AppInventor手机编程软件，提高学生程序设计的能力和水平。教师不仅可以把积木式编程工具用于程序设计教学，还可以借助这一工具，引领学生走进创客的大门。
一、创客与创客教育
有的学者认为，“创客”一词源自英文Maker（制作者）和Hacker（创造性地运用技术资源的人）的综合释义，是给能够动手创造软件或硬件产品的人的一种标签[1]。有的学者认为，创客就是热衷于创意、设计、制造的个人或群体[2]。有的学者认为，创客是指把具备相当的技术挑战的创意转变为现实的人，他需要具备一定的知识含量和创新、实践、共享、交流的意识[3]。
从以上观点可以看出，创客所具有的共同特征是：具备创新意识和能力，具备一定的技术能力，能创造软件或硬件产品。创客创造的产品具备以下特点：一是产品的外观有艺术性，体现人性化设计的特点；二是产品可能具有智能化的特点，体现“物联网”万物互联的特点；三是产品可能有一定的技术含量，如有机械、动力装置等；四是产品的生产过程由个人或团队完成，即使是个人完成的作品，也借鉴或使用了开源论坛上的工具和资源；五是产品能满足个人或社会的某些需要，体现绿色、节能、环保的特点。
对于创客教育，研究者的观点还未形成共识。有的学者认为，创客教育（MakerEducation）从内容层面看，指的是学习内容或者创作项目需要多学科的运用，而不是单一学科内容的学习，因而创客教育也是实施STEM教育的一种重要方式[4]。后来由于在多学科又加入了艺术（Art），STEM演变为STEAM。STEAM教育强调多学科融合，而工程问题的解决是关键。有学者认为，在解决工程问题的过程中，可以借鉴生活当中能见到的设计，也可以让各个小组展开充分的讨论，最终确定合理的工程技术路径，并且激发学生的一系列奇思妙想，培养学生的创新思维和创造力[5]。因此，笔者认为将“STEAM”中代表各学科的字母重新排列，变成“TEAMS（团队）”，不仅可以强调学科融合，更能强调培养团队合作的重要性。而重视分享、交流、合作也是创客教育的特色和亮点。因此有的学者认为，创客教育培养人才的目标是：勇于探索的创新精神；敢于接受失败和挫折的不屈不挠的黑客精神；不近功利、协作交流的团队大智慧[6]。
二、积木式编程工具开启创客之门
Scratch是麻省理工学院（MIT）为八岁以上儿童设计开发的一套程序设计软件。儿童可以用它创造性地设计出属于自己的程序。这些程序包含动画、游戏和交互式故事等。Scratch语言的设计理念是“想象、编程、分享”，教学目的不是为了培养少年程序员，而是让儿童可以通过Scratch表达自己，帮助他们发展学习技能，培养创造性思维，以及学会解决生活中的问题。它让儿童能够自己控制电脑，它不只是编程工具，更是一个强大的学习社区，它给教师提供了一种教的工具，它还是一款免费的软件[7]。Scratch软件把繁琐的命令，变成了简单易懂的“积木块”形式，由于软件中的默认角色是一只小猫，因此又被叫作“小猫积木”。小猫积木非常适合小学中高年级学生用于学习程序设计。
AppInventor（简称AI）是一款由谷歌公司开发的手机编程工具，于2012年移交麻省理工学院，并被MITAppInventor公布使用，用户能够通过该软件快速开发安卓系统的移动应用。AI是快速开发移动应用的设计工具，它通过积木式的堆叠法来完成安卓程式[8]，它还可以控制Arduino、ArduBlock等开源硬件。AI也采用了积木式编程界面，适合中学生用于学习程序设计。
三、利用积木式编程工具实施创客教育
教师要引导学生理解并掌握积木式编辑工具的应用，设计合理的项目或任务，使学生通过合作与共享，完成有意义的“产品”，带领学生逐渐进入更高的创客境界。
1.遵循形象直观的原则
以往的编程需要记忆很多命令和语法，比较抽象。积木式编程软件提供了所见即所得的操作界面，形象直观，降低了编程难度，使学生更容易理解并学会程序语言。如教师可以引导学生使用AI开发手机程序界面，配合开源硬件，制作出能够自动报告湿度的花盆。又如六年级学生用小猫积木开发了“预防近视精灵”。该程序可检测超声波测距传感器的数值，当人眼与桌面距离低于规定阈限，设备就会发出提醒。
2.用“积木块”构建思维导图
思维导图是一种培养创新思维方式的工具，即利用一个关键词从不同特性导出其他相关的关键词，导出方式按照发散性思维的特征，从主干到各分支发散。对于每一分支可以使用不同的颜色标识，线条的大小由粗到细，提示着由主干到枝叶的推导关系，思维导图在表现形式上是树状发散结构的[9]。积木式编程语言提供了一种思维的工具，学生借助这个工具进行推理、表达，使思维更加清晰，并提高解决问题的能力。国外有些学者还尝试了把积木式编程语言用于教授其他学科的内容。
积木式编程工具能够把思维的过程形象地展现出来，学生借助这个工具，可以培养发散性思维，更好地达成学习目标。这是一种创新型的思维导图，由积木块和自然语言构成，重在表达思路和想法。在小猫积木中，可以用“思考”和“f”使积木块呈现思维导图的项目；在AI中，可以用“标签”里面的“文本显示”实现相似的功能。这种新的思维导图，不仅具有传统思维导图的特点，其生成的程序还能够在电脑、手机上运行。这种寓教于乐的方式，能够有效地激发学生的学习兴趣，并且更易于分享结果，提高了教学的效率和趣味性。
3.培养团队合作的意识和能力
学生在将来的学习、工作当中，必然要与不同的人合作，在义务教育阶段，应该重视团队合作能力的培养。在确定项目目标、内容时，小学生会相对较多地依赖于教师。而在应用积木式编程工具完成项目的过程中，教师要鼓励每个学生以团队为单位，共同确定方案。当学生希望实现某个功能时，应该启发学生寻找适合的积木块，鼓励学生大胆尝试，提倡学生借助微课、校本教材等学习资源合作解决难题。
4.体验智能化程序的开发过程
智能化技术正在逐步融入到人们的日常生活中，以机器人为代表的智能化生产技术正在席卷全球，而智能化也是众多创客产品的共同特点。在创客教育中，应该渗透智能化程序开发的方法和技巧，为学生将来的发展奠定基础。
学生对于编写“有智能”的程序感到好奇。积木式编程工具有利于揭开“智能”的神秘面纱，使学生更容易编写出有趣的程序。顺序结构、循环结构、分支结构对小学生来说比较抽象，可以结合积木块，以动画形式分步演示。技术上的难题需要逐步突破，循序渐进、由浅入深地引导学生掌握编程的方法和技巧，结合有趣的例子，形象、直观地揭示智能程序背后的奥秘。
5.生产“产品”――生成可执行程序
有些地区出版的信息技术教材比较重讲解、传授积木式编程的方法和技巧，教材中的范例也有趣而且生动，但是往往忽略了生成“产品”的步骤和环节。创客教育和平常的信息技术教学有何区别呢？以往的信息技术教学重视“作品要体现所学的技术和知识”，而创客教育更多地强调产品对现实生活产生影响，更加关注“产品”能否满足个人或者社会的某些需求，更加关注学以致用，强调能够解决实际的问题。
在小学小猫积木的教学中，可以引导学生制作“保护视力计时器”“打字游戏”“毕业纪念册”等产品。在中学的AI教学中，可以引导学生制作“蓝牙聊天室”“单词记忆助手”“校园语音导游”等产品。这些产品既有趣味性，也有一定的实用性。小学生制作的小猫积木程序通过生成可执行文件（后缀名为exe的文件），中学生制作的AI程序通过生成安卓程序安装文件（后缀名为apk的文件），共享给他人并获得反馈。
四、未来的发展方向
未来，小学生可以利用小猫积木程序控制智能硬件，例如ScratchforArduino；中学生可以利用AI编写程序，通过手机的蓝牙设备控制智能硬件。积木式编程工具具有旺盛的生命力，将来与虚拟现实技术（VirtualReality）、增强现实技术（AugmentedReality）相结合，可能会产生立体的积木式编程界面，使用者可以用手触摸各种积木块进行程序设计，或者佩戴专用的眼镜，就可以在空中编写程序。编程将成为一项基本技能，每个人都可以利用更方便的编程工具，编写自己的程序。
综上所述，积木式编程工具是中小学生打开创客之门的金钥匙，是中小学开展创客教育的好助手。中小学信息技术教师应以“做中学”为教学策略，引导学生开展跨学科学习，学会创新，学会合作，制作出有创意、有意义的作品。
参考文献
[1]顾学雍，汪丹华.创客运动与全球化的科技教育[J].现代教育技术，2015（5）：12-17.
[2][3][4]钟柏昌.学校创客空间如何从理想走进现实――基于W中学创客空间的个案研究[J].电化教育研究，2015（6）：73-86.
[5]陈磊.Scratch融入STEM教育[J].上海教育，2014（8）：38-39.
[6]李小涛，高海燕，邹佳人等.“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁――从基于项目的学习到创新能力的培养[J].远程教育杂志，2016（1）：28-36.
[7]WarrenBuckleitner.WhyScratchissignificant[M].Children’sTechnologyReview，2007.