高中人工智能新課標教材的分析與比較

　　人工智能技術是當前信息技術應用和發展的熱點之一。2003年4月《普通高中技術課程標準（實驗稿）》（以下簡稱“新課標”）出臺，將“人工智能初步”列為五大選修模塊之一[1]，成為我國高中信息技術新課程改革的一大亮點，同時它也標志著我國人工智能教育向基礎教育領域邁出了第一步。
　　迄今為止，通過審定并已出版的高中人工智能新課標教材共有4個版本，它們分別由教育科學出版社、中國地圖出版社、上?？萍冀逃霭嫔绾蛷V東教育出版社組織人員編寫。為方便起見，以下將各出版社的教材簡稱為教科版、地圖版、上教版和廣教版。
　　“新課標”對“人工智能初步”模塊的要求[2]是教材編寫的依據?，F行的4冊《人工智能初步》教材以各自不同的角度對“新課標”所設置的課程目標進行了體現。本文以“新課標”的各項標準[3]與理念為基礎，采用比較分析法，對我國現行的4冊《人工智能初步》教材進行分析與比較。
　　
　　一、教材案例分析[4]
　　
　　1.教科版（李藝主編，2004年5月第1版）
　　（1）教材簡介
　　本冊教材共分六章，采用了“總—分”型的體系結構。在內容的設計上，以“實踐”總結、檢測學生習得知識的情況，讓學生親身體驗人工智能技術的獨特魅力。
　?。?）教材分析
　　第一，教材各章結構嚴謹、層次分明，對于“新課標”所涉及的三個模塊都能以“概念—原理—運用”為主線進行知識的傳遞。
　　第二，內容呈現形式多樣，圖文結合，從而形象、直觀地介紹了各知識點的內容。
　　第三，教材版面設計比較合理，除教學主體信息以外，每頁還留有空白供學生隨堂筆記。
　　第四，實踐活動設計較少，以知識的呈現為主。
　　
　　2.地圖版（祝智庭主編，2005年6月第1版）
　　（1）教材簡介
　　本冊教材根據“新課標”提出的主題結構設計了三個單元的學習內容。在內容的編排上，多用“任務”驅動，培養學生多視角看待問題的能力、創新思維能力和問題解決能力。
　?。?）教材分析
　　第一，教學內容的呈現方式多樣，并提供了大量的光盤素材和網絡素材。
　　第二，本冊教科書采用“任務驅動”法，但大多數只停留在操作層面，而沒有上升到理論的高度。
　　第三，教材內容有較大的彈性。同時，為學生提供了電子學習檔案袋和支持在線考試的相關資源，幫助學生建立良好的學習檔案和評價體系。
　　第四，教學輔助光盤里包含了教學中所需的大量素材，同時還集合了部分優秀的學生作品，能夠激發學生的學習動機。
　　
　　3.上教版（應吉康主編，2005年7月第1版）
　?。?）教材簡介
　　本冊教材共分五章，采用“總—分”型的體系結構。在內容的編排上，每一小節都以“活動”和“討論”為先導，充分調動學生的積極性，通過自我實踐和體驗來感受人工智能的魅力。
　　（2）教材分析
　　第一，本冊教材以“活動”為先導，進而引出各單元的教學內容。在每一章結束后都設計了“后續活動”、“評價”和“參考資料”，體系完整、結構嚴謹。
　　第二，教材使用圖標來表示各種教學活動，形象生動。
　　第三，內容整體看來呈現形式多樣，但各教學活動模塊內形式單一。
　　第四，引入了“提示板”，形式新穎，也是本教材最大的特色。
　　
　　4.廣教版（李冠英主編，2005年7月第1版）
　?。?）教材簡介
　　本冊教材共分五章，形成“總—分—總”的體系結構。在內容的編排上，以應用人工智能技術求解問題為主線，培養學生探索學習的精神和解決實際問題的能力。
　?。?）教材分析
　　第一，教學活動涉及任務、觀摩、交流、實踐、練習、拓展等欄目，豐富了學生的學習方式。
　　第二，在參與活動的形式上，既設計了學生個人活動，又設計了需要相互配合的小組活動，在發展個體特性的基礎上，也注重學生之間的協作與交流。
　　第三，圖文并茂。學生可以直觀地看到一些軟件的操作步驟。
　　第四，本教材的特點在于，每提出一個概念、特點或原理，都會讓學生圍繞教材提出的相關問題先行討論交流，并進行總結概括。
　　
　　二、教材比較[5]
　　
　　根據“新課標”所提倡的課程理念以及教材編制的要求，本文從“內容選擇”、“章節編排”、“活動組織”和“評價設計”四個方面對現行的人工智能教材進行比較分析。
　　
　　1.內容選擇
　　“新課標”對人工智能初步模塊設定了三個主題，并對每個主題給出了明確的內容標準。教材結合各自不同的特點和教學要求，選擇了不同的教學內容（見表1）。
　　
　　表1 各冊教材的內容選擇
　　
　　從各教材教學內容的選擇來看，教科版和廣教版的教材除選用了“新課標”中所指定的主題外，還加入了對人工智能未來與發展的介紹，內容相對豐富。對于人工智能未來發展的介紹可以開闊學生的思維，發揮他們的想象力，培養學生的創造能力。
　　
　　2.章節編排
　　“新課標”對內容的編排順序并沒有給出明確的規定，各教材根據不同的教學需要，對知識呈現的順序進行了不同的編排（見表2）。
　　
　　表2 各冊教材的章節編排
　　
　　從內容編排的結構來看，各教材對“人工智能語言”、“專家系統”和“知識表示”模塊的順序安排上有較大的差異。教科版和廣教版是以“人工智能語言—知識表示—專家系統”這一順序進行內容編排的；地圖版的編排順序是“知識表示—專家系統—人工智能語言”；上教版是按照“知識表示—人工智能語言—專家系統”這一順序進行內容呈現的。
　　從結構體系上看，教科版和上教版的教材更具有系統性，各章之間相對獨立、結構清晰。相對地，地圖版將“人工智能基礎知識”與“知識表示”、廣教版將“人工智能語言”和“知識表示”作為一章進行處理，缺乏相應的理論依據，結構相對雜亂，不具有系統性。
　　
　　3.活動組織
　　由于人工智能作為一門獨立的課程，在教學上具有一定的特殊性，因此在教學活動的設計上必須考慮到“如何讓學生在觀摩和體驗中，知道人工智能技術的原理，體驗人工智能技術的一般應用；如何結合Internet信息資源的搜索與利用來開展活動實踐?！盵6]現行教材根據高中學生的學習需要、風格偏好和認知水平的發展，各自設計了多種不同的教學活動(見表3)。
　　
　　表3 各冊教材的教學活動設計
　　
　　從各冊教材的教學活動設計來看，教科版的教材更傾向于與大學人工智能教材相接軌，注重知識的呈現、內容的豐富，而相對缺乏活動的設計；地圖版教材的教學活動比教科版豐富，但基本停留在對各個知識點的活動設計上，缺乏對章節的整體活動設計；上教版和廣教版的教材不僅對各個知識點的教學活動有所涉及，而且對每一章進行了評價設計，使每個學生都能參與到評價的工作中來，同時更加注重凸顯學生的主體地位，強調了師生、生生之間的交流；廣教版教材還在每一章之后作了“本章扼要回顧”的概念圖，幫助學生總結本章學習內容的重點與難點。
　　由于教學活動設計不同，對“新課標”中教學理念、教學思想、教學目標詮釋的不同，各冊教材呈現知識點的方式也有明顯差異?，F以人工智能概念的呈現方式對各冊教材進行比較說明（見表4）。
　　
　　表4 各冊教材的知識點呈現方式
　　
　　教科版和地圖版的教材注重對知識點的直接呈現，在進行簡短形象的導入后，對于每個知識點都直接切入，提高了效率，適合課堂教學使用。相比而言，地圖版和廣教版的教材則更注重對學生抽象思維能力的培養，在進行導入后，強調讓學生在自發討論交流和教師的引導中，對概念進行逐步抽象、概括，最終得出概念的基本陳述形式，為學生提供了一個自主學習的環境。
　　
　　4.評價設計
　　評價是教學活動中的一個重要組成部分，主要用來檢查教學質量、總結教學經驗。[7] 現行的教材中，教科版和地圖版沒有建立明確的評價體系，只能通過教師的經驗和教學理念，自己制定相應的評價標準，而上教版和廣教版的教材在每章結束后，都會給出一張評價表。上教版的評價表把各評價內容明確給出，由自己、同學和教師對學生的學習進行評價；廣教版的評價是針對小組活動而設立的，只給出了評價的參考標準，具體的評價內容可以由教師或學生自己設立，最后通過本組評價、他組評價和教師評價三個部分來完成多元化評價。[8]
　　從國內現行的人工智能初步教材比較的結果來看，教科版的教材較具科學性和系統性，各章節之間結構清晰，同時在教材頁面的設計上比較人性化。但教材偏重于知識的呈現，對教學活動的設計有明顯不足，并且所設計的教學活動內容大多停留在理論層面，缺少對學生獨立思考和動手實踐能力的培養。
　　地圖版的教材在設計上是最與眾不同的，只設計了三個單元的內容來呈現“新課標”所指定的三個主題?；顒由婕懊孑^廣，但是教材在內容的呈現和活動的安排上不夠合理，結構性、系統性較差。
　　上教版的教材也具有良好的系統性，不僅教學呈現的內容翔實，而且在教學活動的設計上也相對豐富。同時，教材也非常注重知識的延伸以及對教學活動的評價，在各章內容結束后，設計了后續活動和相應的評價，加強了師生之間的互動。
　　廣教版的教材從整體而言結構良好，但將“知識表示”與“人工智能語言”這兩個知識點放在同一章中進行呈現，缺乏良好的過渡銜接和充分的理論支持，這是其缺陷。優點是教學活動豐富多彩、形式多樣，給學生提供了更多的展示空間。
　　教材是課程體系和教學內容的重要載體。[9]通過上述比較，我們認為現行的4冊人工智能教材在設計上各具特色，并在一定程度上落實了“以學生發展為本”的教育思想，為師生選擇教材、開展課堂教學提供了一定的參考和指導。
　　
　　參考文獻
　　[1][2][3]教育部.普通高中技術課程標準(實驗)[M].北京：人民教育出版社，2003.
　　[4]吳秀杰.高中信息技術教材對課程實施的影響因素分析及對策研究[D].長春：東北師范大學，2003.
　　[5]張青.現行高中信息技術教材評述[J].課程·教材·教法，2005，（2）.
　　[6]張劍平.關于人工智能教育的思考[J].電化教育研究，2003，（1）.
　　[7]李穎.教學評價的意義和作用[J].北京教育學院學報，1994，（1）.
　　[8]盧遠乾.試論新課程理念下的教學評價[J].貴州教育，2006，（1）.
　　[9]陳亞玲.教材的作用、選用與使用[J].鹽城工學院學報，1999，（2）.