西北地區(qū)中學人工智能與編程教育：開展現(xiàn)狀、問題及對策

楊春梅 楊鴻武

摘 要：人工智能與編程教育在中學教育中逐漸受到重視，準確了解西北地區(qū)中學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)中學人工智能與編程教育發(fā)展規(guī)劃、促進其快速優(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所中學的抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，利用SPSS 23.0、Python、Excel等工具從學生和教師兩個維度進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）課程開設和學習需求存在供求矛盾，西北地區(qū)大部分中學沒有開設人工智能相關(guān)課程，但學生和教師對于學習人工智能相關(guān)知識的意愿均較為強烈;（2）師資力量不足，教師的人工智能與編程教育知識與素養(yǎng)欠缺;（3）教學資源差異較大，大部分中學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)果提出中學人工智能教育實施對策，以期為西北地區(qū)人工智能與編程教育的未來發(fā)展提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：西北地區(qū);中學;人工智能;編程教育;開展現(xiàn)狀;實施對策

中圖分類號：G40-057 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2021）06-0077-08

引言

中學人工智能與編程教育是加速國家教育事業(yè)高效發(fā)展、培養(yǎng)出創(chuàng)新人才的重要一步。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確提出在中小學設置人工智能相關(guān)課程?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標準》將《人工智能初步》加入選擇性必修課程?！督逃畔⒒?.0行動計劃》中指出要充分發(fā)展人工智能和編程課程。《2019年教育信息化和網(wǎng)絡安全工作要點》進一步強調(diào)在中學階段設置人工智能相關(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驗校、創(chuàng)新實驗室、校本選修課等形式探索中小學人工智能課程落地的有效措施。

中學人工智能與編程教育研究已成為基礎(chǔ)教育研究的熱點之一。吳鑫等[1]探索了小學人工智能課程的實施計劃與方案，趙飛龍等[2]構(gòu)建了中小學人工智能科普教育體系，王本陸等[3]構(gòu)建了中小學人工智能課程的教學體系。在中小學人工智能課程內(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、創(chuàng)造創(chuàng)新三層級的人工智能課程體系設計，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、中年級、高年級三階段編程教育應包含的課程內(nèi)容，學者們多基于宏觀角度進行闡述，未能從學生個體實際考慮到學生各個階段感興趣的內(nèi)容及其他外界因素。此外，詹澤慧等[7]、王東麗等[8]也嘗試對人工智能教材進行了不同層面的分析，但并沒有明確指出適合中學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、實施計劃、課程內(nèi)容、人工智能教材等方面，大多集中于知識理論層面的研究，未能結(jié)合我國各地實踐情況考慮到底該如何有效落地實施，同時針對我國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，缺少相應數(shù)據(jù)支撐。當前研究主要集中于北京等發(fā)達地區(qū)的中學人工智能教育問題[9][10]，對西北地區(qū)關(guān)注較少。所以此研究以西北地區(qū)某省某市22所中學為研究對象，對中學人工智能與編程教育實際現(xiàn)狀展開實證研究，利用SPSS 23.0、Python等工具從學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、課程設置、態(tài)度意愿以及當前存在的問題、差異等，并基于此提出中學開展人工智能與編程教育的對策及建議，為中學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)，力求對政府和學校順利開設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.學生版中學人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀自編問卷

“中學人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀調(diào)查問卷（學生版）”為自編問卷，包括學生對人工智能的了解情況、學校人工智能與編程教育現(xiàn)狀、學生對待人工智能與編程教育的態(tài)度意愿及課程設置建議。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.教師版中學人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀自編問卷

“中學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，包括學校人工智能及編程教育現(xiàn)狀，中學教師對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學生學習人工智能課程的看法、學校開設人工智能相關(guān)課程的必要性及存在的問題。通過對問卷的可靠性分析，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)查對象為西北地區(qū)某省某市中學學生和教師，綜合考慮學校、年級、性別變量進行分層隨機抽樣。學生版問卷隨機抽取50名中學生進行預發(fā)放，教師版問卷采取和3名教師面對面溝通方式針對存在的問題進行修正。學生紙質(zhì)問卷合計發(fā)放1430份，回收1269份，有效回收率88.7%，剔除無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%。其中初中學段和普通高中學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、工學與理學類分別占39.8%、26%、24.1%，其他學科占比10.1%。

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

二、中學人工智能與編程教育開展現(xiàn)狀分析及結(jié)果初探

（一）從學生視角出發(fā)

1.中學生對人工智能的認識現(xiàn)狀

通過對人工智能概念、產(chǎn)品、程序、倫理道德問題等題項的數(shù)據(jù)分析，99.2%的學生聽說過人工智能，其中37%的學生聽說過并且有所了解;94.8%的學生使用過如語音輸入法、刷臉解鎖等人工智能產(chǎn)品;93.6%的學生知道一些具有人工智能功能的程序，如智能掃地機器人、無人機等。在對人工智能的進一步了解情況調(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)應用領(lǐng)域（25.4%）的學生占比較多，知道一些人工智能技術(shù)的操作流程及實現(xiàn)原理（14.2%）和能夠運用一些人工智能技術(shù)（13.9%）的學生次之;除了對人工智能知識、應用層面的了解，98%的學生也關(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.不同學校人工智能相關(guān)課程開設情況

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

3.學生在校學習人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿

總體情況良好，但不同學校、不同學段、不同性別的學生在校學習人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿存在顯著差異。

89.2%的學生愿意在學校系統(tǒng)地學習人工智能相關(guān)課程，但實際自學過的人數(shù)僅占42.9%。為了進一步探究不同學校、不同學段、不同性別的學生在學習人工智能相關(guān)課程態(tài)度意愿方面的差異性，本研究利用SPSS 23.0軟件進行卡方檢驗分析，具體結(jié)果如下。

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

（2）初中學段學生在校學習人工智能相關(guān)課程態(tài)度意愿高于高中學段學生，初中階段自學過的人數(shù)占比較多。將抽樣學校學段與是否愿意在校學習人工智能相關(guān)課程的人數(shù)進行卡方檢驗分析，結(jié)果顯示不同學段的學生在校學習人工智能相關(guān)課程態(tài)度意愿上存在顯著差異（p<0.05）。通過對兩者的數(shù)據(jù)進行分析可以進一步得到，初中學段的學生比高中學段的學生更愿意在學校學習人工智能相關(guān)課程。同時初中階段和高中階段的學生在是否自學上也存在顯著差異（p<0.05），初中階段自學過的人數(shù)占比遠超過高中階段的人數(shù)占比。由此說明，初中學生對人工智能的學習意愿更強烈。

（3）不同性別學生在校學習人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿不存在顯著差異，但在是否自學過相關(guān)課程方面，自學過相關(guān)課程的男生超過女生。卡方檢驗結(jié)果表明不同性別的學生在學習人工智能相關(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學習人工智能相關(guān)知識。

4.學生對機器人、人臉識別、情緒識別等內(nèi)容比較感興趣

在人工智能課程中設置與學生興趣相符合的人工智能內(nèi)容能夠有效促進中學人工智能教育的實施與發(fā)展。本研究利用Python對學生回答的文本進行關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計分析，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，表示學生對此內(nèi)容越感興趣。表1呈現(xiàn)了頻次為20以上的學生感興趣內(nèi)容的高頻關(guān)鍵詞，共18個。排在前10的分別是智能機器人、人臉識別、智能語音、情緒識別、策略游戲、機器翻譯、機器人技術(shù)、人機對弈、計算機視覺、口語對話。

5.學生對學校人工智能課程設置的期待

開設內(nèi)容能夠包含機器人教育，開設形式以興趣社團為主，開設時間為兩學期及以上，課時為每周兩節(jié)。

從學生的視角出發(fā)考慮學校的人工智能課程具體應該如何設置，有助于制訂出符合學生心意的課程實施方案。基于此，本研究從課程開設內(nèi)容、開設形式、開設時間以及課時安排四個方面進行分析。在課程開設內(nèi)容上：38.7%的學生希望人工智能課程能夠包含機器人教育，28.8%的學生選擇編程教育，STEAM教育和創(chuàng)客教育次之，分別占15.9%、14.5%。開設內(nèi)容不隨初高中學段發(fā)生變化，均以機器人教育為主，編程次之。開設形式上：興趣社團占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，均以興趣社團形式開設為主。開設時間上：開設兩學期（26.7%）及兩學期以上（58.8%）居多，一學期次之（12.1%）。具體開設時間段上：依次是第二學期、第一學期、第三學期、第四學期、第五學期、第六學期，分別占比24.7%、23.9%、19.3%、14.6%、8.8%、8.7%。初高中學生在開設時間段的選擇上存在差異，初中學生選第二、三學期較多，高中學生選第一、二學期較多。課時安排上：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，學生們對于機器人教育和編程教育這兩方面的內(nèi)容比較感興趣，85.5%的學生希望人工智能相關(guān)課程能夠開設兩學期及以上，且主要集中在第二學期、第一學期、第三學期，同時也有60.7%的學生希望一周能夠設置兩節(jié)課及以上，說明學生們非常愿意在學校系統(tǒng)性、完整性地學習與人工智能相關(guān)的一些課程，并希望能夠長時間接觸與學習人工智能相關(guān)的知識。但在開設形式方面，學生們更希望以興趣社團的形式進行學習。

（二）從教師視角出發(fā)

1.教師對人工智能的認識現(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)操作流程及實現(xiàn)原理（4.3%）的教師比較少。大多數(shù)教師對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，樣本學校大部分教師對人工智能相關(guān)知識的學習淺嘗輒止，聽說過和使用過相關(guān)產(chǎn)品的占比較多，而對其背后深層次實現(xiàn)原理的了解比較少，間接反映出人工智能教育在學校教育中的滯后性，加強教師人工智能知識的培訓學習是學校開展人工智能教育不可忽視的一個方面。

2.人工智能與編程教育課程開展現(xiàn)狀

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

研究從學校人工智能課程開設內(nèi)容、開設形式、師資情況等方面進一步分析。47.6%的教師表示學校未開設過人工智能相關(guān)課程，不同學校存在顯著差異（p<0.05）。學校人工智能相關(guān)課程具體情況：（1）開設內(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）編程類課程開設形式：必修占38.1%，選修占23.8%，興趣課和競賽形式分別占14.3%和4.8%，未開過占19%。（3）人工智能或機器人課程開設形式：競賽類占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%的教師表示學校從未舉行過“人工智能”相關(guān)講座。綜上，近一半學校開展過以機器人、編程為主的人工智能相關(guān)教育，但學校均沒有專門開設過人工智能課程，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。機器人課程主要是以中小學的機器人競賽形式開展，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，初高中學校尚沒有一門正式的人工智能課程，中學人工智能教育有待進一步開拓和提升。

3.教師對待人工智能相關(guān)課程的態(tài)度意愿

總體趨勢較好，不存在顯著差異。所有的教師都認為人工智能對將來的生活工作會產(chǎn)生影響。76.2%的教師對人工智能及編程教育比較感興趣。57.1%的教師自學過人工智能相關(guān)課程，并且95.2%的教師愿意學習人工智能相關(guān)課程并接受系統(tǒng)培訓。通過卡方檢驗分析，不同學校的教師在是否感興趣（p=0.738）、是否自學過（p=0.383）、是否愿意學習人工智能相關(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，大部分教師對于人工智能教育持肯定態(tài)度，且愿意加強自身對人工智能知識的培訓學習。

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)系的觀點主要分為兩類：人工智能課程內(nèi)容應該包含在信息技術(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)展狀況，人工智能在學校還未引起教師足夠的重視，人工智能教育意識還比較薄弱。另一方面也為我們在學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開設，也可以考慮將人工智能知識滲透嵌入現(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，或者依托于項目實踐活動進行開展，到底何種形式更有助于學校人工智能教育的開展值得我們進一步探究。

5.學生在學校學習人工智能相關(guān)課程的方式

教師們一致認為現(xiàn)在的中學生應該在學校系統(tǒng)地學習人工智能相關(guān)知識。在學習方式上， 52.4%的教師認為學生最好以理論和實踐相結(jié)合的方式進行學習，42.9%的教師認為學生以體驗式學習為主，重在對人工智能技術(shù)的體驗。進一步探究初高中階段學習方式的差異，發(fā)現(xiàn)初中階段70%的教師認為應該以理論與實踐相結(jié)合的方式進行學習，而高中階段更多的是體驗式學習（54.5%），理論與實踐結(jié)合的方式次之（36.4%）。在學習程度方面，40.9%的教師認為學生對人工智能相關(guān)課程的學習應達到能夠應用的程度，31.8%的教師認為學生學完之后應該能理解相關(guān)知識，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，教師基本都認為學生要達到應用人工智能技術(shù)的水平。綜上，教師比較注重學生對于人工智能相關(guān)課程的學習，在初高中的學習方式上存在一些區(qū)別，初中偏向于理論與實踐結(jié)合，而高中更偏向于體驗，與其他眾多學者提出來的初中以體驗為主，高中以創(chuàng)新運用為主存在相悖之處，但究竟哪種學習方式更適合學生還需要深入研究。從整體上來說，全面普及推廣人工智能相關(guān)課程時要注重實踐內(nèi)容的開展，讓學生能夠沉浸式地體驗、學習及運用，在此基礎(chǔ)上設計完成一些人工智能作品。

6.學校開展人工智能與編程教育還存在較大挑戰(zhàn)

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

三、討論與結(jié)論

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

（一）中學人工智能與編程教育有待落地實施

1.中學人工智能與編程教育意識較薄弱

通過對數(shù)據(jù)的描述分析、差異分析可以得出，相關(guān)教育部門以及學校對待人工智能重視度有待提升，需加強政策、資金等相關(guān)支持;教師對人工智能及編程教育的認知不清晰、相關(guān)知識學習不夠系統(tǒng)，針對人工智能相關(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;學生對于人工智能的了解停留在淺層次，自學過的人數(shù)比較少，不同學校、不同學段的學生在了解情況、態(tài)度意愿等方面存在差異。整體的情況充分反映出中學人工智能意識較薄弱，具體體現(xiàn)在學生、教師、學校等諸多方面，學校人工智能相關(guān)教育尚未受到廣泛重視。

2.人工智能與編程教育實踐較欠缺

學校尚未有成規(guī)模、成體系的人工智能課程。在此次抽樣調(diào)查學校中，與人工智能教育相關(guān)的活動主要是以樂高機器人為主的興趣社團及機器人比賽，完成機器人組裝和程序下載安裝等相對簡單的操作，而這僅局限于抽樣學校中比較好的學校，其他一般的中學甚至沒有接觸過與人工智能相關(guān)的技術(shù)，在學校也沒有相關(guān)的興趣社團等。同時由于學校沒有專業(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)教師負責，但他們表示從未接受過相關(guān)的專業(yè)培訓，很少使用學校配備的人工智能相關(guān)設備，也不知道如何使用。由此可見，人工智能相關(guān)教育還未在中學有規(guī)模、有體系地實施開展過，在實踐方面存在的問題不僅是實踐形式單一，同時也缺乏專業(yè)的師資隊伍去帶動、引領(lǐng)。

（二）中學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尚未有正式的人工智能與編程課程，想真正落地實施人工智能與編程教育還存在許多亟待解決的問題，主要歸納如下。

1.頂層化設計需繼續(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、設備等方面。目前中學實施人工智能教育的支持政策及文件還不充分，無法與人工智能的發(fā)展速度相匹配。人工智能教育還沒有真正納入國家、省、市、縣、校五級教育發(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準、教材的規(guī)范性與可實施性有待提升

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)的課程標準。目前針對人工智能課程標準的研究比較少，沒有相對比較權(quán)威系統(tǒng)的課程標準出臺。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)境較為簡單

調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，學校設備一般，相對比較簡單，沒有足以支撐人工智能課程開設的環(huán)境。而且通過對教師訪談了解到，大多數(shù)學校的配備設施只有信息技術(shù)機房，所以學校的人工智能環(huán)境建設也有待加強。

4.人工智能與編程意識較為薄弱

學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。自學過人工智能相關(guān)知識的教師和學生人數(shù)也比較少。學校、教師、學生等人工智能和編程意識有待加強。

5.教師的人工智能教學知識欠缺

從教師自身來說，一些教師對人工智能相關(guān)知識了解不深入且沒有系統(tǒng)地學過相關(guān)知識或是接受過相關(guān)的培訓;從外界因素來說，很少有與人工智能課程相配套的教材、課程標準、學習資源、學習平臺等足以支持指導教師進行這一系列的學習活動，使教師想教卻不知從何教起、如何教起。

四、中學實施人工智能與編程教育的對策及建議

目前中學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校開設。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。課程開設和學習需求存在供求矛盾、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，我認為人工智能相關(guān)課程要在學校持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展，首先需要加強完善人工智能教育的頂層設計，形成自上而下的總體規(guī)劃，完善相關(guān)政策、制定課程標準等;其次學校要結(jié)合客觀現(xiàn)狀，明確定位和發(fā)展目標，從環(huán)境資源建設、設備建設、課程建設、教師建設等多方面著手，可以從以下這幾方面考慮。

（一）完善人工智能相關(guān)課程標準和教材資源

配套的人工智能與編程教育課程標準對于人工智能相關(guān)課程的教學目標設定、教學過程實施以及教學評價反饋等具有重要的指導作用及衡量標準。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?，F(xiàn)實情況制定和編寫系統(tǒng)的、科學的、本土化的課程標準和教材，各校可以因地制宜地選擇具有本土特色的教材進行使用。

（二）搭建中學人工智能與編程教育環(huán)境

實踐性比較強的人工智能與編程教育尤其需要購買相關(guān)設備、建設相關(guān)教學環(huán)境、配置人工智能學習資源，增強學生的體驗式學習感受，激發(fā)學生人工智能及編程學習興趣，引領(lǐng)學生學會運用一些人工智能技術(shù)，深刻理解背后原理。

（三）加強中學人工智能教師隊伍建設

人工智能教育對于教師來說也是一個全新的挑戰(zhàn)，教師要同時具備人工智能教育相關(guān)的知識儲備和實踐技能。因此，相關(guān)部門需要注重針對教師人工智能相關(guān)知識的培訓、研修等，組織教師間定期的人工智能交流分享會或技能大賽等，逐步培養(yǎng)出一支強大的中學人工智能教師隊伍。同時教師自身也應保持對人工智能的積極學習意識，努力緊跟人工智能時代趨勢，隨時為人工智能與編程相關(guān)教育做好準備。

（四）中學人工智能相關(guān)課程開設的一些具體建議

基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果從學生的角度提出幾個課程開設的具體建議：在開設內(nèi)容上，可以考慮以機器人教育、計算機視覺、智能語音等為主;在開設時間上，初中以第二、三學期為主，一周可以考慮兩節(jié)，高中以第一、二學期為主，一周一節(jié)為主;在開設形式上，可以考慮結(jié)合社團形式的滲透性課程或項目實踐活動;在教學方法上，我們要慎重考慮初中傾向理論與實踐相結(jié)合的方式，高中更傾向體驗式學習;在學習目標上，要考慮基本原理知識的理解與人工智能技術(shù)的運用雙管齊下。

參考文獻

[1]吳鑫.小學創(chuàng)客教育初級人工智能作品的設計：以開源機器人“小菠蘿”存錢罐作品為例 [J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2018，28（6）：122-126.

[2]趙飛龍，鐘錕，劉敏.人工智能科普教育探究：以初中“語音合成”課為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2018，28（5）：5-11.

[3][5]王本陸，千京龍，盧億雷，等.簡論中小學人工智能課程的建構(gòu)[J].教育研究與實驗，2018（4）：37-43.

[4]謝忠新，曹楊璐，李盈.中小學人工智能課程內(nèi)容設計探究[J].中國電化教育，2019（4）：17-22.

[6]孫丹，李艷.國內(nèi)外青少年編程教育的發(fā)展現(xiàn)狀、研究熱點及啟示：兼論智能時代我國編程教育的實施策略[J].遠程教育雜志，2019，37（3）：47-60.

[7]詹澤慧，鐘柏昌.高中人工智能教育應該教什么和如何教：基于四本《人工智能初步》教材的內(nèi)容分析[J].電化教育研究，2020，41（6）：68-74，82.

[8]王東麗，周德青，王亞如，等.中小學人工智能教材綜述：基于45本已出版教材的分析[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2021，31（2）：19-25.

[9]張志新，杜慧，高露，等.發(fā)達地區(qū)中小學人工智能課程建設現(xiàn)狀、問題與對策：以某“新一線”城市為例探討[J].中國電化教育，2020（9）：40-49.

[10]馬濤，趙峰，王有學，等.海淀區(qū)中小學人工智能教育發(fā)展之路[J].中國電化教育，2019（5）：128-132.

（責任編輯 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