初中生人工智能知識掌握情況調查研究

摘要：人工智能技術正漸成為全球競爭和產業變革的新焦點，對社會各方面都產生了較大影響，特別是教育領域。文章通過對S市某兩所中學學生的問卷調查，了解初中生對人工智能相關知識的掌握情況。從調查結果來看，初中生對人工智能相關知識的了解較少，特別是計算機視覺和自然語言處理技術，但是大多數同學都使用過人工智能產品，如語言助手、人臉識別等，且對人工智能的學習意愿較高，文章結合義務教育階段信息科技課程標準，提出了建議。

關鍵詞：人工智能；信息技術；信息科技

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.03.012

中圖分類號：TP 311.52" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）03-00-03

Investigation on the Knowledge of Artificial Intelligence of Junior Middle School Students

-- A Case Study of S City

WU Jing，ZHUANG Tianbao

（Shenyang Normal University， Shenyang 110000， China）

Abstract： Artificial intelligence technology is gradually becoming a new focus of global international competition and industrial transformation， which has a great impact on all aspects of society， especially in the field of education. Through a questionnaire survey of students from two middle schools in S City， this paper understands the mastery of artificial intelligence related knowledge of junior high school students. From the survey results， junior high school students have less understanding of artificial intelligence related knowledge， especially computer vision and natural language processing technology， but most students have used artificial intelligence products， such as language assistants， face recognition， etc.， and have a high willingness to learn artificial intelligence.

Key words： artificial intelligence; information technology; information technology

1" 問題的提出

人工智能技術呈現蓬勃發展之勢，尤其是圖像處理、自然語言處理等技術為醫療、科技、制造等領域都帶來了巨大的變革，也帶來了發展機遇。世界各國已經將人工智能列為提升國家競爭力的重要戰略。

國務院于2017年正式發布了《新一代人工智能發展規劃》，其中提到“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”[1]。2021年10月中央網絡安全和信息化委員會在印發的《提升全民數字素養與技能行動綱要》中強調，要提升高品質數字生活水平，要推動5G、虛擬現實、人工智能等數字技術在生活中的普及應用，提高數字生活服務體驗。2022年教育部發布的《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱《標準》）中也將人工智能列入教材設計的六條邏輯主線之一，義務教育階段的信息科技課程將圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能這六條邏輯主線對全學段內容進行設計[2]。《標準》中明確將人工智能與智慧社會內容模塊放在第四學段（7～9年級）的教學之中，希望通過人工智能與智慧社會相關內容的學習，學生能感受到人工智能的魅力，能夠識別學習和生活中人工智能的應用。

智能時代的到來，人工智能相關專業的人才需求也更加旺盛。在中學課程中教授人工智能模塊的相關知識，既能夠培養學生的興趣與思維能力，為將來培養人工智能領域的人才奠定基礎，又能夠提高全體公民的計算思維和數字素養。在義務教務階段重視人工智能教育，能夠讓學生更好地運用人工智能知識，理解人工智能背后蘊含的計算思維，從而更好地利用人工智能技術和人工智能產品來解決學習和生活中遇到的困難。

雖然國家并未出臺人工智能課程相應的課程標準，但是人工智能相關內容被列入高中信息技術課程中選擇性必修的課本，也在信息技術必修課數據與計算的課本中作為單獨章節出現。因此有必要對初中信息技術課程中人工智能模塊的教學現狀進行調查，以便了解七至九年級學生對人工智能相關知識的掌握水平，以發現其中存在的問題，為后續信息科技課程的教學提出建議。

2" 人工智能的概念及特征

人工智能是一門以研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的專業學科[3]，是一個綜合性的、技術性的、復雜性的領域。數字化時代，在教育中普及人工智能知識，能夠發揮其教育價值，增強學生的信息意識，促進學生的思維發展，提高學生的實踐能力。

人工智能在教育應用中具有五個方面的特征，即智能化、自動化、人性化、多元化、協同化[4]。智能化是指在教育中出現了越來越多的智能工具，使得教育變得更加智能，如智慧教室、學伴機器人、在線學習等新的學習體驗；自動化體現在人工智能更擅長處理程序化的工作，更加客觀標準，教師不用再處理簡單枯燥的任務，如閱卷工作可以由人工智能代替；人性化是指人工智能會根據收集的信息，針對學生的個性化需求，進行個性化推送和服務；多元化涉及多個學科領域，強調綜合性發展，發揮學生的多元智能；協同化是指在智能學習環境中，學生與教師、學生與學生、學生與人工智能將合作協同，共同進步。

3" 研究設計

本次調查對象為S市某兩所中學初一、初二、初三的學生，采用問卷調查法。問卷主要設計基本信息、已有知識經驗、學習意愿與希望三個維度進行調查，采用無記名形式。研究問卷參考了鐘祖榮團隊研制的《中小學開展人工智能教育與智能教育應用的調查問卷》[5]，并且咨詢了本領域的兩名專家，對問卷進行了修改和完善。除基本信息外，后面題目采用李克特五分量表的形式。

修改完的問卷共計21道題。本次調查針對兩所中學、四個班的初中生共發放187份問卷。其中初一學生58人，初二學生81人，初三學生48人。共回收有效問卷187份，回收率和有效率為100%。

4" 研究結果與分析

4.1 問卷的有效性檢驗

利用SPSS對回收的數據進行有效性檢驗，通過項目分析對數據進行獨立樣本t檢驗，得到結果：顯著性plt;0.05，拒接原假設，說明問卷中的題目之間具有相關性。

用因子分析法和主成分分析法進行效度分析。效度分析能夠反映問卷是否能真實測量。在因子分析中，通過KMO和巴特利特檢驗得到KMO取樣適切性量數為0.885，結果大于0.7，這表明變量之間的偏相關性較好。并且在SPSS中進行降維，除了人口學變量和基本信息，計算后得到兩個因子，與問卷設計的維度已有知識經驗和學習意愿與希望相符，證明問卷是有效的。

最后，對效度檢驗后的問卷進行信度分析，信度分析能夠反映問卷所測結果的穩定性和一致性。通過計算問卷的Cronbach α系數，得到克隆巴赫Alpha為0.931，超過0.9，證明此問卷的可信性很好。

通過上述對問卷進行的有效性檢驗可以得出，該問卷的信度、效度都較好，問卷的質量較好，測得的結果真實可信，能夠對數據進行后續的分析與討論。

4.2 學校開展信息技術及人工智能課程的基本情況

調查結果顯示，在本調查選取的兩所中學中，都開設了信息技術課程，其中一所學校開設了人工智能課程。但是同一所學校的部分學生答案出現了不一致，其原因可能是學校開設了人工智能課程，而有些年級和班級并沒有根據課程安排進行授課。同時，61.9%的同學表示在信息技術課程中學習過一些人工智能領域相關知識。

4.3 中學生使用人工智能相關應用的情況

結果顯示，大多數學生都知曉人工智能，并且使用過人工智能相關應用，數據顯示73.2%的同學曾使用過語言助手，67.3%的同學使用過圖像、指紋識別，其他同學還使用過自動評卷閱卷系統、智能家居、小猿搜題、機器人等人工智能應用。其中60.4%的同學了解過一些人工智能相關內容，但未進行過系統的學習；36.4%的同學表示只是聽說過人工智能，并未對其進行學習和了解；剩下的同學表示沒有學習和了解過人工智能相關知識。

4.4 中學生對人工智能技術的了解情況

對于人工智能的四大領域，即大數據、機器學習、計算機視覺、自然語言處理技術，大多數同學表示不了解，如表1所示。其中，同學們對智能語音技術的了解程度較高，對計算機視覺和自然語言處理技術了解較少，對基礎知識了解偏少。

學生對于人工智能的概念、特征、在教育中的應用、教育產品的功能以及機遇與挑戰的了解程度也不高。對于人工智能的概念，10.7%的同學表示完全不了解，40.8%的同學表示不太了解，了解的同學占到27.3%，15.2%的同學比較了解，選擇非常了解的同學的比例為6.0%。35.3%的同學表示不太了解人工智能的特征，11.2%的同學選擇了完全不了解，由此得出，同學們對人工智能特征的了解情況較差。

在問卷中，同學們對人工智能在教育中的應用和教育產品功能的了解較好，只有少部分同學（9.6%）表示完全不了解，30%左右的同學表示不太了解，大約70%的同學達到了解以上的程度。但是，12.3%的同學對人工智能的機遇和挑戰表示完全不了解，39.1%的同學對機遇和挑戰不太了解，沒達到了解程度的同學占了半數以上。

4.5 初中生對人工智能學習的意愿情況

從表2可以看出，對人工智能相關知識感興趣的同學占了大多數。對于在信息技術課程中學習人工智能相關知識，大部分的同學表示贊同，說明大家都愿意在信息技術課程中學習人工智能知識。大多數同學（完全贊同28.8%，比較贊同25.1%，贊同38.7%）認為人工智能的發展能夠輔助自己的學習和生活。同學們對人工智能有好的發展前景的看法分別為：非常贊同（39.1%），比較贊同（21.9%），贊同（31.6%），不太贊同（4.8%），完全不贊同（2.6%），可以看出大部分同學看好人工智能的發展前景。

5" 結論與建議

從問卷調查的結果來看，初中生對人工智能知識的認識較為淺薄，大多數學生沒有系統學習人工智能，但多數學生在學習和生活中使用過人工智能應用產品。在生活中相關軟件的使用，讓學生對人工智能技術充滿興趣，學習意愿較強，看好人工智能的發展，這為信息科技課程標準中“人工智能與智慧社會”模塊的學習提供了好的基礎。

2022年信息科技課程標準的發布將人工智能教育又一次正式地擺在了人們的眼前，學習人工智能模塊相關知識有利于培養學生的核心素養，提高青少年的認知水平，使其更好地適應人工智能時代。國家雖然出臺了一些人工智能教育的政策，但是還沒有全國統一的教材，大多數學校沒有專門的人工智能課程，人工智能教育還是依托于信息技術課程來開展，并且在選修模塊，沒有引起學校和社會的重視[6]。因此，結合本次問卷調查的結果，提出以下建議。

（1）教學需要結合學生的認知水平現狀。教師在課程教學中，不能一味枯燥地講解，要結合生活中的具體案例或學生熟知的應用，通過項目式學習或者體驗式學習來讓學生感受人工智能的魅力，要與日常生活中的真實問題向聯系，引領學生在課堂活動中學習人工智能相關知識，激發學生的好奇心和學習欲望。同時，應注重跨學科學習，不僅僅只是在信息技術課上學習，要與其他學科結合，進行跨學科的知識整合。

（2）信息科技課程教材的內容需要結合學生的認知水平現狀，信息科技課程教材的編寫要結合實際生活中人工智能產品的使用，在貼近生活的同時，充分考慮學生的興趣和意愿。針對難懂復雜的知識和概念，需要從基礎性、趣味性、生活性的角度展開敘述。同時，初中信息科技教材的編寫還需要與高中信息技術課程中人工智能章節的內容相對接?！?/p>

參考文獻

[1] 國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知[EB/OL]．2019-05-20. http：//www.gov.cn/zhengce/ content/2017-07/20/ content_5211996.htm.

[2] 中華人民共和國教育部．普通高中信息科技課程標準（2022年版本）[M]．北京：人民教育出版社，2022.

[3] 劉俊波，樂進軍．中小學人工智能課程建設初探[J]．基礎教育課程，2020（1）：16-20.

[4] 梁迎麗，劉陳．人工智能教育應用的現狀分析、典型特征與發展趨勢[J]．中國電化教育，2018（3）：24-30.

[5] 鐘祖榮，于曉雅，秦昆，等．信息技術學科教師開展人工智能教育的現狀與需求調研[J]．中國信息技術教育，2020（18）：101-104.

[6] 王振強．中小學人工智能教育現狀問題與思考[J]．中國現代教育裝備，2019（22）：1-5.