姚玉華 陳仕品

摘 ? 要：人工智能時(shí)代的開啟，使社會(huì)正在發(fā)生技術(shù)性的改變，為使學(xué)生能夠更好地適應(yīng)智能時(shí)代的生活與工作，對(duì)學(xué)生進(jìn)行人工智能教育勢(shì)在必行。當(dāng)前我國(guó)在中學(xué)階段圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)已初步建立了人工智能相關(guān)課程。但在教材的使用上還存在教材內(nèi)容與課程標(biāo)準(zhǔn)要求不吻合，教材超綱，教材內(nèi)容組織平鋪直敘、缺乏實(shí)踐設(shè)計(jì)等問(wèn)題。因此需要在原有教材的基礎(chǔ)上，針對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置適合中學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容。本文據(jù)此提出以信息技術(shù)新課標(biāo)培養(yǎng)要求為中心，內(nèi)容注重感知與體驗(yàn)，改變現(xiàn)有內(nèi)容組織形式，注重理論與實(shí)踐教學(xué)的人工智能教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，以使高中生能夠切實(shí)通過(guò)教材的學(xué)習(xí)，達(dá)到信息技術(shù)新課標(biāo)對(duì)于高中生的培養(yǎng)要求。

關(guān)鍵詞：人工智能教材;課標(biāo)要求;問(wèn)題;內(nèi)容設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2019）11-0042-05

一、引言

2017年7月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[1]，提出要在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程，推廣編程教育，實(shí)現(xiàn)人工智能教育的普及，以培養(yǎng)社會(huì)所需的人工智能領(lǐng)域人才。人工智能相關(guān)課程的建設(shè)開始在中學(xué)廣泛推廣，但由于當(dāng)前人工智能課程建設(shè)相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)還處于起步階段，標(biāo)準(zhǔn)教材的缺乏及教材適用性成為阻礙人工智能普及教育的主要原因。因此需要對(duì)教材建設(shè)進(jìn)行再探索，根據(jù)加涅的教學(xué)設(shè)計(jì)理論，教材的編制，應(yīng)該以課程目標(biāo)作為指導(dǎo)。人工智能相關(guān)課程作為信息技術(shù)課程的幾個(gè)選修模塊（三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意、開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)、人工智能初步）呈現(xiàn)給學(xué)生，對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)要求遵循信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任等素養(yǎng)的培養(yǎng)。其中與人工智能相關(guān)的模塊要求學(xué)生能夠通過(guò)課程學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維及創(chuàng)造力的培養(yǎng)，運(yùn)用計(jì)算思維在不同的情境中解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的保持與遷移。圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)，本文結(jié)合人工智能教育需要理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)，提出人工智能教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以嘗試解決當(dāng)前教材存在的問(wèn)題。

二、課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)中學(xué)人工智能教材的要求

《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出：國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)是教材編寫的依據(jù)，是國(guó)家管理和評(píng)價(jià)課程的基礎(chǔ)。教材的編寫應(yīng)該符合課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。“人工智能初步”作為《高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》的選修模塊，在內(nèi)容安排上應(yīng)該遵循信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。表現(xiàn)為：

1.內(nèi)容圍繞培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維設(shè)計(jì)

“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。”[2]屬于當(dāng)下時(shí)代人類所需具有的思維，也是當(dāng)前學(xué)生所應(yīng)具有的核心素養(yǎng)之一。在信息技術(shù)領(lǐng)域，“具備計(jì)算思維的學(xué)生，能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù);通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，合理的算法形成解決問(wèn)題的方案;總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法，并將其遷移到與之相似的問(wèn)題解決中”。[3]人工智能初步屬于信息技術(shù)課程體系的一部分，將其融入到人工智能模塊中，則是培養(yǎng)學(xué)生利用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的思想和方法。因而對(duì)于人工智能模塊教學(xué)內(nèi)容的安排，考慮到高中生計(jì)算思維的培養(yǎng)，要求有具體的案例引入，以及人工智能核心算法和應(yīng)用模塊的學(xué)習(xí)，并結(jié)合程序設(shè)計(jì)與算法的內(nèi)容，涉及簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)搭建及應(yīng)用的學(xué)習(xí)。

2.加大對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用體驗(yàn)

與2012年的信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)相比，2017年課標(biāo)在人工智能初步模塊新加入了人工智能基礎(chǔ)，體現(xiàn)了當(dāng)前《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》對(duì)于人工智能普及教育的要求。在基礎(chǔ)教育階段，《人工智能教育發(fā)展白皮書》[4]的調(diào)查結(jié)果顯示，在中學(xué)階段，超過(guò)大半的學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)知僅停留在理解層面，缺乏相應(yīng)的體驗(yàn)與應(yīng)用，缺乏對(duì)于人工智能核心算法和核心內(nèi)容的體現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，人工智能初步模塊內(nèi)容要求涉及人工智能的基本概念及特征，以及對(duì)于智能系統(tǒng)的應(yīng)用體驗(yàn)、人工智能特定領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具和平臺(tái)。學(xué)生通過(guò)這些知識(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)能夠?qū)θ斯ぶ悄苡幸粋€(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)知，并能夠應(yīng)用常用智能系統(tǒng)。

3.內(nèi)容兼重理論與實(shí)踐

“新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)構(gòu)建具有時(shí)代特征的學(xué)習(xí)內(nèi)容，兼重理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用，將知識(shí)建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入到運(yùn)用數(shù)字化工具解決問(wèn)題和完成任務(wù)的過(guò)程中。”[5]人工智能課程的開展既需要學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，也需要學(xué)會(huì)運(yùn)用理論知識(shí)動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題。其問(wèn)題要求來(lái)源于生活或是與生活相似的情境問(wèn)題，以幫助學(xué)生在解決生活中遇到的問(wèn)題的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)理論知識(shí)的深度掌握，將理論與實(shí)踐相結(jié)合。

4.考慮人文素養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)

信息社會(huì)責(zé)任作為普通高中信息技術(shù)課程的學(xué)科核心素養(yǎng)之一，越發(fā)受到重視。信息社會(huì)責(zé)任是指“信息社會(huì)中的個(gè)體在文化修養(yǎng)、道德規(guī)范以及行為自律等方面所應(yīng)盡的責(zé)任”[6]。信息時(shí)代，信息社會(huì)責(zé)任是每一個(gè)公民都應(yīng)具有的，只有具有社會(huì)責(zé)任感，才能促進(jìn)社會(huì)的和諧發(fā)展。人工智能模塊圍繞信息社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)，要求學(xué)生能夠了解人工智能的發(fā)展歷程，客觀認(rèn)識(shí)智能技術(shù)對(duì)社會(huì)生活的影響。因而教材內(nèi)容涉及人工智能發(fā)展、智能系統(tǒng)的應(yīng)用體驗(yàn)、智能技術(shù)帶來(lái)的倫理與道德挑戰(zhàn)等。

三、當(dāng)前教材存在的問(wèn)題

2017年我國(guó)教育部發(fā)布了《2017版普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》[5]，正式將人工智能基礎(chǔ)知識(shí)納入了必修模塊，并修改了人工智能初步模塊。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了第一本高中人工智能教材《人工智能基礎(chǔ)》[7]。教材基本按照新課標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，共分為九章，采用“總—分—總”的結(jié)構(gòu)，包括案例—概念—原理—實(shí)驗(yàn);知識(shí)內(nèi)容包括人工智能的概念與發(fā)展史、分類算法、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言理解等知識(shí)模塊的學(xué)習(xí)。在呈現(xiàn)形式上加入了許多圖片幫助學(xué)生理解知識(shí)。該教材已在華東師大二附中、上海交通大學(xué)附中、清華大學(xué)附屬中學(xué)、上海市市西中學(xué)等40所全國(guó)學(xué)校進(jìn)行試點(diǎn)?？傮w來(lái)說(shuō)，教材使用效果還有缺陷。人工智能基礎(chǔ)教材雖已在一定程度上貫徹了新課標(biāo)的要求，但與課標(biāo)要求相比還存在以下問(wèn)題：

1.知識(shí)點(diǎn)較難，存在超綱

當(dāng)前的人工智能基礎(chǔ)教材在貫徹課標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)了人工智能技術(shù)原理及核心算法的學(xué)習(xí)（K值聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），同時(shí)涉及很多數(shù)學(xué)知識(shí)的補(bǔ)充（歸一化指數(shù)函數(shù)、向量間卷積的數(shù)學(xué)描述）等，這些知識(shí)很多都屬于大學(xué)專業(yè)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，將其放在高中并沒有考慮學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)。高中生由于高考的影響，也不可能花很多時(shí)間對(duì)其進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，因此并不適合大部分的學(xué)生學(xué)習(xí)，達(dá)不到課標(biāo)對(duì)于人工智能普及教育的要求。圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)，更多應(yīng)該是對(duì)人工智能技術(shù)原理及核心算法的了解，知道其大致工作原理即可。

2.教材組織形式單一，缺少實(shí)踐設(shè)計(jì)

《人工智能基礎(chǔ)》在教材的編排上強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐與理論相結(jié)合的要求，為了讓學(xué)生動(dòng)手操作建立了配套的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，配合教材中的22套實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)多種常用的算法進(jìn)行便于高中生實(shí)驗(yàn)的API設(shè)計(jì)和封裝，盡可能使普通中學(xué)生能完成實(shí)驗(yàn)，這個(gè)平臺(tái)上使用的是Python語(yǔ)言。但在教材上，對(duì)于算法內(nèi)容的選擇偏難，也沒有涉及相關(guān)的Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)。同時(shí)教材基本上還停留在理論的學(xué)習(xí)上，教材內(nèi)容多按照傳統(tǒng)的平鋪直敘基礎(chǔ)積累式內(nèi)容編排，沒有考慮到實(shí)際操作的內(nèi)容學(xué)習(xí)。缺乏對(duì)于智能系統(tǒng)學(xué)習(xí)的應(yīng)用。使學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)興趣不高，未體現(xiàn)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

3.沒有涉及智能技術(shù)的應(yīng)用與體驗(yàn)

綜觀人工智能教材，可以發(fā)現(xiàn)教材內(nèi)容多為“案例引入—概念講解—技術(shù)原理”講解三個(gè)過(guò)程。對(duì)于課標(biāo)強(qiáng)調(diào)的對(duì)于知識(shí)的應(yīng)用與體驗(yàn)并沒有涉及，教材只停留在將案例引入而沒有將案例中的知識(shí)進(jìn)行遷移階段。

四、教材內(nèi)容的設(shè)計(jì)

2017年高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)將“人工智能初步”選擇性必修模塊分為了三個(gè)主題，如圖1所示。

文章以“人工智能初步”選擇性必修模塊的主題為教材知識(shí)塊內(nèi)容劃分的主要依據(jù)，將教材內(nèi)容主要分為三個(gè)模塊，其中將人工智能基礎(chǔ)與人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用相結(jié)合，人工智能課程內(nèi)容以感知與體驗(yàn)為主，高中生在對(duì)人工智能技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，考慮到學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，對(duì)人工智能技術(shù)如機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別技術(shù)的學(xué)習(xí)應(yīng)以感知與體驗(yàn)為主，對(duì)其技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理，應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)以了解為主?；诖耍恼聦⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)的發(fā)展與應(yīng)用模塊融合到人工智能基礎(chǔ)模塊，目的是讓學(xué)生對(duì)人工智能有一個(gè)整體的把控和了解。對(duì)于簡(jiǎn)單的人工智能應(yīng)用模塊開發(fā)，需要涉及程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與算法的應(yīng)用，算法是程序設(shè)計(jì)的靈魂，算法的正確性需要通過(guò)程序編寫來(lái)驗(yàn)證，程學(xué)設(shè)計(jì)是算法的最終體現(xiàn)，二者相輔相成，不可分離。因此將本模塊分成了簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)、算法與程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

人工智能課程屬于一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合類課程，其課程內(nèi)容包括多個(gè)學(xué)科知識(shí)的交叉。針對(duì)當(dāng)前人工智能教材所存在的問(wèn)題，以信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目的，結(jié)合“人工智能初步”主題類型，在原有人工智能基礎(chǔ)教材的基礎(chǔ)上，對(duì)高中人工智能教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，如圖2所示。

文章將高中人工智能教材按照課程標(biāo)準(zhǔn)分為人工智能基礎(chǔ)、算法與Python程序設(shè)計(jì)、智能系統(tǒng)三部分，以新課標(biāo)要求（人文素養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任、計(jì)算思維、理論與實(shí)踐結(jié)合、感知與體驗(yàn)為重）作為教材建構(gòu)的總要求，提出了每一個(gè)部分的主要內(nèi)容。其中四個(gè)部分主要按照線性順序排列，上一部分的學(xué)習(xí)為下一部分的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

一是人工智能基礎(chǔ)部分，主要包括人工智能概念、基本特征、發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)的學(xué)習(xí)，如表1所示。作為高中生來(lái)說(shuō)，已經(jīng)具有了相應(yīng)的抽象思維能力及學(xué)習(xí)自控力，能對(duì)抽象、乏味的概念進(jìn)行學(xué)習(xí)。將人工智能基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)作為人工智能課程的開端，既能讓學(xué)生對(duì)人工智能有一個(gè)整體把握，也為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣打下基礎(chǔ)。其次讓學(xué)生了解人工智能發(fā)展歷程，使其客觀面對(duì)人工智能技術(shù)給人類帶來(lái)的便利及潛在的威脅，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生人文素養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任的目的。對(duì)于課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，為使學(xué)生有更深刻、更有趣的體驗(yàn)，可選用一些人工智能產(chǎn)品讓學(xué)生感受人工智能，增加學(xué)生對(duì)于人工智能的體驗(yàn)與認(rèn)識(shí)。

根據(jù)加涅的教學(xué)設(shè)計(jì)理論，教學(xué)內(nèi)容的選擇與教學(xué)目標(biāo)息息相關(guān)。目標(biāo)決定著內(nèi)容的選擇范圍與方向。圍繞“人工智能初步”模塊課程目標(biāo)，將其融入教材的每一部分，“人工智能基礎(chǔ)模塊”應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)。

（1）相關(guān)領(lǐng)域人工智能產(chǎn)品的體驗(yàn)與使用，描述人工智能的概念及基本特征，了解人工智能的發(fā)展歷程及趨勢(shì)。

（2）了解人工智能對(duì)社會(huì)既會(huì)帶來(lái)巨大價(jià)值，也會(huì)帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)這一客觀現(xiàn)實(shí)。

（3）了解知識(shí)表示的基本方法。

二是算法與Python程序設(shè)計(jì)部分。課標(biāo)在必修模塊“數(shù)據(jù)與計(jì)算”中已明確提到了要掌握一種基本的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，對(duì)于高中生，通過(guò)編程與算法解決簡(jiǎn)單問(wèn)題，已成學(xué)生必須掌握的一種技能。算法是解決問(wèn)題的計(jì)算方法，是編寫程序的模型，在對(duì)人工智能有一個(gè)大致的了解并對(duì)人工智能相關(guān)程序模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對(duì)于人工智能核心算法的學(xué)習(xí)將會(huì)更加容易。同時(shí)算法對(duì)于問(wèn)題的解決是一步一步進(jìn)行的，有開始和結(jié)果。對(duì)于算法的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)成。周以真教授首先提出計(jì)算思維的概念，認(rèn)為計(jì)算思維是：“運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。”[8]它是一種解決復(fù)雜問(wèn)題的思維方式，與利用算法解決問(wèn)題的方式類似?？紤]到高中生的接受水平，對(duì)于人工智能核心算法的學(xué)習(xí)應(yīng)集中在簡(jiǎn)單算法學(xué)習(xí)上，主要是為大學(xué)算法學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)，因此可以掌握一兩種人工智能核心算法如啟發(fā)式搜索、決策樹。其次是了解當(dāng)前常用的人工智能技術(shù)（自然語(yǔ)言理解、圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別）的工作原理，清楚算法的是如何起作用的，并通過(guò)體驗(yàn)相關(guān)智能產(chǎn)品，感知人工智能技術(shù)。

Python程序語(yǔ)言在人工智能中的作用越發(fā)得到重視，是目前公認(rèn)的最適合人工智能的編程語(yǔ)言，在人工智能上使用Python具有“優(yōu)質(zhì)的文檔”、“平臺(tái)無(wú)關(guān)”、“可以在現(xiàn)在每一個(gè)*nix版本上使用”、“更加方便易學(xué)”、“設(shè)計(jì)好、快速、堅(jiān)固、可移植、可擴(kuò)展”[9]等特點(diǎn)。高中生掌握Python語(yǔ)言對(duì)于學(xué)習(xí)人工智能非常重要，將Python程序語(yǔ)言放在人工智能教材進(jìn)行學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生將Python與人工智能相結(jié)合。借助于必修模塊程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，文章認(rèn)為Python程序設(shè)計(jì)模塊需要涉及包括Python編程學(xué)習(xí)，同時(shí)為了對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)，教材應(yīng)強(qiáng)調(diào)該部分的實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)，主要以實(shí)際案例引入，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出方案，并通過(guò)相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)解決問(wèn)題。

該部分內(nèi)容目標(biāo)如下（如表2所示）：

（1）描述算法、啟發(fā)式搜索概念，了解算法的基本類型。

（2）掌握Python基本語(yǔ)法，學(xué)會(huì)一兩種Python庫(kù)的使用。

（3）分析具體實(shí)例，了解啟發(fā)式搜索等人工智能核心算法，利用算法與程序設(shè)計(jì)解決實(shí)際問(wèn)題。

三是對(duì)簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，主要是對(duì)所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)，是對(duì)知識(shí)的一種綜合運(yùn)用。教材應(yīng)提供給學(xué)生一些典型智能系統(tǒng)實(shí)例（AlphaGo、深藍(lán)等），讓學(xué)生對(duì)智能系統(tǒng)有一個(gè)大致了解，知道智能系統(tǒng)搭建的方法，并提供一些人工智能應(yīng)用實(shí)例，以激發(fā)學(xué)生自行搭建智能系統(tǒng)的興趣。結(jié)合選擇性必修模塊對(duì)于開源項(xiàng)目硬件的學(xué)習(xí)及人工智能應(yīng)用框架資源，設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際生活場(chǎng)景，通過(guò)合作學(xué)習(xí)，自行設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)，解決實(shí)際問(wèn)題。因此在智能系統(tǒng)部分，應(yīng)涉及理論與實(shí)踐的學(xué)習(xí)，主要是實(shí)踐。其中理論部分應(yīng)包括智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、智能系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析以及對(duì)智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理的了解。而實(shí)踐部分應(yīng)結(jié)合前三個(gè)部分的知識(shí)學(xué)習(xí)，將其融合，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)。

該部分內(nèi)容目標(biāo)如下（如表3所示）：

（1）體驗(yàn)常用的智能系統(tǒng)，描述智能系統(tǒng)的概念及典型應(yīng)用，了解簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

（2）分析典型的智能系統(tǒng)，清楚智能系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)原理。

（3）剖析具體智能系統(tǒng)實(shí)例，掌握一兩種常用人工智能開源框架，學(xué)會(huì)利用開源人工智能框架搭建人工智能應(yīng)用模塊，親歷設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的人工智能系統(tǒng)。

四是對(duì)于人工智能基礎(chǔ)、算法與Python程序設(shè)計(jì)、智能系統(tǒng)三部分的學(xué)習(xí)效果最終應(yīng)該通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程來(lái)體現(xiàn)。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[10]強(qiáng)調(diào)在中小學(xué)階段開展人工智能普及教育，其目的是為了借助于人工智能教學(xué)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力、數(shù)據(jù)分析能力、自我認(rèn)知能力、情感處理能力，彌補(bǔ)當(dāng)前教學(xué)存在的學(xué)無(wú)所用缺陷。因此對(duì)于人工智能教材的研究應(yīng)注意學(xué)生問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。對(duì)于人工智能基礎(chǔ)、算法與程序設(shè)計(jì)、智能系統(tǒng)三個(gè)部分的學(xué)習(xí)效果最終都應(yīng)該在實(shí)際問(wèn)題解決中體現(xiàn)出來(lái)。問(wèn)題解決的過(guò)程既是對(duì)知識(shí)的重現(xiàn)，也是對(duì)知識(shí)的再學(xué)習(xí)與重構(gòu)，問(wèn)題解決的好壞實(shí)質(zhì)是對(duì)學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)。在中學(xué)開展人工智能教育的目的是為了使學(xué)生適應(yīng)智能化的社會(huì)，能夠在智能化社會(huì)中生存。因此中學(xué)人工智能教材中問(wèn)題案例的選擇應(yīng)該是實(shí)際生活中真實(shí)存在的問(wèn)題。采用的案例應(yīng)該是實(shí)際生活中存在的案例或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的生活情景。學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，通過(guò)算法與編程實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng)，通過(guò)搭建簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)解決相關(guān)領(lǐng)域問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任與信息意識(shí)的培養(yǎng)。學(xué)生所學(xué)知識(shí)內(nèi)容應(yīng)該與實(shí)際生活掛鉤，對(duì)于教材內(nèi)容的選擇，文章認(rèn)為應(yīng)該以實(shí)際問(wèn)題或案例導(dǎo)入，通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)模式結(jié)構(gòu)來(lái)組織教材內(nèi)容。讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)知識(shí)，以典型的實(shí)際案例作為分析材料，如蘋果公司的Siri語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。幫助學(xué)生理解和學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識(shí)，能夠真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

新課標(biāo)提出人工智能教育應(yīng)該注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。對(duì)于當(dāng)前人工智能教材內(nèi)容存在的平鋪直敘基礎(chǔ)積累式的編排形式，并不能滿足中學(xué)人工智能教育所要達(dá)到的目的。因此需要改變當(dāng)前的教材內(nèi)容編排方式，以滿足學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)的需要。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式，改變了傳統(tǒng)的以教為主的教學(xué)模式，是指“將所要學(xué)習(xí)的新知識(shí)隱含在一個(gè)或幾個(gè)任務(wù)之中， 學(xué)生通過(guò)對(duì)所提的任務(wù)進(jìn)行分析、討論、明確它大體涉及哪些知識(shí)，在老師的指導(dǎo)幫助下找出解決問(wèn)題的方法，最后通過(guò)任務(wù)的完成而實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)”。[11]這種模式有助于對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，滿足了人工智能課程實(shí)踐活動(dòng)課的需要。因此對(duì)于教材的內(nèi)容編排，可按照任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。將傳統(tǒng)的以平鋪直敘基礎(chǔ)積累式的內(nèi)容編排改為“興趣導(dǎo)入（生活情景創(chuàng)設(shè)）—提出任務(wù)（提出具體問(wèn)題、問(wèn)題細(xì)化、案例分析）—嘗試練習(xí)、交流體會(huì)、學(xué)習(xí)提高、操作練習(xí)（引出實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手操作）—評(píng)價(jià)小結(jié)（知識(shí)總結(jié)、課后反思）”的編排設(shè)置。[12]

五、反思

中學(xué)人工智能教材的開發(fā)還處于起步階段，對(duì)中學(xué)人工智能教材的研究多為探索。人工智能教學(xué)內(nèi)容的選擇比較多樣，多由學(xué)校自主開發(fā)或選擇，還沒有形成一套比較完整的適合中學(xué)生學(xué)習(xí)的人工智能教材。對(duì)于人工智能教材的開發(fā)目前更為迫切的是建立一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行統(tǒng)一的人工智能教材編制。本文基于高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高中人工智能教材作了一點(diǎn)探究。當(dāng)前信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于人工智能的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容選擇僅在人工智能初步模塊有所體現(xiàn)，并沒有就中學(xué)人工智能課程體系單獨(dú)設(shè)置課程標(biāo)準(zhǔn)，人工智能初步模塊教學(xué)內(nèi)容的選擇更多傾向于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，在信息社會(huì)責(zé)任及信息意識(shí)方面的培養(yǎng)較少，因此，對(duì)于人工智能教材的開發(fā)還需要政府層面及相關(guān)專家的支持。

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（編輯：王曉明）