摘要：本研究是從目前中小學人工智能評價遇到的問題入手，創(chuàng)造性地提出多模態(tài)等級評價體系的方法。本研究采用觀察法、調(diào)查法、分析法等研究方法，詳細描述北京市第八中學怡海分校（以下簡稱“我?！保┤绾螛?gòu)建人工智能評價體系，提升人工智能學科學習效果，在我校人工智能學科起到的巨大作用，有效解決當前人工智能學科測評遇到的問題。

關鍵詞：人工智能;評價體系;應用研究

2017年國務院頒布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》明確指出， “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]。中小學生開展人工智能學習已經(jīng)提升，達到國家戰(zhàn)略的高度，因此，非常有必要對人工智能的教學、評價、應用等進行全面深入的研究。在基于人工智能素養(yǎng)教學改革背景下，對中小學生人工智能素養(yǎng)的學習過程中，需要科學化的、專門化的中小學生人工智能測評體系。2020年教育部關于印發(fā)《教育信息化2.0 行動計劃》的通知也指出，“制定相應評價指標體系，開展規(guī)?；瘻y評，實施有針對性的培養(yǎng)和培訓” [2]。所以人工智能測評體系的構(gòu)建有重大的理論意義和實踐意義。我校從2003年開始講授《人工智能》課程，并且大規(guī)模開展人工智能班教學，取得良好的教學效果，對人工智能素養(yǎng)測評有一定的積累。

一、評價體系的理論基礎

（一）人工智能素養(yǎng)定義

在國家的大力提倡和支持下，人工智能素養(yǎng)問題也引起了國內(nèi)外研究者的關注，并圍繞人工智能素養(yǎng)的概念與內(nèi)涵開展了一系列研究。具體內(nèi)容如下：2017版《普通高中信息技術課程標準》對人工智能定義進行了明確的界定，即“人工智能是通過智能機器延伸、增強人類改造自然和治理社會能力的新興技術” [3]。對于人工智能素養(yǎng)，學界目前沒有統(tǒng)一的定義，從信息素養(yǎng)和人工智能素養(yǎng)的關聯(lián)性來看，我們可以看到。信息技術核心素養(yǎng)有四個維度，即計算思維、信息意識、數(shù)字化學習與創(chuàng)新和信息社會責任。參照信息素養(yǎng)的測評方法，我們制定了人工智能的測評體系。人工智能素養(yǎng)比信息素養(yǎng)多一個維度，把“學習與創(chuàng)新”維度拆分成“知識”與“技能”，即人工智能思維、人工智能意識、人工智能倫理與責任、人工智能技能、人工智能知識五個維度。

1.人工智能思維

人工智能思維是指在人工智能時代背景下，用人工智能的思維方式來發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題一系列思維方式。人工智能思維的核心是認知和應用。例如，我在講人工智能《智能傳感器》這一章節(jié)時，教材提到根據(jù)雨滴傳感器和智能伸縮晾衣竿的結(jié)合，可以有效避免正在晾干衣服被淋濕。學習完本課的拓展環(huán)節(jié)，有同學突發(fā)奇想，想制作一個能夠檢測汽車輪胎壓力并能顯示和超限報警的模擬裝置，他解釋說利用該裝置的及時提醒，可以有效避免一些因車速過快、急轉(zhuǎn)彎或者路面不平造成的爆胎類交通事故。

2.人工智能意識

人工智能意識是指對人工智能的態(tài)度和觀點，以及潛在的使用人工智能解決問題的方法。包含：

（1）人工智能方法及應用意識：當遇到問題時，想到使用人工智能來解決以及使用人工智能合理構(gòu)建解決問題的方法。

（2）人工智能影響意識：要意識到人工智能是把雙刃劍，既能夠給人類帶來極大的促進，產(chǎn)生正面的影響，也可能由于過度開發(fā)或者過度依賴人工智能產(chǎn)生負面的影響。

（3）人工智能憂患意識：當人工智能出現(xiàn)極大發(fā)展后，有很多人擔憂人工智能會部分的取代人類，對人工智能的發(fā)展產(chǎn)生一些抵觸情緒。我們既不能過度擔憂人工智能發(fā)展會給人類帶來憂患，也要保持對人工智能的適度警惕。

3.人工智能倫理與責任

人工智能涉及的倫理問題，比如著名的電車問題，講述的就是失控的電車是碾壓5人還是碾壓1人的抉擇，人工智能該如何判斷并作出決策。在感受到人工智能倫理問題的同時，又該如何承擔起人工智能責任？不制造破壞人類生活的人工智能產(chǎn)品。

4.人工智能技能

人工智能技能是制作人工智能產(chǎn)品的能力，即能否從人工智能產(chǎn)品創(chuàng)想到產(chǎn)品實物，制作出真實能用的人工智能產(chǎn)品，通常包括智能交通產(chǎn)品、智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、智能家居產(chǎn)品、智能交通產(chǎn)品等等。人工智能技能根據(jù)復雜程度可以分為以下幾種：（1）制作單傳感器人工智能產(chǎn)品。能夠開發(fā)只利用一個傳感器的產(chǎn)品，例如發(fā)光二極管實驗，按鈕按壓實驗，超聲波實驗等等。（2）多傳感器人工智能產(chǎn)品。能夠開發(fā)兩個以上傳感器的產(chǎn)品，例如跑馬燈、交通燈、按鈕和聲音傳感器組成的點歌系統(tǒng)等等。（3）與環(huán)境做交互的復雜人工智能產(chǎn)品。能夠開發(fā)多個傳感器產(chǎn)品，并且可以與環(huán)境進行復雜的交互，完成比較復雜的功能，例如智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，智能家居系統(tǒng)，智能交通系統(tǒng)。

5.人工智能知識

關于人工智能知識，參照信息技術2017版課程標準，我們對人工智能素養(yǎng)知識維度做了限定：（1）了解人工智能定義、基本特征，能夠說出人工智能發(fā)展的三個階段及著名學派、簡單的人工智能應用以及發(fā)展趨勢。（2）了解人工智能的基本術語，比如監(jiān)督學習、無監(jiān)督學習、強化學習等。（3）了解人工智能的基本算法，例如KNN算法，學習基本編程語言（例如變量、三大基本結(jié)構(gòu)等）。（4）結(jié)合一定案例，深入了解人工智能核心算法，例如啟發(fā)式搜索、決策樹、遺傳算法等等。（5）了解目前人工智能主流趨勢，深入了解深度學習、機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡等。（6）綜合應用人工智能知識，合理編制程序和算法，結(jié)合開源硬件，能夠搭建能與環(huán)境做復雜交互的人工智能作品。

（二）評價方法

教學評價分為表現(xiàn)性評價、過程性評價和發(fā)展性評價。正因為表現(xiàn)性評價具有上述超越于傳統(tǒng)學業(yè)成就測驗的優(yōu)勢，它在當代教育評價領域占有了一席之地;也正因為表現(xiàn)性評價體現(xiàn)了重視過程性評價、和質(zhì)性評價，表現(xiàn)性評價和發(fā)展性評價更多地需要關注學生的學習過程和產(chǎn)品制作過程，更多的是整體評價。而整體評價是建立在過程性評價基礎，本研究重點闡述過程性評價中測驗體系的構(gòu)建。

二、表現(xiàn)性評價體系的建立

對學生進行人工智能評價需要結(jié)合平時的表現(xiàn)進行綜合評定，主要的評價要點有：1.能夠現(xiàn)場完成課上人工智能制作作品任務并能清晰地表達出來;2.具備良好的人工智能意識，應用到學習和生活中并制作相應的作品， 提交相應的照片或視頻材料。3.在人工智能課上或?qū)W?？萍脊?jié)上，能夠有人工智能作品展示;4.在各級各類大賽中，獲得人工智能方面的獎項。

三、發(fā)展性評價體系的建立

對學生進行發(fā)展性評價有多個維度，主要有以下幾個維度：1.評價目標多元化，促進學生個性發(fā)展;2.評價主體多元化，促進學生主動發(fā)展;3.評價內(nèi)容多元化，促進學生全面發(fā)展;4.評價方式多元化，促進學生健康發(fā)展。

四、過程性評價體系的建立——測驗的編制

過程性評價主要依靠測驗來完成。測驗的編制盡量做到公平、公正，能夠客觀地反映學生的人工智能素養(yǎng)。測樣是由“維度、層次、等級”三個指標進行評估。整個過程性評價測驗可以分為五個維度。

（一）劃分維度

人工智能素養(yǎng)可劃分為5個維度，即人工智能思維、人工智能意識、人工智能倫理與責任、人工智能知識和人工智能技能。這五個維度相輔相成，互相補充，構(gòu)成了人工智能素養(yǎng)評定的五個支柱。

（二）劃分層次

參考布魯姆教育目標分類法，對每個維度又劃分若干層次，不同維度有不同層次，

1.人工智能思維

（1）能夠?qū)θ斯ぶ悄苁聞者M行剖析;（2）能夠綜合使用人工智能解決問題;（3）能夠?qū)θ斯ぶ悄苁聞兆龀銮‘數(shù)脑u價。

2.人工智能意識

（1）能夠了解現(xiàn)實生活中哪些事務應用了人工智能;（2）能夠了解人工智能的作用;（3）能夠應用人工智能解決問題。

3.人工智能倫理與責任

（1）能夠了解人工智能倫理問題，例如電車問題;（2）能夠剖析人工智能倫理問題;（3）能夠合理避免人工智能倫理問題，發(fā)表自己的觀點;（4）能夠在剖析人工智能倫理問題上提出初步解決方案（文字）;（5）能夠在剖析人工智能倫理問題上提出初步解決方案（程序）;（6）能夠完美解決人工智能倫理問題并承擔相應責任。

4.人工智能技能

（1）能夠利用單一傳感器制作簡單人工智能作品（單一傳感器級）時序燈（單一傳感器、無環(huán)境交互）;（2）能夠利用多種傳感器制作簡單交互的人工智能作品（兩種及以上傳感器）（兩種及以上傳感器+無環(huán)境交互）按鈕+時序燈;（3）能夠利用多種傳感器制作復雜交互的人工智能作品（兩種及以上傳感器）（兩種及以上傳感器+環(huán)境交互）;（4）能夠完成網(wǎng)上例程和人工智能硬件結(jié)合（圖像識別、語音識別等）;（5）能夠?qū)崿F(xiàn)簡單程序和人工智能硬件結(jié)合（圖像識別、語音識別等）;（6）能夠編制主流人工智能程序，并和硬件搭配實現(xiàn)強大的功能。

5.人工智能知識

（1）能夠了解人工智能的歷史（發(fā)展階段）、學派、人工智能定義;（2）能夠了解人工智能的基本術語，例如有監(jiān)督學習和無監(jiān)督學習、強化學習;（3）能夠了解語音識別、圖像識別和專家系統(tǒng);（4）能夠了解人工智能的基礎算法，例如KNN算法;（5）能夠了解人工智能的核心算法，例如遺傳算法等;（6）能夠深入了解深度學習模型、機器學習。

（三）劃分等級

根據(jù)維度和層次的不同組合，可以生成學生對應的等級。等級基本上可以對應相應年齡學生的學習程度。每個等級是依次遞進且銜接的，這樣便于學生逐級學習。按照中小學四個階段（幼兒園、小學、初中、高中）、十個等級（幼兒園1級，小學2-4級，初中5-7級，高中8-10級）、每級若干考點，同一個考點可分四個層次（例如有監(jiān)督學習和無監(jiān)督學習幼兒園考查1層，小學考查2層，初中3層，高中第4層）。例如1-4級的考核標準如下：

1.一級（幼兒園級）考核范圍

人工智能意識：能夠了解現(xiàn)實生活中哪些事務應用了人工智能。

人工智能思維：無要求。

人工智能倫理與道德：能夠了解人工智能對人類既可能極大促進，也可能帶來危害。

人工智能知識：（1）了解人工智能的實例（刷臉門禁、手機指紋解鎖、面部識別轉(zhuǎn)賬等）;（2）了解聲音識別的實例，能夠做簡單聲音訓練并識別（芝麻開門）;（3）了解簡單的圖像識別實例，能夠進行簡單的手寫識別或面部識別解鎖平板電腦。

人工智能技能：了解簡單LED燈亮滅的實例，并能進行搭建。

2.二級（小學四年級及以下）考核范圍

人工智能意識：能夠了解現(xiàn)實生活中哪些事務應用了人工智能。

人工智能思維：無要求。

人工智能倫理與道德：初步了解人工智能帶來的倫理問題及如何應對。

人工智能知識：（1）了解計算機硬件知識，馮諾依曼結(jié)構(gòu)等;（2）了解計算機軟件知識，軟件分類等;（3）了解計算機數(shù)值問題，二進制、八進制、十六進制;（4）了解編程語言的發(fā)展及分類;（5）初步了解人工智能算法;（6）了解人工智能歷史，知道各個人工智能標志性事件和發(fā)展階段;（7）了解人工智能評定的方法，對圖文測試和中文屋子有一定了解;（8）能夠辨析身邊的人工智能實例;（9）初步了解人工智能概念和外延;（10）初步了解機器人學習感念和相關事例。

人工智能技能：了解簡單跑馬燈亮滅的實例，并能進行搭建。

3.三級（小學5年級）考核范圍

人工智能意識：（1）能夠了解現(xiàn)實生活中哪些事務應用了人工智能;（2）能夠了解人工智能的作用。

人工智能思維：無要求。

人工智能倫理與道德：了解人工智能倫理問題。

人工智能知識：（1）了解網(wǎng)絡搜索分類，能夠利用網(wǎng)絡查找需要的信息資源;（2）學會利用網(wǎng)絡獲取所需信息;（3）了解信息、數(shù)據(jù)和知識之間的關系;（4）了解文件分類的方法，知道常見的文件擴展名;（5）了解人工智能歷史，知道各個人工智能階段標志性事件和重要任務;（6）了解人工智能的發(fā)展趨勢;（7）了解聲音識別的基本步驟;（8）了解圖像識別的主要步驟; （9）了解人工智能編程的三大結(jié)構(gòu)特點;（10）了解變量的定義和類型;（11）能編寫求圓面積、計算周長等不少于10行簡單程序;（12）初步了解人工智能算法。

人工智能技能：了解簡單LED燈亮滅的實例，并能進行搭建跑馬燈、燈帶等復雜燈光人工智能作品。

4.四級（小學6年級）考核范圍

人工智能意識：（1）具有良好的信息安全意識，具備良好的信息道德與倫理;（2）了解我國信息與信息技術法律。

人工智能思維：能夠?qū)θ斯ぶ悄苁聞者M行剖析

人工智能倫理與道德：能夠了解人工智能倫理問題，例如電車問題。

人工智能知識：（1）具備常見的計算機硬件知識，例如馮諾依曼五大部件（2）了解計算機軟件知識，例如文件類型及對應軟件的使用方法（3）了解計算機進制換算（4）了解程序在內(nèi)存中運行的過程（5）了解圖靈測試;（6）了解人工智能的分類（7）了解神經(jīng)網(wǎng)絡及應用（8）了解語音識別、機器學習的基本原理（9）了解自然語言處理（10）了解專家系統(tǒng)以及應用（11）初步了解計算機算法，對程序編制有一定基礎，例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

人工智能技能：人工智能素養(yǎng)評價是對人工智能學習的非常好的總結(jié)和測量，可以有效地檢測人工智能學習，是在充分理解教育教學規(guī)律基礎上實現(xiàn)對教學過程、教育評價和教育管理的支持[4]，提升人工智能素養(yǎng)。希望能夠在以后的人工智能教育教學中以及人工智能課題研究中，更加完善對中小學人工智能素養(yǎng)的評價，更大程度的提升中小學生人工智能素養(yǎng)。

參? 考? 文? 獻

[1] 國務院 . 國務院關于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知 [Z]. 國發(fā)（2017）35號，2017-07-08.

[2] 教育部 . 教育部關于印發(fā)《教育信息化 2.0 行動計劃》的通知 [Z]. 教技（2018）6號， 2018-04-18.

[3]中華人民共和國教育部制定.普通高中信息技術課程標準[M].北京：人民教育出版社，2018.15-18

[4] 黃榮懷 . 信息化環(huán)境下的課堂教學變革 [J]. 開放教育研究，2019，25（5）：11-22.

作者單位：徐啟發(fā)? ? 北京市第八中學怡海分校

課題項目：本文系北京市教育科學“十三五”規(guī)劃2020年度一般課題“基于網(wǎng)絡學習空間混合式學習的應用研究”課題的研究成果，課題批準號：CHDB2020404。

徐啟發(fā)（1978.06-），男，漢族，河北保定，碩士研究生，中學高級，研究方向：現(xiàn)代教育技術。