鐘祖榮 胡淑均 陳捷

為了解中學(xué)生對(duì)于人工智能知識(shí)的掌握情況，以便對(duì)開(kāi)展人工智能的教育和相關(guān)應(yīng)用提出建議，課題組于2019年10～11月組織了此項(xiàng)調(diào)查。調(diào)查使用自編問(wèn)卷《中學(xué)生關(guān)于人工智能的調(diào)查問(wèn)卷》（高中學(xué)生卷），共計(jì)26道題目，除了學(xué)生基本信息外，主要了解學(xué)生關(guān)于人工智能的已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)獲得途徑、學(xué)習(xí)的意愿希望等三個(gè)維度的情況。共發(fā)放問(wèn)卷594份，收回594份，回收率100%，其中有效問(wèn)卷576份，有效問(wèn)卷率97%。我們進(jìn)行了描述性的統(tǒng)計(jì)，部分項(xiàng)目進(jìn)行了推斷統(tǒng)計(jì)。由于個(gè)別題目有學(xué)生未能填寫(xiě)而出現(xiàn)系統(tǒng)缺失，所以有的項(xiàng)合計(jì)總數(shù)達(dá)不到576。調(diào)查的高中生基本情況如圖1，影響因素上，家中有從事IT行業(yè)的家人或親人的有163人，占28.3%。

調(diào)研結(jié)果與分析

調(diào)研結(jié)果我們從學(xué)生對(duì)人工智能的知識(shí)了解、學(xué)習(xí)途徑、學(xué)習(xí)愿望三個(gè)方面進(jìn)行陳述和分析。另外，也對(duì)不同對(duì)象在人工智能學(xué)習(xí)興趣、人工智能課程興趣、從事相關(guān)工作興趣等方面的差異進(jìn)行分析。

1. 學(xué)生對(duì)人工智能的了解

有一道題是調(diào)研學(xué)生對(duì)人工智能的總體了解程度，其中，一點(diǎn)都不知道的20人，占3.5%;聽(tīng)過(guò)人工智能這個(gè)詞但不了解具體內(nèi)容的87人，占15.1%;知道人工智能的一些生活應(yīng)用案例的332人，占57.6%;大概知道人工智能的基本原理的89人，占15.5%;知道人工智能實(shí)現(xiàn)方法的42人，占7.3%。這個(gè)分布呈現(xiàn)典型的正態(tài)分布。而多數(shù)的情況是只知道一些應(yīng)用案例，這說(shuō)明總體上處于較簡(jiǎn)單的了解水平上。

我們通過(guò)一些具體的題目來(lái)了解學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)情況。其中，問(wèn)到生活中使用的電器是否有人工智能，84%的學(xué)生認(rèn)為一部分有，看來(lái)多數(shù)的判斷是對(duì)的。

在識(shí)別人工智能的功能方面，對(duì)于語(yǔ)音助手絕大部分學(xué)生都認(rèn)同，但對(duì)于圖像識(shí)別和指紋識(shí)別是人工智能功能的判斷則低一些，具體情況如表1。這說(shuō)明至少20%的學(xué)生對(duì)人工智能的實(shí)質(zhì)了解并不清楚。

關(guān)于人工智能涉及的學(xué)科有哪些的調(diào)查，學(xué)生回答占第一位的是計(jì)算機(jī)科學(xué)，占第二位的是數(shù)學(xué)。再次是仿生學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等。這個(gè)結(jié)果可能和人工智能與學(xué)科聯(lián)系的緊密程度有關(guān)，有相對(duì)直接或者相對(duì)間接的，但實(shí)際上都涉及。諸如心理學(xué)是研究人類(lèi)智能的，與人工智能關(guān)系密切;倫理學(xué)要研究人工智能的倫理問(wèn)題;醫(yī)學(xué)則是研究人工智能與醫(yī)療的關(guān)系問(wèn)題，如遠(yuǎn)程診療、智能醫(yī)療等，屬于應(yīng)用型的交叉學(xué)科。

對(duì)人工智能的價(jià)值判斷，也是其中重要的內(nèi)容，當(dāng)然這方面可能更多具有主觀性。關(guān)于人工智能帶來(lái)的危機(jī)，63%的學(xué)生支持;總體認(rèn)為利大于弊的只有32.5%。對(duì)于人工智能的作用，學(xué)生認(rèn)為第一位的是取代人類(lèi)的重復(fù)勞動(dòng)，具體情況如表2。

關(guān)注人工智能在大學(xué)的發(fā)展，也可以看作學(xué)生對(duì)人工智能信息的了解情況。這方面，只有大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)設(shè)立人工智能課程一項(xiàng)比例達(dá)60%，我們認(rèn)為這是學(xué)生的一種推測(cè)，其他方面了解較少，這也屬于正?，F(xiàn)象，具體情況如表3。

關(guān)于人工智能應(yīng)用的情況，屬于體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)范疇。我們了解到有56.3%的學(xué)生使用過(guò)智能家具，這與學(xué)生的生活和家庭有關(guān);有35%的學(xué)生使用過(guò)機(jī)器人，這應(yīng)該與在學(xué)校參加相關(guān)活動(dòng)或課程相關(guān);而無(wú)人駕駛，有24.2%的學(xué)生使用過(guò)，也可能與有的學(xué)校有此項(xiàng)目有關(guān);也有23%的學(xué)生都沒(méi)有接觸過(guò)這些設(shè)備。

2.學(xué)生了解人工智能的途徑

學(xué)生是如何了解人工智能的？我們對(duì)渠道進(jìn)行了調(diào)查。第一位的是媒體，占80%，其次是科普讀物、活動(dòng)等，來(lái)自學(xué)校教學(xué)的只占到43%，如圖2。

這反映了兩點(diǎn)：一是通過(guò)課外渠道，多是了解一些新聞、案例、事件，不是系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，這與前述學(xué)生對(duì)人工智能的了解程度大多為了解應(yīng)用案例是一致的、吻合的;二是說(shuō)明學(xué)校教育教學(xué)還只在部分學(xué)校開(kāi)展，學(xué)校教育在這方面還需要加大力度、擴(kuò)大規(guī)模。

在了解學(xué)校是否開(kāi)設(shè)人工智能課程時(shí)，有6.8%的學(xué)生選擇了必修課程，27%的學(xué)生選擇了選修課程，這兩項(xiàng)合計(jì)為33.9%，而開(kāi)設(shè)機(jī)器人課程的比例為36.6%，嚴(yán)格說(shuō)這還不是人工智能課程。如果把機(jī)器人課程也計(jì)入，則可達(dá)到78.1%。這與示范高中學(xué)生占79%應(yīng)有一定關(guān)聯(lián)。有19.8%的學(xué)生選擇學(xué)校沒(méi)有開(kāi)設(shè)人工智能課程。這可能與部分學(xué)校缺乏師資或課程內(nèi)容有關(guān)。

從參加人工智能相關(guān)競(jìng)賽看，68%的學(xué)生沒(méi)有參加過(guò)任何有關(guān)競(jìng)賽，31%的學(xué)生參加過(guò)。在這31%的學(xué)生中又以智能小車(chē)和機(jī)器人比賽為主，如圖3。

編程是人工智能的基礎(chǔ)，也是信息技術(shù)課程中的重要內(nèi)容。有76.6%的學(xué)生在學(xué)校的課程中學(xué)習(xí)過(guò)，此外還有20.3%的學(xué)生在課外活動(dòng)中學(xué)習(xí)過(guò)，有18.2%在校外學(xué)習(xí)過(guò)。

關(guān)于學(xué)習(xí)人工智能或機(jī)器人課程的有趣性，30.9%的學(xué)生反映非常有趣，41.8%的學(xué)生反映比較有趣，兩項(xiàng)合計(jì)達(dá)到72.7%，總體看學(xué)生是覺(jué)得有趣的，一般及以下的合計(jì)占25%。

3.學(xué)生對(duì)人工智能學(xué)習(xí)的希望

學(xué)生對(duì)人工智能學(xué)習(xí)的希望，主要有學(xué)習(xí)意愿、學(xué)習(xí)內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域和對(duì)學(xué)校的希望四個(gè)方面。

（1）學(xué)習(xí)意愿。首先是學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿。非常愿意和愿意的合計(jì)70%，一般的占23.3%，不太愿意和不愿意的5.8%。如果將“非常愿意”到“不愿意”分別賦分5～1，高中學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的意愿平均分為3.95，高于平均分（3分）。

其次是將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研的意愿，非常愿意和愿意的占42.2%，一般的占39.4%，不太愿意和不愿意的占16.8%。如果將“非常愿意”到“不愿意”分別賦分5～1，高中學(xué)生將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域的工作或科研的意愿平均分為3.37，高于平均分（3分）。應(yīng)該說(shuō)，有此意愿的達(dá)到40%以上，平均分達(dá)到3.37分，已經(jīng)是很高的比例。某種意義上也反映出學(xué)生對(duì)未來(lái)人工智能應(yīng)用的普遍性認(rèn)識(shí)。

（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容。首先是學(xué)習(xí)目標(biāo)上，學(xué)生對(duì)各項(xiàng)目標(biāo)內(nèi)容大體在50%以上，依次為編程技能、解決生活問(wèn)題、計(jì)算機(jī)操作方法、解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題、計(jì)算思維，相對(duì)而言，算法知識(shí)比例較低為41.7%。

其次，在開(kāi)設(shè)活動(dòng)方面，排第一位的是體驗(yàn)人工智能產(chǎn)品，占63.5%，其次是搭建人工智能作品、參觀人工智能企業(yè)?？梢?jiàn)學(xué)生更希望有實(shí)際的體驗(yàn)、參觀，增加感性的認(rèn)識(shí)。

再次，在感興趣的應(yīng)用領(lǐng)域，比例較高的依次為：智能機(jī)器人（57.2%）、虛擬個(gè)人助理（50.4%）、語(yǔ)音翻譯（44.3%）、手勢(shì)控制（42.6%）、情景感知計(jì)算（38.3%），其他比較專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)域，諸如深度學(xué)習(xí)、語(yǔ)音識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等的比例更低一些。這反映出學(xué)生更多的偏向應(yīng)用領(lǐng)域。

（3）應(yīng)用領(lǐng)域。調(diào)查結(jié)果顯示，排在前面的還是實(shí)際生活領(lǐng)域，如外出時(shí)翻譯（70.8%）、網(wǎng)上購(gòu)物（60.8%）。其次是學(xué)習(xí)方面，諸如上課學(xué)習(xí)（50.2%）、課外活動(dòng)（49%）、做作業(yè)（42.5%）。

（4）對(duì)學(xué)校的希望。學(xué)生的希望依次為人工智能實(shí)驗(yàn)室（63.7%）、學(xué)習(xí)材料和軟件（54.3%）、人工智能課程（49%），其他如興趣小組（46.2%）、師資（39.4%）等。

4.不同對(duì)象對(duì)人工智能或機(jī)器人課程的興趣與課程學(xué)習(xí)意愿差異

（1）城鄉(xiāng)差異。如果學(xué)校開(kāi)設(shè)了人工智能或機(jī)器人課程，學(xué)生對(duì)這些課程的興趣從“枯燥無(wú)趣”“不太有趣”“一般”“比較有趣”“非常有趣”分別賦分1～5，我們發(fā)現(xiàn)，城區(qū)學(xué)生對(duì)人工智能課程的興趣平均分為3.98，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村學(xué)生平均分為4.09，略高于城區(qū)學(xué)生，但二者差異不顯著（p=0.435>0.05）。

同樣，將學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)課程的意愿從“不愿意”到“非常愿意”分別賦分1～5，我們發(fā)現(xiàn)，城區(qū)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿平均分為3.93，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村學(xué)生平均分為4.07，略高于城區(qū)學(xué)生，但二者差異不顯著（p=0.365>0.05）

（2）示范高中與非示范高中學(xué)生差異。示范性高中與非示范性高中學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣的平均分分別為3.97、4.06，非示范性高中學(xué)生的人工智能課程學(xué)習(xí)興趣略高于示范性高中學(xué)生;但二者差異并不顯著（t=0.994，p=0.320>0.05）。

在學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿方面，示范性高中與非示范性高中生的平均分分別為3.94、3.97，非示范性高中學(xué)生的人工智能課程學(xué)習(xí)意愿略高于示范性高中生，但二者差異并不顯著（t=-0.379，p=0.705>0.05）。

5.不同對(duì)象將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿差異

（1）城鄉(xiāng)差異。將學(xué)生將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿從“不愿意”到“非常愿意”分別賦分1～5，城區(qū)學(xué)生將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿平均分為3.36，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村學(xué)生平均分為3.40，略高于城區(qū)學(xué)生，但二者差異不顯著（p=0.81>0.05）。

（2）示范高中與非示范高中學(xué)生差異。示范高中學(xué)生將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿平均分為3.36，非示范高中學(xué)生平均分為3.42，略高于示范高中學(xué)生，但二者差異不顯著（p=0.6>0.05）。

6.家中是否有從事信息技術(shù)工作的親人對(duì)學(xué)生人工智能興趣、學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿以及將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿的差異分析

數(shù)據(jù)顯示，家中有從事信息技術(shù)的親人的學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣和學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿、將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿的平均分分別為4.08、4.02、3.59;而家中沒(méi)有從事信息技術(shù)的親人的學(xué)生上述三組數(shù)據(jù)分別為3.95、3.91、3.28，都低于家中有從事信息技術(shù)的親人的學(xué)生。但在對(duì)學(xué)校開(kāi)設(shè)的人工智能課程的興趣和學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿上差異并不顯著，但在將來(lái)愿意從事人工智能領(lǐng)域工作或科研上差異顯著（t=3.301，p=0.01<0.05）。

7.對(duì)人工智能課程的興趣與學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿、學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿與將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿的相關(guān)分析

人工智能課程的興趣與學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿相關(guān)分析。數(shù)據(jù)顯示，高中學(xué)生對(duì)人工智能課程的興趣與學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿相關(guān)系數(shù)為0.721，非常顯著（p=.000<0.01）。

學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿與將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿的相關(guān)分析。高中學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿與將來(lái)從事人工智能領(lǐng)域工作或科研意愿的相關(guān)系數(shù)為0.665，非常顯著（p=.000<0.01）。

調(diào)查結(jié)論與教學(xué)建議

1.調(diào)查結(jié)論

（1）高中學(xué)生對(duì)人工智能的了解大多還是對(duì)應(yīng)用案例的了解，在對(duì)人工智能的功能應(yīng)用、相關(guān)學(xué)科、價(jià)值判斷等方面的了解部分是正確合理的，部分則不夠正確合理。（2）高中學(xué)生學(xué)習(xí)的途徑是多樣的，媒體是了解學(xué)習(xí)的重要渠道。學(xué)校多數(shù)開(kāi)設(shè)了相關(guān)課程或內(nèi)容，多數(shù)學(xué)生覺(jué)得課程學(xué)習(xí)有趣。參加過(guò)相關(guān)比賽的是少數(shù)。（3）大多數(shù)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)人工智能有意愿，且40%的學(xué)生愿意從事相關(guān)的工作或科研。（4）學(xué)生愿意學(xué)習(xí)的領(lǐng)域偏重應(yīng)用的方面，對(duì)于基礎(chǔ)的東西比例較低。學(xué)生更喜歡體驗(yàn)、參觀、制作等方式學(xué)習(xí)。（5）學(xué)生希望學(xué)校在人工智能的實(shí)驗(yàn)室、課程、資源等方面是具備條件的。（6）高中學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣與學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿顯著相關(guān)，學(xué)習(xí)人工智能課程的意愿與將來(lái)從事相關(guān)工作的意愿顯著相關(guān)。（7）在學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣、意愿、將來(lái)從事相關(guān)工作的意愿等方面，高中學(xué)生沒(méi)有城鄉(xiāng)差異、沒(méi)有示范校和非示范校之間的差異。（8）家中有從事IT行業(yè)的家人或親人，對(duì)學(xué)生將來(lái)從事人工智能相關(guān)工作或科研有顯著影響。

2.教學(xué)建議

（1）加強(qiáng)高中人工智能課程建設(shè)。加強(qiáng)師資培訓(xùn)，確保所有學(xué)校都能開(kāi)設(shè)人工智能課程，選用好的教材，保證人工智能課程的課時(shí)。教研和培訓(xùn)部門(mén)做好相應(yīng)支持和指導(dǎo)。

（2）學(xué)校要建設(shè)好實(shí)驗(yàn)室，提供較豐富的軟件和資源供學(xué)生學(xué)習(xí)。人工智能實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的重要場(chǎng)所和設(shè)施，應(yīng)該根據(jù)人工智能技術(shù)的多方面內(nèi)容進(jìn)行建設(shè)，使學(xué)生獲得多方面的體驗(yàn)感受。

（3）加強(qiáng)人工智能教學(xué)改進(jìn)，注重興趣培養(yǎng)，注重學(xué)生在應(yīng)用方面的學(xué)習(xí)，注重學(xué)生的參觀體驗(yàn)。

（4）注重因材施教，對(duì)今后有意愿從事相關(guān)工作的學(xué)生提供更多指導(dǎo)和資源，為其今后選報(bào)相關(guān)高校及專(zhuān)業(yè)、從事相關(guān)工作打下更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

注：本文系北京市教育委員會(huì)社科計(jì)劃一般課題“中小學(xué)人工智能教育與智能教育應(yīng)用對(duì)策研究”（SM201850061002）的研究成果之一

作者單位：北京教育學(xué)院