1 引 言 　　人工智能（ Artificial Intelligence，AI ）是计算机科学的一个分支，是研究用计算机来模拟人的思维活动和智能行为（如：感知、交流、学习、推理、思考和规划等）的学科；其研究对象和学科基础涉及计算机科学、数学（逻辑）、哲学、心理学、认知科学、生物学、语言学、控制论和系统论等多门学科，是多门学科形成的交叉学科。 　　21世纪是信息时代。作为信息领域的前沿学科，人工智能已成为各国争夺的高新技术制高点。在这种形势下，近来，我国也越来越重视中学人工智能教育。然而，我国这方面的教育才刚刚起步，许多问题尚待探讨和解决。本文根据第一届全国人工智能教育学术研讨会的精神和国家教育部2003年新颁布的《普通中学技术课程标准（实验）》（信息技术）（以下简称《新课程标准》）[1]，对中学人工智能教育的各个方面进行详细、深入的探讨。 　　2中学人工智能教育现状 　　国外，尤其是美国、日本等发达国家的中学人工智能教育起步较早。他们的中学信息技术教育课程就包括人工智能概论。因特网上相关的教育资源也比较丰富。 　　由于人工智能这一学科的特殊性以及我国人工智能研究与应用的实际情况，再加上师资、设备等条件的制约，一直以来我国人工智能的教育主要局限于高层次的专业教育。尽管20多年来，我国一直都非常重视中学信息技术教育，相应的课程和教学标准也经过了多次修订，但以往的课程标准都未将人工智能纳入中学信息技术教育。而近年来，随着我国基础教育课程改革和中学信息技术教育的推进，我国越来越重视人工智能的基础性、普及性教育：2001年12月，中国人工智能学会成立了教育工作委员会，专门负责人工智能教育方面的工作；2002年12月，在第一届全国人工智能教育学术研讨会上讨论了在普通高等学校中开展人工智能基础教育的问题；2003年4月，教育部公布的《新课程标准》在普通高中技术课程标准中新增了“人工智能初步”这一模块。 　　3 《新课程标准》解析 　　《新课程标准》是中学信息技术教育的指导性文件，也是中学人工智能教育的指导性文件。其指导思想是：以提高学生的信息素养、促进学生全面而又有个性的发展为基本目标；并将基本目标分解为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个层面：不仅注重学生对信息技术基础知识与基本操作技能的学习，而且注重学生对技术的思想和方法的领悟与运用，注重学生对技术的人文因素的感悟与理解，注重学生技术学习中的探究、试验与创造，注重学生情感态度、价值观以及共通能力的发展，为学生应对未来挑战、实现终身发展奠定基础。 　　根据这一指导思想，它将“人工智能初步”作为选修模块之一，介绍人工智能的基本概念和人工智能领域内容易为高中学生所理解和掌握的部分内容，并将其内容分为：知识及其表达、推理与专家系统及人工智能语言与问题求解三个问题。 　　4、中学人工智能教育各方面的探讨 　　虽然新课标对中学人工智能教育的教学内容、教学要求、教学实施与评价方面都给出了具体的要求和建议，但由于我国这方面教育才刚刚起步，许多问题尚待探讨和解决。下面，根据新课标，对中学人工智能教育的各个方面进一步作深入的分析与探讨。 　　4.1 教学对象 　　教学对象是在校中学生，这类对象的特点是：年龄较小，知识结构还不够完善，认知能力、抽象思维和逻辑推理能力不强，但他们好奇心强，思维活跃，有较强的求知欲望、学习热情和探索精神。 　　4.2 教学目的 　　中学信息技术教育以提高信息素养为基本目标，人工智能也应贯彻这一基本目标。但与一般的信息技术相比，人工智能有其自身的独特性。由于人工智能是一门交叉学科，涉及的知识面较广，而且需要较深的教学、逻辑推论基础和较强的抽象思维和逻辑推理能力。根据中学生的知识结构和认知特点，这一层次的普及教育应该是启蒙教育，课程目标的基本点应该是了解和体验。主要目的是让学生了解人工智能的基本概念、基本思想和方法；体验人工智能技术的典型应用，感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景和对未来生活的追求；开阔视野，拓展知识；激发创新思维；培养良好的信息素养。 　　4.3 教学思想与原则 　　根据新课程的指导思想和人工智能的教学目的，中学人工智能的教学指导思想与原则体现为以下几个方面：　　4.3.1 思想性 　　所谓思想性是指，把教育的重点放在让学生领悟人工智能解决问题的基本思想和方法，而不是理解和掌握具体的知识；对其中许多抽象概念、理论和方法，把重点放在如何让学生有个形象、清晰、准确的理解和领悟，而且应尽量回避或简化涉及到的枯燥繁琐的数学推导、理论证明及算法描述与分析，即思想集中于知识。 　　4.3.2 实践性与过程性 　　新课标规定中学信息技术课程是一门立足实践、注重学习过程的课程。通过实践活动既可让学生形象、直观地了解抽象的概念、思想和方法，又有利于培养动手能力，激发创新思想，提升信息素养，锻炼综合素质。 　　4.3.3 交流与合作 　　发表观点、交流思想、开展合作是信息素养的重要内容。交流与合作既是技能层面的训练又是精神和人文素养层面的培养。 　　4.3.4 灵活性与选择性 　　新课标设置的选修模块强调在必修模块的寄出上关注技术能力与人文素养的双重建构，是支持个性发展的平台。所以选修部分在教学内容和要求等方面本身就具有一定的灵活性和选择性。正如新课程标准研制组负责人李艺教授所说：“关于选修问题，理念上说，应该是为每一个学生提供个性化选修机会”。尤其是相对于别的信息技术来说，人工智能有其独特之处，对教学条件的要求也比较高，而我国各地教育发展不平衡，再加上学生个体特点与兴趣的不同，对于不同地区，不同学校和不同学生，在内容选择和教学实施上应该体现一定的灵活性和选择性。 　　而且，以上各方面并不是彼此孤立的，而是有机联系、相辅相成、互相渗透的。它们共同贯穿于整个教学对象过程中。 　　4.4 教学内容与要求 　　新课标将人工智能内容分为三个部分，并对每部分的具体内容和要求作了界定，但在教学实施中，我们不应把它们孤立地看待，因为人工智能作为一门统一的学科，各部分内容并不是彼此孤立，而是密切联系的，比如：专家系统与问题求解首先涉及到的问题就是知识及其表示。所以，在某一部分内容的教学中，只能以该部分内容为重点，同时要注意把相关部分知识融合进来。这样既可拓宽学生知识面，又能让学生弄清各部分知识的相互关系，从而对人工智能这一学科有较全面、准确的了解。 　　4.5 教学模式与方法 　　教学总体目标和指导思想最终还是要在教学实施中通过适当的教学模式与方法来贯彻和实现。在教学实施中，除了采用传统的课堂讲授外，还可以考虑以下几种比较有效的教学模式： 　　4.5.1 实例教学 　　选择学生感兴趣并有代表性的一些实例（如机器人、游戏程序等）展开教学。例如，可以下棋机器人“深蓝”为例展开教学。通过让学生明白“机器人怎样记住棋局？”，“怎样选择下一步棋？”等问题，自然地引入人工智能相关的一些重要而又抽象的概念，如：博弈、形式化、状态空间、产生式系统、启发式搜索和NP（非确定型多项式）问题等，让学生通过实例形象理解，从而了解机器人基本的工作原理。这样以实例的形式，尽量避开抽象的理论和繁琐的数学推导，让学生自然而又形象地体会和领悟人工智能解决问题的基本思想和方法。 　　4.5.2 任务驱动与问题解决 　　“任务驱动”与“问题解决”是新课标强调的行之有效的教学模式。“任务驱动”强调让学生在“任务”情境中，通过完成任务来学习知识、获得技能，形成能力、内化伦理。“问题解决”让学生通过解决问题亲历处理信息、开展交流、相互合作的过程。两种模式的共同特点是注重学习过程，强调“做中学”、“学中做”。虽然“任务驱动”和“问题解决”都是行之有效的教学模式，但其有效性是有条件的，不能滥用。要坚持科学、适度、适当的原则，要注意“任务”和“问题”情境性、有意义性和可操作性。新课标提供的几个案例如：“南极洲探险”、“植物分类顾问专家系统的设计”等都是很有代表性的案例。 　　4.5.3 专题讲座与专题讨论 　　教师可以根据教学内容选择一些比较有代表性的问题（如：“为什么电脑会有知识？”，“为什么电脑会看病？”，“为什么电脑会说话？”等）进行专题讲座与讨论。教师可以先做一个专题报告或简单介绍，然后提出一些有意义的问题，引导学生积极思考并热烈讨论。也可以先让学生充分思考和讨论，然后教师再作总结和提升。通过这种形式，既让学生了解了与该问题相关的知识，而且在这种思考、讨论和争辩的活跃气氛中，又能活跃思维，，培养创新思想，锻炼表达和交流能力。这对学生综合素质的培养有着潜移默化的作用。 　　4.5.4 组内合作、组间交流 　　注重交流与合作是信息技术课程的基本理念之一。为了体现灵活性和选择性的指导思想，为了促进学生的全面和个性发展，在教学实施过程中可根据学生兴趣选择教学内容，并进行分子。组内合作学习，然后不同组可以相互介绍本组的知识。这样互相倨傲拉与学习，即可拓宽知识面，又可共享思路、激发灵感、反思自我、增进友谊，共同建构健康的信息文化。 　　4.5.5 举办相关赛事 　　国家教育主管部门、人工智能学会等可以在全国范围内组织相关赛事，如：机器人大赛、小型游戏设计大赛等。有条件的地方也可以在省、地或市范围内举办。例如：2003年11月，温州市就成功举办了首届中小学机器人大赛。参赛同学从老师那儿领来机器人电脑芯片，再根据自己想要机器人做的事比如走迷宫、灭火、足球赛等，自己搭建平台、设计程序。最后，4支中学队成功操作机器人走迷宫搬运而脱颖而出。这样的活动最能锻炼学生的创新思想、动手能力和协作精神。 　　另外，也可根据教学内容采用新课标建议的一些方法，如：演示或使用简单产生式专家系统软件；利用简易专家系统外壳开发一个简单的专家系统；以小组为单位对人工智能某一应用问题展开调查；观看和阅读与人工智能相关的影视作品或文学作品等。而且，以上这些教学模式也不是相互独立的，有时可以结合使用。 　　4.6 教学资源 　　软硬件资源是信息技术教育的前提条件。人工智能作为信息技术的前沿学科对教学资源的要求更高。而我国中学人工智能教育才刚刚起步，大部分地方和学校的软硬件条件还没有完全达到要求。现阶段除加紧投资和建设外，更重要的是充分利用现有的信息技术教育资源，特别是2000年开始建设的“校校通”工程。其目标是：用5到10年时间，使全国90％左右独立建制的中小学能够上网，使中小学师生都能共享网上教育资源。在“校校通”工程的基础上，一方面要加紧自主建立各种人工智能教学资源库和教育网站，实现资源共享；另一方面要充分利用因特网上丰富的教育资源。 　　4.7 其他需要解决的问题 　　 除以上问题外，中学人工智能教育还有其他许多问题尚待探讨和解决，如：基础设施的建设、师资的培养、教材的编写、教学的评价、新教学模式的探索、初中人工智能教育的开展等。 　　5、总结与展望 　　我国中学人工智能涓埃哦亚才刚刚起步。虽然新课标为中学人工智能教育提供了指导思想，但如何将信息素养的提升和新课程理念创造性地落实到具体的教学过程和环节中，使需要广大人工智能教育工作者，尤其使一线教师在实践中不断探索的问题。相信，在广大人工智能教育工作者的不断实践和探索下，我国的中学人工智能教育必将迈出坚实的一步。 　　参考文献 　　1． 中华人民共和国教育部。普通高中技术课程标准（实验）[M] 北京：人民教育出版社，2003 　　2． 张剑平。关于人工智能教育的思考[J] 电化教育研究 2003；（1）：24~28 　　3． 刘向永 解读《普通高中信息技术课程标准（实验稿）》[J]中小学信息技术教育，2003；（5）5~8 　　4． 《计算机与信息科学十万个为什么》丛书编辑委员会。人工智能[M] 北京：清华出版社，1998 　　5． 海华章会 机器人将走进中小学课堂[N]温州日报，2003-12-05 　　6． 教基[2000]34号 教育部关于在中小学实施“校校通”工程的通知[Z]2000 　　7． 杨银辉 因特网上的人工智能教育资源[J] 中小学信息技术教育，2003；（10）