關(guān)于教師對人工智能教材編寫意見的調(diào)查分析

“人工智能”一詞最初是在1956年達特萊斯會議(Dartmouth Conference)上提出的，60年多年來，取得了長足的發(fā)展，成了一門廣泛的交叉和前沿科學(xué)。特別是2016年谷歌公司的基于深度學(xué)習(xí)的Alpha Go戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍，又一次引爆了人們對人工智能的熱情?，F(xiàn)在，人工智能已被視為推動現(xiàn)代社會進步的主要核心技術(shù)力量之一。目前，人工智能已經(jīng)開始服務(wù)于工業(yè)、經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療、教育等眾多領(lǐng)域，切實推動了社會的進步[1]。2017年7月8日國務(wù)院最新下發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)，《規(guī)劃》明確了我國新一代人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略目標。為了促進人工智能課程的開設(shè)，本文調(diào)查了教師對人工智能教材編寫的意見，期望能為人工智能教材的編寫提供幫助。

一、研究問題與問卷設(shè)計

本文的研究問題主要是教師對人工智能教材的編寫意見和建議的調(diào)查分析，針對研究問題以調(diào)查問卷的方式展開，在《中國現(xiàn)代教育裝備》雜志的幫助和支持下，調(diào)查了西南、華東、華北、華中、華南、西北六大地區(qū)共計102位學(xué)科教師。問卷的內(nèi)容包含兩部分：第一部分是被調(diào)查者的基本信息，包括學(xué)歷、教齡、所教科目、所在學(xué)校的性質(zhì)和所在學(xué)校的地區(qū)；第二部分設(shè)置了2個問題，一是您是否了解人工智能，二是談?wù)勀鷮χ行W(xué)人工智能課程教材編寫的意見和建議。六大地區(qū)共收回問卷102份，去掉沒有回答第二部分問題的無效問卷，有效問卷共計63份。

二、研究方法和過程

本文數(shù)據(jù)的處理主要運用內(nèi)容分析法，內(nèi)容分析法是一種對研究內(nèi)容客觀、系統(tǒng)、定量描述的研究方法[2]，處理過程分為三步，分別是：有效語句的判斷、關(guān)鍵詞提取、歸納宏觀類屬。

1.有效語句的判斷

對所有的有效問卷做有效語句的判斷，處理過程如下：“望國家政府能真正加大對山區(qū)的投入，建議上級領(lǐng)導(dǎo)多來隨機看看我們這里的辦公環(huán)境”“對人工智能方面缺乏相關(guān)專業(yè)知識，難以給出建議”等不符合本文要研究的內(nèi)容，視為無效語句；“應(yīng)結(jié)合農(nóng)村學(xué)生實際，從基礎(chǔ)做起，特別要注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力”“應(yīng)該由淺到深，考慮農(nóng)村中學(xué)學(xué)生的實際情況”等則為有效語句，63份有效問卷中有效語句共計133句。詳細的統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 調(diào)查問卷統(tǒng)計表

2.關(guān)鍵詞提取

對133句有效語句仔細研讀分析，然后提取出關(guān)鍵詞。提取關(guān)鍵詞過程為：“教材資源要貼近生活”“教材應(yīng)該由淺到深”“考慮農(nóng)村中學(xué)學(xué)生的實際情況”提取出3個關(guān)鍵詞，分別是：“貼近生活”“由淺到深”“實際情況”。對問卷中的133個有效語句進行初步的關(guān)鍵詞提取，統(tǒng)計出的關(guān)鍵詞有“由淺到深”“按層次編寫”“簡單到復(fù)雜”“逐步滲透”“有指導(dǎo)和案例”“實用性”“趣味性”“貼近生活”“實踐性”“切合實際”“創(chuàng)新精神”“實踐能力”“動手操作”等共計133個。

3.歸納宏觀類屬

對提取的關(guān)鍵詞再分析，對表達意思相近的關(guān)鍵詞和對教材編寫相同維度的內(nèi)容歸納為一類，如“由淺到深”和“簡單到復(fù)雜”表達意思相似，則歸納為同一個宏觀類屬，“實用性”“趣味性”都是表達教材編寫的原則歸納為一類。對所有關(guān)鍵詞分析，總共歸納為四類，分別是：教材編寫的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)、教材編寫的原則、教材對學(xué)生的能力培養(yǎng)和其他(見表2)。

表2 關(guān)鍵詞及宏觀類屬

三、調(diào)查結(jié)果分析

1.教材的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)

對于教材的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)方面，教師關(guān)注點較高的有：教材的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)要根據(jù)學(xué)生的年齡特點和學(xué)段特點按層次編寫、從易到難；教材的內(nèi)容要貼近實際生活；教材內(nèi)容方面除了信息技術(shù)內(nèi)容之外，還應(yīng)該加入心理學(xué)和腦科學(xué)等相關(guān)內(nèi)容；教材編寫時要有具體的指導(dǎo)和案例?，F(xiàn)階段，從小學(xué)到高中沒有完整的、系統(tǒng)的人工智能課程體系，也沒有人工智能教材，學(xué)生也沒有學(xué)習(xí)過人工智能課程，所以在教材的編寫時要從易到難，從簡單入手，具有層次性，內(nèi)容要貼近生活，小學(xué)教材的內(nèi)容不宜過難過深，應(yīng)該淺顯易懂，要根據(jù)學(xué)生的學(xué)段和年齡特點編寫適合學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容。在編寫教材時，要充分考慮學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律，選取的話題和案例要貼近生活。在制定教學(xué)目標時要層次遞進，在小學(xué)階段，主要是讓學(xué)生能描述人工智能的基本概念；了解人工智能的基礎(chǔ)知識；知道人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域；會使用一種人工智能語言解決簡單問題；知道人工智能對人類學(xué)習(xí)、生活的影響；通過感受人工智能技術(shù)的魅力，增強對人工智能、信息技術(shù)發(fā)展前景的向往和未來生活的追求。中學(xué)階段可進一步提高要求，解決多種類型、難度較大的問題，學(xué)生能在已有的教材基礎(chǔ)之上進行創(chuàng)新開發(fā)。此外，在教材的內(nèi)容上，多數(shù)教師提出還要編寫具體的案例，目前學(xué)校沒有人工智能課程，教師幾乎沒有人工智能課程的教學(xué)經(jīng)驗，具體的案例可以幫助教師更好地開展教學(xué)工作。

2.教材的編寫原則

在教材的編寫原則這一宏觀類屬中，關(guān)注點最高的四方面分別是：實用性、趣味性、銜接性、科學(xué)性。(1)實用性。人工智能應(yīng)用的范圍非常廣泛，涉及日常生產(chǎn)生活的方方面面，包括計算機科學(xué)、金融貿(mào)易、醫(yī)藥、玩具和游戲，教材編寫時可以選取和日常生活相關(guān)的話題和案例，以實際生活作為出發(fā)點，學(xué)生能從自己的生活中切身感受到人工智能的影響，將人工智能技術(shù)應(yīng)用到生活中。(2)趣味性。小學(xué)階段的學(xué)生大都處于7～12歲，若從小學(xué)開始設(shè)置人工智能的相關(guān)課程，富有趣味性的語言、話題和情境材料，能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生有興趣才能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。若是初高中階段開始設(shè)置人工智能相關(guān)課程，具有趣味性的教材也能引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。(3)銜接性。人工智能如果作為獨立的部分加入到課程中，在教材編寫時要特別注意教材之間的銜接性，從兩方面分析，一是人工智能教材本身的銜接性，是垂直上升的，不同學(xué)段的教材之間的過渡要具有銜接性，不能呈現(xiàn)斷層狀態(tài)；二是學(xué)科間的銜接性，是螺旋上升的，人工智能涉及的學(xué)科知識較多，有物理、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等，所以人工智能教材編寫時還要考慮其他學(xué)科知識的銜接。例如，學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)編程方面的內(nèi)容，而人工智能教材中卻已經(jīng)涉及編程內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)時就難以理解，這既給教師的教學(xué)增加難度，也不利于學(xué)生整個知識體系的學(xué)習(xí)建構(gòu)。(4)科學(xué)性。人工智能是一門涉及廣泛而又新興發(fā)展的學(xué)科，許多概念的界定和理解可能還未確定。所以，人工智能教材的內(nèi)容應(yīng)該力圖科學(xué)、客觀、準確，使用通俗易懂而又嚴謹?shù)恼Z言詮釋基本概念，整個課程的教材要體現(xiàn)科學(xué)性。

3.學(xué)生的能力培養(yǎng)

關(guān)于學(xué)生的能力培養(yǎng)，教師認為動手能力和實踐能力比較重要。人工智能教材面向全體學(xué)生介紹人工智能知識和它所運用到的技術(shù)方法，教材應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、動手能力，教材中針對學(xué)生動手實操的部分在小學(xué)階段學(xué)生的完成度高些，不宜太過復(fù)雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的成就感會激勵他們，從而增加學(xué)生對學(xué)習(xí)人工智能課程內(nèi)容的熱情。調(diào)查中也有部分教師提出要關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力和合作學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，學(xué)生的創(chuàng)新能力影響到他們是否能利用自己已學(xué)的知識去對舊的事物進行再創(chuàng)造，創(chuàng)新能力的核心是創(chuàng)新思維。目前，人工智能技術(shù)處在正在發(fā)展的階段，未來的發(fā)展離不開創(chuàng)新能力，若要開設(shè)人工智能課程，那么在編寫教材時就要體現(xiàn)出對學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在動手操作環(huán)節(jié)，可以設(shè)置一些活動讓學(xué)生合作完成，以此培養(yǎng)學(xué)生之間的合作學(xué)習(xí)。

4.其他方面

調(diào)查的各地區(qū)教育發(fā)展水平具有差異性，同地區(qū)的不同省份的教育發(fā)展水平也不一致，所以人工智能教材的編寫除了以上三方面還有以下3點需要注意。第一，要加強教師培訓(xùn)。人工智能作為一門新興學(xué)科，教師并沒有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，甚至有些教師并不了解人工智能，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59.2%，所以在師資方面，學(xué)校要重視教師的培訓(xùn)，師資力量對于一門課程的開展尤為重要。第二，教材編寫時要提供教學(xué)所用的設(shè)備，人工智能涉及的學(xué)科種類較多，教學(xué)設(shè)備的選擇也具有多樣化，在教材編寫時要考慮各地區(qū)的具體情況，提供較為統(tǒng)一的教學(xué)設(shè)備。第三，學(xué)?？稍O(shè)置興趣小組，讓有能力的學(xué)生進行深入的學(xué)習(xí)，讓有潛力的學(xué)生能展示自己的能力和成果，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語

人工智能是當今社會的熱門研究領(lǐng)域。目前，我國缺少人工智能領(lǐng)域的人才，學(xué)校作為教育之地，應(yīng)該為國家培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新型人才。2018年3月，南京大學(xué)就正式成立人工智能學(xué)院。中小學(xué)開設(shè)人工智能課程尤為必要。教材在課程實施過程中起著至關(guān)重要的作用，專家、教師科研人員等多方人員共同參與討論，才能編制適合學(xué)生和教師使用的教材，本研究是對教師意見的調(diào)查結(jié)果分析，教師對人工智能教材的編寫意見與建議期望能為人工智能教材的編寫提供幫助。