小学人工智能教育模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇小学人工智能教育，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

一、现代大学教育中应强化人文精神

“以人为本”是当代社会被人们普遍认同的价值标准，当然也是教育，特别是高等教育的最根本的价值追求。“人是大学课程实践的主体，‘人的尺度’是根本的，‘物的尺度’必须服从‘人的尺度’。大学课程实践目标要以培养完整的人为价值取向，因为人类实践的最终目的是每一个人的自由充分发展。”[1]“以人为本”的目标应贯穿于现代高等教育的全过程，因此，现代大学教育中需强化人文精神。高等教育中加强人文素质教育，就要对人文价值给予高度的重视，因为“教育是人与人精神相契合，文化得以传递的活动。而人与人的交往是双方（我与你）的对话和敞亮……所谓教育，不过是人对人的主体间灵肉交流活动。”[2]

“以人为本”的价值观要落实在高等教育人才培养目标的实施上。大学教育有两大任务，一是教学，二是研究，这两者最终的目的是关注大学生的成长，促进大学生从智能到人格的健全发展，因此，在高等教育中，要始终做到以人为教学实践的主体，教学过程要始终以人为中心运作。大学教育的中心在于“立人”，这应该是大学教育中普遍遵循的教育理念，强化人文精神应该成为大学教育的主旋律。

社会是人的社会，而人又是一定社会中的人，良好发展的人和良好的社会是相辅相成，互为促进的，人的发展和完善是人类社会进步的基础和保障。在大学教育中坚持“以人为本”，不断强化人文精神，就是要使大学生在科学知识、文化素养、思想品质、操作技能以及创新能力等各方面，得到完善的和全面的发展。近代德国教育家洪堡提出了著名的大学教学理念：大学兼有双重任务，一是对科学的探求，二是个性与道德的修养，是“由科学而达至修养”。显然，科学性智能素质和人文性精神追求，这二者要在当代大学生的头脑中和谐统一，大学生仅有科学理性的追求是不够的，还要有健康向上的人文精神境界，大学生的自我完善与社会的进步也应该是和谐统一的。

在当今社会中，我们应该认识到“大学教育之目的，不仅在于科学研究和专门人才的培养，还在于文化传统之保持，以及人格之铸就和人性之完善。”[3]21世纪的中国高等教育，必须以培养全面发展的、高素质人才为己任，教人求真，教人求善、求美，追求科学与人文的和谐共生，完善知识，完善思想，完善个性，从而造就许许多多有灵魂、有头脑、有专长的现代知识分子，使他们成为民族的脊梁，成为国家的栋梁。教育家潘光旦先生明确指出：“教育只有一个目的，就是每一个人的人格的培养”，“只有可以陶冶品格的教育才是完全的教育”[4]。因此，我国的高等教育绝不能仅仅着眼于知识的传授，而要从人的全面发展和社会整体进步的高度，正确认识人文教育的重大意义，大学教育应该从全面塑造人出发，以创新教育为立足点，把知识的传授与人文精神的熏陶结合起来，为国家的现代化建设造就大批富有创造性、素质全面的高标准人才。

二、高校人文学科肩负着完善大学人文教育的重任

高校人文学科具有双重职能，作为社会科学，人文学科肩负着使高校学生获得社会科学知识和智能的重任，此外，人文学科还有一项潜在的，某种程度上来说是独特的职能，即从人文精神方面铸造大学生爱美向善和求真的灵魂。人文学科对社会进步的促进作用不可忽视，它能够在善与美方面正确引导自然科学服务于社会。高校人文学科的意义归结于一点，即直接指向人的生命意义，以完善大学生的精神世界为教育的目标，从整体上提升大学生的生命状态，使他们的生命价值趋于完善。

高校人文学科在引导大学生进行正确的人生价值的选择，以及促使他们的精神境界和智能素养不断完善方面，肩负着无可取代的重任。此外，人文精神还可从非智力因素方面激发大学生求知的兴趣和潜能，使他们获得更多对社会有益的科技知识。人文学科对人才培养的贡献，以及人文科学研究的价值性，正如法国著名学者丹纳在论述德国人为人类现代文明的进步作出巨大贡献时所言：“在精神文明方面出的力，谁也比不上德国人：渊博的考据，哲理的探究，对最难懂的文字的钻研，版本的校订，字典的编纂，材料的收集与分类，实验室中的研究，在一切学问的领域内，凡是艰苦沉闷，但属于基础性质而必不可少的劳动，都是他们的专长；他们以了不起的耐性与牺牲精神，替现代大厦把所有的石头凿好。”[5]

当前的大学教育中，人文精神的缺失依然是不容忽视的现象，当前的大学教育应强化人文精神，人文学科的改革和完善便可有效地促进大学生在德、智、体、美、情各方面健康成长。人文精神不仅是在美的和善的方面，而且也从真的方面改造及完善人们的精神世界，引导人们的知识生产和传播，使人们在科学进步的同时，也完善了自身。“大学要实现自己的本真理想，就不仅要对学生进行‘何以为生’的知识技能教育，而且要对其进行‘为何而生’的人生理想教育，使之将‘为学’与‘为人’有机地融合起来。……正如先生所说：‘教育者，养成人格之事业也。使仅仅为灌输知识、练习技能之用，而不贯之以理想，则是机械之教育，非所以施于人类也。’”[6]大学者，社会进步之发动机，大学生者，促使国家和民族兴旺之栋梁人才。大学教育应在教育的各种领域、各个层面、各个阶段，实现智能教育和人文教育的和谐统一，使大学生具备造福于社会的技能和人生追求。高校人文学科应根据社会发展现状，积极调整和优化课程体系和课程内容，并在教学实践中不断改进教学方法，使得高校的人文学科能够不断优化大学生的精神素质，使其具备健康和优质的知识素养、心理素质、情感意向、价值追求和发展潜力。

三、大学的科学教育应与人文教育谐调发展

传播知识和科学理念，为社会发展提供智力支持，无疑是大学的重要职责。但知识与科学无法解决自身存在的意义问题，只有在人文精神的规范和引导下，知识和科学才可能被赋予善的目的。[7] “科学探索如果脱离了人文精神的制约，就可能沦为唯科学主义的俘虏。唯科学主义将道德理想、终极关怀、文化价值、情感体验和人生意义等人文因素排斥在大学教育的维度之外，从而助长了工具理性和技术功利的倾向。”[8]失去了人文教育，大学教育可能会沦落为唯科学主义和唯技术功利，大学教育便会退化为一种物化活动，结果只能导致科学精神的扭曲。因此，科学精神与人文精神应和谐发展，二者相互渗透，优势互补。在大力发展科学教育的同时，应注意人文教育与科学教育的同步发展，要避免科学教育与人文教育之间的失衡状态，在高校的课程体系中，则要注意自然学科与人文学科的协调发展，以及二者的互相促进。

我国高等教育长期沿袭的“重理轻文”“文理有别”的思想观念，加深了学科之间的隔膜，其危害是，大学生所学知识圄于专业领域，不能够眼界开阔和触类旁通，这便造成了他们狭窄的知识面和保守的思维模式。为了顺应当前社会的科技、学术、文化的快速发展，大学教育必须彻底消除科学教育与人文教育的隔膜，以培养大学生的综合素质为目标，坚持科学教育和人文教育并重，而且要将二者有机融合。

为了在更深层次和更宏阔的领域加强科学教育与人文教育的谐调发展，大学的课程改革应走综合化的道路，这有利于消除大学现行各门学科之间的隔膜状态，使得大学生避免“专门化”的局限，做到“通专结合”，强化科学理性和人文精神和谐统一的综合素质。所谓课程综合化，一方面，要建设科学的、高水准的课程群，使得各门相关的课程结构为有机整体，这整体应体现出层次性、互补性、综合性；另一方面，同一学科的各类别课程，如，专业基础课程和专业选修课程，要也进行优化组合，此外，以学生的求知进取为中心，还应将各种知识因素、技能因素、研究因素、发展因素加以整合，使其转化为学生的综合素质和创造潜能。因此，实现了大学课程结构的优化，便可“有利于消除大学现行各门学科之间的隔膜状态，以便进行自然科学、哲学与社会科学及其交叉学科的相互渗透、融通与整合，沟通课程之间的知识连带关系，实现课与课之间的交互融汇与递进提高，从而发挥知识的整体功能……”[9]大学教育通过综合化的课程建设，能够有效地培养大学生顺应现代社会的综合素质，并进一步强化其创新思维能力，例如，提高其思维能力、组织能力、交际能力、应变能力、学习能力、适应社会需要的科研能力等等，“课程综合化”促使“人才培养综合化”，如此，课程体系便与社会需求相关联。在当前的高等教育课程体系中，理科与文科课程应进一步相互渗透，做到“贯通文理”，开阔视野，拓宽思路，“破专己守残之陋习”，“立融会贯通之学风”。课程综合化是科学教育与人文教育能够谐调发展的有效途径，它还能够促使大学的课程结构实现现代性转型。

【参考文献】

[1]叶信治.大学课程的“实践观点”[J].南京：江苏高教，2003（1）：33-36.

[2]雅斯贝尔斯著，邹进译.什么是教育[M].北京：三联书店，1991：2-3.

[3]刘晓虹.大学与人文教育[J]. 上海：华东师范大学学报（哲社版），2003（5）.

[4]潘光旦.寻求中国人位育之道――潘光旦文选[M].北京：国际文化出版公司，1997.

[5]丹纳.艺术哲学[M].北京：人民文学出版社，1963：153-154.

篇2

一、引言

据预测,21世纪中期,人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智能时代,机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整。近年来,随着机器人价格的下降、简易性的提高、其潜在的巨大教育价值逐渐得到社会的认可,使得机器人进入了教育领域。在发达国家,尤其是英、美、日等国家,已将机器人作为一种教学辅助工具,上至高等院校、研究机构,下至中小学、幼儿园,都正在积极开展机器人相关的教研活动。为了适应未来科技社会对人才培养的需要,我国教育部从2003年起把中小学机器人比赛纳入全国中小学电脑制作活动中,2003年颁布的普通高中新课程标准又将“人工智能初步”及“简易机器人制作”列入选修内容。

机器人是一种能够通过程序控制,自主完成某类任务的机器系统。教育机器人则是一类应用于教育领域的机器人,它一般具有以下特点:首先是教学适应性,符合教学使用的相关需求;其次是具有良好的性能价格比,特定的教学用户群决定了其价位不能过高;再次就是它的开放性和可扩展性,可以根据需要方便地增、减功能模块,进行自主创新;此外,它还应当有友好的人机交互界面。

国内中小学机器人教育教学的开展虽已有近十年的时间,但仍然游离于日常课堂教学之外。究其缘由,其中一主要因素是当前教育机器人产品缺少规范,品牌繁杂,开放性低等教育机器人产品自身的问题。以下,我们将结合各个教学阶段学生的认知发展水平和机器人教学的要求,在对此进行阐述分析的基础上对不同阶段使用者所需的配件、人机界面等产品功能和结构设计提出一些意见和建议。

二、各阶段学生的认知发展与机器人教育目标

1.小学阶段学生的认知发展与机器人教育目标

著名的儿童教育学家和心理学家皮亚杰认为:儿童的认知是由他自身与外部世界不断地相互作用而逐渐形成的一种结构。儿童在观察事物时,往往注意新鲜、感兴趣的东西,他们对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望,乐于动手操作具体形象的物体。因此,这一时期是培养科学兴趣、体验科学过程、发展科学精神的重要时期。

小学阶段的机器人教育,主要是让学生了解智能机器人的应用价值,培养学习使用机器人的兴趣。具体到教学要求上,对于硬件部分则要求学生了解简易机器人的基本构造;说出各类传感器(如声音、光敏、红外、温度、触摸)的功能及其对人类功能的模拟。能描述机器人各部分的功能更和工作原理,能描述机器人各部分的功能和工作原理,如通过传感器搜集信息、通过程序来判断处理信息、控制外部动作等;如果条件允许,则可要求学生根据设计要求和已有的模块化组装部件,尝试动手制作或组装简单的实物机器人,将编制好的控制程序导入到实物机器人;在程序设计方面,学习LOGO等简易语言或图形化操作界面,能够结合使用传感器模块和流程控制模块等编写程序,感受利用程序解决问题的一般过程。

2.初中阶段学生的认知发展与机器人教育目标

初中阶段正是“形式运算”阶段(12～15岁)。这个阶段的主要思维特点是,在头脑中可以把事物的形式和内容分开,可以离开具体事物,根据假设来进行逻辑推演,能运用形式运算来解决诸如组合、包含、比例、排除、概率及因素分析等逻辑课题。初中生思维活动的基本特点是抽象逻辑思维已占主导地位,但有时思维中的具体形象成分还起作用。

初中阶段的机器人教育,不仅要求培养学生使用机器人的兴趣,还要教授机器人的基本工作原理,了解机器人领域的发展前沿。在硬件知识部分,除了在制作和操纵简单的机器人的基础上,探究机器人的机械装置、电子装置、传感器装置等,能力强的学生可对机器人构件功能进行拓展应用,例如用继电器和声音传感器组装声控灯;在软件部分,了解计算机控制机器人做出各种动作的简单流程,感知程序和程序设计语言,理解程序的基本结构,了解“确定算法,编程实现”这一计算机解决问题的一般过程。

3.高中阶段学生的认知发展与机器人教育目标

高中生认知结构的完整体系基本形成。高中生认知结构的各种要素迅速发展,各认知能力不断完善,认知的核心成分――思维能力更加成熟,抽象逻辑思维占了优势地位,辩证思维和创造思维有了很大的发展。思维的目的性、方向性更明确,认知系统的自我评价和自我控制能力明显增强。他们情感丰富、意志力增强,兴趣更广泛和稳定,学习动机更强烈。

高中阶段的机器人教育,已经出台了一些课程标准,如新课标“简易机器人制作”模块要求学生知道单片机和机械传动的基本知识,能设计与制作单片机和传动机械等组成的简易自动控制机器人或简单的自动控制系统。对于硬件知识部分,学生除了对各部件功能结构的了解外,也会自行改造;在程序设计方面,考虑到对学生算法与程序设计能力的培养,因此除了对图形化编程的掌握外,还要求使用更高级的程序设计语言,如Qbasic、C、Java等,通过代码编辑器直接设计程序来控制机器人运行,在编程的过程中锻炼学生的逻辑思维能力。

三、教育机器人的功能设计分析

综上所述,不同阶段学生的认知水平和教学要求都各不相同,那么不同层次的教学对象就需要选用不同的教育机器人产品,以便提供合适的功能、配件以及人机界面。那么,目前的教育机器人产品能否满足各种年龄层次的学生的需要呢?市场上不乏有很多好的教育机器人产品,但也存在一些不近如人意的地方,因此根据上述不同阶段学生的认知水平和机器人教育的要求,我们对四个阶段所用机器人产品在结构与功能、程序设计与传输、机器人本体三部分的设计进行研究,提出了如下表1所示的教育机器人的结构功能及标准要求简表1。

1.应用于小学阶段的教育机器人的设计

适用小学阶段的教育机器人,在结构设计上,主要体现在插件应用上,对于机械传动系统可选用积木式或插件式或变形式三种类型。这样的结构设计利于学生在机器人外形上做创新,凭自己的想象任意搭建机器人,设计出形态各异的机器人;对于机器人控制系统和执行系统,这部分知识要求超过了这一年龄段学生的认知,因此可选用模块功能封装的形式,分别采用一体化控制模块和成品设备;在人机交互上,可以采用人工控制的方式,例如遥控;也可用程序控制,选用简易的可视化图形编程语言,如用LOGO语言做一些简单的编程。儿童学习LOGO语言,有利于他们元认知能力的发展。考虑到学生的能力水平和教学要求,可选用程序传输这种安全简便的方式把程序导入到实体机器人当中;对于小学生来说,还应选用结实耐用的、安全的机器人产品。小学教师认为,除了以上几点外,选用的机器人产品也要方便管理。除此之外,根据学校的条件可选用一些有外形的机器人,例如,AIBO机器狗,这样可以提高学生对机器人的兴趣。

2.应用于中小学阶段的教育机器人的设计

初中阶段使用的机器人在设计上不再以外形为主,需要附加一定的功能,要求学生了解简易传感器原理及其使用,并能体现出机器人在焊接和控制应用方面的知识,其机械传统系统设计时可采用遥控式或单片机式,这样学生对单片机的原理将有初步的了解。同时,采用单片机还可以大大降低产品的价格,利于机器人教育的普及推广;控制系统可直接采用控制版,使得单片机的相关知识更为直观的展现在学生面前;对于执行系统,设计成半成品的形式,使之功能封装成模块化,利于学生自行组装;在人机交互上,除了选用遥控式外,弱化益智类玩具的概念,体现出机器人一定的智能化,可选用一些较LEGO语言要复杂些的程序设计语言,如Qbasic,为后续学习VB语言作了铺垫。传输技术还是采用安全系数高、操作简便的数据传输形式。初中教师提出,除了以上几点功能设计要求外,所设计的教育机器人不仅可以用于课堂教学,还可以用于参加比赛。

3.应用于高中阶段的教育机器人的设计

适用高中阶段的教育机器人,在结构设计上要求有更好的可扩展性和开放性,注重产品功能的综合应用,最终达到可在多门课程中通用的要求。因此,机械传动系统除了可选用初中阶段所采用的单片机形式外,还可选用嵌入式。但要注意的一点是单片机方面的设计要紧密结合通用技术模块的要求,选择可多次烧录的单片机型号和简单易学的单片机编程语言;在控制系统和执行系统部分,可采用套装散件。采用单片机和散装化套件都极大的促进了学生在实践过程中动手实践能力的提高和创新思维的培养;在人机交互方面,除了保留简易的图形编程软件平台之外,鉴于高中生的认知水平和今后计算机编程角度考虑,设计相对较抽象的编程语言接口,如Java、NQC、C++、C、汇编语言等。对于程序的传输除了选用数据线和红外线发射传输之外,还可选用烧录技术。

四、结束语

教育机器人作为机器人教育的实施平台,其建设水平的高低对机器人教育具有至关重要的影响。研制适用于不同阶段符合学生认知发展水平和教学要求的教育机器人,不仅有利于解决教育机器人产品的开发、选用,教学实施等当前机器人教育中所存在的问题,而且有利于机器人教育资源、实验经验的共享,对于推动我国机器人教育健康、规范、可持续发展有着积极的作用。同时,规范化的教育机器人产品设计开发需要教育政府、高等院校、中小学学校、机器人厂商等各方面的共同协作与努力。

参考文献

[1]张国民,张剑平.我国基础教育中机器人教育的现状与对策研究[J].现代教育技术,2008,5:92～95.

[2]彭绍东. 论机器人教育[J].电化教育研究,2002,6:3～7.省略/fuwu/jyfg/200703/142790.html

篇3

人文素质教育就是将人类优秀的文化成果通过知识传授、环境熏陶以及自身实践，使其内化为人格、气质、修养，成为人的相对稳定的内在品质。[1]医学是与人打交道的学科，它要求医学教育必须要提高医学生的人文素质，把他们培养成为尊重人、尊重生命，有高尚职业道德情操的人类健康守护者。因此，对医学生进行人文素质教育便成为提高未来医务人员素质水平的客观要求。大量案例表明，在医疗卫生行业中，医技与医德相辅相成，缺一不可。再者，医学模式已由传统的生物医学模式向生物--心理--社会医学模式转变，由社会因素、心理因素、环境因素诱发的病症已经大大改变着现代人类的疾病谱。这对医药卫生人才整体素质尤其是人文素质提出了新的要求。由此医学教育应顺应医学模式的转变，加强医学生的人文素质教育，回归医学人文关怀之本位。

二、医学院校官方微信公众平台的人文素养教育功能

首先，微信公众平台是一个开放的平台，文字、视频、图片等多样的传播元素，广受用户青睐。在医学院校官方微信公众平台上，可以实现医学生人文素质教育传播内容的针对性和时效性，为人文素质教育提供了便利的传播平台。其次，作为接受群体为本校全体师生的医学院校官方微信公众平台，其推送内容的丰富性，增加了人文素质教育的内涵、深度和广度，是医学院校拓展人文素质教育的重要手段。最后，医学院校官方微信公众平台信息推送类型多样，能够多元化的传播人文素质教育信息，增强学习的趣味性，提升师生互动参与的体验感，为人文素质教育提供大量的教育资源。

三、医学院校官方微信公众平台的人文素养教育功能实现途径

1、打造特色传播内容。“使用与满足理论”认为，受众的媒介接触是基于自己的需求对媒介内容进行选择的活动。在医学院校官方微信公众平台上推送一些轻松、活波的医学名家轶事、医学趣闻、医患感人故事、医学生实习等内容，对医学生的人文素养知识是有益填充。另一方面，可以设立一些品牌栏目，如设立【医学Q课堂?电影扒扒乐】等栏目，整合一些反映医患和谐关系的电影，对影片的剧情、台词、人物角色设定、音乐等元素进行分析，让医学生在娱乐中感受到医患和谐所带来的职业荣誉感，在潜移默化中提升医学生的人文素养。

2、综合运用多种传播元素。微信主打的语音、图文、视频等信息功能，让信息的形式更加多样化、新颖化。灵活多样的传播形式为医学院校人文素养的培养提升带来了极大机遇，把握运用好这一机遇，可以优化医学院校官方微信公众平台的人文素养教育功能，扩展传播途径。此外，还可以灵活运用微信漂流瓶、扫一扫等功能，让官方微信公众平台更贴近学生生活，加强与学生的互动交流，对提升医学生人文素养也大有裨益。

篇4

近年来，人工智能已成为一个高频词，各种与人工智能相关的智能家居、自动驾驶、智能语音、图像识别等新技术，深刻影响着社会的方方面面，也逐步改变人们的工作及生活方式。许多国家已经开始积极尝试，大力推进小学人工智能教学。2017年，国务院正式颁布《新一代人工智能发展规划》，明确提出了“在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”；如今，计算思维培养又成为热点。在这样的一个时代背景下，学校和教师有责任和义务组织、引导学生去接触、了解、学习、应用人工智能技术，以适应未来学习和工作环境的变化。人工智能涉及的学科内容较为广泛复杂，小学生相对年龄较小，储备的相关知识较少，学校应如何在小学阶段有效开展人工智能教学，推进人工智能教学真正落地？笔者结合自己的教学实践，从“巧”借活动、“巧”设场景、“巧”编程序、“巧”创项目等方面，积极探索小学人工智能教学的推进路径。

一、“巧”设场景体验人工智能

人工智能的知识结构具有较强的逻辑性和抽象性，与之前信息技术课上所教的内容相比，难度及复杂性更高。在日常人工智能教学中，教师应根据学生的心理特点以及不同教学要求，改变教学方式，把体验搬进课堂，让学生通过具体的体验活动逐步理解人工智能的相关知识，把重难点从对概念、原理、技术的学习转换到了解相关概念、技术实现的过程、体验人工智能技术的应用上。丰富有趣的教育实践活动可以让学生在愉悦的教学情境中，从不同的思维角度、用不同的思维方式来认识和理解与生活密切联系的一些人工智能概念，如机器学习、大数据、神经网络等，体验人工智能在实际生活中的应用。例如在《人脸识别》一课教学中，需要让学生了解人脸识别技术的应用、影响、实现过程和原理，其中人脸识别的原理和过程较为复杂，如果教学中只进行简单说教，无法有效达成教学目标。本课设计了一个“人脸大比对”体验活动，活动分两个部分，第一部分就是通过百度AI开放平台里的人脸检测与属性分析功能，体验人脸检测中具体检测哪些属性；第二部分就是通过人脸对比功能，完成教师提供的三组人像照片的对比分析。在第一部分的实例体验中，学生通过自己上传照片进行检测，主要是通过对人脸的面部、肤色、毛发、眼睛、嘴、鼻和轮廓等150个特征的精准定位来准确地识别和计算出一张人脸的特征和属性信息，包括年龄、性别、颜值、情绪、是否戴眼镜等。这样的体验让学生非常感兴趣，也能很好地理解特征提取的过程。第二部分的体验是人脸对比，教师提供给学生三组照片，第一组是一对相似度很高的双胞胎；第二组是同一个人戴口罩和不戴口罩的照片；第三组是同一个人的两种表情。学生先自己观察，记录三组照片的结果，再上传照片到百度AI体验人脸对比过程，并查看对比结果。经过体验，学生认识到在现有的技术下，人脸识别的准确度还是非常高的，对人脸识别的过程也留下了非常深刻的印象。

二、“巧”编程序理解人工智能

从当前人工智能技术应用的实际情况分析来看，主要应用领域为大数据及机器学习，这些功能的实现得益于算法的不断完善。可见，算法学习是实现人工智能的关键，而对算法的学习又是计算机编程教学中的一大难点。推进小学编程教学将有利于帮助学生理解人工智能的相关知识。小学生相对抽象思维偏弱，采用图形化的编程教学，更加有利于他们接受，有助于提高学习的积极性。通过编程教学引导学生学会分析问题、抽象与建模、设计算法、编写程序脚本，在验证过程中不断改进和完善，并最终实现问题的解决，能有效培养学生的计算思维，并过渡到对人工智能所需要的其他知识的学习上。例如在五年级的《创编游戏》教学中，情境任务是设计制作一个猫捉老鼠的小游戏，目标是让学生认识“碰到颜色”“如果……那么……”等指令，能够用它们的组合来编写判断角色是否碰到边缘和老鼠的脚本。人工智能的概念主要体现在“碰到颜色”和“如果……那么……”语句的应用上，“碰到颜色”是侦测识别，“如果……那么……”则是逻辑判断的处理。在教学中，首先通过问题引导学生思考完成游戏需要考虑哪几个要素，从问题和答案中帮助学生提炼出“舞台”“角色”“动作”三个要素，进而帮助学生厘清实现游戏功能的基本思路。在程序编写中，让学生具体体验侦测模块的编写与判断语句的应用。简单的编程实践，能让学生逐步了解人工智能的基本概念及其实现流程。

三、“巧”创项目实现人工智能

知识的学习必须与学生的生活实际结合起来，如果学生在掌握人工智能知识和技能后能将所学知识应用于实践，解决生活中的实际问题，那么这样的学习就是真实有效的。学生通过设计创作具体作品，可以大大增强分析和处理问题、解决实际问题的意识和能力，培养逻辑思维和动手实践能力，这也是人工智能教育的方向和目的。根据学生的实际生活经验，教师将人工智能的具体应用案例巧妙引入课程中，引导他们科学地确定项目内容；通过对项目的梳理分析，建立逻辑关系和模型；用编程语言描述逻辑关系；采用硬件设备实现人工智能的具体功能，这种基于真实任务的学习活动，能有效促进学生的理解。例如四年级实践小组的“智能垃圾桶”作品，便是以垃圾桶为课题进行探究，先让学生对现有垃圾桶的优劣势进行分析，思考怎样改造垃圾桶才能真正实现智能化。通过教师的引领和自身观察，学生很快认识到智能垃圾桶应该具有的功能：一是能检测什么时候有人投放垃圾；二是垃圾桶盖能自动开启和关闭。确定了目标之后，就是思考达成上述目标需要哪些条件。学生根据已有知识，确定可以用超声波检测是否需要打开垃圾桶盖子，打开和关闭动作可以通过舵机和连杆来实现。通过探究后，学生根据设计的方案自主完成了智能垃圾桶的作品搭建，接下来就是通过编写程序和不断调试验证来实现预期的功能。作品完成后，学生可以根据实际情况进行功能的增加与修改，如增加桶内垃圾超过一定高度时能自动提醒的装置等，让智能垃圾桶更加智能。本次作品的创作过程，不仅锻炼了学生分析实际问题、解决实际问题的能力，又锻炼了他们的编程思维和计算思维，更重要的是体验了自己创作人工智能作品的乐趣和成就感。在人工智能应用日益普及的今天，人工智能课程进入小学课堂是大势所趋。在小学阶段开展人工智能课程教学，主要是为了让学生掌握人工智能知识，体验和运用人工智能技术，培养学生的信息技术核心素养、创新意识、实践应用能力，为学生适应未来社会打下扎实的基础。但人工智能教学具有其特殊性，如何有效推进人工智能教学，还面临着许多需要解决的问题。学校和教师应尽最大努力创设更好的人工智能教学环境，探索更有效的教学策略，促进学生对人工智能相关知识的学习。

参考文献

[1]丁华.人工智能教学中对学生计算思维的培养[J].华夏教师,2020(13):42-43.

篇5

随着我国教育的迅猛发展，作为科学教育重中之重的小学科学教育逐渐开始被大众所关注，所以探索小学科学教育的新思路已成为教育改革的关键之一。多年来，我国不断借鉴发达国家的教育改革理念与经验，并进行本土化研究，促进我国教育发展。

一、研究背景

HPS教育作为西方20世纪80年代盛行的理论，引入中国已有20余年。作为极其受欢迎的教育理念，凭借着自身优势在中国教育课程改革中占据了一席之地，也为中国科学教育提供了新思路。

(一)HPS的概念界定

HPS的提出源自科学内部对科学反思和科学外部人员对科学本质认识的思考。最初，HPS指的是科学史(HistoryofScience)和科学哲学(PhilosophyofScience)两大学科领域，但在20世纪90年代科学建构论流行后，科学社会学与科学知识社会学被引入科学教育，HPS逐渐演化成科学史(HistoryofScience)、科学哲学(PhilosophyofScience)和科学社会学(SociologyofScience)三者的统称［1］:科学史即研究科学(包括自然科学和社会科学)和科学知识的历史;科学哲学则是对科学本性的理性分析，以及对科学概念、科学话语的哲学思辨，比如科学这把“双刃剑”对人类社会的影响;科学社会学则讨论科学处在社会大系统中，社会种种因素在科学发展过程中的地位和作用，这包括了政治、经济、文化、技术、信仰等因素［2］。在国外，德国科学家和史学家马赫最早提倡HPS教育，突出强调哲学与历史应用至科学教学中的作用。我国HPS相关研究开始晚且研究规模较小，首都师范大学的丁邦平教授认为HPS融入科学课程与教学是培养学生理解科学本质的一个重要途径［3］。

(二)HPS教育理念融入小学科学课程的必要性

运用科学史、科学哲学等进行教学是目前国际上小学科学教育改革的一种新趋势。2017年，教育部颁布的《义务教育小学科学课程标准》标志着我国科学教育步入了新阶段，其不仅要求达成科学知识、科学探究的相应目标，也要养成相应的科学态度，思考科学、技术、社会与环境的融洽相处。该标准提出了“初步了解在科学技术的研究与应用中，需要考虑伦理和道德的价值取向，提倡热爱自然、珍爱生命，提高保护环境意识和社会责任感”。HPS教育与小学科学课程的结合是教学内容由知识到能力再到素养的过程，是小学科学教育的新维度，改变了小学科学课程的教学环境。将科学课程中融入HPS教育的内容，可以帮助学生理解科学本质，研究科学知识是如何产生的，科学对社会的多方面影响以及科学和科学方法的优、缺点等。当《小学课程标准》将科学态度和价值观视为科学教育的有机组成部分时，小学科学课程就有望成为HPS教育的天然载体，同时为小学科学课程渗透HPS教育提出了挑战。目前，我国小学科学课程虽已有部分设计融入了HPS教育理念，但该融入过程仍停留在表面，融入程度低，融入方式单一。所以，研究HPS教育理念融入小学科学课程十分有必要。

(三)HPS教育理念融入小学科学课程的可行性

纵观国内外已有的研究，将HPS教育融入小学科学课程可分为基于传统课堂模式的正式教育课程和基于科技馆、研学机构等的非正式教育课程。由皖新传媒、中国科学技术大学先进技术研究院新媒体研究院、中国科学技术大学出版社三方通力合作、联合打造的《人工智能读本》系列丛书自出版以来已发行八万套，在安徽省多个市区的小学得以应用，是青少年人工智能教育上的一次全新探索。该套丛书分三年级至六年级共四套，涵盖了16个人工智能前沿研究领域知识点，每一节课都设有场景引入、读一读、看一看、试一试4个模块。小学《人工智能读本》作为阐述新兴科技的读本，以亲切的场景对话和可爱幽默的插画等形式吸引了众多小学生的兴趣，不仅可作为学校科学课读本，也可以应用于课外场景。本文则以小学《人工智能读本》为例，对HPS教育进行初步摸索与实践，以期对小学科学教育带来教益。

二、HPS教育理念融入小学科学的典型案例

《人工智能读本》作为HPS教育理念融入小学科学实践的典型案例，侧重引导学生多维度、科学辩证地认识人工智能，内容包括机器学习、决策职能和类脑智能，以及人工智能的不同发展阶段，带领学生思考人工智能带来的伦理问题以及其他挑战，培养学生正确的世界观、人生观和价值观。本研究将以《人工智能读本》六年级第四单元“人工智能伦理与其他挑战”为例，分析HPS教育理念融入小学科学的实践。

(一)科学史:提升课程趣味性

小学科学教育作为培养具有科学素养公众的重要步骤，提升过程的趣味性则十分重要。过去传统的小学科学教育注重知识的传递而忽略了学习过程，填鸭式教学导致学生失去对科学的兴趣与探索欲，不利于公民科学素养的整体提高。而科学史作为研究科学(包括自然科学和社会科学)和科学知识的历史，已经逐渐渗透到科学教育中来。科学史常常介绍科学家的事迹，某一知识诞生所面临的困难和曲折过程，而将科学史融入课程可以带学生重回知识诞生的时刻，切身体会科学。读本作为在小学科学教育中不可或缺的工具，利用科学史内容，以叙事方式可以将科学哲学与科学社会学的思想融入教学过程中，在读本中融入历史，可以提升课程趣味性，帮助学生更加容易探求科学本质，感受科学家不懈努力、敢于质疑的精神，提升科学素养。例如《人工智能读本》六年级第四单元“人工智能伦理与其他挑战”引入部分即以时间顺序展开，介绍人工智能的发展与面临的困境。在“看一看”中机器人索菲亚是否可以结婚的故事不仅为本章节提供了丰富的内容，提升了课程的趣味性，而且还融入了科学与哲学，引发读者对于人工智能的思考。

(二)科学社会学:提升课程社会性

科学社会学是研究一切科学与社会之间的联系与影响，包含科学对社会的影响和社会对科学的影响。科学是一种社会活动，同时也受到政治、经济、文化等多方面影响，比如蒸汽机的诞生表明科学促进社会的发展。在科学教育的课堂中融入科学社会学不仅可以帮助学生理解科学问题，还可以通过介绍科学与社会之间的复杂关系，培养学生灵活、批判看待科学问题的思维能力。如六年级第四单元“人工智能伦理与其他挑战”中，在介绍个人与技术的基础上引入了政府和环境这两个要素，使学生在更宏观的背景下，获得这样一种认知:环境与技术之间有一把“双刃剑”，个人与技术、政府与技术之间是相互促进的主客体关系。《人工智能读本》并不全是说教性质的文字，在“试一试”中的辩论赛环节让同学通过亲身实践，更加了解人工智能对于社会的多方面影响。通过对于科技是一把“双刃剑”这一事实的了解，同学们可以更好地将学习知识与社会的背景联系在一起，深刻体会科学中的人文素养，增强社会责任感。

(三)科学哲学:提升课程思辨性

以往研究发现，国内学科教材中关于科学史和科学社会学内容较多而且呈显性，而对于科学哲学的融入内容不够，且不鲜明。［3］科学哲学融入科学教育无疑可以提升学生的思辨性，帮助学生建立起对于科学正确而全面的认识。例如，《人工智能读本》六年级第四单元“人工智能伦理与其他挑战”中，引入人工智能伦理，通过介绍人工智能面对的挑战、人工智能的具体应对策略，让小学生了解人工智能技术发展的同时也要重视可能引发的法律和伦理道德问题，明白人与人工智能之间的关系以及处理这些关系的准则。通过“读一读”先让学生明白伦理概念，再用一幅画让学生思考在算法的发展下，人类与机器人的关系如何定义，向学生传递树立人类与人工智能和谐共生的技术伦理观。通过这种方式，可以帮助学生逐步建立完整的科学观，全面且思辨地看待科学，提升学生思辨性，进而提升科学素养。

三、HPS教育理念融入小学科学课程的实践建议

《人工智能读本》作为一套理论与实践相结合，具有知识性与趣味性的儿童科普读物，着重引导小学生培养科学创新意识，提升人工智能素养，产生求知探索欲望。但《人工智能读本》作为HPS融入小学科学课程的初始，仍存在教育资源不充分、内容结合较浅等不足，为了将HPS教育更好融入小学科学课程，可从以下三方面加以改进。

(一)开发HPS教育资源

HPS教育需要教育资源的支撑。HPS教育资源来源广泛，无论是学生的现实生活，还是历史资料，都可以提供契机和灵感。《人工智能读本》中收集了大量与人工智能相关的故事和现实案例，都可以作为教育资源，从各个角度达到科普的目的。在新媒体时代，进行HPS教育资源开发时，应当注意借助最新的信息与通信技术增强资源的互动性，如互动多媒体技术、虚拟现实技术、增强现实技术、科学可视化技术等。在传统的科学课堂教学中，主要是通过图片文字讲解，实验演示及互动来开展。这种形式对于现实中能接触到的实验内容，如常见的动植物、可操作的物理化学实验等，比较容易开展。而对于地球与宇宙科学领域的知识，或者一些已经不存在的动植物，则只能通过图片视频进行展示，不容易进行实验展示。通过虚拟现实技术、增强现实技术等，则可以虚拟出世界万物，如不易操作的物理化学实验、已消失的动植物等都可以通过虚拟现实的手段得以呈现。这些技术或能使教学内容变得生动形象，或通过营造沉浸感以使学生有更佳的情境体验，或让学生与教学资源进行交互从而自定义内容，服务于学生科学素养提升的终极目的。

(二)对小学科学教师进行培训

HPS教育的关键是从社会、历史、哲学等角度对自然科学内容进行重新编排，并不是将大量的内容或学科知识简单相加，这对教师能力也提出了更高要求。目前，人工智能教学领域常常出现“学生不会学、老师不会教”的状况，《人工智能读本》作为内容翔实有趣的读本可以弥补一部分缺失。但与此同时，也需要提升教师的教学能力与知识储备。HPS教育理念不仅仅针对历史中的科学人物，所有的学生主体也是历史中的主体，他们也身处于社会中，并且对于生活中的各种科学现象有着自己的思考。所以教师身为引导者，需要注意到学生的思考，深入挖掘，鼓励他们对所思内容进行反思并付诸实践。科学史和科学哲学应当成为科学教师教育项目中的一部分，这能让科学教师更好地理解他们的社会责任。为此，对职业科学教师进行HPS培训便是必要的。

(三)多场景开展小学科学教育

科学素养不是空洞的，它来自学生的认识体验，并从中获得生动、具体的理解和收获。《人工智能读本》作为方便携带的读本，不仅可以在小学科学课堂中作为教材使用，也可以应用在其他场景，如研学旅行、科技馆等场所。课堂学习只是小学科学教育中的一个环节，家庭、科技馆等也可以进行科学教育。例如，科技馆与博物馆可以以科学家和历史科学仪器为主题举办展览，展览中融入HPS教育理念，学生在参观和学习过程中学习有关科学内容。一些历史上大型的科学实验，学校教室或实验室无法满足条件，但在大型的场馆中可以实现。例如，研学旅行作为目前科学教育中最受欢迎的方式之一，已被纳入学校教育教学计划，列为中小学生的“必修课”，正逐渐成为学生获得科学知识的另一个途径。研学旅行作为一种集知识性、教育性、趣味性和娱乐性为一体的旅游形式，通常伴随着知识教育的过程，包括科学知识的普及，所以也是开展小学科学教育的重要场所。在该场景下，运用《人工智能读本》等新兴手段进行科学教育往往取得事半功倍的效果。

结语

目前，HPS教育理念已经积极尝试运用到小学科学教育中，包括学校内的正式学习以及学校外如科技馆、博物馆、研学旅游中的非正式学习之中。其中，科技史以时间维度为线索创造丰富资源的同时也可以提升课程趣味性;科学社会学以科学与社会之间的相互关系帮助学生理解科学本质，提升科学素养;科学哲学则以哲学的视域审视科学的诞生提升学生思辨能力。未来，HPS教育结合小学科学则需要更深入，在资源开发、教师培训以及应用场景等方面加以改进，为提升国民科学素养做出努力。

参考文献:

［1］袁维新．国外科学史融入科学课程的研究综述［J］．比较教育研究，2005，26(10):62-67．

［2］张晶．HPS(科学史，科学哲学与科学社会学):一种新的科学教育范式［J］．自然辩证法研究，2008，24(9):83-87．

篇6

一、前言

人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI)快速发展，在一定程度上促进了人们的思维方式、人际互动模式以及学习和教学方式的改变，我国教育部门不断重视AI技术在基础教育领域中的融合，以更好地促进中小学生的个性化发展。AI视域下，教师的工作环境将会越来越智慧化，智能阅卷、智能授课和智能评估逐渐成为可能，教师可以根据学生的学习进度和学习特征，有针对性地对学生开展个性化指导。同时，学生在课堂上也可以更熟练的使用平板电脑而不是手抄本进行交流。目前，AI技术已经成为教育系统性变革的内生变量，不断推动着教育模式的变革、教育理念的更新以及教育体系的重构，基础教育信息化进入了创新发展的2.0时代[1]。虽然我国AI教育发展水平落后于国际先进水平，尚未在在中小学教育中普及应用，但是我国教育部门已经制定和出台了相关政策，以推动基础教育和AI的不断融合和发展，可以预见，AI技术必将为基础教育发展赋予越来越强大的智慧支撑，推动基础教育现代化。

二、AI教育时代中小学教师面临的挑战

面对以AI为核心的信息技术，如何更好的促进学生发展，从适应到引领转变，实现自身的突破性发展，是教育工作者必须深思的问题。AI技术在一定程度上提高了教学水平和教学质量，但是在教师层面还是存在一些问题，使AI技术与基础教育在融合过程中面临一系列的挑战。1.与AI教育相配套的教学方法创新性不足AI教育作为一个高度依赖技术的跨学科领域，AI应用程序可以在一定程度上扮演教师的角色，观察学生的学习过程，分析他们的学习表现，并根据他们的需求为他们提供即时帮助。此外，了解AI技术的能力和特点，教师可以在课堂上采用合适的AI应用程序来提高学生的学习成绩、动机或参与度。新技术影响了教育体制和教学手段，在这样的背景下，教师在使用新技术时要关注教育主体、尊重教育主体，而不能秉持以往旧的认识。但是在现实教学中仍存在盲目学习的典型问题，教师未能针对学生的个性特征而进行因材施教，学生在学习的过程中存在“一刀切”的现象，而不是被个性化对待。2.AI师资力量薄弱AI教育属于多学科交叉领域，教师一方面要具备心理学、教育学和信息技术等各学科相关知识，另一方面要将这些知识进行整合和运用。目前虽然学生的学习意愿强烈，但是从当前AI的师资来看，具有AI学识的师资力量十分薄弱，教师普遍缺乏完整而系统讲授AI课程的能力和知识，部分教师简单地将AI教育视作机器人教育﹑编程教育、计算机辅助教学等，个别中小学的AI教师是由其他学科教师来兼任，此外，AI教师编制不足、师资质量不均衡也是突出的问题。教师师资队伍建设是改善AI教学质量的关键。3.教师培训缺乏针对性目前教师已了解到AI在教学方面发挥的积极作用，并认可AI对教学的促进作用，但大部分教师都是停留在简单的意识层面，在教学实践中并未真正去落实。虽然存在以上问题，但是大部分AI教育教师没有接受专业培训，在讲授AI知识时，缺乏深入性，只能浮于表面，有违学科初衷。4.实施路径单一AI教育作为新兴学科，是基于时代最新技术的教育，要求教师在专业发展过程中，一方面要注重掌握各学科知识，另一方面更要注重教师专业发展的实践性和情境性，强调学生在学习过程中的参与和体验。但是目前中小学AI教育实施路径比较单一，在课程设计上，教师主要停留在传统的信息技术与教学设计层面，学生在课堂学习和实践中难以系统而深入掌握AI的技术、方法和基本理念。在教授形式上，主要采用课堂教学的方式对AI知识进行讲解，而学生实践和体验的机会相对较少。

三、AI视域下中小学教师发展路径

中小学教师如何更好适应AI时代，更好的构建AI教育生态体系，以促进AI与基础教育的深度融合，主要有以下路径：1.培养信息素养信息素养的本质是全球信息化，人们需要具备的一种能力。面对AI技术的迅速发展，中小学教师应注重信息素养的培养，信息素养主要包括两方面内容，即信息技术素养和信息意识素养。在信息技术素养方面，中小学教师应呈现趣味性强的教学课件、流畅的运用多媒体、及时反馈学生的问题等调动学生的积极性，以激发学生各科的学习兴趣，培养良好的学习习惯。此外，中小学教师要保持对新技术的敏感性。信息意识素养是信息素养中的观念性成分，是教师对信息的态度、认识层面的关键要素，是信息素养的重要组成部分。中小学教师在信息意识层面，要积极接受新兴技术带来的学习和教学方式的改变，决定性意义转变的前提是更新观念。2.提升职业道德素养恪守职业道德：传道、授业、解惑是中小学教师的主要职责。随着AI与教育的融合，智能平板等设备可以在一定程度上代替教师讲授知识、解疑答难和阅卷评分，AI在得到科学利用的前提下，可以成为师生的强大助手，从而大幅提升教与学的效率。教师应积极面对AI技术给教育带来的便利，提高自身的自主学习能力和创造力，同时注重培养学生思维的创新性，呵护学生的好奇心和求知欲，鼓励学生发现和解决问题。引导学生树立正确价值观、道德观和法治观：如今AI技术迅速进入中小学生的课堂教学，深刻改变着学生的学习模式和师生互动模式，一方面教师要充分将AI技术有效整合到课堂，另一方面也要正视AI的使用边界，AI技术快速发展有可能带来伦理风险。在中小学阶段不乏这样的例子，有些学生利用课堂上学到的编程知识去充当黑客，或者产生网络成瘾行为，以上学生的偏差行为已经触及价值观的层面，对自身的身心健康产生不利影响。因此，面对AI技术的迅猛发展，教师要有效的应对信息技术带来的伦理挑战，深入研究思考并引导学生树立正确的价值观、道德观和法治观，提升学生的诚信意识和社会信用水平。3.更新教育教学观念改变传统单一教学模式：随着AI技术的发展，互联网、大数据分析、智能化推送等教育产品层出不穷，如果不能科学利用这些技术产品营造适合学生成长的教学生态环境，技术将无法真正促进学生学习效果和教师教学水平的提升。AI视域下，教师要接受并适应智能技术给教育带来的变化，转变传统教育观念和教师角色，同时，教师在教学中应考虑学生的认知发展的阶段性特征，适时了解学生的学习风格和学习策略及学习中遇到的学习障碍，利用多样的教学活动和教学过程将知识获取和能力培养结合起来，促进学生认知和非认知能力的发展，最终实现学生的全面和个性化发展。课堂教学中，教师应改变“灌输式”“注入式”等单一的教学模式，充分利用AI技术实现教学方法多样化，活跃课堂氛围，提高课堂效率，树立教学、体验和实践相结合的教学观，提升学生的动手能力，中小学AI教育在实施路径方面应该多元化，实现认知、实践和体验的有机结合。此外，教师要看到学生的不同进度和情感需求，借助于AI技术，根据学生的发展节奏制定不同的学习计划，做到因材施教，为每一位学生成长提供学伴式帮助。注重培养线上和线下相结合的自主学习能力：AI视域下信息技术与基础教育的融合，网络在线平台为教师提供了丰富的学习资源，教师要更新自身旧的知识框架，进而不断提高自身的知识体系。针对目前存在的教师培训缺乏针对性的现状，教师可以加强线上自主学习，学习教学中常用的AI技术和程序。首先，线上学习过程中，面对网络和AI应用提供的多种类别的学习内容，教师要根据所教学科和所任学段的学生发展特点，选择恰当的教学内容，以便信息技术可以更充分地服务于教学，从而提高教学水平。其次，教师在注重线上学习的同时，也要注重线下学习，教师在教学中可以组织课前、课后的学习讨论小组，就教学中遇到的问题进行面对面的沟通与交流。

四、结语

AI技术的迅速发展，给基础教育带来便利的同时也必然会带来较大的冲击与挑战，AI视域下，中小学教师应该以积极的心态去面对机遇和挑战，抢抓机遇、迎难而上，努力培养自身信息素养，提升职业道德素养，更新教育教学观念，在人与机器日益激烈的竞争中获得主导地位，在基础教育改革发展浪潮中实现跨越式自我发展。

篇7

二、学校开展科普活动遇到的困难

（一）教育评估体系对青少年科技创新教育评估的缺失

目前，农村中小学科技教育教师承担科技活动辅导任务未能被列入本人工作量，属“额外工作”；科技辅导教师在工作中取得的成绩和荣誉在晋级和评选先进时得不到教育行政部门的承认；其次，科技辅导教师在撰写科技活动学术论文，即使是参加全国或省级论文评审获奖，其论文在评定职称时，也得不到主管部门的承认等。上述问题的存在，难以调动科技辅导教师（特别是年轻教师）的工作积极性。

（二）农村中小学开展青少年科技教育工作经费不充分的矛盾，制约了科技创新活动的开展

多年来，学校的经费上只能维持正常的办公运转。搞科技创新的实践活动需要购买仪器、材料，培训教师等，每一项都需要一笔不菲的支出。这对于本来经费就捉襟见肘的农村学校来说是不堪重负的经济负担。因此，科技活动的开展也只能停留在“纸上谈兵”的层次，想在科技竞赛的活动获得科技创新大奖也只能是“望洋兴叹”了。

（三）农村教师的知识老化和自身动手能力不强

由于教师教学工作任务重、信息闭塞等多方面的原因，许多教师基本上无法了解学科发展的前沿信息，不能掌握必要的组织开展活动的理论和方法，科技辅导教师知识老化，学科单一的弱点，缺少综合驾驭各门学科知识的能力，迫切需要充实和更新。

三、我校近几年开展科普活动的探索

（一）领导高度重视，构筑青少年科技教育保障体系

学校领导要切实转变观念，像开展新课程改革和艺术教育一样重视青少年科技教育活动，在人力、财力上给予全力支持。为使科技教育活动落到实处，学校成立以校长为组长，科技辅导教师为成员的科技活动领导小组，形成一个领导总体抓、教导处具体抓、各科学任课老师重点抓的科技活动组织网络。学校还应该广泛宣传，使全体教师达成共识，形成全校师生共同参与科技活动的良好氛围。

（二）加大宣传力度，创设科普文化氛围

学校充分利用广播、墙报、黑板报等形式进行科普宣传，让学生感受科技的重要性，营造学科学、爱科学、讲科学、用科学的浓厚氛围，推动学习型学校建设，促进全体学生科学素质的提高，很受学生欢迎。为了让学生自始至终都带着一种高涨的，激动的情绪参加科普活动，在活动中感到自己的智慧和力量，体验到创造的欢乐，我们以专业为主线，挖掘各种蕴涵于专业教学、生活习惯养成教育中的宣传阵地，耳濡目染地渗透科普教育，使得科普教育看得见，摸得着，不仅具有雕塑的代表性而且更有实践功能。

（三）以少年宫建设为载体，推动学校科普活动健康有秩地发展

我校少年宫于筹建于2014年，共投入20万元，装备了可供培训和训练、活动功能室十几间。如何将我校科普活动的有秩开展与少年宫的资源相整会，从而解决科普活动所临的师资、课时和经费缺乏的困难？学校从以下几个方面，将两项活动的资源进行整合，确保科普活动在学校有秩的开展：

1.适当调整课程设置。

学校根据实际情况出发，每学期定期将七、八年级某个下午三节课程全部调整为：体育、美术、综合实践课程，此下午三节课都统称为活动兴趣课。学生根据自己个人的兴趣爱好选择参加不同的兴趣小组。经过近两年的探索，现我校兴趣小组共分为：舞蹈、合唱、美术、声乐、民族特长、信息技术、人工智能、科技、武术、篮球、国学、芦笙、唢呐。

其中，信息技术主要依据学校的电脑室，由信息技术教师负责开展，课程内容为电脑的一些常用软件的使用和后期电脑组装的实践；人工智能的教学内容为简单机器人的设计和实践，教师主要是聘请贵州师范大学人工智能社团的在校大学生担任；科技兴趣小组的教学内容为学校义务教育阶段各学科知识的外延，辅导老师为学校老师或贵州师范学院相关社团的在校学生担任。我校担任兴趣小组的辅导教师，其三节课时量计为教师的工作量，解决了科普活动辅导教师工作量的问题。

2.聘请贵州师范学院的社团担任我校兴趣小组的指导教师。

由于我校是一所农村寄宿制学校，师资力量不足和师资结构不配套等方面的影响，担任科普方面辅导的教师比较少，为解决此师资力量不足的问题，依靠贵州师范学院落户乌当区这一特殊优势，学样主动和师范学院团支部联系，聘请师范学院相关社团的在校生介入我校担任兴趣小组的辅导员。不仅解决了科普兴趣小组缺乏师资的困难，同时师范学生自己带来的相关教学硬件设备解决了我校无力购买硬件的困难。

3.将少年宫的活动经费用于科普活动的开展。

少年宫每年有一定的活动经费，而聘请贵州师范学院社团学生所需相关的经费学校又无力承担，如何解决此问题？将科普活动的开展纳入少年宫活动建设体系，弥补了科普活动开展经费不足的问题。

篇8

一、教学改革背景

因材施教长期以来备受教育界的推崇，但是其实施有大的难度[1]。在教育教学中，教育人员难以全面准确地了解学生，导致对学生教学和管理效率低、难度高。以问题学生为例，其是指那些与同年龄段学生相比，由于受到家庭、社会、学校等方面的不良因素的影响及自身的因素，从而导致在思想、认识、心理、行为、学习等方面偏离常态，需要在特殊帮助下才能解决问题的学生[2]。主要表现在品德、学习、行为、心理等方面，如大学生中较为常见的心理健康问题和厌学问题[3]。下面以大学生心理健康为例展开讨论。研究数据表明，大学生心理问题严重影响大学生的健康，据统计有20%至30%的大学生存在心理问题，其中有10%的心理问题障碍严重，直接影响日常学习和生活，严重的心理健康问题甚至引起校园暴力和自杀行为[4]。并且，心理健康与学生自身的出勤率、考试成绩等客观指标存在密切的关系。丁澍等基于某重点理工类高校2002级学生入学时的心理健康调查表结果及大学成绩，用数理统计方法分析入学时的心理状态等属性数据对大学各个时期平均成绩及各类课程平均成绩的影响[5]。结果表明：存在心理问题的学生成绩显著低于正常学生，心理健康是大学阶段取得较好成绩的重要保证。考试成绩的波动会极大影响大学生的心理健康，而心理健康反过来又阻碍了考试成绩的提高。目前各大高校对大学生的心理健康问题均投入了大量的人力物力[6]。以笔者所在的深圳大学和武汉大学为例，主要包括：辅导员、班主任、心理班委、心理健康咨询中心等。但是，这些基于人力的管理模式存在以下几点问题：（1）学生基数庞大，有限的人力难于顾及到所有的学生。高校的师生比基准为1：14，但较少高校能符合这一标准。针对专任教师数量超过1000名的重点大学统计结果表明，245所中仅有41所（占比16.7%）大学师生比在1：14之内，其余83.3%的高校高于此数。投入到大学生心理健康问题上的师生比则更少[7]。（2）管理人员难于获取到学生的全部信息，依靠人力检查的方式对大学生的判定较为困难。（3）发现学生心理问题具有迟滞性，发现时学生已经具有了很严重的心理问题。（4）作为最为了解和关心学生本人的父母等亲属往往被排除在外，构成了严重的信息不对称[8]。以上各种因素减弱了高校对心理健康问题学生教育教学效果。随着现在计算机技术的迅速发展，互联网、人工智能等计算机数据处理技术可以自动、快速、准确地提取和分析数据中所隐藏的信息，从而提高人类进行管理和决策的效率[9][10]。如何准确高效的评价、分析、预测一名学生的状态，从而对学生进行有差别化的管理教育，是高等教育长期以来存在的难点问题。启发于以上分析，本文提出基于学生数据分析的教学改革，该系统以学生的客观数据为主要输入，学生的主观数据为次要输入，对学生的思想、认识、心理、行为、学习等方面进行全面的分析，实时输出学生全方位的分析结果，进而将结果数据反馈给辅导员、班主任、学生家长等，使得学校人力和学生家长互享学生信息，达到防患未然、降低问题学生比例、提高学校教育教学效果。

二、学生数据分析系统

本部分主要简介学生数据分析系统的框架，如附图所示。该系统框架可以根据教学中的需求，扩展到更加多样化的数据输入和输出结果。该简化框架主要分为以下几个部分：系统输入、学生数据分析、分析结果、结果接收端。

（一）系统输入

系统的输入可以来自于学校现有的学生管理平台接口。主要有智能签到、作业成绩、实验成绩、考试成绩、身体健康状况等客观数据，以及主观评价等主观评价信息。1.智能签到。学生课堂的出勤率是衡量学生课程学习质量的很重要的因素。研究表明问题学生的出勤率大大低于平均出勤率[11]。目前大部分高校学生课堂出勤率主要靠教师在课堂上人工统计完成，占用了大量的授课时间。而企业中采用的非常完善的指纹签到或者WIFI签到系统，如指纹签到机和阿里钉钉，将会为高校提供可靠高效的统计数据。且系统可以实时地将学生课堂出勤情况反馈给学生家长，在家长的帮助下完善对学生的监督。2.作业成绩。作业成绩作为衡量学生课堂上课质量的另一个重要指标，可以用来衡量学生知识接收效果，可以用来预测学生的挂科率，并可以为班主任、辅导员等提供重要的信息参考。3.实验成绩。类似于作业成绩，实验成绩作为衡量学生课程实验的一个重要指标，可以用来衡量学生知识应用的效果。4.考试成绩。考试成绩作为最为重要的学习衡量指标，不仅反映了学生某门课程最终的学习效果，还可以根据具体某门课程反映学生在学习中碰到的难点。这给系统的综合分析提供最为重要和直观的客观指标。5.健康状况。身体等健康因素往往严重地影响学生的学习状态，并最终产生严重的后果。因此，其也是系统的重要客观数据输入。6.主观评价。A-E五点指标都是学生学习指标的客观数据。但是，在很多情况下，客观数据并不能全部地反映学生存在的问题。因此，系统需要某些的主观评价信息作为补充，如：学生关系、业余活动情况等。

（二）数据分析

数据分析是该系统的核心，其以系统输入为处理对象，并从附图中的历史数据库获取历史信息，综合采用深度学习、大数据处理等计算机技术，实时产生详细的分析结果。

（三）分析结果

该部分简要介绍学生数据分析模块的输出结果。其中包含挂科率、出勤率等客观指标，以及学习效果指标、心理健康指标等非直观分析结果。1.挂科率。该输出主要对学生所有课程的挂科率提供客观的统计数据，也可以提供学生某门课程挂科率的预测数据，起到对学生、学校、学生家长的警示和参考作用。2.出勤率。调查研究表明，出勤率与大学生成绩之间存在密切的关系[11]。该输出主要对学生所有课程的出勤率提供客观的统计数据，起到对学生、学校、学生家长的警示和参考作用。3.学习效果指标。根据系统的输入，综合的分析学生目前的学习状况。包含学生的学习投入、学习效率、学习中碰到的难点等，起到对学生学习、学校管理、教师授课、学生家长监督重要的参考作用。4.健康指标。根据系统的输入，综合的分析学生目前的生理和心理状况，包含学生生理健康状态、心理问题几率、心理问题倾向等，起到对学生、学校、教师、学生家长的警示和参考作用，以期防患于未然，降低问题学生的比例。

（四）结果接收端

篇9

A Study on Information Resources of English Learning Inquires System Based on Chinese Word Segmentation Algorithm

Abstract：Aiming at the usage of Artificial intelligence in the field of information search，this paper having introduced the information resources of English learning inquires system based on Chinese word segmentation algorithm.The system having achieved intelligent search of the English learning which through a kind of Chinese word segmentation’s search strategy and case-based reasoning technology. The results show that this system can get the users to gain satisfying results.

Key words：Chinese word segmentation algorithm；intelligent search；Case-based reasoning；English learning；

一、引言

随着信息技术的迅速发展，英语学习信息资源成为中小学数字图书馆的重要组成部分，它的建设也已成为图书馆界研究的重要课题，其对中小学英语教学以及学生学习的辅助功能也愈来愈显著。然而经过长期的调查研究表明，中小学英语学习信息资源具有信息量大、内容繁杂、涉及面广等特点。很多学生甚至教师在应用的过程中，经常会遇到无从下手去查询相关信息的情况。针对这种情况，本文笔者将基于中文分词算法的搜索技术应用在海量英语学习资源的智能搜索过程中。

二、关键技术

1.中文分词算法。中文分词就是把汉字字串序列切分成有意义的词串序列。如将句子“我是一名中学教师”进行分词，得到：“我/是/一名/中学/教师。”现有的中文分词算法有很多，根据其特点，可以分为基于字符串匹配的分词算法、基于统计的分词算法、基于理解的分词算法、基于路径的分词算法和基于语义的分词算法等。在这些分词算法中，实现最简单、使用最广泛、效率最高的是基于字符串匹配的中文分词算法，它是一种以词典为基础的方法，该算法按照一定的策略将待切分的汉字串与一个充分大的词库进行匹配，若找到某个词条，则匹配成功（识别出一个词）。基于字符串匹配的分词算法主要有以下三种：①最大正向匹配分词算法，简称MM法，如果假设Words为词库，Max表示词库中最大词条的长度，Str为待切分的汉字串，那么MM分词算法的基本思想是：首先，取Str中的前Max个汉字作为匹配字段，与Words中的词条进行匹配，若词库中存在这样一个词，则匹配成功，词条被切分出来；若词库中找不到这样一个词，则去掉匹配字段的最后一个字，将剩余的汉字串作为新的匹配字段，继续匹配；如此进行下去，直到匹配成功为止[1，2]。②最大逆向匹配分词算法，简称RMM法。它的基本思想与MM法相同，不同的是该方法从待切分汉字串的末尾开始处理，每次匹配不成功时去掉最前面的一个汉字。③双向匹配分词算法，简称BM法，它是把MM法和RMM法相结合的一种方法。由于是双向扫描汉字串，所以可能会出现多种结果，这时，我们采用人工干预的方法来确定正确含义的字符串。例如，“提高成功的确定性”字符串在正向扫描时，切分结果为“提高/成功/的确/定性”，逆向扫描时，切分结果为“提高/成功/的/确定性”，显然我们需要的是逆向扫描的结果，只需人工选择一下即可。

本系统所用的分词算法就是双向匹配分词算法。

2.匹配度的计算方法。我们将问题字符串中关键词在检索结果字符串中的包含程度称为匹配度，其计算公式如下：M=（Q/A）×100%。其中，M指匹配度，Q指关键词在检索结果中出现的个数，A指关键词个数。

3.事例推理原理。基于事例的推理（Case-based Reasoning，CBR）是机器学习的一种方法，它利用以前积累的知识和经验来解决问题，在许多领域被广泛的应用[3]。其基本思想是：在进行问题求解时，首先在事例库中检索与该问题最类似的事例，如果能找到完全匹配的事例，则作为问题的解输出，如果找不到，则寻求一个类似的事例，根据问题的需求进行修正，并将修正结果存入事例库中。

事例推理模型主要包括四个阶段：事例检索，事例重用，解决方案修正和事例保存[3]。

三、中小学英语学习资源查询系统的实现

1.系统应用功能设计。中小学英语学习资源查询系统是以中小学英语学习资源为理论基础的，以事例推理的基本思想为依据来解决问题的。它的功能主要是按照用户输入的问题进行回答并将结果显示给用户，本系统按照功能可以分为四个模块：基础信息维护模块、分词处理模块、智能查询模块、事例维护模块。通过对用户输入的自然语言的提问，对问题进行分词处理，提取关键词，提交查询系统，在知识库中查找到相匹配的信息，并将其作为最后的输出结果。各模块的功能如下：①基础信息维护模块：维护系统所需的英语学习资源等基础信息。②分词处理模块：接收用户输入的以自然语言方式表述的句子，按照词义进行分割，提取关键词，供查询模块使用。③智能查询模块：使用分词处理模块的结果，在知识库中查找答案，并将查询结果显示给用户。这里的知识库是由事例库和英语学习基础知识库组成。④事例维护模块：事例库的维护主要来自两个方面，一是教学人员归纳整理在教学过程中遇到的知识重点以及相关的注意事项等信息添加到事例库中；二是在用户查询后未得到结果时，从英语学习资源基础信息库中查找出相应的解决方案，形成一条新的事例添加到事例库中。 本系统的服务对象主要包括两类人员：中小学老师、学生。系统采用“B/S模式”的系统架构，用户可以通过具有上网功能的PDA或者手机直接访问系统。

2.系统总体部署结构图。系统的总体部署结构图如图1所示，系统部署的网络分为内网（校园网）和外网（因特网）两种。应用程序服务器和数据库服务器均部署在学校，内外网间的数据交互采用基于USB介质的专用协议，实现内外网间的物理隔离，保证数据传输的安全。移动终端可以通过无线网络直接访问系统。

3.系统的处理流程。系统主要的处理流程为：①输入所要查询的问题；②对该问题进行分词，过滤掉一些停用词（主要是疑问词和虚词），抽取出关键词；③根据关键词，在事例库中进行检索，对检索结果按照与问题的匹配度进行排序，取出匹配度最高的信息作为最终的检索结果，显示给用户；④如果在事例库中检索不到结果，则去检索英语学习资源基础库，从中找出匹配的结果，并将其整理为新案例添加到案例库中；⑤如果在英语学习资源基础库中仍然未找到结果，则将问题提交给相关系统管理人员，由其给出解决方案，并将新案例添加到案例库中。

四、系统测试及结果分析

系统测试有两个目标：一是测试搜索结果的准确性；二是测试搜索效率。为验证系统搜索结果的准确性，笔者作了一个测试，以《初中英语语法大全》为基础库，将近些年来教学过程中常用的语法案例整理到事例库中，共计390条事例。笔者利用200余条自然语言问句进行搜索处理，然后将搜索得到的结果进行人工验证，测试时采用一个指标：正确率（Accuracy）。其计算公式如下：Accuracy=（a/b）×100%其中，a为搜索结果匹配的提问句个数；b为所有的提问句个数。经过测试得到正确率为97.3%，这个正确率已经满足了用户的要求。实验结果表明，系统不仅可以提供正确的答案，也可以提供一些跟问题比较相关的答案，因此，系统总体搜索结果令人基本满意。将中文分词算法的思想结合事例推理技术运用到查询信息系统领域，可以很好地发挥事例推理模型的自学习能力，规避传统人工智能在知识获取上的“瓶颈”问题，进而取得更好的搜索结果。

参考文献：

篇10

地方性高校肩负着为地方经济建设和社会发展培养应用型人才的重任，是我国大学的主要群体，其人才培养模式明显区别于重点大学的研究型人才培养模式.属于教学型的地方性高校，应以市场为导向，根据地方和行业人才的需求，根据学校自身的条件，形成有自己特色的应用型人才培养模式.邵阳学院数学与应用数学专业在传统数学教育专业的基础上，结合社会发展和高等教育改革的需要，在人才培养目标与模式的制定和实现等方面进行了一系列的探索和实践.

1.数学与应用数学专业现状分析

邵阳学院数学与应用数学专业最初的专业定位是为邵阳地区乃至湖南省中小学的基础数学教育培养合格的数学教师.然而，随着中小学教师队伍的日渐饱和与独生子女政策导致的初等教育学生生源减少，师范生的就业压力逐渐增大.此外，随着社会的不断进步和发展，用人单位对学生的综合素质提出了更高的要求.传统的数学教学模式落后，教育思维单一，教师创新意识不强，只重视数学理论知识的传授，忽略实践教学环节，导致学生的学习目标不明确，实践能力和解决问题能力较差，不能满足市场对应用型人才的需求.

2.制定与时俱进的人才培养目标和模式

2.1人才培养目标.

培养掌握数学科学的基本理论和基本方法，具有运用数学知识和使用计算机解决实际问题的能力；能在科技、教育、经济和金融等部门从事研究和教学工作，在生产、经营及管理部门从事实际应用、开发研究和管理工作，适应区域经济和社会发展需要的基础实、素质高、能力强、适应快的创新型和技能型的应用人才.

2.2人才培养模式.

基于培养目标定位，构建了“一个主体、两个辅助、三个方向、四种能力”的人才培养模式，即以数学类专业课程为主体，计算机科学技术和智能优化方法为两个辅助，分为数学教育、金融数学和考研深造三个培养方向，注重学生的专业能力、应用能力、科研能力和创新能力的发展.

3.人才培养模式的实践

3.1深化课程体系改革，创新课程教学模式.

根据专业定位和社会需求，对课程体系构建了“四个平台，四个模块”，四个平台是通识教育平台、学科教育平台、专业教育平台、实践教育平台；四个模块是专业基础课程模块、专业主干课程模块、专业选修课程模块和能力拓展课程模块.其中实践教育平台通过校内实验室和中小学校、企业、政府部门等实习实训基地培养学生的实践创新能力；专业基础和专业主干两个课程模块涵盖教育部数学与应用数学专业目录中规定的核心课程；专业选修课程模块分三个培养方向，数学教育方向开设中学数学教材教法、数学史、竞赛数学、中学数学课件制作等课程，金融数学方向开设运筹学、数学模型、最优化方法、金融学、保险精算等课程，考研深造方向开设泛函分析、拓扑学、数学分析选讲、高等代数选讲等课程；能力拓展课程模块开设MATLAB语言及其应用、面向对象程序设计、数据通讯与网络、人工智能等课程.

在创新课程教学模式方面，灵活运用多媒体等多种教学手段讲授基本理论知识；及时把教研成果和学科最新发展成果引入教学，使学生了解本学科国内外的发展动态，提升学生的学术素养；构建案例教学体系，实行案例分析、建模、优化求解的案例教学模式，结合课程实验和课程设计，培养学生的创新思维及分析问题和解决问题的能力；准备课件、案例库、试题库等网络资源，开展网络互动教学模式，有效调动学生的学习积极性，促进学生积极思考，巩固课堂所学知识.

3.2加强数学建模能力培养，提高学生综合素质.

通过多种渠道加强对学生数学建模能力的培养，首先在课程教学中引入案例教学模式，贯穿数学建模的思想方法，布置与建模有关的课程小论文，并鼓励有兴趣的学生加入教师的相关科研项目，激发他们的创造性思维；其次成立数学建模协会，定期进行培训和课外辅导答疑，将往届的数学建模竞赛题以作业的形式布置给学生完成，积极组织学生参加全国大学生数学建模大赛；最后是加强硬件建设，近年来，在学院的支持下，本专业配置了一个拥有120台电脑的专用机房，为师生上机训练和数学建模比赛提供了极大便利.

3.3突出实践教学，注重学生的师范技能培训.

通过课程实验、课程设计、数学建模竞赛、教师技能比武、参与教师科研项目、教育见习、实习、毕业实习等多种途径，培养学生的实践创新能力.建立包括邵阳市四中、六中、十中、十一中等学校在内的教育见习、实习基地及银行、企业、政府部门在内的毕业实习基地.在课程设置上，以学生的认知规律为基础，变单一的集中实习为循序渐进、形式多样的系列实习，具体安排如表一.

3.4加强学生毕业论文的指导，引导论文选题与社会实践相结合.

重视学生毕业论文的指导工作，严把两道关：选题关、开题关.加强毕业论文题目的应用型，可以将学生的毕业论文更多地和教师的应用型科研项目结合起来，使指导教师的指导更专业，学生科研的方向更明确；鼓励学生选择数学建模方向的题目或者将毕业论文和实习、社会实践等相结合.

4.结语

地方高校数学类应用型人才的培养，应结合自身特点和社会需求确立人才培养模式，将课程体系的优化、教学模式的改革和实践教学内容的组织贯穿于教学的每个环节，这样有利于培养适应地方和行业人才需求，服务于地方经济的应用技术型数学人才.

参考文献：