張?jiān)?張 智

（湖南大學(xué) 物理與微電子科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙410006）

人工智能已隨著科技的發(fā)展慢慢走入我們的生活。我國先后啟動(dòng)了一系列新一代人工智能重大項(xiàng)目，從理論、技術(shù)和支撐平臺(tái)等各個(gè)方面入手，建設(shè)人工智能強(qiáng)國。2003年《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》[1]（簡稱03 新課標(biāo)）發(fā)布后，各地紛紛試水，在高中階段實(shí)施人工智能課程，但由于教學(xué)條件、教學(xué)觀念等方面的限制，各地AI 課程的課堂效果令人并不滿意。如何將AI 教育落地，在義務(wù)教育學(xué)段施行AI 課程是我們面對(duì)的一大挑戰(zhàn)?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[2]（簡稱17 新課標(biāo)），于2018年秋季實(shí)施，包括人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理、算法、開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)等。但是，由于AI 技術(shù)處于快速發(fā)展中，這將意味著AI課程教學(xué)面臨更大的挑戰(zhàn)。

對(duì)于作為知識(shí)傳播介質(zhì)的教材來說，它理應(yīng)承載著學(xué)生學(xué)習(xí)的應(yīng)然知識(shí)。這些應(yīng)然知識(shí)的核心是主題知識(shí)，它決定了教師教的內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容[3]。2018年4月28日，在華東師范大學(xué)舉辦的“人工智能教育研討會(huì)和《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》[4]教科書會(huì)議”上,發(fā)布了《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》（簡稱為“教材”）是中國中等教育體系內(nèi)的第一本AI 教材，標(biāo)志著我國基礎(chǔ)教育階段開始有人工智能，人工智能教育體系更加完善。目前，全國有40 余所學(xué)校使用“教材”進(jìn)行人工智能課程的授課。

筆者在研讀17 新課標(biāo)的基礎(chǔ)上，研究“教材”的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容編排、教學(xué)活動(dòng)安排、教學(xué)條件需求等方面，總結(jié)“教材”的編制和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為我國高中人工智能教材的后續(xù)研發(fā)提出建議。

一、17新課標(biāo)要求和教材分析維度劃分

（一）17 新課標(biāo)中《人工智能初步》模塊的內(nèi)容構(gòu)成說明

近年來，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)以及高性能計(jì)算技術(shù)的進(jìn)展，人工智能呈現(xiàn)新一輪爆發(fā)之勢(shì)。在此大背景下，信息技術(shù)選擇性必修模塊《人工智能初步》承載踐行人工智能國家發(fā)展規(guī)劃、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、普及人工智能知識(shí)的重任[5]。17 新課標(biāo)中《人工智能初步》模塊的組成為“人工智能基礎(chǔ)”“簡單人工智能應(yīng)用模塊開發(fā)”“人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用”。

現(xiàn)依據(jù)三維目標(biāo)分類劃分學(xué)生學(xué)習(xí)《人工智能初步》模塊后需要掌握的知識(shí)。

1.知識(shí)與技能

（1）描述人工智能的概念與基本特征；知道其發(fā)展歷程、典型應(yīng)用與趨勢(shì)。

（2）了解人工智能核心算法；掌握智能技術(shù)的使用原理和大致流程。

（3）認(rèn)識(shí)開發(fā)人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的工具和平臺(tái)，并且能在使用過程中領(lǐng)會(huì)其特性以及在使用過程中的不同形式和不足。

2.過程與方法

（1）運(yùn)用已經(jīng)開放的人工智能使用架構(gòu)，構(gòu)建基本的使用人工智能的模塊，并根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求設(shè)置合適的環(huán)境、恰當(dāng)?shù)膮?shù)同時(shí)提供合理的自然交互方式等。

（2）在使用智能系統(tǒng)的體會(huì)中，探析整個(gè)社會(huì)在智能化大背景下所面臨的倫理及安全上存在的隱患，懂得基礎(chǔ)的維護(hù)信息系統(tǒng)安全的方法和措施，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識(shí)和責(zé)任感。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）一分為二地看待人工智能在社會(huì)中的價(jià)值和未顯露的威脅，保衛(wèi)和遵守人工智能在社會(huì)中應(yīng)用的章程和法則。

（2）應(yīng)能理解并用自己的話闡述人工智能的特征，會(huì)使用已經(jīng)開放的人工智能使用架構(gòu)，構(gòu)建簡易的智能系統(tǒng)；應(yīng)能通曉人工智能的最新進(jìn)展和最新應(yīng)用，并在自己的學(xué)習(xí)和生活中去使用AI 技術(shù)。

（3）知道AI 從無到有的歷史進(jìn)程，正確地看待智能技術(shù)讓我們的社會(huì)生活發(fā)生的變化[2]。

（二）教材分析維度劃分

本文參照《教材分析評(píng)估的模型和層次》[6]論文中提出的教材分析的模型，并結(jié)合對(duì)“教材”的理解、分析，從教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容、活動(dòng)、條件等方面，對(duì)“教材”進(jìn)行分析。就教學(xué)目標(biāo)層面的分析而言，它是依據(jù)三維目標(biāo)的分類方法對(duì)“教材”的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行論述并與17 新課標(biāo)進(jìn)行比較。教學(xué)內(nèi)容主要是在新課標(biāo)的指導(dǎo)下探討“教材”與17 新課標(biāo)要求學(xué)習(xí)的人工智能知識(shí)的匹配程度和知識(shí)的呈現(xiàn)方式，教材中各類知識(shí)的合理性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性，及其與高中生認(rèn)知水平的適切程度和教材選用的知識(shí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生思維和能力的培養(yǎng)等。教學(xué)活動(dòng)主要通過量化的方式探索“教材”所包含的活動(dòng)以及活動(dòng)對(duì)學(xué)習(xí)效果的輔助。教學(xué)條件層面主要是介紹“教材”實(shí)施所需配備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和設(shè)備，及教學(xué)條件對(duì)教學(xué)效果的影響。

二、描述性分析

“教材”是一本科普教材，主要目的是向?qū)W生傳達(dá)AI知識(shí)的理念與原理，在學(xué)習(xí)的過程中學(xué)生的創(chuàng)新能力、想象力、對(duì)事物整體思量以及動(dòng)手能力都可以得到很好的培養(yǎng)?！敖滩摹闭鹿?jié)開頭通過設(shè)置任務(wù)的方式吸引學(xué)生興趣,通過生活中的應(yīng)用發(fā)展學(xué)生對(duì)人工智能的興趣。通俗易懂的語言和圖文并茂的排版使學(xué)生可以更好地理解人工智能的基本原理。同時(shí)將書中知識(shí)點(diǎn)與生活中常見的使用場景結(jié)合起來，從而可以更好地幫助學(xué)生了解人工智能技術(shù)的基本工作方式[7]。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置，學(xué)生可以通過大量的動(dòng)手實(shí)踐，深入理解人工智能技術(shù)的原理、應(yīng)用及其在使用過程中面臨的挑戰(zhàn)。教學(xué)上以實(shí)踐為導(dǎo)向?！敖滩摹币远磐白鲋袑W(xué)”思想為指導(dǎo)，通過具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)的設(shè)置，讓學(xué)生可以在具體的實(shí)際應(yīng)用中去學(xué)習(xí)知識(shí)。編者根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了教材實(shí)驗(yàn)所需的平臺(tái)和任務(wù)包。在豐富的實(shí)際活動(dòng)中學(xué)生可以將所學(xué)的知識(shí)內(nèi)化為自己能力的一部分[8]。具體分析內(nèi)容如下：

（一）教材教學(xué)目標(biāo)分析

人們對(duì)人工智能有多種掌握和理解：①了解人工智能的基本概念；②學(xué)習(xí)AI 知識(shí)和算法，解決生活問題；③鉆研AI 知識(shí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其它方面的創(chuàng)新；④時(shí)刻關(guān)注最新動(dòng)態(tài)，在某些方面幫助領(lǐng)域發(fā)展[7]。在整個(gè)中學(xué)生群體中，成為AI 工程師的只是少數(shù)。因此，“教材”以第二個(gè)層次為首要目標(biāo)，向?qū)W習(xí)者傳達(dá)AI 的基本思想、基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)其操作能力和創(chuàng)造力，并具備AI 應(yīng)用的基本技能。

現(xiàn)根據(jù)三維目標(biāo)對(duì)“教材”進(jìn)行分析。

1.知識(shí)與技能

（1）“教材”涵蓋了AI 從起源到發(fā)展的整個(gè)歷程、解釋其定義以及在現(xiàn)實(shí)生活中可以使用的地方，敘述AI 的基礎(chǔ)算法，用通俗易懂的語言解釋AI 原理，并結(jié)合具體場景明晰AI 技術(shù)的工作方式。

（2）“教材”涵蓋了人工智能基礎(chǔ)部分的內(nèi)容，但是對(duì)人工智能應(yīng)用模塊開發(fā)和智能系統(tǒng)部分涉及的內(nèi)容不多且全書沒有出現(xiàn)代碼。

2.過程與方法

“教材”針對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)設(shè)置了配套的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在完成任務(wù)的過程中理解人工智能技術(shù)的原理與應(yīng)用，培養(yǎng)思維能力和創(chuàng)新能力。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

懂得AI 在生活中的廣泛應(yīng)用，引發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，培育積極主動(dòng)學(xué)習(xí)和使用的態(tài)度。

還應(yīng)培養(yǎng)對(duì)AI 及對(duì)整個(gè)社會(huì)進(jìn)程發(fā)展的價(jià)值和威脅的辯證理解。

（二）教材內(nèi)容分析

03 新課標(biāo)發(fā)布之后，人工智能初步成為高中信息技術(shù)的選修板塊之一,由“知識(shí)及其表示”“推理與專家系統(tǒng)”和“人工智能語言與問題求解”三部分構(gòu)成。據(jù)了解，在03 新課標(biāo)基礎(chǔ)上編寫、批準(zhǔn)和出版的高中人工智能教材有四個(gè)版本。分別為教育科學(xué)出版社（教科版）、中國地圖出版社（地圖版）、上?？萍汲霭嫔纾ㄉ辖贪妫┖蛷V東教育出版社（廣教版）[9]，其內(nèi)容如表1所示。

表1 03 新課標(biāo)發(fā)布后高中人工智能各版本教材內(nèi)容

由表1可知，雖然每個(gè)版本的教材內(nèi)容均有所不同，但都集中在03 新課標(biāo)規(guī)定的主題，如人工智能基礎(chǔ)、人工智能語言、知識(shí)表示等。教科版和廣教版另外加入了AI 未來及發(fā)展的說明，通過該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者可以拓展思維，培育創(chuàng)造能力。但是，人工智能是一個(gè)不斷發(fā)展的學(xué)科，“教材”的內(nèi)容與上述4 個(gè)版本的教材內(nèi)容有很大的不同，“教材”沿用了人工智能基礎(chǔ)以及搜索求解問題部分，人工智能語言選用Python 而非之前的Prolog，知識(shí)表示和專家系統(tǒng)則未包含?！敖滩摹本唧w內(nèi)容架構(gòu)如表2所示。

表2 “教材”內(nèi)容架構(gòu)

第六章第七章第八章第九章K均值聚類和人臉聚類的步驟；層次聚類與生物聚類。詞袋模型、主題模型，以及二者的聯(lián)系與區(qū)別。生成網(wǎng)絡(luò)、判別網(wǎng)絡(luò)以及生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程。阿爾法狗的組成；強(qiáng)化學(xué)習(xí)的組成元素及基本訓(xùn)練過程；阿爾法元的基本原理及它與阿爾法狗的區(qū)別。

“教材”的教學(xué)內(nèi)容有如下特點(diǎn)。

1.章節(jié)編排遵從科學(xué)性原則,合理有序、逐步深入

通過整理分析發(fā)現(xiàn)，章節(jié)內(nèi)容編排上“教材”首先介紹AI 的歷史進(jìn)程、具體應(yīng)用，第二章以鳶尾花的分類為任務(wù)講解了模式識(shí)別的入門知識(shí)和基本分類器。第三章講述圖片分類從而引出圖像處理以及卷積介紹等知識(shí)。然后分別介紹人工智能在音樂、視頻、文字、圖像等方面的識(shí)別原理和基本技術(shù)。介紹人工智能自主“學(xué)習(xí)”的無監(jiān)督學(xué)習(xí)方式，介紹阿爾法狗和阿爾法元等人工智能發(fā)展的新高度。

2.“教材”知識(shí)內(nèi)容準(zhǔn)確、客觀，所選知識(shí)與學(xué)生生活密切相關(guān)，符合高中生的認(rèn)知特點(diǎn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探索能力

“教材”在具體背景中介紹知識(shí)，在任務(wù)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)AI 知識(shí)。章節(jié)開頭多采用歷史故事或生活中的使用場景做知識(shí)導(dǎo)入，便于引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確章節(jié)學(xué)習(xí)目的。章節(jié)知識(shí)主體部分?jǐn)⑹稣Z言通俗易懂，且配備了豐富的插圖，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和學(xué)習(xí)?！敖滩摹辈粌H注重知識(shí)的傳遞也注重對(duì)學(xué)生興趣的培養(yǎng)，通過生活中的應(yīng)用發(fā)展學(xué)生對(duì)人工智能的愛好，傳授適合中學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本算法。教材”設(shè)置實(shí)驗(yàn)并提供任務(wù)包，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和解決問題的能力。

3.在學(xué)科知識(shí)上，“，“教材”主要涉及到數(shù)學(xué)和物理方面的學(xué)科知識(shí)，輔助講解AI知識(shí)

數(shù)學(xué)上涉及的知識(shí)點(diǎn)主要有向量和向量的運(yùn)算，函數(shù)、求和公式、點(diǎn)到直線的距離、指數(shù)函數(shù)、直角坐標(biāo)系、矩陣等知識(shí)。在“教材”知識(shí)鏈接和拓展閱讀部分也對(duì)所需學(xué)習(xí)的學(xué)科知識(shí)做了補(bǔ)充，如向量的基本運(yùn)算、簡單概率等。物理上涉及的知識(shí)不多，且大多在初中時(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)，物理知識(shí)大都用于章節(jié)開頭為介紹人工智能知識(shí)做鋪墊，因而數(shù)學(xué)和物理知識(shí)的涉及都不會(huì)成為影響學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解“教材”的障礙。

4.算法介紹難度適中，適合高中生學(xué)習(xí)

由于“教材”不是AI 的專業(yè)書籍，只能幫助學(xué)生了解AI 的基礎(chǔ)知識(shí)和常用算法，加之考慮高中生的知識(shí)水平，所以“教材”在內(nèi)容上對(duì)一些復(fù)雜知識(shí)和算法只是做了定性的介紹，定量的部分保留給那些不遺余力地繼續(xù)探索的學(xué)生。這樣的設(shè)計(jì)有利于學(xué)生學(xué)習(xí)但是也對(duì)教師的教學(xué)提出了更高的要求，教師在教學(xué)上需要做好教學(xué)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)的積極性。

（三）教學(xué)活動(dòng)分析

眾所周知，AI 是應(yīng)用性學(xué)科，在學(xué)習(xí)的過程中實(shí)踐是不可或缺的。實(shí)驗(yàn)的設(shè)置是“教材”的一大亮點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)練習(xí)貫穿整個(gè)“教材”。據(jù)統(tǒng)計(jì)“教材”有21 套實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，分布情況如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)活動(dòng)次數(shù)統(tǒng)計(jì)

由圖1可知，除第一和第九章外，其余章節(jié)都設(shè)置不同數(shù)量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)任務(wù)均衡分布在各個(gè)章節(jié)，是學(xué)生在教師授課之后的主要課堂形式，完成實(shí)驗(yàn)即完成應(yīng)用任務(wù)。編者為學(xué)校提供教學(xué)所需的平臺(tái)和任務(wù)包。目前，商湯科技已將這些算法開放在其教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之中，供學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)調(diào)用。學(xué)生在特定的應(yīng)用任務(wù)中學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，以便學(xué)生能夠理解他們?yōu)槭裁葱枰獙W(xué)習(xí)這些知識(shí)并理解如何將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題。完成任務(wù)的過程，也是鍛煉學(xué)生思考和解決問題、培養(yǎng)其思維和創(chuàng)新精神的過程。通過對(duì)“教材”的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以寫出簡單的AI 程序，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用起來。

（四）教材教學(xué)條件分析

實(shí)驗(yàn)練習(xí)的順利進(jìn)行是“教材”教學(xué)效果的重要保證，為此商湯科技開發(fā)了使用Python 語言編寫教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況設(shè)計(jì)平臺(tái)，如：對(duì)常用算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪等等，保證學(xué)生可以在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。另一方面，教師在一定程度上也影響了教學(xué)質(zhì)量的好壞，為此，商湯科技為學(xué)校提供專業(yè)的教師培訓(xùn)。

但是，目前使用“教材”進(jìn)行人工智能教學(xué)的學(xué)校大都分布在較發(fā)達(dá)地區(qū)，且“教材”的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只對(duì)合作的機(jī)構(gòu)開放，暫時(shí)不對(duì)個(gè)人開放。雖然“教材”售價(jià)為35元，但是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的購買需要花費(fèi)幾百萬的費(fèi)用，實(shí)驗(yàn)任務(wù)中的工具包也需要按年購買，這就給教學(xué)的普及帶來一定的難度。

三、研究結(jié)論與評(píng)價(jià)

通過對(duì)“教材”和17 新課標(biāo)的研究，筆者認(rèn)為“教材”在以下幾個(gè)方面有突出的特點(diǎn)。

（一）以任務(wù)為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

“教材”章節(jié)以貼近學(xué)生生活的例子作為任務(wù)進(jìn)行導(dǎo)入，很好地吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和知識(shí)的應(yīng)用場景。

（二）教材內(nèi)容貼近生活，有效銜接學(xué)習(xí)與生活

學(xué)科知識(shí)選取上“教材”遵循實(shí)用性、操作性、銜接性和科學(xué)性。實(shí)用性原則體現(xiàn)在教材內(nèi)容選取與日常生活相關(guān)的案例，從實(shí)際生活出發(fā)，激發(fā)學(xué)生共鳴，達(dá)到學(xué)生將人工智能技術(shù)應(yīng)用到生活中的目的。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的過程中感知知識(shí)并且該過程也體現(xiàn)了操作性原則。“教材”作為高中人工智能的基礎(chǔ)課程，傳遞人工智能基本思想和理念，使學(xué)生具備AI 應(yīng)用的基本能力，也為學(xué)生日后進(jìn)一步研究AI 打下良好基礎(chǔ)。作為目前高中階段學(xué)習(xí)人工智能的惟一教材，“教材”教學(xué)內(nèi)容科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確，編輯使用易于理解的語言解釋人工智能的知識(shí)，反映教材的科學(xué)性。

（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)置，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，體現(xiàn)人工智能應(yīng)用性的特征

“教材”最大的特點(diǎn)是小節(jié)后設(shè)置配套實(shí)驗(yàn)，商湯科技提供了與高中生學(xué)習(xí)特性相符合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和任務(wù)包，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的過程中體會(huì)人工智能知識(shí)的應(yīng)用場景、培養(yǎng)思維能力。

（四）商湯科技為學(xué)校提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和教師培訓(xùn)，促進(jìn)課程的推廣

目前，人工智能相關(guān)的課程授課教師以信息技術(shù)教師為主，中學(xué)教師的師資仍舊以計(jì)算機(jī)、軟件工程等專業(yè)高校畢業(yè)生為主，高校人工智能專業(yè)學(xué)生還未畢業(yè)。大多數(shù)學(xué)校缺乏優(yōu)秀的AI 教師。同時(shí)，人工智能的學(xué)科性質(zhì)也對(duì)授課教師有更高的要求——授課教師需要有編程能力和清晰的數(shù)學(xué)思維，并對(duì)人工智能有一定的了解。商湯科技提供的教師培訓(xùn)可在一定程度上緩解人工智能教師緊缺的現(xiàn)狀，也為學(xué)生接受專業(yè)的教師授課提供方便。

“教材”的研習(xí)使學(xué)習(xí)者可闡述AI 的基本特點(diǎn)；了解其新進(jìn)展和新應(yīng)用，并能在學(xué)習(xí)和生活中使用；知道人工智能發(fā)展的歷程。然而，任何一本教材都有其不足之處，此“教材”的不足如下。

內(nèi)容上，“教材”涵蓋了新課標(biāo)要求的人工智能基礎(chǔ)部分，對(duì)其它兩方面涉及得比較少，因此，在人工智能應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)以及智能系統(tǒng)應(yīng)用體驗(yàn)部分很難達(dá)到新課標(biāo)的要求。且“教材”講授的大多是人工智能的社會(huì)價(jià)值，對(duì)發(fā)展人工智能所需面臨的倫理與安全方面的挑戰(zhàn)和AI 對(duì)未來社會(huì)的潛在威脅講授不足?！敖滩摹彪m有使用Python 語言編寫的配套任務(wù)包，但是全書沒有關(guān)于Python 的介紹，整本教材沒有一行代碼。就信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)而言，“教材”可以滿足數(shù)字學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是在計(jì)算思維、信息意識(shí)和信息社會(huì)責(zé)任上，由于知識(shí)內(nèi)容的缺少只能達(dá)到部分新課標(biāo)的要求。教學(xué)活動(dòng)過于單一，通觀“教材”實(shí)驗(yàn)是惟一的活動(dòng)。而且“教材”在實(shí)施過程中過于依賴實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?！敖滩摹本幣派现皇且匀蝿?wù)做導(dǎo)入，并未凸顯明顯的教學(xué)方法。評(píng)價(jià)是教學(xué)活動(dòng)的重要部分,用于審查教學(xué)效果并總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[10]?！敖滩摹敝?，缺少明確的評(píng)價(jià)體系，只能通過學(xué)生是否完成配套的實(shí)驗(yàn)任務(wù)來判定是否掌握知識(shí)。

四、關(guān)于編寫中國高中人工智能教材的建議

目前，我國AI 教育發(fā)展尚不成熟，培養(yǎng)AI 人才迫在眉睫。教材的編制對(duì)人工智能課程實(shí)施的教學(xué)效果影響重大，結(jié)合“教材”和17 新課標(biāo)，筆者為日后的教材編寫提出如下建議。

（一）教材內(nèi)容

人工智能教材內(nèi)容選擇應(yīng)涵蓋新課標(biāo)對(duì)AI 課程的要求，強(qiáng)調(diào)與信息技術(shù)學(xué)科核心概念與核心素養(yǎng)直接關(guān)聯(lián)的部分；教材選擇與生活有密切聯(lián)系的內(nèi)容，教材的學(xué)習(xí)能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)并解決生活和工作中的問題；教材內(nèi)容布局考慮學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，按層次從易到難寫；教材要盡量選用直觀、易于高中生理解的語言加以論述；教材的案例以及應(yīng)用場景的選用要來自于學(xué)生生活及實(shí)踐，便于吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生理解AI 知識(shí)及其應(yīng)用場景。

（二）教材編寫原則

據(jù)了解，在教育裝備進(jìn)行的《關(guān)于教師對(duì)人工智能教材編寫意見的調(diào)查分析》中表明在教材的編寫原則這一宏觀類屬中，關(guān)注點(diǎn)最高的四方面分別是：實(shí)用性、有趣性、銜接性、科學(xué)性[11]。實(shí)用性，是指人工智能應(yīng)用廣泛,教材編寫可選取日常生活相關(guān)的話題和案例,從生活出發(fā)將所學(xué)應(yīng)用于生活。有趣性，人工智能的算法知識(shí)一般晦澀難懂，如何用富有趣味的語言、話題和情景材料，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，應(yīng)是教材編寫者需要考慮的問題。銜接性，目前初中尚無開設(shè)人工智能課程，有部分高校開設(shè)人工智能專業(yè)，高中階段的人工智能課程學(xué)習(xí)應(yīng)為學(xué)生日后進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)，教材編寫要考慮學(xué)段直接的過渡和銜接。同時(shí)人工智能課程涉及的學(xué)科知識(shí)較多，如物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等，所以，高中人工智能教材要考慮其他學(xué)科知識(shí)的銜接?？茖W(xué)性，高中人工智能教材要用科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z言來詮釋基本概念和思想，體現(xiàn)教材編寫的科學(xué)性。

（三）考慮高中生的認(rèn)知特點(diǎn)

高中生經(jīng)過九年義務(wù)階段的學(xué)習(xí)，在知識(shí)上普遍已具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)和物理知識(shí)，具有學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)的基礎(chǔ)，但是教材的編寫要考慮高中生的文化課基礎(chǔ)，以及學(xué)生知識(shí)的差異，知識(shí)講授應(yīng)難度適中，過難會(huì)導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)的積極性和興趣，太簡單又會(huì)讓學(xué)生學(xué)習(xí)不到太多知識(shí)。

（四）其它

第一，為AI 課程提供專業(yè)的教師培訓(xùn)。目前，對(duì)大部分學(xué)校來說，教師不足是人工智能課程開展的一大障礙。在教育裝備進(jìn)行的《關(guān)于教師對(duì)人工智能教材編寫意見的調(diào)查分析》中顯示，調(diào)查中有61 位被調(diào)查者表示不了解人工智能，比例高達(dá)59.2%[11]。第二，提供完成教學(xué)授課所需要的教學(xué)設(shè)備和平臺(tái)，人工智能是一門應(yīng)用學(xué)科，教學(xué)效果對(duì)教學(xué)設(shè)備和平臺(tái)依賴較大，教材編寫是要綜合實(shí)際情況，提供教學(xué)設(shè)備。第三，教材編寫中可滲透項(xiàng)目式教學(xué)法或任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等適合高中人工智能教材的教學(xué)方法。第四，依據(jù)新課標(biāo)設(shè)置合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)合理科學(xué)的評(píng)價(jià)內(nèi)容和目標(biāo)并確立評(píng)價(jià)方式和具體的指標(biāo)。

五、結(jié)語

筆者通過對(duì)“教材”的分析并結(jié)合新課標(biāo)探討該教材的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出高中人工智能課程教材編寫應(yīng)圍繞新課標(biāo)的理念和內(nèi)容，完成信息技術(shù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。根據(jù)高中生的認(rèn)知特點(diǎn)合理組織教材內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)方法，以及設(shè)置合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。