楊春梅 楊鴻武

摘 要：人工智能與編程教育在中學(xué)教育中逐漸受到重視，準(zhǔn)確了解西北地區(qū)中學(xué)人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀與存在的問題，是制定西北地區(qū)中學(xué)人工智能與編程教育發(fā)展規(guī)劃、促進(jìn)其快速優(yōu)質(zhì)發(fā)展的重要支撐。文章采用問卷調(diào)查、訪談等方法，基于西北地區(qū)某省某市22所中學(xué)的抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，利用SPSS 23.0、Python、Excel等工具從學(xué)生和教師兩個(gè)維度進(jìn)行人工智能與編程教育現(xiàn)狀的描述分析、差異分析、關(guān)鍵詞分析。結(jié)果表明：（1）課程開設(shè)和學(xué)習(xí)需求存在供求矛盾，西北地區(qū)大部分中學(xué)沒有開設(shè)人工智能相關(guān)課程，但學(xué)生和教師對(duì)于學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識(shí)的意愿均較為強(qiáng)烈;（2）師資力量不足，教師的人工智能與編程教育知識(shí)與素養(yǎng)欠缺;（3）教學(xué)資源差異較大，大部分中學(xué)的人工智能與編程教育優(yōu)質(zhì)資源與教材配套情況較差。本文基于研究結(jié)果提出中學(xué)人工智能教育實(shí)施對(duì)策，以期為西北地區(qū)人工智能與編程教育的未來(lái)發(fā)展提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：西北地區(qū);中學(xué);人工智能;編程教育;開展現(xiàn)狀;實(shí)施對(duì)策

中圖分類號(hào)：G40-057 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-0069（2021）06-0077-08

引言

中學(xué)人工智能與編程教育是加速國(guó)家教育事業(yè)高效發(fā)展、培養(yǎng)出創(chuàng)新人才的重要一步?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》明確提出在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》將《人工智能初步》加入選擇性必修課程?！督逃畔⒒?.0行動(dòng)計(jì)劃》中指出要充分發(fā)展人工智能和編程課程?！?019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)在中學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程和逐步推廣編程教育。各地方也積極開展中小學(xué)人工智能教育，北京、廣州、深圳、青島、南京等城市通過人工智能實(shí)驗(yàn)校、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、校本選修課等形式探索中小學(xué)人工智能課程落地的有效措施。

中學(xué)人工智能與編程教育研究已成為基礎(chǔ)教育研究的熱點(diǎn)之一。吳鑫等[1]探索了小學(xué)人工智能課程的實(shí)施計(jì)劃與方案，趙飛龍等[2]構(gòu)建了中小學(xué)人工智能科普教育體系，王本陸等[3]構(gòu)建了中小學(xué)人工智能課程的教學(xué)體系。在中小學(xué)人工智能課程內(nèi)容研究方面，謝忠新等[4]根據(jù)小、初、高分別劃分為感悟、體驗(yàn)、創(chuàng)造創(chuàng)新三層級(jí)的人工智能課程體系設(shè)計(jì)，王本陸等[5]將基礎(chǔ)教育階段的人工智能課程分為以體驗(yàn)為主的低階課程、以興趣培養(yǎng)為主的高階課程、以自主探究為主的高階課程，孫丹等[6]說明了低年級(jí)、中年級(jí)、高年級(jí)三階段編程教育應(yīng)包含的課程內(nèi)容，學(xué)者們多基于宏觀角度進(jìn)行闡述，未能從學(xué)生個(gè)體實(shí)際考慮到學(xué)生各個(gè)階段感興趣的內(nèi)容及其他外界因素。此外，詹澤慧等[7]、王東麗等[8]也嘗試對(duì)人工智能教材進(jìn)行了不同層面的分析，但并沒有明確指出適合中學(xué)人工智能與編程教育普遍推廣的教材。

綜上，現(xiàn)有的研究涵蓋人工智能課程與編程課程體系、實(shí)施計(jì)劃、課程內(nèi)容、人工智能教材等方面，大多集中于知識(shí)理論層面的研究，未能結(jié)合我國(guó)各地實(shí)踐情況考慮到底該如何有效落地實(shí)施，同時(shí)針對(duì)我國(guó)人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀層面的具體分析與探討還存在不足，缺少相應(yīng)數(shù)據(jù)支撐。當(dāng)前研究主要集中于北京等發(fā)達(dá)地區(qū)的中學(xué)人工智能教育問題[9][10]，對(duì)西北地區(qū)關(guān)注較少。所以此研究以西北地區(qū)某省某市22所中學(xué)為研究對(duì)象，對(duì)中學(xué)人工智能與編程教育實(shí)際現(xiàn)狀展開實(shí)證研究，利用SPSS 23.0、Python等工具從學(xué)生與教師雙維度深入剖析人工智能及編程教育的開展現(xiàn)狀、課程設(shè)置、態(tài)度意愿以及當(dāng)前存在的問題、差異等，并基于此提出中學(xué)開展人工智能與編程教育的對(duì)策及建議，為中學(xué)人工智能與編程教育的開展及相關(guān)政策的制定提供理論依據(jù)，力求對(duì)政府和學(xué)校順利開設(shè)人工智能課程起到一定的借鑒作用。

一、工具開發(fā)與分析方法

（一）工具開發(fā)

1.學(xué)生版中學(xué)人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀自編問卷

“中學(xué)人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀調(diào)查問卷（學(xué)生版）”為自編問卷，包括學(xué)生對(duì)人工智能的了解情況、學(xué)校人工智能與編程教育現(xiàn)狀、學(xué)生對(duì)待人工智能與編程教育的態(tài)度意愿及課程設(shè)置建議。通過信度分析，得到克隆巴赫系數(shù)為0.863，高于0.8，說明此問卷具有非常好的信度，調(diào)研的數(shù)據(jù)結(jié)果具有很高的可靠性。

2.教師版中學(xué)人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀自編問卷

“中學(xué)人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀調(diào)查問卷（教師版）”為自編問卷，包括學(xué)校人工智能及編程教育現(xiàn)狀，中學(xué)教師對(duì)人工智能的了解情況、人工智能與編程教育的態(tài)度意愿、人工智能課程與現(xiàn)有的信息技術(shù)課程之間的看法以及對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的看法、學(xué)校開設(shè)人工智能相關(guān)課程的必要性及存在的問題。通過對(duì)問卷的可靠性分析，得到克隆巴赫系數(shù)為0.899，大于0.8，說明此問卷的信度很好，數(shù)據(jù)結(jié)果具有可靠性。

（二）抽樣與分析方法

本研究調(diào)查對(duì)象為西北地區(qū)某省某市中學(xué)學(xué)生和教師，綜合考慮學(xué)校、年級(jí)、性別變量進(jìn)行分層隨機(jī)抽樣。學(xué)生版問卷隨機(jī)抽取50名中學(xué)生進(jìn)行預(yù)發(fā)放，教師版問卷采取和3名教師面對(duì)面溝通方式針對(duì)存在的問題進(jìn)行修正。學(xué)生紙質(zhì)問卷合計(jì)發(fā)放1430份，回收1269份，有效回收率88.7%，剔除無(wú)效問卷后最終得到有效問卷1152份，有效率80.6%。其中初中和普通高中分別占64.4%、35.9%，男女比例分別為48.7%、51.3%。教師紙質(zhì)問卷合計(jì)發(fā)放236份，回收210份，有效回收率89%，有效樣本201份，有效率85.2%。其中初中學(xué)段和普通高中學(xué)段的教師比例分別為59.8%、40.2%。教師專業(yè)背景集中在教育學(xué)、工學(xué)與理學(xué)類分別占39.8%、26%、24.1%，其他學(xué)科占比10.1%。

本研究采用SPSS 23.0、Python、Excel等軟件工具進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，主要通過描述分析、差異分析、關(guān)鍵詞分析等方法從學(xué)生與教師雙維度深入剖析中學(xué)人工智能與編程教育的開展現(xiàn)狀及現(xiàn)存問題。

二、中學(xué)人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀分析及結(jié)果初探

（一）從學(xué)生視角出發(fā)

1.中學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)現(xiàn)狀

通過對(duì)人工智能概念、產(chǎn)品、程序、倫理道德問題等題項(xiàng)的數(shù)據(jù)分析，99.2%的學(xué)生聽說過人工智能，其中37%的學(xué)生聽說過并且有所了解;94.8%的學(xué)生使用過如語(yǔ)音輸入法、刷臉解鎖等人工智能產(chǎn)品;93.6%的學(xué)生知道一些具有人工智能功能的程序，如智能掃地機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等。在對(duì)人工智能的進(jìn)一步了解情況調(diào)查中，了解一些人工智能技術(shù)的基本原理（44.2%）和知道人工智能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域（25.4%）的學(xué)生占比較多，知道一些人工智能技術(shù)的操作流程及實(shí)現(xiàn)原理（14.2%）和能夠運(yùn)用一些人工智能技術(shù)（13.9%）的學(xué)生次之;除了對(duì)人工智能知識(shí)、應(yīng)用層面的了解，98%的學(xué)生也關(guān)注到了人工智能所引起的倫理道德問題?？傮w了解情況良好。

2.不同學(xué)校人工智能相關(guān)課程開設(shè)情況

從學(xué)生的角度了解學(xué)校人工智能相關(guān)課程的開設(shè)情況，一方面可以洞察學(xué)生對(duì)于學(xué)校人工智能教育的了解程度，另一方面可以反映出學(xué)校的人工智能教育是否成規(guī)模地落到實(shí)處并被廣泛知曉。數(shù)據(jù)結(jié)果表明，基本所有學(xué)校尚未開設(shè)人工智能課程，少部分學(xué)生參與過學(xué)校的機(jī)器人比賽以及編程等與人工智能相關(guān)的知識(shí)學(xué)習(xí)，且這些與人工智能相關(guān)課程的學(xué)習(xí)在內(nèi)容（p=0.000）、形式（p=0.000）方面存在顯著差異。

3.學(xué)生在校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿

總體情況良好，但不同學(xué)校、不同學(xué)段、不同性別的學(xué)生在校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿存在顯著差異。

89.2%的學(xué)生愿意在學(xué)校系統(tǒng)地學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程，但實(shí)際自學(xué)過的人數(shù)僅占42.9%。為了進(jìn)一步探究不同學(xué)校、不同學(xué)段、不同性別的學(xué)生在學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程態(tài)度意愿方面的差異性，本研究利用SPSS 23.0軟件進(jìn)行卡方檢驗(yàn)分析，具體結(jié)果如下。

（1）不同學(xué)校的學(xué)生在校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿存在顯著差異。將抽樣學(xué)校與是否愿意在學(xué)校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程進(jìn)行卡方檢驗(yàn)分析，得到結(jié)果：χ2=16.289，df=5，p<0.05，即不同學(xué)校學(xué)生在學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿方面表現(xiàn)出顯著差異。同時(shí)將抽樣學(xué)校與是否自學(xué)過人工智能進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，結(jié)果表明不同學(xué)校的學(xué)生依然存在顯著差異（p<0.05）。說明學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿與學(xué)校之間存在一定關(guān)系。

（2）初中學(xué)段學(xué)生在校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程態(tài)度意愿高于高中學(xué)段學(xué)生，初中階段自學(xué)過的人數(shù)占比較多。將抽樣學(xué)校學(xué)段與是否愿意在校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的人數(shù)進(jìn)行卡方檢驗(yàn)分析，結(jié)果顯示不同學(xué)段的學(xué)生在校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程態(tài)度意愿上存在顯著差異（p<0.05）。通過對(duì)兩者的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以進(jìn)一步得到，初中學(xué)段的學(xué)生比高中學(xué)段的學(xué)生更愿意在學(xué)校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程。同時(shí)初中階段和高中階段的學(xué)生在是否自學(xué)上也存在顯著差異（p<0.05），初中階段自學(xué)過的人數(shù)占比遠(yuǎn)超過高中階段的人數(shù)占比。由此說明，初中學(xué)生對(duì)人工智能的學(xué)習(xí)意愿更強(qiáng)烈。

（3）不同性別學(xué)生在校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿不存在顯著差異，但在是否自學(xué)過相關(guān)課程方面，自學(xué)過相關(guān)課程的男生超過女生?？ǚ綑z驗(yàn)結(jié)果表明不同性別的學(xué)生在學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程方面不存在顯著差異（p>0.05），但在是否自學(xué)方面存在一定的差異（p<0.05）。且通過分析數(shù)據(jù)可以得到，男生自學(xué)過相關(guān)課程的人數(shù)占比超過女生，即男生更有可能在課后主動(dòng)學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識(shí)。

4.學(xué)生對(duì)機(jī)器人、人臉識(shí)別、情緒識(shí)別等內(nèi)容比較感興趣

在人工智能課程中設(shè)置與學(xué)生興趣相符合的人工智能內(nèi)容能夠有效促進(jìn)中學(xué)人工智能教育的實(shí)施與發(fā)展。本研究利用Python對(duì)學(xué)生回答的文本進(jìn)行關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次范圍是1～381，關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次越高，表示學(xué)生對(duì)此內(nèi)容越感興趣。表1呈現(xiàn)了頻次為20以上的學(xué)生感興趣內(nèi)容的高頻關(guān)鍵詞，共18個(gè)。排在前10的分別是智能機(jī)器人、人臉識(shí)別、智能語(yǔ)音、情緒識(shí)別、策略游戲、機(jī)器翻譯、機(jī)器人技術(shù)、人機(jī)對(duì)弈、計(jì)算機(jī)視覺、口語(yǔ)對(duì)話。

5.學(xué)生對(duì)學(xué)校人工智能課程設(shè)置的期待

開設(shè)內(nèi)容能夠包含機(jī)器人教育，開設(shè)形式以興趣社團(tuán)為主，開設(shè)時(shí)間為兩學(xué)期及以上，課時(shí)為每周兩節(jié)。

從學(xué)生的視角出發(fā)考慮學(xué)校的人工智能課程具體應(yīng)該如何設(shè)置，有助于制訂出符合學(xué)生心意的課程實(shí)施方案?；诖耍狙芯繌恼n程開設(shè)內(nèi)容、開設(shè)形式、開設(shè)時(shí)間以及課時(shí)安排四個(gè)方面進(jìn)行分析。在課程開設(shè)內(nèi)容上：38.7%的學(xué)生希望人工智能課程能夠包含機(jī)器人教育，28.8%的學(xué)生選擇編程教育，STEAM教育和創(chuàng)客教育次之，分別占15.9%、14.5%。開設(shè)內(nèi)容不隨初高中學(xué)段發(fā)生變化，均以機(jī)器人教育為主，編程次之。開設(shè)形式上：興趣社團(tuán)占46.5%，全校普及占27.3%，校本課程占25%。初高中在此方面不存在區(qū)別，均以興趣社團(tuán)形式開設(shè)為主。開設(shè)時(shí)間上：開設(shè)兩學(xué)期（26.7%）及兩學(xué)期以上（58.8%）居多，一學(xué)期次之（12.1%）。具體開設(shè)時(shí)間段上：依次是第二學(xué)期、第一學(xué)期、第三學(xué)期、第四學(xué)期、第五學(xué)期、第六學(xué)期，分別占比24.7%、23.9%、19.3%、14.6%、8.8%、8.7%。初高中學(xué)生在開設(shè)時(shí)間段的選擇上存在差異，初中學(xué)生選第二、三學(xué)期較多，高中學(xué)生選第一、二學(xué)期較多。課時(shí)安排上：一周兩節(jié)（38.3%）和一周一節(jié)（36.9%）占比較多，一周兩節(jié)以上次之（22.5%）。初高中存在區(qū)別，初中選一周兩節(jié)較多，高中選一周一節(jié)較多。大體上，學(xué)生們對(duì)于機(jī)器人教育和編程教育這兩方面的內(nèi)容比較感興趣，85.5%的學(xué)生希望人工智能相關(guān)課程能夠開設(shè)兩學(xué)期及以上，且主要集中在第二學(xué)期、第一學(xué)期、第三學(xué)期，同時(shí)也有60.7%的學(xué)生希望一周能夠設(shè)置兩節(jié)課及以上，說明學(xué)生們非常愿意在學(xué)校系統(tǒng)性、完整性地學(xué)習(xí)與人工智能相關(guān)的一些課程，并希望能夠長(zhǎng)時(shí)間接觸與學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)的知識(shí)。但在開設(shè)形式方面，學(xué)生們更希望以興趣社團(tuán)的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（二）從教師視角出發(fā)

1.教師對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)現(xiàn)狀

總體了解情況良好，不存在顯著差異。71.4%的教師表示聽說過并且非常了解人工智能。所有的教師都知道一些具有人工智能功能的程序或應(yīng)用，并且都使用過人工智能產(chǎn)品。但多數(shù)教師都表示只知道一些人工智能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域（52.2%）或了解一些人工智能技術(shù)基本原理（34.8%），能夠運(yùn)用人工智能技術(shù)（8.7%）或知道人工智能技術(shù)操作流程及實(shí)現(xiàn)原理（4.3%）的教師比較少。大多數(shù)教師對(duì)于人工智能所引起的倫理道德問題有一定了解（88.8%）。透過數(shù)據(jù)可以看出，樣本學(xué)校大部分教師對(duì)人工智能相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)淺嘗輒止，聽說過和使用過相關(guān)產(chǎn)品的占比較多，而對(duì)其背后深層次實(shí)現(xiàn)原理的了解比較少，間接反映出人工智能教育在學(xué)校教育中的滯后性，加強(qiáng)教師人工智能知識(shí)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)是學(xué)校開展人工智能教育不可忽視的一個(gè)方面。

2.人工智能與編程教育課程開展現(xiàn)狀

近一半教師表示學(xué)校未開設(shè)過人工智能相關(guān)課程;開設(shè)過的人工智能相關(guān)課程以編程類課程（主要是必修形式）和機(jī)器人（主要是競(jìng)賽形式）為主;學(xué)校沒有專門的人工智能課程教師。

研究從學(xué)校人工智能課程開設(shè)內(nèi)容、開設(shè)形式、師資情況等方面進(jìn)一步分析。47.6%的教師表示學(xué)校未開設(shè)過人工智能相關(guān)課程，不同學(xué)校存在顯著差異（p<0.05）。學(xué)校人工智能相關(guān)課程具體情況：（1）開設(shè)內(nèi)容：以編程類課程為主（37.4%），人工智能課程幾乎沒有，具體如圖1所示。（2）編程類課程開設(shè)形式：必修占38.1%，選修占23.8%，興趣課和競(jìng)賽形式分別占14.3%和4.8%，未開過占19%。（3）人工智能或機(jī)器人課程開設(shè)形式：競(jìng)賽類占34.8%，興趣課占21.7%，選修占13%，必修占0%，未開過占30.5%。（4）師資情況：所有的學(xué)校都沒有專門的“人工智能”課程老師。（5）相關(guān)講座：95.2%的教師表示學(xué)校從未舉行過“人工智能”相關(guān)講座。綜上，近一半學(xué)校開展過以機(jī)器人、編程為主的人工智能相關(guān)教育，但學(xué)校均沒有專門開設(shè)過人工智能課程，也沒有專門的人工智能課程教師，基本沒有舉行過相關(guān)講座。機(jī)器人課程主要是以中小學(xué)的機(jī)器人競(jìng)賽形式開展，編程課程主要是信息技術(shù)課程必修模塊里包含的內(nèi)容。由此可以看出，初高中學(xué)校尚沒有一門正式的人工智能課程，中學(xué)人工智能教育有待進(jìn)一步開拓和提升。

3.教師對(duì)待人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿

總體趨勢(shì)較好，不存在顯著差異。所有的教師都認(rèn)為人工智能對(duì)將來(lái)的生活工作會(huì)產(chǎn)生影響。76.2%的教師對(duì)人工智能及編程教育比較感興趣。57.1%的教師自學(xué)過人工智能相關(guān)課程，并且95.2%的教師愿意學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程并接受系統(tǒng)培訓(xùn)。通過卡方檢驗(yàn)分析，不同學(xué)校的教師在是否感興趣（p=0.738）、是否自學(xué)過（p=0.383）、是否愿意學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程（p=0.390）方面不存在差異。由數(shù)據(jù)結(jié)果分析可以看出，大部分教師對(duì)于人工智能教育持肯定態(tài)度，且愿意加強(qiáng)自身對(duì)人工智能知識(shí)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

4.人工智能相關(guān)課程與現(xiàn)有信息技術(shù)課程之間的關(guān)系審視

教師對(duì)人工智能課程與現(xiàn)有信息技術(shù)課程之間關(guān)系的觀點(diǎn)主要分為兩類：人工智能課程內(nèi)容應(yīng)該包含在信息技術(shù)課程中（47.5%）和兩者各有特色不能相互替代（42.9%）。兩者不相上下，但更多教師支持將人工智能相關(guān)內(nèi)容設(shè)置在信息技術(shù)課程中，這也反映出人工智能教育目前的發(fā)展?fàn)顩r，人工智能在學(xué)校還未引起教師足夠的重視，人工智能教育意識(shí)還比較薄弱。另一方面也為我們?cè)趯W(xué)校開展人工智能與編程教育提供了一種思路，除了以一門課程的形式單獨(dú)開設(shè)，也可以考慮將人工智能知識(shí)滲透嵌入現(xiàn)有信息技術(shù)課程中，讓人工智能作為現(xiàn)有信息技術(shù)課程的一種派生形式，或者依托于項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行開展，到底何種形式更有助于學(xué)校人工智能教育的開展值得我們進(jìn)一步探究。

5.學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的方式

教師們一致認(rèn)為現(xiàn)在的中學(xué)生應(yīng)該在學(xué)校系統(tǒng)地學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識(shí)。在學(xué)習(xí)方式上， 52.4%的教師認(rèn)為學(xué)生最好以理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，42.9%的教師認(rèn)為學(xué)生以體驗(yàn)式學(xué)習(xí)為主，重在對(duì)人工智能技術(shù)的體驗(yàn)。進(jìn)一步探究初高中階段學(xué)習(xí)方式的差異，發(fā)現(xiàn)初中階段70%的教師認(rèn)為應(yīng)該以理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，而高中階段更多的是體驗(yàn)式學(xué)習(xí)（54.5%），理論與實(shí)踐結(jié)合的方式次之（36.4%）。在學(xué)習(xí)程度方面，40.9%的教師認(rèn)為學(xué)生對(duì)人工智能相關(guān)課程的學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到能夠應(yīng)用的程度，31.8%的教師認(rèn)為學(xué)生學(xué)完之后應(yīng)該能理解相關(guān)知識(shí)，知道、掌握次之，分別占18.2%、9.1%。初高中階段在此方面沒有明顯差異，教師基本都認(rèn)為學(xué)生要達(dá)到應(yīng)用人工智能技術(shù)的水平。綜上，教師比較注重學(xué)生對(duì)于人工智能相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，在初高中的學(xué)習(xí)方式上存在一些區(qū)別，初中偏向于理論與實(shí)踐結(jié)合，而高中更偏向于體驗(yàn)，與其他眾多學(xué)者提出來(lái)的初中以體驗(yàn)為主，高中以創(chuàng)新運(yùn)用為主存在相悖之處，但究竟哪種學(xué)習(xí)方式更適合學(xué)生還需要深入研究。從整體上來(lái)說，全面普及推廣人工智能相關(guān)課程時(shí)要注重實(shí)踐內(nèi)容的開展，讓學(xué)生能夠沉浸式地體驗(yàn)、學(xué)習(xí)及運(yùn)用，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完成一些人工智能作品。

6.學(xué)校開展人工智能與編程教育還存在較大挑戰(zhàn)

為了深入了解學(xué)校開設(shè)人工智能相關(guān)課程的現(xiàn)狀，研究針對(duì)人工智能開設(shè)必要性以及目前在學(xué)校開設(shè)存在的困難進(jìn)行探討。教師們一致認(rèn)為有必要在學(xué)校開設(shè)人工智能相關(guān)課程（95.2%）。就開設(shè)環(huán)境方面，多數(shù)教師認(rèn)為學(xué)校開設(shè)人工智能相關(guān)課程的硬軟件設(shè)施差、沒法開設(shè)（42.9%）或者設(shè)施一般、有待加強(qiáng)（38.1%），認(rèn)為可以開設(shè)的僅占19.0%。教師們認(rèn)為目前開設(shè)人工智能相關(guān)課程最大的問題首先是教師自身在人工智能教學(xué)知識(shí)上的欠缺（30%），其次是體系化的人工智能教材與課程、人工智能教學(xué)配套的延伸活動(dòng)等方面的不完善，如圖2所示（見下頁(yè)）?？梢钥闯觯趯W(xué)校開設(shè)人工智能相關(guān)課程具有極大的必要性，但是學(xué)校的硬軟件設(shè)施還不足以支持課程開設(shè)，存在師資、教材等問題，這些問題在中學(xué)人工智能相關(guān)教育的開展中應(yīng)該被給予關(guān)注。

三、討論與結(jié)論

本研究通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，針對(duì)我國(guó)當(dāng)前中學(xué)人工智能與編程教育的現(xiàn)狀展開以下討論和闡述。

（一）中學(xué)人工智能與編程教育有待落地實(shí)施

1.中學(xué)人工智能與編程教育意識(shí)較薄弱

通過對(duì)數(shù)據(jù)的描述分析、差異分析可以得出，相關(guān)教育部門以及學(xué)校對(duì)待人工智能重視度有待提升，需加強(qiáng)政策、資金等相關(guān)支持;教師對(duì)人工智能及編程教育的認(rèn)知不清晰、相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)不夠系統(tǒng)，針對(duì)人工智能相關(guān)課程與現(xiàn)有的信息技術(shù)課程之間的關(guān)系也存在分歧;學(xué)生對(duì)于人工智能的了解停留在淺層次，自學(xué)過的人數(shù)比較少，不同學(xué)校、不同學(xué)段的學(xué)生在了解情況、態(tài)度意愿等方面存在差異。整體的情況充分反映出中學(xué)人工智能意識(shí)較薄弱，具體體現(xiàn)在學(xué)生、教師、學(xué)校等諸多方面，學(xué)校人工智能相關(guān)教育尚未受到廣泛重視。

2.人工智能與編程教育實(shí)踐較欠缺

學(xué)校尚未有成規(guī)模、成體系的人工智能課程。在此次抽樣調(diào)查學(xué)校中，與人工智能教育相關(guān)的活動(dòng)主要是以樂高機(jī)器人為主的興趣社團(tuán)及機(jī)器人比賽，完成機(jī)器人組裝和程序下載安裝等相對(duì)簡(jiǎn)單的操作，而這僅局限于抽樣學(xué)校中比較好的學(xué)校，其他一般的中學(xué)甚至沒有接觸過與人工智能相關(guān)的技術(shù)，在學(xué)校也沒有相關(guān)的興趣社團(tuán)等。同時(shí)由于學(xué)校沒有專業(yè)的人工智能教師，大多數(shù)人工智能相關(guān)的工作或比賽都由信息技術(shù)教師負(fù)責(zé)，但他們表示從未接受過相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)，很少使用學(xué)校配備的人工智能相關(guān)設(shè)備，也不知道如何使用。由此可見，人工智能相關(guān)教育還未在中學(xué)有規(guī)模、有體系地實(shí)施開展過，在實(shí)踐方面存在的問題不僅是實(shí)踐形式單一，同時(shí)也缺乏專業(yè)的師資隊(duì)伍去帶動(dòng)、引領(lǐng)。

（二）中學(xué)人工智能及編程教育之路仍需探索

通過本次研究可以看出中學(xué)尚未有正式的人工智能與編程課程，想真正落地實(shí)施人工智能與編程教育還存在許多亟待解決的問題，主要?dú)w納如下。

1.頂層化設(shè)計(jì)需繼續(xù)完善

主要體現(xiàn)在人工智能相關(guān)教育政策的制定、師資、設(shè)備等方面。目前中學(xué)實(shí)施人工智能教育的支持政策及文件還不充分，無(wú)法與人工智能的發(fā)展速度相匹配。人工智能教育還沒有真正納入國(guó)家、省、市、縣、校五級(jí)教育發(fā)展規(guī)劃，在開展人工智能教育的資金、硬軟件資源、環(huán)境設(shè)施、師資力量方面還存在一定限制。

2.人工智能與編程課程標(biāo)準(zhǔn)、教材的規(guī)范性與可實(shí)施性有待提升

人工智能及編程教育的開展離不開配套的人工智能教材及系統(tǒng)的課程標(biāo)準(zhǔn)。目前針對(duì)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)的研究比較少，沒有相對(duì)比較權(quán)威系統(tǒng)的課程標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。在教材方面，雖然市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些人工智能相關(guān)的教材，但是真正能夠投入使用并且能在學(xué)校大規(guī)模落地推廣的教材較少。

3.人工智能與編程環(huán)境較為簡(jiǎn)單

調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，學(xué)校設(shè)備一般，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，沒有足以支撐人工智能課程開設(shè)的環(huán)境。而且通過對(duì)教師訪談了解到，大多數(shù)學(xué)校的配備設(shè)施只有信息技術(shù)機(jī)房，所以學(xué)校的人工智能環(huán)境建設(shè)也有待加強(qiáng)。

4.人工智能與編程意識(shí)較為薄弱

學(xué)校沒有專門的人工智能課程、人工智能教師，很少舉行過人工智能相關(guān)的講座。自學(xué)過人工智能相關(guān)知識(shí)的教師和學(xué)生人數(shù)也比較少。學(xué)校、教師、學(xué)生等人工智能和編程意識(shí)有待加強(qiáng)。

5.教師的人工智能教學(xué)知識(shí)欠缺

從教師自身來(lái)說，一些教師對(duì)人工智能相關(guān)知識(shí)了解不深入且沒有系統(tǒng)地學(xué)過相關(guān)知識(shí)或是接受過相關(guān)的培訓(xùn);從外界因素來(lái)說，很少有與人工智能課程相配套的教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)平臺(tái)等足以支持指導(dǎo)教師進(jìn)行這一系列的學(xué)習(xí)活動(dòng)，使教師想教卻不知從何教起、如何教起。

四、中學(xué)實(shí)施人工智能與編程教育的對(duì)策及建議

目前中學(xué)人工智能與編程教育發(fā)展還比較遲緩，人工智能尚未以一門真正意義上的課程在學(xué)校開設(shè)。雖然存在與人工智能課程內(nèi)容相關(guān)的一些形式，但不能稱為真正意義上的人工智能課程。課程開設(shè)和學(xué)習(xí)需求存在供求矛盾、人工智能教師缺乏、相關(guān)資源差異較大等問題亟待解決。結(jié)合本研究，我認(rèn)為人工智能相關(guān)課程要在學(xué)校持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展，首先需要加強(qiáng)完善人工智能教育的頂層設(shè)計(jì)，形成自上而下的總體規(guī)劃，完善相關(guān)政策、制定課程標(biāo)準(zhǔn)等;其次學(xué)校要結(jié)合客觀現(xiàn)狀，明確定位和發(fā)展目標(biāo)，從環(huán)境資源建設(shè)、設(shè)備建設(shè)、課程建設(shè)、教師建設(shè)等多方面著手，可以從以下這幾方面考慮。

（一）完善人工智能相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材資源

配套的人工智能與編程教育課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于人工智能相關(guān)課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過程實(shí)施以及教學(xué)評(píng)價(jià)反饋等具有重要的指導(dǎo)作用及衡量標(biāo)準(zhǔn)。目前市面上已有的教材質(zhì)量良莠不齊，教材內(nèi)容比較單一。相關(guān)專家需要結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)實(shí)情況制定和編寫系統(tǒng)的、科學(xué)的、本土化的課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，各校可以因地制宜地選擇具有本土特色的教材進(jìn)行使用。

（二）搭建中學(xué)人工智能與編程教育環(huán)境

實(shí)踐性比較強(qiáng)的人工智能與編程教育尤其需要購(gòu)買相關(guān)設(shè)備、建設(shè)相關(guān)教學(xué)環(huán)境、配置人工智能學(xué)習(xí)資源，增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)感受，激發(fā)學(xué)生人工智能及編程學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用一些人工智能技術(shù)，深刻理解背后原理。

（三）加強(qiáng)中學(xué)人工智能教師隊(duì)伍建設(shè)

人工智能教育對(duì)于教師來(lái)說也是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)，教師要同時(shí)具備人工智能教育相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐技能。因此，相關(guān)部門需要注重針對(duì)教師人工智能相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)、研修等，組織教師間定期的人工智能交流分享會(huì)或技能大賽等，逐步培養(yǎng)出一支強(qiáng)大的中學(xué)人工智能教師隊(duì)伍。同時(shí)教師自身也應(yīng)保持對(duì)人工智能的積極學(xué)習(xí)意識(shí)，努力緊跟人工智能時(shí)代趨勢(shì)，隨時(shí)為人工智能與編程相關(guān)教育做好準(zhǔn)備。

（四）中學(xué)人工智能相關(guān)課程開設(shè)的一些具體建議

基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果從學(xué)生的角度提出幾個(gè)課程開設(shè)的具體建議：在開設(shè)內(nèi)容上，可以考慮以機(jī)器人教育、計(jì)算機(jī)視覺、智能語(yǔ)音等為主;在開設(shè)時(shí)間上，初中以第二、三學(xué)期為主，一周可以考慮兩節(jié)，高中以第一、二學(xué)期為主，一周一節(jié)為主;在開設(shè)形式上，可以考慮結(jié)合社團(tuán)形式的滲透性課程或項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng);在教學(xué)方法上，我們要慎重考慮初中傾向理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，高中更傾向體驗(yàn)式學(xué)習(xí);在學(xué)習(xí)目標(biāo)上，要考慮基本原理知識(shí)的理解與人工智能技術(shù)的運(yùn)用雙管齊下。

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（責(zé)任編輯 孫興麗）

The Artificial Intelligence and Programming Education of the Secondary School of Northwest Territory：Current Situation，Problems

and Strategies

—A Case Study of Some Secondary Schools in a Certain City of Certain Province

YANG Chunmei1，YANG Hongwu2

（1.School of Education，Shaanxi Normal University，Xi’an，Shaanxi，China 710062;

2.School of Education and Technology，Northwest Normal University，Lanzhou，Gansu，China 730070）

Abstract： Artificial intelligence and programming education have gradually received attention in the education of secondary schools.A precise understanding of the current status and existing problems of artificial intelligence and programming education in secondary schools of northwest territory is an important support of formulating the developmental plans of artificial intelligence and programming education in secondary schools of northwest territory and promoting its rapid and high-quality development.This article has adopted methods like questionnaire survey，interview，etc.，and based on the sampling survey data of 22 secondary schools of a certain city of certain province of northwest territory，utilized tools like SPSS 23.0，Python，Excel，etc.，to conduct descriptive analysis，difference analysis and keywords analysis of the current situation of artificial intelligence and programming education from two dimensions like students and teachers.The results have shown that：（1）There exists contradiction between supply and demand in the course opening and learning needs.Most of the secondary schools of northwest territory have not opened courses related to artificial intelligence，but students’ and teachers’ wish for learning knowledge related to artificial intelligence is rather strong;（2）There are insufficient qualified teachers， and teachers lack knowledge and literacy of artificial intelligence and programming education.（3）The difference of teaching resources is rather big.In most of the secondary schools，the supporting conditions of the high-quality resources of artificial intelligence and programming education and teaching materials are rather bad.This paper，based on research results，has put forward implementation strategies of artificial intelligence education in secondary schools，hoping to provide certain reference for the future development of artificial intelligence and programming education of northwest territory.

Key words： northwest territory;secondary school;artificial intelligence;programming education;current situation;implementation strategy