关于教师对人工智能教材编写意见的调查分析

“人工智能”一词最初是在1956年达特莱斯会议(Dartmouth Conference)上提出的，60年多年来，取得了长足的发展，成了一门广泛的交叉和前沿科学。特别是2016年谷歌公司的基于深度学习的Alpha Go战胜了围棋世界冠军，又一次引爆了人们对人工智能的热情。现在，人工智能已被视为推动现代社会进步的主要核心技术力量之一。目前，人工智能已经开始服务于工业、经济、农业、环境、医疗、教育等众多领域，切实推动了社会的进步[1]。2017年7月8日国务院最新下发了《新一代人工智能发展规划》(以下简称《规划》)，《规划》明确了我国新一代人工智能发展的战略目标。为了促进人工智能课程的开设，本文调查了教师对人工智能教材编写的意见，期望能为人工智能教材的编写提供帮助。

一、研究问题与问卷设计

本文的研究问题主要是教师对人工智能教材的编写意见和建议的调查分析，针对研究问题以调查问卷的方式展开，在《中国现代教育装备》杂志的帮助和支持下，调查了西南、华东、华北、华中、华南、西北六大地区共计102位学科教师。问卷的内容包含两部分：第一部分是被调查者的基本信息，包括学历、教龄、所教科目、所在学校的性质和所在学校的地区；第二部分设置了2个问题，一是您是否了解人工智能，二是谈谈您对中小学人工智能课程教材编写的意见和建议。六大地区共收回问卷102份，去掉没有回答第二部分问题的无效问卷，有效问卷共计63份。

二、研究方法和过程

本文数据的处理主要运用内容分析法，内容分析法是一种对研究内容客观、系统、定量描述的研究方法[2]，处理过程分为三步，分别是：有效语句的判断、关键词提取、归纳宏观类属。

1.有效语句的判断

对所有的有效问卷做有效语句的判断，处理过程如下：“望国家政府能真正加大对山区的投入，建议上级领导多来随机看看我们这里的办公环境”“对人工智能方面缺乏相关专业知识，难以给出建议”等不符合本文要研究的内容，视为无效语句；“应结合农村学生实际，从基础做起，特别要注重培养学生的动手能力”“应该由浅到深，考虑农村中学学生的实际情况”等则为有效语句，63份有效问卷中有效语句共计133句。详细的统计结果见表1。

表1 调查问卷统计表

2.关键词提取

对133句有效语句仔细研读分析，然后提取出关键词。提取关键词过程为：“教材资源要贴近生活”“教材应该由浅到深”“考虑农村中学学生的实际情况”提取出3个关键词，分别是：“贴近生活”“由浅到深”“实际情况”。对问卷中的133个有效语句进行初步的关键词提取，统计出的关键词有“由浅到深”“按层次编写”“简单到复杂”“逐步渗透”“有指导和案例”“实用性”“趣味性”“贴近生活”“实践性”“切合实际”“创新精神”“实践能力”“动手操作”等共计133个。

3.归纳宏观类属

对提取的关键词再分析，对表达意思相近的关键词和对教材编写相同维度的内容归纳为一类，如“由浅到深”和“简单到复杂”表达意思相似，则归纳为同一个宏观类属，“实用性”“趣味性”都是表达教材编写的原则归纳为一类。对所有关键词分析，总共归纳为四类，分别是：教材编写的内容和结构、教材编写的原则、教材对学生的能力培养和其他(见表2)。

表2 关键词及宏观类属

三、调查结果分析

1.教材的内容和结构

对于教材的内容和结构方面，教师关注点较高的有：教材的内容和结构要根据学生的年龄特点和学段特点按层次编写、从易到难；教材的内容要贴近实际生活；教材内容方面除了信息技术内容之外，还应该加入心理学和脑科学等相关内容；教材编写时要有具体的指导和案例。现阶段，从小学到高中没有完整的、系统的人工智能课程体系，也没有人工智能教材，学生也没有学习过人工智能课程，所以在教材的编写时要从易到难，从简单入手，具有层次性，内容要贴近生活，小学教材的内容不宜过难过深，应该浅显易懂，要根据学生的学段和年龄特点编写适合学生学习的内容。在编写教材时，要充分考虑学生的认知发展规律，选取的话题和案例要贴近生活。在制定教学目标时要层次递进，在小学阶段，主要是让学生能描述人工智能的基本概念；了解人工智能的基础知识；知道人工智能的应用领域；会使用一种人工智能语言解决简单问题；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的魅力，增强对人工智能、信息技术发展前景的向往和未来生活的追求。中学阶段可进一步提高要求，解决多种类型、难度较大的问题，学生能在已有的教材基础之上进行创新开发。此外，在教材的内容上，多数教师提出还要编写具体的案例，目前学校没有人工智能课程，教师几乎没有人工智能课程的教学经验，具体的案例可以帮助教师更好地开展教学工作。

2.教材的编写原则

在教材的编写原则这一宏观类属中，关注点最高的四方面分别是：实用性、趣味性、衔接性、科学性。(1)实用性。人工智能应用的范围非常广泛，涉及日常生产生活的方方面面，包括计算机科学、金融贸易、医药、玩具和游戏，教材编写时可以选取和日常生活相关的话题和案例，以实际生活作为出发点，学生能从自己的生活中切身感受到人工智能的影响，将人工智能技术应用到生活中。(2)趣味性。小学阶段的学生大都处于7～12岁，若从小学开始设置人工智能的相关课程，富有趣味性的语言、话题和情境材料，能引起学生的学习兴趣，学生有兴趣才能激发他们的学习积极性。若是初高中阶段开始设置人工智能相关课程，具有趣味性的教材也能引起学生学习的兴趣。(3)衔接性。人工智能如果作为独立的部分加入到课程中，在教材编写时要特别注意教材之间的衔接性，从两方面分析，一是人工智能教材本身的衔接性，是垂直上升的，不同学段的教材之间的过渡要具有衔接性，不能呈现断层状态；二是学科间的衔接性，是螺旋上升的，人工智能涉及的学科知识较多，有物理、数学、计算机科学等，所以人工智能教材编写时还要考虑其他学科知识的衔接。例如，学生还没有学习编程方面的内容，而人工智能教材中却已经涉及编程内容，学生在学习时就难以理解，这既给教师的教学增加难度，也不利于学生整个知识体系的学习建构。(4)科学性。人工智能是一门涉及广泛而又新兴发展的学科，许多概念的界定和理解可能还未确定。所以，人工智能教材的内容应该力图科学、客观、准确，使用通俗易懂而又严谨的语言诠释基本概念，整个课程的教材要体现科学性。

3.学生的能力培养

关于学生的能力培养，教师认为动手能力和实践能力比较重要。人工智能教材面向全体学生介绍人工智能知识和它所运用到的技术方法，教材应注重培养学生的实践能力、动手能力，教材中针对学生动手实操的部分在小学阶段学生的完成度高些，不宜太过复杂，学生在学习过程中的成就感会激励他们，从而增加学生对学习人工智能课程内容的热情。调查中也有部分教师提出要关注学生创新能力和合作学习能力的培养，学生的创新能力影响到他们是否能利用自己已学的知识去对旧的事物进行再创造，创新能力的核心是创新思维。目前，人工智能技术处在正在发展的阶段，未来的发展离不开创新能力，若要开设人工智能课程，那么在编写教材时就要体现出对学生创新思维和创新能力的培养。在动手操作环节，可以设置一些活动让学生合作完成，以此培养学生之间的合作学习。

4.其他方面

调查的各地区教育发展水平具有差异性，同地区的不同省份的教育发展水平也不一致，所以人工智能教材的编写除了以上三方面还有以下3点需要注意。第一，要加强教师培训。人工智能作为一门新兴学科，教师并没有经过系统的培训学习，甚至有些教师并不了解人工智能，调查中有61位被调查者表示不了解人工智能，比例高达59.2%，所以在师资方面，学校要重视教师的培训，师资力量对于一门课程的开展尤为重要。第二，教材编写时要提供教学所用的设备，人工智能涉及的学科种类较多，教学设备的选择也具有多样化，在教材编写时要考虑各地区的具体情况，提供较为统一的教学设备。第三，学校可设置兴趣小组，让有能力的学生进行深入的学习，让有潜力的学生能展示自己的能力和成果，培养创新能力。

四、结语

人工智能是当今社会的热门研究领域。目前，我国缺少人工智能领域的人才，学校作为教育之地，应该为国家培养人工智能领域的创新型人才。2018年3月，南京大学就正式成立人工智能学院。中小学开设人工智能课程尤为必要。教材在课程实施过程中起着至关重要的作用，专家、教师科研人员等多方人员共同参与讨论，才能编制适合学生和教师使用的教材，本研究是对教师意见的调查结果分析，教师对人工智能教材的编写意见与建议期望能为人工智能教材的编写提供帮助。