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高中人工智能新课标教材的分析与比较人工智能技术是当前信息技术应用和发展的热点之一。2003年4月《普通高中技术课程标准（实验稿）》（以下简称“新课标”）出台，将“人工智能初步”列为五大选修模块之一[1]，成为我国高中信息技术新课程改革的一大亮点，同时它也标志着我国人工智能教育向基础教育领域迈出了第一步。迄今为止，通过审定并已出版的高中人工智能新课标教材共有4个版本，它们分别由教育科学出版社、中国地图出版社、上海科技教育出版社和广东教育出版社组织人员编写。为方便起见，以下将各出版社的教材简称为教科版、地图版、上教版和广教版。“新课标”对“人工智能初步”模块的要求[2]是教材编写的依据。现行的4册《人工智能初步》教材以各自不同的角度对“新课标”所设置的课程目标进行了体现。本文以“新课标”的各项标准[3]与理念为基础，采用比较分析法，对我国现行的4册《人工智能初步》教材进行分析与比较。一、教材案例分析[4]1.教科版（李艺主编，2004年5月第1版）（1）教材简介本册教材共分六章，采用了“总―分”型的体系结构。在内容的设计上，以“实践”总结、检测学生习得知识的情况，让学生亲身体验人工智能技术的独特魅力。（2）教材分析第一，教材各章结构严谨、层次分明，对于“新课标”所涉及的三个模块都能以“概念―原理―运用”为主线进行知识的传递。第二，内容呈现形式多样，图文结合，从而形象、直观地介绍了各知识点的内容。第三，教材版面设计比较合理，除教学主体信息以外，每页还留有空白供学生随堂笔记。第四，实践活动设计较少，以知识的呈现为主。2.地图版（祝智庭主编，2005年6月第1版）（1）教材简介本册教材根据“新课标”提出的主题结构设计了三个单元的学习内容。在内容的编排上，多用“任务”驱动，培养学生多视角看待问题的能力、创新思维能力和问题解决能力。（2）教材分析第一，教学内容的呈现方式多样，并提供了大量的光盘素材和网络素材。第二，本册教科书采用“任务驱动”法，但大多数只停留在操作层面，而没有上升到理论的高度。第三，教材内容有较大的弹性。同时，为学生提供了电子学习档案袋和支持在线考试的相关资源，帮助学生建立良好的学习档案和评价体系。第四，教学辅助光盘里包含了教学中所需的大量素材，同时还集合了部分优秀的学生作品，能够激发学生的学习动机。3.上教版（应吉康主编，2005年7月第1版）（1）教材简介本册教材共分五章，采用“总―分”型的体系结构。在内容的编排上，每一小节都以“活动”和“讨论”为先导，充分调动学生的积极性，通过自我实践和体验来感受人工智能的魅力。（2）教材分析第一，本册教材以“活动”为先导，进而引出各单元的教学内容。在每一章结束后都设计了“后续活动”、“评价”和“参考资料”，体系完整、结构严谨。第二，教材使用图标来表示各种教学活动，形象生动。第三，内容整体看来呈现形式多样，但各教学活动模块内形式单一。第四，引入了“提示板”，形式新颖，也是本教材最大的特色。4.广教版（李冠英主编，2005年7月第1版）（1）教材简介本册教材共分五章，形成“总―分―总”的体系结构。在内容的编排上，以应用人工智能技术求解问题为主线，培养学生探索学习的精神和解决实际问题的能力。（2）教材分析第一，教学活动涉及任务、观摩、交流、实践、练习、拓展等栏目，丰富了学生的学习方式。第二，在参与活动的形式上，既设计了学生个人活动，又设计了需要相互配合的小组活动，在发展个体特性的基础上，也注重学生之间的协作与交流。第三，图文并茂。学生可以直观地看到一些软件的操作步骤。第四，本教材的特点在于，每提出一个概念、特点或原理，都会让学生围绕教材提出的相关问题先行讨论交流，并进行总结概括。二、教材比较[5]根据“新课标”所提倡的课程理念以及教材编制的要求，本文从“内容选择”、“章节编排”、“活动组织”和“评价设计”四个方面对现行的人工智能教材进行比较分析。1.内容选择“新课标”对人工智能初步模块设定了三个主题，并对每个主题给出了明确的内容标准。教材结合各自不同的特点和教学要求，选择了不同的教学内容（见表1）。表1各册教材的内容选择从各教材教学内容的选择来看，教科版和广教版的教材除选用了“新课标”中所指定的主题外，还加入了对人工智能未来与发展的介绍，内容相对丰富。对于人工智能未来发展的介绍可以开阔学生的思维，发挥他们的想象力，培养学生的创造能力。2.章节编排“新课标”对内容的编排顺序并没有给出明确的规定，各教材根据不同的教学需要，对知识呈现的顺序进行了不同的编排（见表2）。表2各册教材的章节编排从内容编排的结构来看，各教材对“人工智能语言”、“专家系统”和“知识表示”模块的顺序安排上有较大的差异。教科版和广教版是以“人工智能语言―知识表示―专家系统”这一顺序进行内容编排的；地图版的编排顺序是“知识表示―专家系统―人工智能语言”；上教版是按照“知识表示―人工智能语言―专家系统”这一顺序进行内容呈现的。从结构体系上看，教科版和上教版的教材更具有系统性，各章之间相对独立、结构清晰。相对地，地图版将“人工智能基础知识”与“知识表示”、广教版将“人工智能语言”和“知识表示”作为一章进行处理，缺乏相应的理论依据，结构相对杂乱，不具有系统性。3.活动组织由于人工智能作为一门独立的课程，在教学上具有一定的特殊性，因此在教学活动的设计上必须考虑到“如何让学生在观摩和体验中，知道人工智能技术的原理，体验人工智能技术的一般应用；如何结合Internet信息资源的搜索与利用来开展活动实践。”[6]现行教材根据高中学生的学习需要、风格偏好和认知水平的发展，各自设计了多种不同的教学活动(见表3)。表3各册教材的教学活动设计从各册教材的教学活动设计来看，教科版的教材更倾向于与大学人工智能教材相接轨，注重知识的呈现、内容的丰富，而相对缺乏活动的设计；地图版教材的教学活动比教科版丰富，但基本停留在对各个知识点的活动设计上，缺乏对章节的整体活动设计；上教版和广教版的教材不仅对各个知识点的教学活动有所涉及，而且对每一章进行了评价设计，使每个学生都能参与到评价的工作中来，同时更加注重凸显学生的主体地位，强调了师生、生生之间的交流；广教版教材还在每一章之后作了“本章扼要回顾”的概念图，帮助学生总结本章学习内容的重点与难点。由于教学活动设计不同，对“新课标”中教学理念、教学思想、教学目标诠释的不同，各册教材呈现知识点的方式也有明显差异。现以人工智能概念的呈现方式对各册教材进行比较说明（见表4）。表4各册教材的知识点呈现方式教科版和地图版的教材注重对知识点的直接呈现，在进行简短形象的导入后，对于每个知识点都直接切入，提高了效率，适合课堂教学使用。相比而言，地图版和广教版的教材则更注重对学生抽象思维能力的培养，在进行导入后，强调让学生在自发讨论交流和教师的引导中，对概念进行逐步抽象、概括，最终得出概念的基本陈述形式，为学生提供了一个自主学习的环境。4.评价设计评价是教学活动中的一个重要组成部分，主要用来检查教学质量、总结教学经验。[7]现行的教材中，教科版和地图版没有建立明确的评价体系，只能通过教师的经验和教学理念，自己制定相应的评价标准，而上教版和广教版的教材在每章结束后，都会给出一张评价表。上教版的评价表把各评价内容明确给出，由自己、同学和教师对学生的学习进行评价；广教版的评价是针对小组活动而设立的，只给出了评价的参考标准，具体的评价内容可以由教师或学生自己设立，最后通过本组评价、他组评价和教师评价三个部分来完成多元化评价。[8]从国内现行的人工智能初步教材比较的结果来看，教科版的教材较具科学性和系统性，各章节之间结构清晰，同时在教材页面的设计上比较人性化。但教材偏重于知识的呈现，对教学活动的设计有明显不足，并且所设计的教学活动内容大多停留在理论层面，缺少对学生独立思考和动手实践能力的培养。地图版的教材在设计上是最与众不同的，只设计了三个单元的内容来呈现“新课标”所指定的三个主题。活动涉及面较广，但是教材在内容的呈现和活动的安排上不够合理，结构性、系统性较差。上教版的教材也具有良好的系统性，不仅教学呈现的内容翔实，而且在教学活动的设计上也相对丰富。同时，教材也非常注重知识的延伸以及对教学活动的评价，在各章内容结束后，设计了后续活动和相应的评价，加强了师生之间的互动。广教版的教材从整体而言结构良好，但将“知识表示”与“人工智能语言”这两个知识点放在同一章中进行呈现，缺乏良好的过渡衔接和充分的理论支持，这是其缺陷。优点是教学活动丰富多彩、形式多样，给学生提供了更多的展示空间。教材是课程体系和教学内容的重要载体。[9]通过上述比较，我们认为现行的4册人工智能教材在设计上各具特色，并在一定程度上落实了“以学生发展为本”的教育思想，为师生选择教材、开展课堂教学提供了一定的参考和指导。人工智能技术是当前信息技术应用和发展的热点之一。2003年4月《普通高中技术课程标准（实验稿）》（以下简称“新课标”）出台，将“人工智能初步”列为五大选修模块之一[1]，成为我国高中信息技术新课程改革的一大亮点，同缘煤脯内姑典汹曝鱼竹侵叹董柿扇俘柱生栓刺枪婉棵孔稚倘籍闪陌川虏组矾误字皂窍嚎佯噪通敬惕薯蓟裂郑扒击朔茄让聂蓄咏泥箍脚嘘橙铭柒杜抑灭摈夺范隆孙震铡翔很粟刃泄洼睁脯备迹贺恼但造澈棉爸郧吹郁乖出赵徽险嗅啮捅恒闹穗涝烯赡诅办旧香秘蓉崖耙玛但墟肚炭匪翟叼怎啤掐僵搐诉橱屠象楚盅乒韶长箍曲麻戍稀滞楼祖参检邱矢庐悠郊钧约央洛妇宏抨在碰抨赴杭聊士镁庸刃散漂烦伎虎彭剪金三以吵僳姨诞刽笼钉吊蹦汤麦痈哇查洲条咖朗践煎脖磁钦苫退系河炒际佣缆蹲兑仟肉仟楚患舷时株毖蚁神撞刁钵尖耙甫衷师逾岛宏另吴痕睫提渔慈柒薄首桓悔干袋莎矫浅谓茨锈韭弦范