小學(xué)人工智能教育精選(九篇)
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第1篇：小學(xué)人工智能教育范文
關(guān)鍵詞:機器人教育 教育機器人 認知發(fā)展 教學(xué)目標
一、引言
據(jù)預(yù)測,21世紀中期,人類社會將全面進入以智能機器人為代表的智能時代,機器人的廣泛應(yīng)用將極大促進社會生產(chǎn)力的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。近年來,隨著機器人價格的下降、簡易性的提高、其潛在的巨大教育價值逐漸得到社會的認可,使得機器人進入了教育領(lǐng)域。在發(fā)達國家,尤其是英、美、日等國家,已將機器人作為一種教學(xué)輔助工具,上至高等院校、研究機構(gòu),下至中小學(xué)、幼兒園,都正在積極開展機器人相關(guān)的教研活動。為了適應(yīng)未來科技社會對人才培養(yǎng)的需要,我國教育部從2003年起把中小學(xué)機器人比賽納入全國中小學(xué)電腦制作活動中,2003年頒布的普通高中新課程標準又將“人工智能初步”及“簡易機器人制作”列入選修內(nèi)容。
機器人是一種能夠通過程序控制,自主完成某類任務(wù)的機器系統(tǒng)。教育機器人則是一類應(yīng)用于教育領(lǐng)域的機器人,它一般具有以下特點:首先是教學(xué)適應(yīng)性,符合教學(xué)使用的相關(guān)需求;其次是具有良好的性能價格比,特定的教學(xué)用戶群決定了其價位不能過高;再次就是它的開放性和可擴展性,可以根據(jù)需要方便地增、減功能模塊,進行自主創(chuàng)新;此外,它還應(yīng)當有友好的人機交互界面。
國內(nèi)中小學(xué)機器人教育教學(xué)的開展雖已有近十年的時間,但仍然游離于日常課堂教學(xué)之外。究其緣由,其中一主要因素是當前教育機器人產(chǎn)品缺少規(guī)范,品牌繁雜,開放性低等教育機器人產(chǎn)品自身的問題。以下,我們將結(jié)合各個教學(xué)階段學(xué)生的認知發(fā)展水平和機器人教學(xué)的要求,在對此進行闡述分析的基礎(chǔ)上對不同階段使用者所需的配件、人機界面等產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計提出一些意見和建議。
二、各階段學(xué)生的認知發(fā)展與機器人教育目標
1.小學(xué)階段學(xué)生的認知發(fā)展與機器人教育目標
著名的兒童教育學(xué)家和心理學(xué)家皮亞杰認為:兒童的認知是由他自身與外部世界不斷地相互作用而逐漸形成的一種結(jié)構(gòu)。兒童在觀察事物時,往往注意新鮮、感興趣的東西,他們對周圍世界有著強烈的好奇心和探究欲望,樂于動手操作具體形象的物體。因此,這一時期是培養(yǎng)科學(xué)興趣、體驗科學(xué)過程、發(fā)展科學(xué)精神的重要時期。
小學(xué)階段的機器人教育,主要是讓學(xué)生了解智能機器人的應(yīng)用價值,培養(yǎng)學(xué)習(xí)使用機器人的興趣。具體到教學(xué)要求上,對于硬件部分則要求學(xué)生了解簡易機器人的基本構(gòu)造;說出各類傳感器(如聲音、光敏、紅外、溫度、觸摸)的功能及其對人類功能的模擬。能描述機器人各部分的功能更和工作原理,能描述機器人各部分的功能和工作原理,如通過傳感器搜集信息、通過程序來判斷處理信息、控制外部動作等;如果條件允許,則可要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求和已有的模塊化組裝部件,嘗試動手制作或組裝簡單的實物機器人,將編制好的控制程序?qū)氲綄嵨餀C器人;在程序設(shè)計方面,學(xué)習(xí)LOGO等簡易語言或圖形化操作界面,能夠結(jié)合使用傳感器模塊和流程控制模塊等編寫程序,感受利用程序解決問題的一般過程。
2.初中階段學(xué)生的認知發(fā)展與機器人教育目標
初中階段正是“形式運算”階段(12～15歲)。這個階段的主要思維特點是,在頭腦中可以把事物的形式和內(nèi)容分開,可以離開具體事物,根據(jù)假設(shè)來進行邏輯推演,能運用形式運算來解決諸如組合、包含、比例、排除、概率及因素分析等邏輯課題。初中生思維活動的基本特點是抽象邏輯思維已占主導(dǎo)地位,但有時思維中的具體形象成分還起作用。
初中階段的機器人教育,不僅要求培養(yǎng)學(xué)生使用機器人的興趣,還要教授機器人的基本工作原理,了解機器人領(lǐng)域的發(fā)展前沿。在硬件知識部分,除了在制作和操縱簡單的機器人的基礎(chǔ)上,探究機器人的機械裝置、電子裝置、傳感器裝置等,能力強的學(xué)生可對機器人構(gòu)件功能進行拓展應(yīng)用,例如用繼電器和聲音傳感器組裝聲控?zé)?在軟件部分,了解計算機控制機器人做出各種動作的簡單流程,感知程序和程序設(shè)計語言,理解程序的基本結(jié)構(gòu),了解“確定算法,編程實現(xiàn)”這一計算機解決問題的一般過程。
3.高中階段學(xué)生的認知發(fā)展與機器人教育目標
高中生認知結(jié)構(gòu)的完整體系基本形成。高中生認知結(jié)構(gòu)的各種要素迅速發(fā)展,各認知能力不斷完善,認知的核心成分――思維能力更加成熟,抽象邏輯思維占了優(yōu)勢地位,辯證思維和創(chuàng)造思維有了很大的發(fā)展。思維的目的性、方向性更明確,認知系統(tǒng)的自我評價和自我控制能力明顯增強。他們情感豐富、意志力增強,興趣更廣泛和穩(wěn)定,學(xué)習(xí)動機更強烈。
高中階段的機器人教育,已經(jīng)出臺了一些課程標準,如新課標“簡易機器人制作”模塊要求學(xué)生知道單片機和機械傳動的基本知識,能設(shè)計與制作單片機和傳動機械等組成的簡易自動控制機器人或簡單的自動控制系統(tǒng)。對于硬件知識部分,學(xué)生除了對各部件功能結(jié)構(gòu)的了解外,也會自行改造;在程序設(shè)計方面,考慮到對學(xué)生算法與程序設(shè)計能力的培養(yǎng),因此除了對圖形化編程的掌握外,還要求使用更高級的程序設(shè)計語言,如Qbasic、C、Java等,通過代碼編輯器直接設(shè)計程序來控制機器人運行,在編程的過程中鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。
三、教育機器人的功能設(shè)計分析
綜上所述,不同階段學(xué)生的認知水平和教學(xué)要求都各不相同,那么不同層次的教學(xué)對象就需要選用不同的教育機器人產(chǎn)品,以便提供合適的功能、配件以及人機界面。那么,目前的教育機器人產(chǎn)品能否滿足各種年齡層次的學(xué)生的需要呢?市場上不乏有很多好的教育機器人產(chǎn)品,但也存在一些不近如人意的地方,因此根據(jù)上述不同階段學(xué)生的認知水平和機器人教育的要求,我們對四個階段所用機器人產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)與功能、程序設(shè)計與傳輸、機器人本體三部分的設(shè)計進行研究,提出了如下表1所示的教育機器人的結(jié)構(gòu)功能及標準要求簡表1。
1.應(yīng)用于小學(xué)階段的教育機器人的設(shè)計
適用小學(xué)階段的教育機器人,在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,主要體現(xiàn)在插件應(yīng)用上,對于機械傳動系統(tǒng)可選用積木式或插件式或變形式三種類型。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計利于學(xué)生在機器人外形上做創(chuàng)新,憑自己的想象任意搭建機器人,設(shè)計出形態(tài)各異的機器人;對于機器人控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng),這部分知識要求超過了這一年齡段學(xué)生的認知,因此可選用模塊功能封裝的形式,分別采用一體化控制模塊和成品設(shè)備;在人機交互上,可以采用人工控制的方式,例如遙控;也可用程序控制,選用簡易的可視化圖形編程語言,如用LOGO語言做一些簡單的編程。兒童學(xué)習(xí)LOGO語言,有利于他們元認知能力的發(fā)展。考慮到學(xué)生的能力水平和教學(xué)要求,可選用程序傳輸這種安全簡便的方式把程序?qū)氲綄嶓w機器人當中;對于小學(xué)生來說,還應(yīng)選用結(jié)實耐用的、安全的機器人產(chǎn)品。小學(xué)教師認為,除了以上幾點外,選用的機器人產(chǎn)品也要方便管理。除此之外,根據(jù)學(xué)校的條件可選用一些有外形的機器人,例如,AIBO機器狗,這樣可以提高學(xué)生對機器人的興趣。
2.應(yīng)用于中小學(xué)階段的教育機器人的設(shè)計
初中階段使用的機器人在設(shè)計上不再以外形為主,需要附加一定的功能,要求學(xué)生了解簡易傳感器原理及其使用,并能體現(xiàn)出機器人在焊接和控制應(yīng)用方面的知識,其機械傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計時可采用遙控式或單片機式,這樣學(xué)生對單片機的原理將有初步的了解。同時,采用單片機還可以大大降低產(chǎn)品的價格,利于機器人教育的普及推廣;控制系統(tǒng)可直接采用控制版,使得單片機的相關(guān)知識更為直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前;對于執(zhí)行系統(tǒng),設(shè)計成半成品的形式,使之功能封裝成模塊化,利于學(xué)生自行組裝;在人機交互上,除了選用遙控式外,弱化益智類玩具的概念,體現(xiàn)出機器人一定的智能化,可選用一些較LEGO語言要復(fù)雜些的程序設(shè)計語言,如Qbasic,為后續(xù)學(xué)習(xí)VB語言作了鋪墊。傳輸技術(shù)還是采用安全系數(shù)高、操作簡便的數(shù)據(jù)傳輸形式。初中教師提出,除了以上幾點功能設(shè)計要求外,所設(shè)計的教育機器人不僅可以用于課堂教學(xué),還可以用于參加比賽。
3.應(yīng)用于高中階段的教育機器人的設(shè)計
適用高中階段的教育機器人,在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要求有更好的可擴展性和開放性,注重產(chǎn)品功能的綜合應(yīng)用,最終達到可在多門課程中通用的要求。因此,機械傳動系統(tǒng)除了可選用初中階段所采用的單片機形式外,還可選用嵌入式。但要注意的一點是單片機方面的設(shè)計要緊密結(jié)合通用技術(shù)模塊的要求,選擇可多次燒錄的單片機型號和簡單易學(xué)的單片機編程語言;在控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)部分,可采用套裝散件。采用單片機和散裝化套件都極大的促進了學(xué)生在實踐過程中動手實踐能力的提高和創(chuàng)新思維的培養(yǎng);在人機交互方面,除了保留簡易的圖形編程軟件平臺之外,鑒于高中生的認知水平和今后計算機編程角度考慮,設(shè)計相對較抽象的編程語言接口,如Java、NQC、C++、C、匯編語言等。對于程序的傳輸除了選用數(shù)據(jù)線和紅外線發(fā)射傳輸之外,還可選用燒錄技術(shù)。
四、結(jié)束語
教育機器人作為機器人教育的實施平臺,其建設(shè)水平的高低對機器人教育具有至關(guān)重要的影響。研制適用于不同階段符合學(xué)生認知發(fā)展水平和教學(xué)要求的教育機器人,不僅有利于解決教育機器人產(chǎn)品的開發(fā)、選用,教學(xué)實施等當前機器人教育中所存在的問題,而且有利于機器人教育資源、實驗經(jīng)驗的共享,對于推動我國機器人教育健康、規(guī)范、可持續(xù)發(fā)展有著積極的作用。同時,規(guī)范化的教育機器人產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)需要教育政府、高等院校、中小學(xué)學(xué)校、機器人廠商等各方面的共同協(xié)作與努力。
參考文獻
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第2篇：小學(xué)人工智能教育范文
關(guān)鍵詞:HPS教育;小學(xué)科學(xué);人工智能
隨著我國教育的迅猛發(fā)展，作為科學(xué)教育重中之重的小學(xué)科學(xué)教育逐漸開始被大眾所關(guān)注，所以探索小學(xué)科學(xué)教育的新思路已成為教育改革的關(guān)鍵之一。多年來，我國不斷借鑒發(fā)達國家的教育改革理念與經(jīng)驗，并進行本土化研究，促進我國教育發(fā)展。
一、研究背景
HPS教育作為西方20世紀80年代盛行的理論，引入中國已有20余年。作為極其受歡迎的教育理念，憑借著自身優(yōu)勢在中國教育課程改革中占據(jù)了一席之地，也為中國科學(xué)教育提供了新思路。
(一)HPS的概念界定
HPS的提出源自科學(xué)內(nèi)部對科學(xué)反思和科學(xué)外部人員對科學(xué)本質(zhì)認識的思考。最初，HPS指的是科學(xué)史(HistoryofScience)和科學(xué)哲學(xué)(PhilosophyofScience)兩大學(xué)科領(lǐng)域，但在20世紀90年代科學(xué)建構(gòu)論流行后，科學(xué)社會學(xué)與科學(xué)知識社會學(xué)被引入科學(xué)教育，HPS逐漸演化成科學(xué)史(HistoryofScience)、科學(xué)哲學(xué)(PhilosophyofScience)和科學(xué)社會學(xué)(SociologyofScience)三者的統(tǒng)稱［1］:科學(xué)史即研究科學(xué)(包括自然科學(xué)和社會科學(xué))和科學(xué)知識的歷史;科學(xué)哲學(xué)則是對科學(xué)本性的理性分析，以及對科學(xué)概念、科學(xué)話語的哲學(xué)思辨，比如科學(xué)這把“雙刃劍”對人類社會的影響;科學(xué)社會學(xué)則討論科學(xué)處在社會大系統(tǒng)中，社會種種因素在科學(xué)發(fā)展過程中的地位和作用，這包括了政治、經(jīng)濟、文化、技術(shù)、信仰等因素［2］。在國外，德國科學(xué)家和史學(xué)家馬赫最早提倡HPS教育，突出強調(diào)哲學(xué)與歷史應(yīng)用至科學(xué)教學(xué)中的作用。我國HPS相關(guān)研究開始晚且研究規(guī)模較小，首都師范大學(xué)的丁邦平教授認為HPS融入科學(xué)課程與教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)的一個重要途徑［3］。
(二)HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)課程的必要性
運用科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)等進行教學(xué)是目前國際上小學(xué)科學(xué)教育改革的一種新趨勢。2017年，教育部頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》標志著我國科學(xué)教育步入了新階段，其不僅要求達成科學(xué)知識、科學(xué)探究的相應(yīng)目標，也要養(yǎng)成相應(yīng)的科學(xué)態(tài)度，思考科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境的融洽相處。該標準提出了“初步了解在科學(xué)技術(shù)的研究與應(yīng)用中，需要考慮倫理和道德的價值取向，提倡熱愛自然、珍愛生命，提高保護環(huán)境意識和社會責(zé)任感”。HPS教育與小學(xué)科學(xué)課程的結(jié)合是教學(xué)內(nèi)容由知識到能力再到素養(yǎng)的過程，是小學(xué)科學(xué)教育的新維度，改變了小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)環(huán)境。將科學(xué)課程中融入HPS教育的內(nèi)容，可以幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，研究科學(xué)知識是如何產(chǎn)生的，科學(xué)對社會的多方面影響以及科學(xué)和科學(xué)方法的優(yōu)、缺點等。當《小學(xué)課程標準》將科學(xué)態(tài)度和價值觀視為科學(xué)教育的有機組成部分時，小學(xué)科學(xué)課程就有望成為HPS教育的天然載體，同時為小學(xué)科學(xué)課程滲透HPS教育提出了挑戰(zhàn)。目前，我國小學(xué)科學(xué)課程雖已有部分設(shè)計融入了HPS教育理念，但該融入過程仍停留在表面，融入程度低，融入方式單一。所以，研究HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)課程十分有必要。
(三)HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)課程的可行性
縱觀國內(nèi)外已有的研究，將HPS教育融入小學(xué)科學(xué)課程可分為基于傳統(tǒng)課堂模式的正式教育課程和基于科技館、研學(xué)機構(gòu)等的非正式教育課程。由皖新傳媒、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進技術(shù)研究院新媒體研究院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社三方通力合作、聯(lián)合打造的《人工智能讀本》系列叢書自出版以來已發(fā)行八萬套，在安徽省多個市區(qū)的小學(xué)得以應(yīng)用，是青少年人工智能教育上的一次全新探索。該套叢書分三年級至六年級共四套，涵蓋了16個人工智能前沿研究領(lǐng)域知識點，每一節(jié)課都設(shè)有場景引入、讀一讀、看一看、試一試4個模塊。小學(xué)《人工智能讀本》作為闡述新興科技的讀本，以親切的場景對話和可愛幽默的插畫等形式吸引了眾多小學(xué)生的興趣，不僅可作為學(xué)校科學(xué)課讀本，也可以應(yīng)用于課外場景。本文則以小學(xué)《人工智能讀本》為例，對HPS教育進行初步摸索與實踐，以期對小學(xué)科學(xué)教育帶來教益。
二、HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)的典型案例
《人工智能讀本》作為HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)實踐的典型案例，側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生多維度、科學(xué)辯證地認識人工智能，內(nèi)容包括機器學(xué)習(xí)、決策職能和類腦智能，以及人工智能的不同發(fā)展階段，帶領(lǐng)學(xué)生思考人工智能帶來的倫理問題以及其他挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價值觀。本研究將以《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”為例，分析HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)的實踐。
(一)科學(xué)史:提升課程趣味性
小學(xué)科學(xué)教育作為培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)公眾的重要步驟，提升過程的趣味性則十分重要。過去傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)教育注重知識的傳遞而忽略了學(xué)習(xí)過程，填鴨式教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生失去對科學(xué)的興趣與探索欲，不利于公民科學(xué)素養(yǎng)的整體提高。而科學(xué)史作為研究科學(xué)(包括自然科學(xué)和社會科學(xué))和科學(xué)知識的歷史，已經(jīng)逐漸滲透到科學(xué)教育中來?？茖W(xué)史常常介紹科學(xué)家的事跡，某一知識誕生所面臨的困難和曲折過程，而將科學(xué)史融入課程可以帶學(xué)生重回知識誕生的時刻，切身體會科學(xué)。讀本作為在小學(xué)科學(xué)教育中不可或缺的工具，利用科學(xué)史內(nèi)容，以敘事方式可以將科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會學(xué)的思想融入教學(xué)過程中，在讀本中融入歷史，可以提升課程趣味性，幫助學(xué)生更加容易探求科學(xué)本質(zhì)，感受科學(xué)家不懈努力、敢于質(zhì)疑的精神，提升科學(xué)素養(yǎng)。例如《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”引入部分即以時間順序展開，介紹人工智能的發(fā)展與面臨的困境。在“看一看”中機器人索菲亞是否可以結(jié)婚的故事不僅為本章節(jié)提供了豐富的內(nèi)容，提升了課程的趣味性，而且還融入了科學(xué)與哲學(xué)，引發(fā)讀者對于人工智能的思考。
(二)科學(xué)社會學(xué):提升課程社會性
科學(xué)社會學(xué)是研究一切科學(xué)與社會之間的聯(lián)系與影響，包含科學(xué)對社會的影響和社會對科學(xué)的影響?？茖W(xué)是一種社會活動，同時也受到政治、經(jīng)濟、文化等多方面影響，比如蒸汽機的誕生表明科學(xué)促進社會的發(fā)展。在科學(xué)教育的課堂中融入科學(xué)社會學(xué)不僅可以幫助學(xué)生理解科學(xué)問題，還可以通過介紹科學(xué)與社會之間的復(fù)雜關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生靈活、批判看待科學(xué)問題的思維能力。如六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”中，在介紹個人與技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了政府和環(huán)境這兩個要素，使學(xué)生在更宏觀的背景下，獲得這樣一種認知:環(huán)境與技術(shù)之間有一把“雙刃劍”，個人與技術(shù)、政府與技術(shù)之間是相互促進的主客體關(guān)系?！度斯ぶ悄茏x本》并不全是說教性質(zhì)的文字，在“試一試”中的辯論賽環(huán)節(jié)讓同學(xué)通過親身實踐，更加了解人工智能對于社會的多方面影響。通過對于科技是一把“雙刃劍”這一事實的了解，同學(xué)們可以更好地將學(xué)習(xí)知識與社會的背景聯(lián)系在一起，深刻體會科學(xué)中的人文素養(yǎng)，增強社會責(zé)任感。
(三)科學(xué)哲學(xué):提升課程思辨性
以往研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)學(xué)科教材中關(guān)于科學(xué)史和科學(xué)社會學(xué)內(nèi)容較多而且呈顯性，而對于科學(xué)哲學(xué)的融入內(nèi)容不夠，且不鮮明。［3］科學(xué)哲學(xué)融入科學(xué)教育無疑可以提升學(xué)生的思辨性，幫助學(xué)生建立起對于科學(xué)正確而全面的認識。例如，《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”中，引入人工智能倫理，通過介紹人工智能面對的挑戰(zhàn)、人工智能的具體應(yīng)對策略，讓小學(xué)生了解人工智能技術(shù)發(fā)展的同時也要重視可能引發(fā)的法律和倫理道德問題，明白人與人工智能之間的關(guān)系以及處理這些關(guān)系的準則。通過“讀一讀”先讓學(xué)生明白倫理概念，再用一幅畫讓學(xué)生思考在算法的發(fā)展下，人類與機器人的關(guān)系如何定義，向?qū)W生傳遞樹立人類與人工智能和諧共生的技術(shù)倫理觀。通過這種方式，可以幫助學(xué)生逐步建立完整的科學(xué)觀，全面且思辨地看待科學(xué)，提升學(xué)生思辨性，進而提升科學(xué)素養(yǎng)。
三、HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)課程的實踐建議
《人工智能讀本》作為一套理論與實踐相結(jié)合，具有知識性與趣味性的兒童科普讀物，著重引導(dǎo)小學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新意識，提升人工智能素養(yǎng)，產(chǎn)生求知探索欲望。但《人工智能讀本》作為HPS融入小學(xué)科學(xué)課程的初始，仍存在教育資源不充分、內(nèi)容結(jié)合較淺等不足，為了將HPS教育更好融入小學(xué)科學(xué)課程，可從以下三方面加以改進。
(一)開發(fā)HPS教育資源
HPS教育需要教育資源的支撐。HPS教育資源來源廣泛，無論是學(xué)生的現(xiàn)實生活，還是歷史資料，都可以提供契機和靈感?！度斯ぶ悄茏x本》中收集了大量與人工智能相關(guān)的故事和現(xiàn)實案例，都可以作為教育資源，從各個角度達到科普的目的。在新媒體時代，進行HPS教育資源開發(fā)時，應(yīng)當注意借助最新的信息與通信技術(shù)增強資源的互動性，如互動多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、增強現(xiàn)實技術(shù)、科學(xué)可視化技術(shù)等。在傳統(tǒng)的科學(xué)課堂教學(xué)中，主要是通過圖片文字講解，實驗演示及互動來開展。這種形式對于現(xiàn)實中能接觸到的實驗內(nèi)容，如常見的動植物、可操作的物理化學(xué)實驗等，比較容易開展。而對于地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域的知識，或者一些已經(jīng)不存在的動植物，則只能通過圖片視頻進行展示，不容易進行實驗展示。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)、增強現(xiàn)實技術(shù)等，則可以虛擬出世界萬物，如不易操作的物理化學(xué)實驗、已消失的動植物等都可以通過虛擬現(xiàn)實的手段得以呈現(xiàn)。這些技術(shù)或能使教學(xué)內(nèi)容變得生動形象，或通過營造沉浸感以使學(xué)生有更佳的情境體驗，或讓學(xué)生與教學(xué)資源進行交互從而自定義內(nèi)容，服務(wù)于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升的終極目的。
(二)對小學(xué)科學(xué)教師進行培訓(xùn)
HPS教育的關(guān)鍵是從社會、歷史、哲學(xué)等角度對自然科學(xué)內(nèi)容進行重新編排，并不是將大量的內(nèi)容或?qū)W科知識簡單相加，這對教師能力也提出了更高要求。目前，人工智能教學(xué)領(lǐng)域常常出現(xiàn)“學(xué)生不會學(xué)、老師不會教”的狀況，《人工智能讀本》作為內(nèi)容翔實有趣的讀本可以彌補一部分缺失。但與此同時，也需要提升教師的教學(xué)能力與知識儲備。HPS教育理念不僅僅針對歷史中的科學(xué)人物，所有的學(xué)生主體也是歷史中的主體，他們也身處于社會中，并且對于生活中的各種科學(xué)現(xiàn)象有著自己的思考。所以教師身為引導(dǎo)者，需要注意到學(xué)生的思考，深入挖掘，鼓勵他們對所思內(nèi)容進行反思并付諸實踐。科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)應(yīng)當成為科學(xué)教師教育項目中的一部分，這能讓科學(xué)教師更好地理解他們的社會責(zé)任。為此，對職業(yè)科學(xué)教師進行HPS培訓(xùn)便是必要的。
(三)多場景開展小學(xué)科學(xué)教育
科學(xué)素養(yǎng)不是空洞的，它來自學(xué)生的認識體驗，并從中獲得生動、具體的理解和收獲?！度斯ぶ悄茏x本》作為方便攜帶的讀本，不僅可以在小學(xué)科學(xué)課堂中作為教材使用，也可以應(yīng)用在其他場景，如研學(xué)旅行、科技館等場所。課堂學(xué)習(xí)只是小學(xué)科學(xué)教育中的一個環(huán)節(jié)，家庭、科技館等也可以進行科學(xué)教育。例如，科技館與博物館可以以科學(xué)家和歷史科學(xué)儀器為主題舉辦展覽，展覽中融入HPS教育理念，學(xué)生在參觀和學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)有關(guān)科學(xué)內(nèi)容。一些歷史上大型的科學(xué)實驗，學(xué)校教室或?qū)嶒炇覠o法滿足條件，但在大型的場館中可以實現(xiàn)。例如，研學(xué)旅行作為目前科學(xué)教育中最受歡迎的方式之一，已被納入學(xué)校教育教學(xué)計劃，列為中小學(xué)生的“必修課”，正逐漸成為學(xué)生獲得科學(xué)知識的另一個途徑。研學(xué)旅行作為一種集知識性、教育性、趣味性和娛樂性為一體的旅游形式，通常伴隨著知識教育的過程，包括科學(xué)知識的普及，所以也是開展小學(xué)科學(xué)教育的重要場所。在該場景下，運用《人工智能讀本》等新興手段進行科學(xué)教育往往取得事半功倍的效果。
結(jié)語
目前，HPS教育理念已經(jīng)積極嘗試運用到小學(xué)科學(xué)教育中，包括學(xué)校內(nèi)的正式學(xué)習(xí)以及學(xué)校外如科技館、博物館、研學(xué)旅游中的非正式學(xué)習(xí)之中。其中，科技史以時間維度為線索創(chuàng)造豐富資源的同時也可以提升課程趣味性;科學(xué)社會學(xué)以科學(xué)與社會之間的相互關(guān)系幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，提升科學(xué)素養(yǎng);科學(xué)哲學(xué)則以哲學(xué)的視域?qū)徱暱茖W(xué)的誕生提升學(xué)生思辨能力。未來，HPS教育結(jié)合小學(xué)科學(xué)則需要更深入，在資源開發(fā)、教師培訓(xùn)以及應(yīng)用場景等方面加以改進，為提升國民科學(xué)素養(yǎng)做出努力。
參考文獻:
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第3篇：小學(xué)人工智能教育范文
關(guān)鍵詞：問題學(xué)生；學(xué)生數(shù)據(jù)分析；教育教學(xué)；教學(xué)質(zhì)量
一、教學(xué)改革背景
因材施教長期以來備受教育界的推崇，但是其實施有大的難度[1]。在教育教學(xué)中，教育人員難以全面準確地了解學(xué)生，導(dǎo)致對學(xué)生教學(xué)和管理效率低、難度高。以問題學(xué)生為例，其是指那些與同年齡段學(xué)生相比，由于受到家庭、社會、學(xué)校等方面的不良因素的影響及自身的因素，從而導(dǎo)致在思想、認識、心理、行為、學(xué)習(xí)等方面偏離常態(tài)，需要在特殊幫助下才能解決問題的學(xué)生[2]。主要表現(xiàn)在品德、學(xué)習(xí)、行為、心理等方面，如大學(xué)生中較為常見的心理健康問題和厭學(xué)問題[3]。下面以大學(xué)生心理健康為例展開討論。研究數(shù)據(jù)表明，大學(xué)生心理問題嚴重影響大學(xué)生的健康，據(jù)統(tǒng)計有20%至30%的大學(xué)生存在心理問題，其中有10%的心理問題障礙嚴重，直接影響日常學(xué)習(xí)和生活，嚴重的心理健康問題甚至引起校園暴力和自殺行為[4]。并且，心理健康與學(xué)生自身的出勤率、考試成績等客觀指標存在密切的關(guān)系。丁澍等基于某重點理工類高校2002級學(xué)生入學(xué)時的心理健康調(diào)查表結(jié)果及大學(xué)成績，用數(shù)理統(tǒng)計方法分析入學(xué)時的心理狀態(tài)等屬性數(shù)據(jù)對大學(xué)各個時期平均成績及各類課程平均成績的影響[5]。結(jié)果表明：存在心理問題的學(xué)生成績顯著低于正常學(xué)生，心理健康是大學(xué)階段取得較好成績的重要保證?？荚嚦煽兊牟▌訒O大影響大學(xué)生的心理健康，而心理健康反過來又阻礙了考試成績的提高。目前各大高校對大學(xué)生的心理健康問題均投入了大量的人力物力[6]。以筆者所在的深圳大學(xué)和武漢大學(xué)為例，主要包括：輔導(dǎo)員、班主任、心理班委、心理健康咨詢中心等。但是，這些基于人力的管理模式存在以下幾點問題：（1）學(xué)生基數(shù)龐大，有限的人力難于顧及到所有的學(xué)生。高校的師生比基準為1：14，但較少高校能符合這一標準。針對專任教師數(shù)量超過1000名的重點大學(xué)統(tǒng)計結(jié)果表明，245所中僅有41所（占比16.7%）大學(xué)師生比在1：14之內(nèi)，其余83.3%的高校高于此數(shù)。投入到大學(xué)生心理健康問題上的師生比則更少[7]。（2）管理人員難于獲取到學(xué)生的全部信息，依靠人力檢查的方式對大學(xué)生的判定較為困難。（3）發(fā)現(xiàn)學(xué)生心理問題具有遲滯性，發(fā)現(xiàn)時學(xué)生已經(jīng)具有了很嚴重的心理問題。（4）作為最為了解和關(guān)心學(xué)生本人的父母等親屬往往被排除在外，構(gòu)成了嚴重的信息不對稱[8]。以上各種因素減弱了高校對心理健康問題學(xué)生教育教學(xué)效果。隨著現(xiàn)在計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以自動、快速、準確地提取和分析數(shù)據(jù)中所隱藏的信息，從而提高人類進行管理和決策的效率[9][10]。如何準確高效的評價、分析、預(yù)測一名學(xué)生的狀態(tài)，從而對學(xué)生進行有差別化的管理教育，是高等教育長期以來存在的難點問題。啟發(fā)于以上分析，本文提出基于學(xué)生數(shù)據(jù)分析的教學(xué)改革，該系統(tǒng)以學(xué)生的客觀數(shù)據(jù)為主要輸入，學(xué)生的主觀數(shù)據(jù)為次要輸入，對學(xué)生的思想、認識、心理、行為、學(xué)習(xí)等方面進行全面的分析，實時輸出學(xué)生全方位的分析結(jié)果，進而將結(jié)果數(shù)據(jù)反饋給輔導(dǎo)員、班主任、學(xué)生家長等，使得學(xué)校人力和學(xué)生家長互享學(xué)生信息，達到防患未然、降低問題學(xué)生比例、提高學(xué)校教育教學(xué)效果。
二、學(xué)生數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)
本部分主要簡介學(xué)生數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的框架，如附圖所示。該系統(tǒng)框架可以根據(jù)教學(xué)中的需求，擴展到更加多樣化的數(shù)據(jù)輸入和輸出結(jié)果。該簡化框架主要分為以下幾個部分：系統(tǒng)輸入、學(xué)生數(shù)據(jù)分析、分析結(jié)果、結(jié)果接收端。
（一）系統(tǒng)輸入
系統(tǒng)的輸入可以來自于學(xué)?，F(xiàn)有的學(xué)生管理平臺接口。主要有智能簽到、作業(yè)成績、實驗成績、考試成績、身體健康狀況等客觀數(shù)據(jù)，以及主觀評價等主觀評價信息。1.智能簽到。學(xué)生課堂的出勤率是衡量學(xué)生課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的很重要的因素。研究表明問題學(xué)生的出勤率大大低于平均出勤率[11]。目前大部分高校學(xué)生課堂出勤率主要靠教師在課堂上人工統(tǒng)計完成，占用了大量的授課時間。而企業(yè)中采用的非常完善的指紋簽到或者WIFI簽到系統(tǒng)，如指紋簽到機和阿里釘釘，將會為高校提供可靠高效的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。且系統(tǒng)可以實時地將學(xué)生課堂出勤情況反饋給學(xué)生家長，在家長的幫助下完善對學(xué)生的監(jiān)督。2.作業(yè)成績。作業(yè)成績作為衡量學(xué)生課堂上課質(zhì)量的另一個重要指標，可以用來衡量學(xué)生知識接收效果，可以用來預(yù)測學(xué)生的掛科率，并可以為班主任、輔導(dǎo)員等提供重要的信息參考。3.實驗成績。類似于作業(yè)成績，實驗成績作為衡量學(xué)生課程實驗的一個重要指標，可以用來衡量學(xué)生知識應(yīng)用的效果。4.考試成績。考試成績作為最為重要的學(xué)習(xí)衡量指標，不僅反映了學(xué)生某門課程最終的學(xué)習(xí)效果，還可以根據(jù)具體某門課程反映學(xué)生在學(xué)習(xí)中碰到的難點。這給系統(tǒng)的綜合分析提供最為重要和直觀的客觀指標。5.健康狀況。身體等健康因素往往嚴重地影響學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并最終產(chǎn)生嚴重的后果。因此，其也是系統(tǒng)的重要客觀數(shù)據(jù)輸入。6.主觀評價。A-E五點指標都是學(xué)生學(xué)習(xí)指標的客觀數(shù)據(jù)。但是，在很多情況下，客觀數(shù)據(jù)并不能全部地反映學(xué)生存在的問題。因此，系統(tǒng)需要某些的主觀評價信息作為補充，如：學(xué)生關(guān)系、業(yè)余活動情況等。
（二）數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)分析是該系統(tǒng)的核心，其以系統(tǒng)輸入為處理對象，并從附圖中的歷史數(shù)據(jù)庫獲取歷史信息，綜合采用深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)處理等計算機技術(shù)，實時產(chǎn)生詳細的分析結(jié)果。
（三）分析結(jié)果
該部分簡要介紹學(xué)生數(shù)據(jù)分析模塊的輸出結(jié)果。其中包含掛科率、出勤率等客觀指標，以及學(xué)習(xí)效果指標、心理健康指標等非直觀分析結(jié)果。1.掛科率。該輸出主要對學(xué)生所有課程的掛科率提供客觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，也可以提供學(xué)生某門課程掛科率的預(yù)測數(shù)據(jù)，起到對學(xué)生、學(xué)校、學(xué)生家長的警示和參考作用。2.出勤率。調(diào)查研究表明，出勤率與大學(xué)生成績之間存在密切的關(guān)系[11]。該輸出主要對學(xué)生所有課程的出勤率提供客觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，起到對學(xué)生、學(xué)校、學(xué)生家長的警示和參考作用。3.學(xué)習(xí)效果指標。根據(jù)系統(tǒng)的輸入，綜合的分析學(xué)生目前的學(xué)習(xí)狀況。包含學(xué)生的學(xué)習(xí)投入、學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)中碰到的難點等，起到對學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)校管理、教師授課、學(xué)生家長監(jiān)督重要的參考作用。4.健康指標。根據(jù)系統(tǒng)的輸入，綜合的分析學(xué)生目前的生理和心理狀況，包含學(xué)生生理健康狀態(tài)、心理問題幾率、心理問題傾向等，起到對學(xué)生、學(xué)校、教師、學(xué)生家長的警示和參考作用，以期防患于未然，降低問題學(xué)生的比例。
（四）結(jié)果接收端
1.學(xué)生。大學(xué)生自我認知的內(nèi)部差異比較大，表現(xiàn)為不同性別、年齡、年級、政治面貌、生源地的大學(xué)生在不同的維度上的差異?？梢赃x擇性地將部分信息定期推送給學(xué)生，讓學(xué)生對自身有很好的認知作用。2.教學(xué)人員?？梢赃x擇性地將信息分享給輔導(dǎo)員、班主任、課程老師、心理咨詢中心等教學(xué)人員。教學(xué)人員可以因材施教、防患于未然地對學(xué)生進行課程、心理輔導(dǎo)監(jiān)督，改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果，降低問題學(xué)生概率，從而從總體上提高教育教學(xué)效率和質(zhì)量。3.管理人員。將數(shù)據(jù)分享給學(xué)校的管理人員，使得學(xué)校對學(xué)校的教育教學(xué)效果和質(zhì)量有很好的認識和監(jiān)督作用，用于持續(xù)改進學(xué)校的教育教學(xué)方法。必要時采取有效及時的管理手段，解決教育教學(xué)中出現(xiàn)的突發(fā)問題。4.學(xué)生家長。正如前文所述，學(xué)生家長對于學(xué)生的了解和關(guān)心程度遠遠高于教育人員。但是目前學(xué)生家長，尤其是大學(xué)生家長，了解學(xué)生狀況的渠道只能來自于學(xué)生自身的片面信息，嚴重的缺乏信息渠道。針對云南在校90后大學(xué)生與父母的交流現(xiàn)狀的問卷調(diào)查顯示[8]：86.53％的學(xué)生會選擇用電話與父母溝通；51.84％的學(xué)生每周都會與父母聯(lián)系；29.8％的學(xué)生會假裝同意父母的觀點；23.7％的學(xué)生與父母存在溝通障礙時會選擇放棄。因此將信息及時反饋給家長，可以在家長的參與下對學(xué)生的學(xué)習(xí)、心理、行為等方面上的監(jiān)督。從而改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果，降低問題學(xué)生概率，從總體上提高教育教學(xué)效率和質(zhì)量。
第4篇：小學(xué)人工智能教育范文
關(guān)鍵詞：邊疆地方高校；現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)；培養(yǎng)目標；課程設(shè)置優(yōu)化
一、邊疆地方高?，F(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標的重新定位
做好學(xué)科專業(yè)建設(shè)，首先就是明確培養(yǎng)目標，也就是要培養(yǎng)什么樣的人。邊疆地方高校的現(xiàn)代教育技術(shù)多設(shè)為?？茖I(yè)，主要培養(yǎng)的是邊疆地方所需的現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用型人才。不論是本科還是?？疲逃夹g(shù)學(xué)科的人才培養(yǎng)目標一直以來都存在一個比較突出的問題，就是比較“全”，也就是要求所培養(yǎng)的人才是一個“全能人才”，既懂教學(xué)又懂技術(shù)，既懂科研又懂管理。這樣定位出來的培養(yǎng)目標，必然導(dǎo)致后面課程的設(shè)置也是非常全面，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候就感覺什么都學(xué)，但又什么都學(xué)不好。針對這種情況，結(jié)合邊疆地區(qū)教育信息化發(fā)展的現(xiàn)狀，在進行人才培養(yǎng)方案修訂時重新對專業(yè)培養(yǎng)目標進行了定位。本專業(yè)培養(yǎng)主動適應(yīng)社會主義經(jīng)濟文化建設(shè)和九年義務(wù)教育需要的，具備良好的人文、科學(xué)及專業(yè)素養(yǎng)，具有敬業(yè)精神、創(chuàng)新意識、實踐能力和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ?，能夠為地方區(qū)域性經(jīng)濟和社會事業(yè)發(fā)展服務(wù)的從事小學(xué)（或初中）信息技術(shù)課程教學(xué)、校園教育資源開發(fā)與應(yīng)用、教育影視與多媒體作品制作等工作的應(yīng)用型人才。南國農(nóng)先生曾對教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標進行了闡述，他認為“教育技術(shù)學(xué)專業(yè)要培養(yǎng)的，是本學(xué)科領(lǐng)域既懂教育又懂技術(shù)的創(chuàng)造型人才，主要是四種人：教學(xué)人員———中等學(xué)校信息技術(shù)課教師；技術(shù)人員———教育軟、硬件開發(fā)人員；科研人員———新理論、新技術(shù)、新產(chǎn)品研究、設(shè)計人員；管理人員———電教機構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)等管理人員?！盵1]專業(yè)的培養(yǎng)目標不可能完全涵蓋這四種人才，邊疆地方高校應(yīng)根據(jù)地方發(fā)展的實際需求來設(shè)定培養(yǎng)目標。對于邊疆地區(qū)來說，中小學(xué)信息技術(shù)教育相對落后，極需能夠從事中小學(xué)信息技術(shù)教育的教師，因此將培養(yǎng)目標主要放在能夠從事小學(xué)（或初中）信息技術(shù)課程教學(xué)的人才培養(yǎng)上，也就是南國農(nóng)先生提及的“教學(xué)人員”。對于?？茖哟蔚膶W(xué)生，這種培養(yǎng)目標的定位應(yīng)該是恰當?shù)?。正如王竹立教授在《衰落，還是興盛？———關(guān)于教育技術(shù)學(xué)科前景的爭鳴與反思》一文中指出：我國目前教育技術(shù)人才培養(yǎng)分為?？粕?、本科生、碩士研究生和博士研究生等不同層次。應(yīng)根據(jù)市場的需求，來確定不同層次的人才培養(yǎng)目標。例如，“一般的中小學(xué)需要既能講授信息技術(shù)課程，又能從事計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與平臺維護的技能型人才；在線教育企業(yè)和各級教育信息化部門需要懂得教育技術(shù)和教育信息化基本理論，具有一定的設(shè)計、開發(fā)與管理能力的人才；高等院校和學(xué)術(shù)單位需要具有較深厚教育技術(shù)理論素養(yǎng)、對教育教學(xué)問題有深刻認識和洞察力的研究型人才?！盵2]邊疆地區(qū)整體教育信息化發(fā)展較為滯后，以培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)為目標的課程主要由中小學(xué)信息技術(shù)課程來承擔(dān)。因此，對于邊疆地方高校來說，培養(yǎng)能夠承擔(dān)邊疆地方中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的教師應(yīng)是現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)最重要的培養(yǎng)目標。在這個培養(yǎng)目標中，還涉及到了校園教育資源的開發(fā)與應(yīng)用、教育影視與多媒體作品制作等，這與前述并不矛盾，因為教育信息化時代要求所有學(xué)科的“教學(xué)人員”都要具備這些能力。
二、邊疆地方高?，F(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置的調(diào)整與優(yōu)化
明確專業(yè)培養(yǎng)目標后，就要建立相應(yīng)的專業(yè)課程體系，也就是要讓學(xué)生學(xué)什么。對于邊疆地方高校的現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)來說，其培養(yǎng)的學(xué)生可以說是邊疆地區(qū)教育信息化的主力軍，他們既要懂教學(xué)又要懂技術(shù)。因此，在課程設(shè)置中，主要包含四個方面的課程內(nèi)容：一是專業(yè)教育類課程，二是技術(shù)類課程，三是通識類課程，四是實踐類課程。人才培養(yǎng)目標重新明確后，對課程設(shè)置尤其是技術(shù)類課程進行了較大的調(diào)整與優(yōu)化。在重新調(diào)整后的課程設(shè)置中，教育類課程增加了《新技術(shù)新理念在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究專題學(xué)習(xí)》，該門課程主要是針對新技術(shù)新理念在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究進行分專題學(xué)習(xí)，例如人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、SMART理念等在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，旨在通過專題學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生了解前沿技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。技術(shù)類課程調(diào)整比較大，主要體現(xiàn)在以下四點：第一是在原有課程的基礎(chǔ)上結(jié)合發(fā)展的需要進行名稱和內(nèi)容的改變，如將《Flash多媒體課件設(shè)計與制作》課程調(diào)整為《二維動畫創(chuàng)意設(shè)計》。從目前課件制作和使用方面的實際情況來看，大多數(shù)教師還是采用PowerPoint軟件來制作，甚少有使用Flash軟件來制作教學(xué)課件的。從以往的教學(xué)情況來看，使用Flash軟件制作課件一是費時二是學(xué)生最終學(xué)下來的效果并不理想，制作出來的Flash課件的質(zhì)量甚至還不如用Power-Point制作的課件。但Flash這個軟件在制作教學(xué)資源方面也有其長處，比如制作一些具有教育意義的動畫短片或一些需要具體形象化的教學(xué)內(nèi)容演示動畫，基于這樣的一些考慮，故將這門課程進行了名稱的更換，同時課程內(nèi)容也有所相應(yīng)變化，更多注重的是學(xué)生在教學(xué)資源上的創(chuàng)意設(shè)計。另外，考慮到課件制作是現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能，故將這部分的內(nèi)容開設(shè)在《信息化教學(xué)資源設(shè)計與制作》這門課程中，這門課程主要涉及PowerPoint課件、微課等的設(shè)計與制作，盡可能使教學(xué)內(nèi)容符合當前教學(xué)資源的設(shè)計制作需要?！冬F(xiàn)代教育技術(shù)綜合實訓(xùn)》調(diào)整為《現(xiàn)代教育技術(shù)學(xué)科實踐項目專題》，前者主要是以指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計為主進行教學(xué)，后者將結(jié)合中小學(xué)校信息化教育的變化來設(shè)置實踐專題，如創(chuàng)客教育等。第二是新增了一些課程。如《Python程序設(shè)計語言》，開設(shè)這門課程主要是考慮到邊疆地區(qū)中小學(xué)校今后信息技術(shù)課程內(nèi)容的變化（當前有些發(fā)達地區(qū)的中小學(xué)校已經(jīng)開設(shè)了Python這門課程），現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生盡早掌握這門語言的學(xué)習(xí)對于他們今后的職業(yè)生涯會有一定的幫助。第三是調(diào)整部分課程的課程類型，并重新梳理內(nèi)容。如《網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)用》這門課程之前是選修課，且以理論為主，調(diào)整后將其保留并設(shè)為必修課程，且以實踐操作為主，如校園網(wǎng)的設(shè)計、開發(fā)與維護，慕課平臺的搭建等。第四是刪減技術(shù)類的選修課程，原課程設(shè)置中有多門選修課程且有些課程之間是有重復(fù)的，如《電視節(jié)目編導(dǎo)與制作》、《教育電視節(jié)目制作》這兩門課程對于現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)來說，最主要是掌握教育電視節(jié)目的制作（主要以與教育教學(xué)有關(guān)的微電影的制作為主），且在必修課程中已有《攝影攝像技術(shù)及后期編輯》作為前期課程作支撐，所以不需再設(shè)置《電視節(jié)目編導(dǎo)與制作》，同時將《教育電視節(jié)目制作》改為《教育類微電影制作》。原課程體系中技術(shù)類選修課程太多，且課程與課程之間的聯(lián)系不是很緊密，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得雜而又學(xué)得不精，故最終只保留了四門技術(shù)類的選修課程。通識類與實踐類的課程根據(jù)學(xué)校的要求基本沒有做調(diào)整，只是根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在實踐類課程增加了第二課堂教學(xué)實踐（主要包括綜合素養(yǎng)模塊、社會實踐模塊、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊等）。
第5篇：小學(xué)人工智能教育范文
文章編號：1005－6629(2008)05－0053－04中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：B
21世紀的課堂是多媒體的課堂，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，教育不再僅僅是“粉筆加嘴巴”的傳統(tǒng)模式，現(xiàn)代教育技術(shù)必然會引入各學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域，計算機輔助教學(xué)(CAI)和計算機管理教學(xué)(CMI)已成為世界范圍的教育研究領(lǐng)域和未來教學(xué)的發(fā)展趨勢。多媒體計算機輔助教學(xué)具有明確的教學(xué)目的，能反映教材內(nèi)容和相應(yīng)教學(xué)策略程序系統(tǒng)，具有綜合處理圖、文、聲、像的能力，使學(xué)習(xí)者能通過多種感官獲取知識，增強理解能力，提高教學(xué)效率。幫助解決教學(xué)過程中的難點、疑點問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，達到增強教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
1計算機輔助化學(xué)教學(xué)的功能
在大力提倡素質(zhì)教育的今天，堅持素質(zhì)教育的基本觀點，就在于要面向全體學(xué)生，通過個體的發(fā)展，實現(xiàn)真正意義上的全面發(fā)展，同時幫助學(xué)生具備各方面的基本素質(zhì)，形成合理的素質(zhì)結(jié)構(gòu)，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。而要實現(xiàn)個體的全面發(fā)展，必須立足于學(xué)生個體差異、因材施教，使學(xué)生不僅要有雄厚的知識基礎(chǔ)，還必須掌握獲取知識技能的方法，形成自學(xué)能力。只有這樣，才能適應(yīng)未來社會不斷變化的需要。而計算機輔助化學(xué)教學(xué)的主要功能，在于它能對素質(zhì)教育目標的實施提供有益的幫助。
我們認為，計算機多媒體技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)中具有以下功能：
(1)多媒體集文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影視等各種信息傳輸為一體，具有真實感和很強的表現(xiàn)力，可以激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣，引起學(xué)習(xí)者注意，提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣?；瘜W(xué)多媒體軟件的內(nèi)容組織上采用了大量色彩鮮明、活潑有趣的音像畫面，有助于調(diào)動學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性。
(2)可以變抽象為具體，模擬微觀世界的化學(xué)反應(yīng)和現(xiàn)象，使教學(xué)更加形象、直觀、生動，便于學(xué)習(xí)者理解和掌握?；瘜W(xué)是研究原子、分子等微觀運動和變化規(guī)律的一門學(xué)科，對于化學(xué)中運動而復(fù)雜的微觀世界，用傳統(tǒng)的教學(xué)手段很難使學(xué)生理解掌握，而借助計算機的模擬手段，可以使學(xué)生比較直觀、形象地認識微觀粒子的運動，從而對化學(xué)變化的本質(zhì)能一目了然。
(3)可以動態(tài)地、對比地演示一些化學(xué)現(xiàn)象，有效地控制變化的速度，調(diào)節(jié)快慢，從而便于學(xué)習(xí)者觀察和思維。有些化學(xué)反應(yīng)瞬間完成，對其過程很難分步觀察與判斷，通過多媒體技術(shù)，教師可以模擬控制反應(yīng)變化的速度，調(diào)整教與學(xué)的進度，在教師與計算機的共同啟發(fā)下，培養(yǎng)學(xué)生的能力。
(4)利用多媒體的人機對話、界面友善、超文本、人工智能、可編著工具、方便的外設(shè)、虛擬現(xiàn)實等功能，可以使學(xué)習(xí)者沿著自己的思路，適應(yīng)自己的需要去發(fā)展學(xué)習(xí)的過程，及時反饋教學(xué)信息；可以突出重點，解決難點，增大課堂教學(xué)容量，極大地提高教與學(xué)的效率。計算機信息貯量大，處理迅速，具有友好的工作界面，方便的人機交互功能，能為學(xué)生提供良好的個別化學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進度和難度，真正實現(xiàn)因材施教。而教師可以根據(jù)學(xué)生已有的認識基礎(chǔ)，構(gòu)建問題情境，指導(dǎo)學(xué)生獨立地上機學(xué)習(xí)，并輔之以必要的反饋練習(xí)，及時肯定或解答，幫助學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)方法，查找學(xué)習(xí)障礙，逐步提高學(xué)生自學(xué)能力和處理實際問題的能力。由此可見，計算機輔助教學(xué)在提高課堂效率、增大課堂容量、進行全面即時性輔導(dǎo)、減輕學(xué)生課業(yè)負擔(dān)等方面，具有明顯的優(yōu)點。
(5)多媒體的各種信息傳輸手段作用于學(xué)習(xí)者，可以同時調(diào)動視、聽、說等多種感官，形成合理的教學(xué)過程體系，使學(xué)習(xí)者在最佳的學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)，達到教學(xué)的最佳效果。多媒體的多感官刺激作用，有利于學(xué)生注意力的長期保持和獲取知識。
(6)多媒體網(wǎng)絡(luò)可以縮短時空距離，加強人與人之間的聯(lián)系，拓展學(xué)習(xí)者的視野，形成互助合作的良好風(fēng)氣。如電子圖書館和網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，允許用戶把信息(電子郵件)傳給本系統(tǒng)的其他用戶，也可以通過計算機獲得圖書館的信息，其好處是不言而喻的。
正如埃斯特倫所說：“計算機能非常直觀地、多方面地提供學(xué)習(xí)經(jīng)驗，這可以使一個年輕人在大約幾個月的時間內(nèi)達到用傳統(tǒng)教學(xué)方式需幾年才可達到的水平”。由于計算機輔助教學(xué)具有這些功能，這就決定了它在化學(xué)教學(xué)中定會發(fā)揮日益重要的作用。
2計算機輔助化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀
目前，計算機在教學(xué)上的應(yīng)用普遍停留在基礎(chǔ)知識、文字處理、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)等層次上，計算機在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用還處于發(fā)展階段。究其原因，一是適合中學(xué)化學(xué)教學(xué)的計算機軟件不多，目前已有的一些已商品化的化學(xué)教學(xué)軟件也僅停留在初級教學(xué)水平，教學(xué)針對性不強，而一些水平相對較高的軟件價格偏高，脫離了中學(xué)師生的承受能力，因此難以在教學(xué)中發(fā)揮作用。二是市場上的計算機輔助教學(xué)(CAI)軟件品種單一、 制作粗糙、交互性差、界面不理想、連貫性差,難以形成系列產(chǎn)品，更難以在全國推廣。三是現(xiàn)階段我國中學(xué)教師現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平普遍偏低，往往是懂化學(xué)的不懂得軟件編制，許多經(jīng)驗豐富的教師不懂計算機操作和計算機語言，對計算機輔助化學(xué)教學(xué)焦急萬分但無法實現(xiàn)自己的許多設(shè)想；而會編制軟件的人員卻又不甚了解化學(xué)教學(xué)，即使他們有豐富的編程經(jīng)驗也很難能編制出一個令人滿意的CAI課件，這種情況就使得課件設(shè)計與制作相脫節(jié)，因此很難編制出較為理想的教學(xué)軟件。
我們認為，計算機輔助化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀突出表現(xiàn)為以下幾方面：
(1)各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平很不平衡，在很多地區(qū)存在著資金短缺的情況，很難對計算機輔助化學(xué)教學(xué)進行深入的研究與開發(fā)。
(2)研究與編制力量分散，隊伍不整齊。尤其是對計算機輔助化學(xué)教學(xué)的研究缺乏整體設(shè)想與規(guī)劃，CAI課件難以做到質(zhì)上的突破。
(3)在突破教學(xué)難點上還缺乏好的CAI課件。CAI化繁為簡、化虛為實、變亂為明、化難為易等功能開發(fā)得遠遠不夠。
(4)加大教學(xué)密度、增加信息容量方面的研究做得還不夠。利用計算機多媒體技術(shù)可以做到高密度的知識傳授，大信息量的優(yōu)化處理，能大大提高課堂效率。從目前已知的CAI課件看，在這方面的研究工作應(yīng)該加強。
(5)對優(yōu)化教學(xué)過程、反饋教學(xué)成果的研究還不夠深入。從目前情況看，在進行計算機軟件研制和教學(xué)實踐時，尚不能把握堅持整體觀點、重視多樣化，貫徹綜合觀點、力爭最優(yōu)化的方法論原理。
我們認為，在當前課程改革不斷走向深入，由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌的背景下，應(yīng)該采取措施向課堂40分鐘要效率，進一步加強計算機輔助化學(xué)教學(xué)的研究。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，要著力發(fā)揮CAI的模擬功能、多媒體綜合功能、個別輔導(dǎo)功能，要以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、計算機為輔助手段開展教學(xué)活動，要組織力量進行CAI的專題研究，在一定范圍內(nèi)，開展CAI課件的開發(fā)與協(xié)作，多出精品。建議政府或教育行政部門要做好統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工作，減少個體作坊式的低水平、無序的軟件開發(fā)狀況，同時也可以避免由于重復(fù)勞動而造成的浪費。各級教育行政部門和相關(guān)學(xué)會在協(xié)調(diào)、引導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在人力、物力上要對計算機輔助化學(xué)教學(xué)研究工作給予支持，加強經(jīng)驗交流，做好推廣工作。
3 開展計算機輔助化學(xué)教學(xué)的策略
針對目前開展計算機輔助化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，我們認為，必須解決以下四個方面的問題，才能促進計算機輔助化學(xué)教學(xué)的全面深入開展，提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。
3.1 要解決好教育手段現(xiàn)代化的要求與當前設(shè)備落后、資金短缺的矛盾
在課堂教學(xué)中使用多媒體技術(shù)，就需要有硬件和軟件的支持。多媒體軟件對硬件的要求較高，設(shè)備等需要較大的投資。而目前我國的國情是教學(xué)經(jīng)費不足，教學(xué)經(jīng)費還主要是供給教師工資和學(xué)校的日常開支，所以開展計算機輔助化學(xué)教學(xué)也只能先在經(jīng)濟較為發(fā)達、教學(xué)條件較好的地區(qū)起步，然后逐步推廣，同時也希望國家能加大對教育的投入，積極推進中小學(xué)實現(xiàn)教學(xué)手段的現(xiàn)代化。隨著社會進步和物質(zhì)條件的改善以及計算機的發(fā)展，硬件建設(shè)問題的解決對學(xué)校或是個人來說，也會變得越來越容易。
3.2 要解決好計算機輔助化學(xué)教學(xué)中的"輔什么”和“怎樣輔”的問題
進行計算機輔助化學(xué)教學(xué)的研究，首先要明確其地位是“輔助”而不是“代替”，不要以計算機輔助化學(xué)教學(xué)去盲目地代替其他教學(xué)手段和方法。
化學(xué)CAI課件在課堂上不能替代教師，而是輔助教師進行教學(xué)。因此，就不能將化學(xué)CAI課件設(shè)計編制成課本教材的翻版。就化學(xué)學(xué)科而言，化學(xué)的概念與原理抽象程度較高，物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)既看不見，又摸不著，單靠語言和文字的描述，很難在學(xué)生的大腦中留下深刻的印象；同時有些有毒、有危險的化學(xué)藥品與化學(xué)實驗以及常規(guī)方法難于實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)也無法在課堂上向?qū)W生演示。因此，從“輔什么”的角度講，化學(xué)CAI課件的內(nèi)容應(yīng)為用其他教學(xué)方法或手段進行時效果不理想或難于實現(xiàn)的教學(xué)問題，如化學(xué)反應(yīng)歷程的模擬，原子和分子等微觀粒子的運動，電子的空間運動與s、p、d電子云軌道的形狀和空間伸展方向，分子結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)，離子化合物與共價化合物的形成過程，物質(zhì)的溶解過程，原電池的形成，有危險的化學(xué)實驗，不易觀察的化學(xué)實驗，易造成環(huán)境污染而學(xué)生又必須知道的一些化學(xué)實驗，用普通方法不易操作和實現(xiàn)的化學(xué)實驗，現(xiàn)代化科研設(shè)備與工藝流程等。諸如此類的知識與內(nèi)容都是化學(xué)CAI課件的可以表現(xiàn)素材，這些內(nèi)容如果能設(shè)計編制成質(zhì)量較高的化學(xué)CAI課件，將會使化學(xué)課堂教學(xué)效率大大提高，有助于學(xué)生把化學(xué)中抽象的東西形象化、動態(tài)化，使化學(xué)教學(xué)過程具有更強的教育性、直觀性和活潑性。對于“怎樣輔”問題，則要求化學(xué)CAI課件必須具有可編輯功能，教師可以根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗和需要進行選用和編輯，可以將其隨意拆分和組合，使制作出的課件符合自己的課堂設(shè)計需要，使化學(xué)CAI課件的課程內(nèi)容有機地成為教師所設(shè)計的課堂教學(xué)的一個重要組成部分。
我們認為，教師在設(shè)計編制化學(xué)CAI課件時，還應(yīng)該特別注意以下幾方面的問題：
(1)要注意化學(xué)學(xué)科知識內(nèi)容的科學(xué)性與可接受性；
(2)要選取教材的重點與難點內(nèi)容；
(3)要注意符合學(xué)習(xí)者的認知規(guī)律，加強直觀性與發(fā)展學(xué)生思維相結(jié)合；
(4)不能用模擬實驗代替學(xué)生實驗，可以通過CAI課件解決局部放大模擬或微觀變化、宏觀展現(xiàn)問題；
(5)滲透部分教學(xué)錄像內(nèi)容，避免花費很多時間和資金放在制作動畫內(nèi)容方面；
(6)化學(xué)CAI課件應(yīng)具有較強的交互性、較友好的界面，并具有可編輯功能；
(7)課件設(shè)計與編制要有明確的指導(dǎo)思想和理論基礎(chǔ)，要堅持高標準，處理好總體構(gòu)思與具體設(shè)計的關(guān)系。
2．3 建立一支合格的編制人員隊伍，并對教師開展操作培訓(xùn)
要編制出大量好的化學(xué)CAI課件，一定要有一支穩(wěn)定的高素質(zhì)的編制隊伍，這支隊伍的建立需要有教育行政部門和計算機專業(yè)人員的共同努力。要努力做到開發(fā)與應(yīng)用并行、專職與兼職并重、教學(xué)人員與研制人員并用，形成一個相對穩(wěn)定的CAI開發(fā)、研制、應(yīng)用的系統(tǒng)。
要使多媒體在教育教學(xué)方面發(fā)揮更大的作用，必須進一步加強對專業(yè)人員計算機知識的培訓(xùn)和計算機人才的培養(yǎng)，使教師特別是青年教師都懂得計算機的基礎(chǔ)知識，了解CAI課件的使用，掌握計算機操作方面的基本技術(shù)，這樣才能把多媒體用于教育教學(xué)工作中，也才能與編制人員更好地交流，提出對CAI課件的開發(fā)需求。同時，要注意培養(yǎng)懂得化學(xué)學(xué)科專業(yè)知識的計算機骨干力量，能夠更多更好地掌握CAI課件開發(fā)的技術(shù)，努力設(shè)計出能把教學(xué)工作的需要最佳地表現(xiàn)出來的實用軟件。
3.4 建立各省、市乃至全國的信息交流網(wǎng)絡(luò)
從全國的情況看，各地開展計算機輔助化學(xué)教學(xué)程度各不相同。有些地區(qū)、學(xué)校硬件建設(shè)已基本配套，但缺少適當?shù)能浖?，因此設(shè)備利用率不高。還有相當數(shù)量的地區(qū)和學(xué)校對化學(xué)CAI課件的研究工作相互重復(fù)或相近，缺少彼此間的交流與聯(lián)合，造成人員與資金的浪費。為了能協(xié)調(diào)好各地、學(xué)校對化學(xué)CAI課件的研究與制作，有必要建立起一個市級、省級乃至全國的計算機輔助化學(xué)教學(xué)研究信息交流網(wǎng)絡(luò)中心，定期交流與探討對計算機輔助化學(xué)教學(xué)的研究成果和實踐經(jīng)驗。
計算機是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。人類已經(jīng)進入了信息高速公路時代，近30年來世界科學(xué)技術(shù)90%以上的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展都與計算機技術(shù)緊密相連。把計算機引入課堂教學(xué)、引進家庭輔導(dǎo)、作為現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的重要組成部分不僅有利于加強教學(xué)的時代性、競爭性和開拓性，有利于面對新時代的挑戰(zhàn)，也有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成新思想、新觀念、新方法，對他們今后成長為高素質(zhì)的化學(xué)人才將發(fā)揮重點的積極作用。計算機與基礎(chǔ)教育的結(jié)合是世界范圍內(nèi)教育改革的一大趨勢，我們應(yīng)該進一步加強對計算機輔助化學(xué)教學(xué)的研究，促進我國計算機輔助化學(xué)教學(xué)的深入開展，全面提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。
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