摘要：人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，對(duì)高中人工智能教材的編寫提出了更高要求。基于此，文章首先篩選出六本目前市面上較受歡迎的高中人工智能教材，提出了高中人工智能教材的分析框架。運(yùn)用此分析框架，文章從編寫背景、教材目標(biāo)、內(nèi)容框架、活動(dòng)環(huán)節(jié)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等方面分析了高中人工智能教材的特征。隨后，文章反思了高中人工智能教材在教材目標(biāo)、教材內(nèi)容、活動(dòng)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等方面的不足。最后，文章提出了高中人工智能教材的改進(jìn)建議，以期為開展高中人工智能教育、推動(dòng)人工智能技術(shù)融入課堂提供參考。

　　關(guān)鍵詞：人工智能;高中教材;比較分析;學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

　　近年來，由于人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，越來越多的國家將其作為提升綜合國力的一種重要方式。如2016年，美國發(fā)布了《國家人工智能研究和發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃》(NationalArtificialIntelligenceResearchandDevelopmentStrategicPlan);2017年，日本制定了《人工智能的研究開發(fā)目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)化路線圖》;2018年，歐盟發(fā)表了《歐盟人工智能》(ArtificialIntelligenceforEurope)報(bào)告，并制定了“歐盟人工智能行動(dòng)計(jì)劃”。

　　2017年，我國頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提倡人工智能相關(guān)課程進(jìn)入課堂，建設(shè)人工智能學(xué)科與高端人才隊(duì)伍。當(dāng)前，我國人工智能課程剛剛起步，在教學(xué)理念、課程資源、教學(xué)方法等方面都有待提升[1]。其中，作為人工智能課程的載體，教材對(duì)人工智能教育的質(zhì)量有重要影響。尤其是在高中階段，人工智能教材不僅是教師開展人工智能教學(xué)的重要依據(jù)，更是學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)的主要來源。目前，市面上已出現(xiàn)了不同版本的高中人工智能教材，但質(zhì)量參差不齊。基于此，本研究以高中人工智能教材為研究對(duì)象，通過比較分析來反思其不足，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。

　　一高中人工智能教材的分析框架

　　本研究將“京東網(wǎng)”、“當(dāng)當(dāng)網(wǎng)”、“淘寶網(wǎng)”作為主要的檢索平臺(tái)，以“人工智能”和“高中”為主要檢索詞，篩選出六本目前市面上較受歡迎的高中人工智能教材(下文簡稱“六本教材”)：《人工智能初步》粵教版(第二版)(下文簡稱“粵教版”)、《人工智能初步》教科版、《人工智能初步》浙教版、《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》、《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》和《人工智能(高中版)》。本研究基于教材分析評(píng)估的模型[2]，結(jié)合我國教育部頒發(fā)的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》[3](下文簡稱“新課標(biāo)”)中關(guān)于選擇性必修模塊4“人工智能初步”的課程標(biāo)準(zhǔn)，提出了高中人工智能教材的分析框架。

　　該分析框架以教育宗旨為出發(fā)點(diǎn)，以教育人工智能(EducationalArtificialIntelligence，EAI)為核心，從計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息意識(shí)和信息社會(huì)責(zé)任三個(gè)維度，對(duì)高中人工智能教材的編寫背景、教材目標(biāo)、內(nèi)容框架、活動(dòng)環(huán)節(jié)和教學(xué)評(píng)價(jià)的可行性、可靠性、有效性和有用性進(jìn)行分析。其中，“可行性”要求教材符合新課標(biāo)的要求，“可靠性”要求保證教材內(nèi)容的正確率和真實(shí)度，“有效性”關(guān)注教材目標(biāo)的達(dá)成程度，“有用性”則體現(xiàn)為教材能否圍繞生活中的真實(shí)問題來設(shè)計(jì)。

　　二高中人工智能教材的特征

　　運(yùn)用高中人工智能教材的分析框架，本研究從編寫背景、教材目標(biāo)、內(nèi)容章節(jié)、活動(dòng)環(huán)節(jié)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等方面來分析高中人工智能教材的特征。

　　1編寫背景：主編兼具多領(lǐng)域身份，教材更新速度緩慢六本教材的主編均從事教育行業(yè)，并且大多進(jìn)行過人工智能領(lǐng)域的相關(guān)研究：《人工智能初步》浙教版的主編陶增樂教授是新課標(biāo)的核心研究成員;《人工智能初步》教科版的主編是浙江大學(xué)教育學(xué)院的張劍平教授，他曾主持了多項(xiàng)人工智能教育的科研項(xiàng)目;《人工智能初步》粵教版由華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院的徐福蔭教授和李文郁研究員主編;《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》由北京教育網(wǎng)絡(luò)和信息中心研究指導(dǎo)部的覃祖軍博士主編;《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》由香港中文大學(xué)信息工程系的湯曉鷗教授、華東師范大學(xué)教育學(xué)部的陳玉琨教授主編;而《人工智能(高中版)》由九江學(xué)院信息技術(shù)中心的梅龍寶教授和“智創(chuàng)空間”的創(chuàng)始人王同聚老師主編。可以看出：《人工智能初步》粵教版、教科版和浙教版的出版年份較早，但版次修訂緩慢，教材內(nèi)容陳舊;而《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》、《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》與《人工智能(高中版)》三本教材均是2018年后發(fā)行的，比較貼近人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

　　2教材目標(biāo)：注重知識(shí)的獲取與表達(dá)，忽視人工智能的體驗(yàn)高中人工智能教育目標(biāo)的初級(jí)水平定位于經(jīng)驗(yàn)，中級(jí)水平指向體驗(yàn)與技能并重，高級(jí)水平則指向開發(fā)創(chuàng)新[4]。基于此，本研究比較了六本教材的目標(biāo)。其中，《人工智能初步》教科版在教材目標(biāo)的三個(gè)維度上均處于中級(jí)水平;《人工智能初步》粵教版、浙教版和《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》的知識(shí)呈現(xiàn)較為系統(tǒng)，注重學(xué)生的實(shí)踐與練習(xí)，但在知識(shí)遷移與感悟創(chuàng)新方面比較薄弱;《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》根據(jù)科學(xué)、技術(shù)、和工程(Science、Technology、Writing、Engineering)設(shè)計(jì)課程目標(biāo)，注重學(xué)生的觀察反思和思維拓展，但在體驗(yàn)人工智能技術(shù)、增強(qiáng)創(chuàng)新力方面有待提升;而《人工智能(高中版)》較為重視人工智能核心技能的習(xí)得和遷移，強(qiáng)調(diào)通過創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目情境來引導(dǎo)學(xué)生在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)。

　　3內(nèi)容章節(jié)：內(nèi)容深度廣度兼具，章節(jié)合理清晰六本教材的內(nèi)容比較如表3所示。六本教材的內(nèi)容既有深度又有廣度，且難易程度具有層次性：《人工智能初步》粵教版與教科版的知識(shí)點(diǎn)較為全面，同時(shí)突出了信息意識(shí)和信息社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)，而浙教版未涉及新課標(biāo)所強(qiáng)調(diào)的信息意識(shí)和信息社會(huì)責(zé)任;《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》強(qiáng)調(diào)以“手腦結(jié)合”為主的學(xué)習(xí)方式，既介紹了人工智能的相關(guān)原理，又引入了大量的人工智能應(yīng)用實(shí)例;《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》的知識(shí)點(diǎn)更系統(tǒng)、更深入，但內(nèi)容上偏難;《人工智能(高中版)》的內(nèi)容較為全面，且提到了人工智能的倫理與安全問題。六本教材的章節(jié)設(shè)置清晰，且遵循從易到難的學(xué)習(xí)規(guī)律：《人工智能初步》教科版有6個(gè)章節(jié)，偏重于基礎(chǔ)性的知識(shí)點(diǎn)講解;浙教版有5個(gè)章節(jié)，與教科版相比，缺少對(duì)未來人工智能的展望;粵教版分為5個(gè)章節(jié)，與教科版的知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類似。

　　此外，《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》分為9個(gè)章節(jié)，章節(jié)間呈現(xiàn)遞進(jìn)關(guān)系;《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》分為8個(gè)章節(jié)，強(qiáng)調(diào)操作型知識(shí)的設(shè)計(jì);而《人工智能(高中版)》分為6章，每個(gè)章節(jié)都有導(dǎo)圖，以引導(dǎo)學(xué)生梳理知識(shí)脈絡(luò)。

　　4活動(dòng)環(huán)節(jié)：設(shè)計(jì)多樣的教學(xué)活動(dòng)，突出學(xué)生的主體性。其中，《人工智能初步》粵教版、教科版、浙教版的活動(dòng)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)大致相同;《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》和《人工智能(高中版)》過于強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的呈現(xiàn)，而忽視了操作層面的設(shè)計(jì)，難以實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生實(shí)踐能力的目標(biāo)——不過，《人工智能(高中版)》引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目中學(xué)習(xí)，其中的探究式任務(wù)可以促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，知識(shí)拓展和課后作業(yè)則拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)的廣度;而《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》在講解概要的基礎(chǔ)上，注重設(shè)計(jì)任務(wù)體驗(yàn)、思維拓展和作業(yè)。

　　5學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：注重知識(shí)學(xué)習(xí)，忽視應(yīng)用與創(chuàng)新

　　其中，《人工智能初步》粵教版設(shè)計(jì)了自我評(píng)測(cè)表，引導(dǎo)學(xué)生綜合評(píng)估實(shí)際問題解決能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀等是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);《人工智能初步》浙教版通過“實(shí)踐活動(dòng)”、“探究活動(dòng)”和“學(xué)業(yè)成長”三個(gè)測(cè)評(píng)表，來了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果提升情況;而《人工智能(高中版)》設(shè)計(jì)了項(xiàng)目評(píng)價(jià)，支持學(xué)生展示、匯報(bào)后進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和他人評(píng)價(jià)。但是，《人工智能初步》教科版、《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》沒有設(shè)計(jì)任何學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表，《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》也尚未建立明確的評(píng)價(jià)體系。

　　三高中人工智能教材的反思

　　基于對(duì)六本教材的比較分析，本研究發(fā)現(xiàn)：我國高中人工智能教材雖然具有一定的內(nèi)容基礎(chǔ)和應(yīng)用規(guī)模，但是在教材目標(biāo)、教材內(nèi)容、活動(dòng)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等方面存在不足。

　　1教材目標(biāo)尚未聚焦于創(chuàng)新人才培養(yǎng)通過高中人工智能課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅應(yīng)該了解人工智能的相關(guān)知識(shí)及概念，還要體驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)的基本過程與方法，更要增強(qiáng)利用智能技術(shù)服務(wù)人類發(fā)展的意識(shí)與責(zé)任感。然而，六本教材均側(cè)重知識(shí)和核心技能的獲取，而忽視了創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。此外，雖然《人工智能初步》教科版和《人工智能(高中版)》設(shè)計(jì)了體驗(yàn)層面目標(biāo)，但還不夠深入，仍處于中級(jí)水平;其余四本則均偏向于理論知識(shí)的獲取與操作目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

　　2教材內(nèi)容尚未與智能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用同步教材內(nèi)容的設(shè)計(jì)主要考慮現(xiàn)實(shí)社會(huì)的需要、學(xué)生發(fā)展的需要和人類文化知識(shí)傳承的需要[5]。而人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，要求教材內(nèi)容及時(shí)更新。但出版年份較早的《人工智能初步》粵教版、教科版、浙教版主要介紹程序語言“Prolog”的編寫，之后粵教版雖然更新了版本，但仍然是“Prolog”語言。2017年，“Python”語言流行，但直到2019年《人工智能(高中版)》的出版，才采用“Python”語言。

　　3活動(dòng)設(shè)計(jì)有待突出個(gè)性化由于學(xué)生的興趣愛好、知識(shí)基礎(chǔ)、認(rèn)知水平不同，教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)多樣性、層次性與可選擇性，以利于學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況選擇交流討論、合作學(xué)習(xí)、自主探究等活動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。因此，教材設(shè)計(jì)除了包含基礎(chǔ)的知識(shí)，還可以增添拓展閱讀活動(dòng)和項(xiàng)目活動(dòng)等。但六本教材中，只有《人工智能(高中版)》以項(xiàng)目為情境，設(shè)計(jì)了探究活動(dòng)和任務(wù)。

　　4多元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)需要加強(qiáng)六本教材的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)相對(duì)單薄，如《人工智能初步》粵教版的評(píng)價(jià)體系雖然完善，但人工智能知識(shí)比較淺顯;《人工智能初步》浙教版結(jié)合了過程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)，卻缺少自評(píng)環(huán)節(jié);《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》、《人工智能(高中版)》增添了自評(píng)環(huán)節(jié)，卻忽略了過程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià);而《人工智能初步》教科版、《人工智能基礎(chǔ)(高中版)》沒有評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。因此，高中人工智能教材需加強(qiáng)多元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，將過程性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)、自評(píng)與他評(píng)等結(jié)合起來。

　　四高中人工智能教材的改進(jìn)建議

　　高中人工智能教材的設(shè)計(jì)既要遵循新課標(biāo)的要求，也要契合我國不同地區(qū)高中生學(xué)習(xí)的需求。基于六本教材的比較分析，本研究就高中人工智能教材的改進(jìn)提出以下建議：

　　1完善編寫人員組成，吸納中小學(xué)教師共同參與人工智能的技術(shù)性特征要求人工智能技術(shù)領(lǐng)域的專家參加教材編寫，以更好把握人工智能的應(yīng)用價(jià)值;同時(shí)，人工智能教育涉及多學(xué)科知識(shí)，也需要學(xué)科教師和教研員共同開展教材的編寫活動(dòng)。但是，六本教材的編寫者多為人工智能領(lǐng)域的專家和高校教師，而中小學(xué)一線教師參與甚少。因此，有必要吸納中小學(xué)教師參與其中，以使教材編寫更貼合高中生的學(xué)習(xí)需要。

　　2優(yōu)化教材目標(biāo)設(shè)計(jì)，支持三維課程目標(biāo)與學(xué)科核心素養(yǎng)結(jié)合目前，我國高中人工智能教材較多注重知識(shí)的講解、技能的習(xí)得，而忽視人工智能的體驗(yàn)設(shè)計(jì)和情感態(tài)度的培養(yǎng)。實(shí)際上，人工智能教材不僅要實(shí)現(xiàn)“知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”的三維目標(biāo)，更要支持其與學(xué)科核心素養(yǎng)的整合，注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、信息意識(shí)與信息社會(huì)責(zé)任。例如，機(jī)器人編程教育不僅要讓學(xué)生掌握程序語言的編寫方法，還要培養(yǎng)學(xué)生的信息倫理道德。

　　3提升不同階段教材內(nèi)容的連貫性，注意與其它學(xué)科知識(shí)的銜接由于不同教材有不同的編寫思路，故學(xué)生在不同學(xué)段選擇不同系列的教材，容易遇到內(nèi)容不連貫的問題，不利于完備知識(shí)體系的形成。如初中階段選用的人工智能教材沒有涉及Python語言，而后續(xù)選用的高中教材直接運(yùn)用了Python語言。此外，由于人工智能涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)，故教材的編寫要注意與其它學(xué)科知識(shí)的銜接，以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通。

　　人工智能方向論文范文：人工智能的教學(xué)角色隱喻分析

　　【摘要】能夠自主“感知、理解、預(yù)測(cè)、行動(dòng)”的人工智能是靈活強(qiáng)大的學(xué)習(xí)技術(shù)，在教與學(xué)過程中可以發(fā)揮多種作用。技術(shù)的靈活性為智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)。合理的功能定位是人工智能技術(shù)發(fā)揮作用的前提，對(duì)其教學(xué)角色隱喻的分析對(duì)于智能教學(xué)系統(tǒng)的研究與利用有指導(dǎo)作用。