高中人工智能新課標(biāo)教材的分析與比較

　　人工智能技術(shù)是當(dāng)前信息技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的熱點(diǎn)之一。2003年4月《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）出臺(tái)，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(shù)新課程改革的一大亮點(diǎn)，同時(shí)它也標(biāo)志著我國人工智能教育向基礎(chǔ)教育領(lǐng)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(biāo)教材共有4個(gè)版本，它們分別由教育科學(xué)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(jiǎn)稱為教科版、地圖版、上教版和廣教版。
　　“新課標(biāo)”對(duì)“人工智能初步”模塊的要求[2]是教材編寫的依據(jù)。現(xiàn)行的4冊(cè)《人工智能初步》教材以各自不同的角度對(duì)“新課標(biāo)”所設(shè)置的課程目標(biāo)進(jìn)行了體現(xiàn)。本文以“新課標(biāo)”的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)[3]與理念為基礎(chǔ)，采用比較分析法，對(duì)我國現(xiàn)行的4冊(cè)《人工智能初步》教材進(jìn)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）
　?。?）教材簡(jiǎn)介
　　本冊(cè)教材共分六章，采用了“總—分”型的體系結(jié)構(gòu)。在內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，以“實(shí)踐”總結(jié)、檢測(cè)學(xué)生習(xí)得知識(shí)的情況，讓學(xué)生親身體驗(yàn)人工智能技術(shù)的獨(dú)特魅力。
　?。?）教材分析
　　第一，教材各章結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次分明，對(duì)于“新課標(biāo)”所涉及的三個(gè)模塊都能以“概念—原理—運(yùn)用”為主線進(jìn)行知識(shí)的傳遞。
　　第二，內(nèi)容呈現(xiàn)形式多樣，圖文結(jié)合，從而形象、直觀地介紹了各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容。
　　第三，教材版面設(shè)計(jì)比較合理，除教學(xué)主體信息以外，每頁還留有空白供學(xué)生隨堂筆記。
　　第四，實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)較少，以知識(shí)的呈現(xiàn)為主。
　　
　　2.地圖版（祝智庭主編，2005年6月第1版）
　?。?）教材簡(jiǎn)介
　　本冊(cè)教材根據(jù)“新課標(biāo)”提出的主題結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了三個(gè)單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在內(nèi)容的編排上，多用“任務(wù)”驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生多視角看待問題的能力、創(chuàng)新思維能力和問題解決能力。
　?。?）教材分析
　　第一，教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式多樣，并提供了大量的光盤素材和網(wǎng)絡(luò)素材。
　　第二，本冊(cè)教科書采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”法，但大多數(shù)只停留在操作層面，而沒有上升到理論的高度。
　　第三，教材內(nèi)容有較大的彈性。同時(shí)，為學(xué)生提供了電子學(xué)習(xí)檔案袋和支持在線考試的相關(guān)資源，幫助學(xué)生建立良好的學(xué)習(xí)檔案和評(píng)價(jià)體系。
　　第四，教學(xué)輔助光盤里包含了教學(xué)中所需的大量素材，同時(shí)還集合了部分優(yōu)秀的學(xué)生作品，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。
　　
　　3.上教版（應(yīng)吉康主編，2005年7月第1版）
　?。?）教材簡(jiǎn)介
　　本冊(cè)教材共分五章，采用“總—分”型的體系結(jié)構(gòu)。在內(nèi)容的編排上，每一小節(jié)都以“活動(dòng)”和“討論”為先導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，通過自我實(shí)踐和體驗(yàn)來感受人工智能的魅力。
　?。?）教材分析
　　第一，本冊(cè)教材以“活動(dòng)”為先導(dǎo)，進(jìn)而引出各單元的教學(xué)內(nèi)容。在每一章結(jié)束后都設(shè)計(jì)了“后續(xù)活動(dòng)”、“評(píng)價(jià)”和“參考資料”，體系完整、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)。
　　第二，教材使用圖標(biāo)來表示各種教學(xué)活動(dòng)，形象生動(dòng)。
　　第三，內(nèi)容整體看來呈現(xiàn)形式多樣，但各教學(xué)活動(dòng)模塊內(nèi)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(jiǎn)介
　　本冊(cè)教材共分五章，形成“總—分—總”的體系結(jié)構(gòu)。在內(nèi)容的編排上，以應(yīng)用人工智能技術(shù)求解問題為主線，培養(yǎng)學(xué)生探索學(xué)習(xí)的精神和解決實(shí)際問題的能力。
　?。?）教材分析
　　第一，教學(xué)活動(dòng)涉及任務(wù)、觀摩、交流、實(shí)踐、練習(xí)、拓展等欄目，豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。
　　第二，在參與活動(dòng)的形式上，既設(shè)計(jì)了學(xué)生個(gè)人活動(dòng)，又設(shè)計(jì)了需要相互配合的小組活動(dòng)，在發(fā)展個(gè)體特性的基礎(chǔ)上，也注重學(xué)生之間的協(xié)作與交流。
　　第三，圖文并茂。學(xué)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(diǎn)在于，每提出一個(gè)概念、特點(diǎn)或原理，都會(huì)讓學(xué)生圍繞教材提出的相關(guān)問題先行討論交流，并進(jìn)行總結(jié)概括。
　　
　　二、教材比較[5]
　　
　　根據(jù)“新課標(biāo)”所提倡的課程理念以及教材編制的要求，本文從“內(nèi)容選擇”、“章節(jié)編排”、“活動(dòng)組織”和“評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)”四個(gè)方面對(duì)現(xiàn)行的人工智能教材進(jìn)行比較分析。
　　
　　1.內(nèi)容選擇
　　“新課標(biāo)”對(duì)人工智能初步模塊設(shè)定了三個(gè)主題，并對(duì)每個(gè)主題給出了明確的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。教材結(jié)合各自不同的特點(diǎn)和教學(xué)要求，選擇了不同的教學(xué)內(nèi)容（見表1）。
　　
　　表1 各冊(cè)教材的內(nèi)容選擇
　　
　　從各教材教學(xué)內(nèi)容的選擇來看，教科版和廣教版的教材除選用了“新課標(biāo)”中所指定的主題外，還加入了對(duì)人工智能未來與發(fā)展的介紹，內(nèi)容相對(duì)豐富。對(duì)于人工智能未來發(fā)展的介紹可以開闊學(xué)生的思維，發(fā)揮他們的想象力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
　　
　　2.章節(jié)編排
　　“新課標(biāo)”對(duì)內(nèi)容的編排順序并沒有給出明確的規(guī)定，各教材根據(jù)不同的教學(xué)需要，對(duì)知識(shí)呈現(xiàn)的順序進(jìn)行了不同的編排（見表2）。
　　
　　表2 各冊(cè)教材的章節(jié)編排
　　
　　從內(nèi)容編排的結(jié)構(gòu)來看，各教材對(duì)“人工智能語言”、“專家系統(tǒng)”和“知識(shí)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(shí)表示—專家系統(tǒng)”這一順序進(jìn)行內(nèi)容編排的；地圖版的編排順序是“知識(shí)表示—專家系統(tǒng)—人工智能語言”；上教版是按照“知識(shí)表示—人工智能語言—專家系統(tǒng)”這一順序進(jìn)行內(nèi)容呈現(xiàn)的。
　　從結(jié)構(gòu)體系上看，教科版和上教版的教材更具有系統(tǒng)性，各章之間相對(duì)獨(dú)立、結(jié)構(gòu)清晰。相對(duì)地，地圖版將“人工智能基礎(chǔ)知識(shí)”與“知識(shí)表示”、廣教版將“人工智能語言”和“知識(shí)表示”作為一章進(jìn)行處理，缺乏相應(yīng)的理論依據(jù)，結(jié)構(gòu)相對(duì)雜亂，不具有系統(tǒng)性。
　　
　　3.活動(dòng)組織
　　由于人工智能作為一門獨(dú)立的課程，在教學(xué)上具有一定的特殊性，因此在教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)上必須考慮到“如何讓學(xué)生在觀摩和體驗(yàn)中，知道人工智能技術(shù)的原理，體驗(yàn)人工智能技術(shù)的一般應(yīng)用；如何結(jié)合Internet信息資源的搜索與利用來開展活動(dòng)實(shí)踐?！盵6]現(xiàn)行教材根據(jù)高中學(xué)生的學(xué)習(xí)需要、風(fēng)格偏好和認(rèn)知水平的發(fā)展，各自設(shè)計(jì)了多種不同的教學(xué)活動(dòng)(見表3)。
　　
　　表3 各冊(cè)教材的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
　　
　　從各冊(cè)教材的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)來看，教科版的教材更傾向于與大學(xué)人工智能教材相接軌，注重知識(shí)的呈現(xiàn)、內(nèi)容的豐富，而相對(duì)缺乏活動(dòng)的設(shè)計(jì)；地圖版教材的教學(xué)活動(dòng)比教科版豐富，但基本停留在對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的活動(dòng)設(shè)計(jì)上，缺乏對(duì)章節(jié)的整體活動(dòng)設(shè)計(jì)；上教版和廣教版的教材不僅對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)活動(dòng)有所涉及，而且對(duì)每一章進(jìn)行了評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，使每個(gè)學(xué)生都能參與到評(píng)價(jià)的工作中來，同時(shí)更加注重凸顯學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)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(xué)生總結(jié)本章學(xué)習(xí)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
　　由于教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)不同，對(duì)“新課標(biāo)”中教學(xué)理念、教學(xué)思想、教學(xué)目標(biāo)詮釋的不同，各冊(cè)教材呈現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的方式也有明顯差異?，F(xiàn)以人工智能概念的呈現(xiàn)方式對(duì)各冊(cè)教材進(jìn)行比較說明（見表4）。
　　
　　表4 各冊(cè)教材的知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)方式
　　
　　教科版和地圖版的教材注重對(duì)知識(shí)點(diǎn)的直接呈現(xiàn)，在進(jìn)行簡(jiǎn)短形象的導(dǎo)入后，對(duì)于每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都直接切入，提高了效率，適合課堂教學(xué)使用。相比而言，地圖版和廣教版的教材則更注重對(duì)學(xué)生抽象思維能力的培養(yǎng)，在進(jìn)行導(dǎo)入后，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在自發(fā)討論交流和教師的引導(dǎo)中，對(duì)概念進(jìn)行逐步抽象、概括，最終得出概念的基本陳述形式，為學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)的環(huán)境。
　　
　　4.評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)
　　評(píng)價(jià)是教學(xué)活動(dòng)中的一個(gè)重要組成部分，主要用來檢查教學(xué)質(zhì)量、總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。[7] 現(xiàn)行的教材中，教科版和地圖版沒有建立明確的評(píng)價(jià)體系，只能通過教師的經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)理念，自己制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而上教版和廣教版的教材在每章結(jié)束后，都會(huì)給出一張?jiān)u價(jià)表。上教版的評(píng)價(jià)表把各評(píng)價(jià)內(nèi)容明確給出，由自己、同學(xué)和教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)；廣教版的評(píng)價(jià)是針對(duì)小組活動(dòng)而設(shè)立的，只給出了評(píng)價(jià)的參考標(biāo)準(zhǔn)，具體的評(píng)價(jià)內(nèi)容可以由教師或?qū)W生自己設(shè)立，最后通過本組評(píng)價(jià)、他組評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)三個(gè)部分來完成多元化評(píng)價(jià)。[8]
　　從國內(nèi)現(xiàn)行的人工智能初步教材比較的結(jié)果來看，教科版的教材較具科學(xué)性和系統(tǒng)性，各章節(jié)之間結(jié)構(gòu)清晰，同時(shí)在教材頁面的設(shè)計(jì)上比較人性化。但教材偏重于知識(shí)的呈現(xiàn)，對(duì)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)有明顯不足，并且所設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容大多停留在理論層面，缺少對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
　　地圖版的教材在設(shè)計(jì)上是最與眾不同的，只設(shè)計(jì)了三個(gè)單元的內(nèi)容來呈現(xiàn)“新課標(biāo)”所指定的三個(gè)主題?；顒?dòng)涉及面較廣，但是教材在內(nèi)容的呈現(xiàn)和活動(dòng)的安排上不夠合理，結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性較差。
　　上教版的教材也具有良好的系統(tǒng)性，不僅教學(xué)呈現(xiàn)的內(nèi)容翔實(shí)，而且在教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)上也相對(duì)豐富。同時(shí)，教材也非常注重知識(shí)的延伸以及對(duì)教學(xué)活動(dòng)的評(píng)價(jià)，在各章內(nèi)容結(jié)束后，設(shè)計(jì)了后續(xù)活動(dòng)和相應(yīng)的評(píng)價(jià)，加強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)。
　　廣教版的教材從整體而言結(jié)構(gòu)良好，但將“知識(shí)表示”與“人工智能語言”這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)放在同一章中進(jìn)行呈現(xiàn)，缺乏良好的過渡銜接和充分的理論支持，這是其缺陷。優(yōu)點(diǎn)是教學(xué)活動(dòng)豐富多彩、形式多樣，給學(xué)生提供了更多的展示空間。
　　教材是課程體系和教學(xué)內(nèi)容的重要載體。[9]通過上述比較，我們認(rèn)為現(xiàn)行的4冊(cè)人工智能教材在設(shè)計(jì)上各具特色，并在一定程度上落實(shí)了“以學(xué)生發(fā)展為本”的教育思想，為師生選擇教材、開展課堂教學(xué)提供了一定的參考和指導(dǎo)。
　　
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