摘要：人工智能技術的迅速發(fā)展及其廣泛應用，對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。運用此分析框架，文章從編寫背景、教材目標、內(nèi)容框架、活動環(huán)節(jié)、學習評價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、教材內(nèi)容、活動設計和評價設計等方面的不足。最后，文章提出了高中人工智能教材的改進建議，以期為開展高中人工智能教育、推動人工智能技術融入課堂提供參考。

　　關鍵詞：人工智能;高中教材;比較分析;學習評價

　　近年來，由于人工智能技術的迅速發(fā)展及其廣泛應用，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)略計劃》(NationalArtificialIntelligenceResearchandDevelopmentStrategicPlan);2017年，日本制定了《人工智能的研究開發(fā)目標和產(chǎn)業(yè)化路線圖》;2018年，歐盟發(fā)表了《歐盟人工智能》(ArtificialIntelligenceforEurope)報告，并制定了“歐盟人工智能行動計劃”。

　　2017年，我國頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提倡人工智能相關課程進入課堂，建設人工智能學科與高端人才隊伍。當前，我國人工智能課程剛剛起步，在教學理念、課程資源、教學方法等方面都有待提升[1]。其中，作為人工智能課程的載體，教材對人工智能教育的質量有重要影響。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的重要依據(jù)，更是學生學習人工智能知識的主要來源。目前，市面上已出現(xiàn)了不同版本的高中人工智能教材，但質量參差不齊。基于此，本研究以高中人工智能教材為研究對象，通過比較分析來反思其不足，并提出相應的改進建議。

　　一高中人工智能教材的分析框架

　　本研究將“京東網(wǎng)”、“當當網(wǎng)”、“淘寶網(wǎng)”作為主要的檢索平臺，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(高中版)》、《人工智能實驗教材》和《人工智能(高中版)》。本研究基于教材分析評估的模型[2]，結合我國教育部頒發(fā)的《普通高中信息技術課程標準(2017年版)》[3](下文簡稱“新課標”)中關于選擇性必修模塊4“人工智能初步”的課程標準，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，以教育人工智能(EducationalArtificialIntelligence，EAI)為核心，從計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息意識和信息社會責任三個維度，對高中人工智能教材的編寫背景、教材目標、內(nèi)容框架、活動環(huán)節(jié)和教學評價的可行性、可靠性、有效性和有用性進行分析。其中，“可行性”要求教材符合新課標的要求，“可靠性”要求保證教材內(nèi)容的正確率和真實度，“有效性”關注教材目標的達成程度，“有用性”則體現(xiàn)為教材能否圍繞生活中的真實問題來設計。

　　二高中人工智能教材的特征

　　運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、內(nèi)容章節(jié)、活動環(huán)節(jié)、學習評價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)，并且大多進行過人工智能領域的相關研究：《人工智能初步》浙教版的主編陶增樂教授是新課標的核心研究成員;《人工智能初步》教科版的主編是浙江大學教育學院的張劍平教授，他曾主持了多項人工智能教育的科研項目;《人工智能初步》粵教版由華南師范大學教育信息技術學院的徐福蔭教授和李文郁研究員主編;《人工智能實驗教材》由北京教育網(wǎng)絡和信息中心研究指導部的覃祖軍博士主編;《人工智能基礎(高中版)》由香港中文大學信息工程系的湯曉鷗教授、華東師范大學教育學部的陳玉琨教授主編;而《人工智能(高中版)》由九江學院信息技術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(高中版)》、《人工智能實驗教材》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的發(fā)展與應用。

　　2教材目標：注重知識的獲取與表達，忽視人工智能的體驗高中人工智能教育目標的初級水平定位于經(jīng)驗，中級水平指向體驗與技能并重，高級水平則指向開發(fā)創(chuàng)新[4]。基于此，本研究比較了六本教材的目標。其中，《人工智能初步》教科版在教材目標的三個維度上均處于中級水平;《人工智能初步》粵教版、浙教版和《人工智能基礎(高中版)》的知識呈現(xiàn)較為系統(tǒng)，注重學生的實踐與練習，但在知識遷移與感悟創(chuàng)新方面比較薄弱;《人工智能實驗教材》根據(jù)科學、技術、和工程(Science、Technology、Writing、Engineering)設計課程目標，注重學生的觀察反思和思維拓展，但在體驗人工智能技術、增強創(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得和遷移，強調(diào)通過創(chuàng)設項目情境來引導學生在體驗中學習。

　　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點較為全面，同時突出了信息意識和信息社會責任的培養(yǎng)，而浙教版未涉及新課標所強調(diào)的信息意識和信息社會責任;《人工智能基礎(高中版)》強調(diào)以“手腦結合”為主的學習方式，既介紹了人工智能的相關原理，又引入了大量的人工智能應用實例;《人工智能實驗教材》的知識點更系統(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)設置清晰，且遵循從易到難的學習規(guī)律：《人工智能初步》教科版有6個章節(jié)，偏重于基礎性的知識點講解;浙教版有5個章節(jié)，與教科版相比，缺少對未來人工智能的展望;粵教版分為5個章節(jié)，與教科版的知識結構設計類似。

　　此外，《人工智能基礎(高中版)》分為9個章節(jié)，章節(jié)間呈現(xiàn)遞進關系;《人工智能實驗教材》分為8個章節(jié)，強調(diào)操作型知識的設計;而《人工智能(高中版)》分為6章，每個章節(jié)都有導圖，以引導學生梳理知識脈絡。

　　4活動環(huán)節(jié)：設計多樣的教學活動，突出學生的主體性。其中，《人工智能初步》粵教版、教科版、浙教版的活動環(huán)節(jié)設計大致相同;《人工智能基礎(高中版)》和《人工智能(高中版)》過于強調(diào)理論知識的呈現(xiàn)，而忽視了操作層面的設計，難以實現(xiàn)提升學生實踐能力的目標——不過，《人工智能(高中版)》引導學生在項目中學習，其中的探究式任務可以促進學生深度學習，知識拓展和課后作業(yè)則拓寬了學生學習的廣度;而《人工智能實驗教材》在講解概要的基礎上，注重設計任務體驗、思維拓展和作業(yè)。

　　5學習評價：注重知識學習，忽視應用與創(chuàng)新

　　其中，《人工智能初步》粵教版設計了自我評測表，引導學生綜合評估實際問題解決能力、情感態(tài)度與價值觀等是否達到標準;《人工智能初步》浙教版通過“實踐活動”、“探究活動”和“學業(yè)成長”三個測評表，來了解學生的學習效果提升情況;而《人工智能(高中版)》設計了項目評價，支持學生展示、匯報后進行自我評價和他人評價。但是，《人工智能初步》教科版、《人工智能基礎(高中版)》沒有設計任何學習評價表，《人工智能實驗教材》也尚未建立明確的評價體系。

　　三高中人工智能教材的反思

　　基于對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)容基礎和應用規(guī)模，但是在教材目標、教材內(nèi)容、活動設計和評價設計等方面存在不足。

　　1教材目標尚未聚焦于創(chuàng)新人才培養(yǎng)通過高中人工智能課程的學習，學生不僅應該了解人工智能的相關知識及概念，還要體驗設計、實現(xiàn)智能系統(tǒng)的基本過程與方法，更要增強利用智能技術服務人類發(fā)展的意識與責任感。然而，六本教材均側重知識和核心技能的獲取，而忽視了創(chuàng)新意識與創(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)》設計了體驗層面目標，但還不夠深入，仍處于中級水平;其余四本則均偏向于理論知識的獲取與操作目標的實現(xiàn)。

　　2教材內(nèi)容尚未與智能技術發(fā)展和應用同步教材內(nèi)容的設計主要考慮現(xiàn)實社會的需要、學生發(fā)展的需要和人類文化知識傳承的需要[5]。而人工智能技術的迅速發(fā)展，要求教材內(nèi)容及時更新。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活動設計有待突出個性化由于學生的興趣愛好、知識基礎、認知水平不同，教學活動的設計要體現(xiàn)多樣性、層次性與可選擇性，以利于學生根據(jù)自己的學習情況選擇交流討論、合作學習、自主探究等活動，最終實現(xiàn)個性化學習。因此，教材設計除了包含基礎的知識，還可以增添拓展閱讀活動和項目活動等。但六本教材中，只有《人工智能(高中版)》以項目為情境，設計了探究活動和任務。

　　4多元學習評價需要加強六本教材的學習評價相對單薄，如《人工智能初步》粵教版的評價體系雖然完善，但人工智能知識比較淺顯;《人工智能初步》浙教版結合了過程性評價和總結性評價，卻缺少自評環(huán)節(jié);《人工智能實驗教材》、《人工智能(高中版)》增添了自評環(huán)節(jié)，卻忽略了過程性評價和總結性評價;而《人工智能初步》教科版、《人工智能基礎(高中版)》沒有評價環(huán)節(jié)。因此，高中人工智能教材需加強多元學習評價，將過程性評價與總結性評價、自評與他評等結合起來。

　　四高中人工智能教材的改進建議

　　高中人工智能教材的設計既要遵循新課標的要求，也要契合我國不同地區(qū)高中生學習的需求。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提出以下建議：

　　1完善編寫人員組成，吸納中小學教師共同參與人工智能的技術性特征要求人工智能技術領域的專家參加教材編寫，以更好把握人工智能的應用價值;同時，人工智能教育涉及多學科知識，也需要學科教師和教研員共同開展教材的編寫活動。但是，六本教材的編寫者多為人工智能領域的專家和高校教師，而中小學一線教師參與甚少。因此，有必要吸納中小學教師參與其中，以使教材編寫更貼合高中生的學習需要。

　　2優(yōu)化教材目標設計，支持三維課程目標與學科核心素養(yǎng)結合目前，我國高中人工智能教材較多注重知識的講解、技能的習得，而忽視人工智能的體驗設計和情感態(tài)度的培養(yǎng)。實際上，人工智能教材不僅要實現(xiàn)“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”的三維目標，更要支持其與學科核心素養(yǎng)的整合，注重培養(yǎng)學生的計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力、信息意識與信息社會責任。例如，機器人編程教育不僅要讓學生掌握程序語言的編寫方法，還要培養(yǎng)學生的信息倫理道德。

　　3提升不同階段教材內(nèi)容的連貫性，注意與其它學科知識的銜接由于不同教材有不同的編寫思路，故學生在不同學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用了Python語言。此外，由于人工智能涉及數(shù)學、計算機等多學科知識，故教材的編寫要注意與其它學科知識的銜接，以實現(xiàn)知識的融會貫通。

　　人工智能方向論文范文：人工智能的教學角色隱喻分析

　　【摘要】能夠自主“感知、理解、預測、行動”的人工智能是靈活強大的學習技術，在教與學過程中可以發(fā)揮多種作用。技術的靈活性為智能教學系統(tǒng)的設計和應用帶來了挑戰(zhàn)。合理的功能定位是人工智能技術發(fā)揮作用的前提，對其教學角色隱喻的分析對于智能教學系統(tǒng)的研究與利用有指導作用。