人工智能和智能教育精选(九篇)

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第1篇：人工智能和智能教育范文

关键词:学习对象元数据;学习导航;资源整合

随着无线互联网、“三网”融合等信息高速公路基础设施的逐步完善以及互联网教学资源的迅速增长,互联网作为一种信息与知识的传播手段正在改变教与学的关系。同时,现代社会对人才的多元化需求也要求学生具备通过互联网进行自主学习与评价的能力。

互联网教学资源具有数量多、形式多样、分布式存储、不断变化且无统一规范等特点。同时,教学资源与学习者及学科知识模型之间也没有统一的关联规范。对于大多数学习者而言,在利用含有海量教学资源的互联网进行学习时通常会迷失方向。为提高互联网优质教学资源的利用效率,迫切需要对互联网上不断增加的海量教学资源进行整合并为学习者提供个性化学习导航服务。关于教学资源整合以及学习导航的方法得到了广泛地研究[1-4]。

学习对象元数据(LOM, Learning Object Metadata)规范是IEEE采用的一种表示学习对象(教学资源)信息的规范。不但可以用于整合教学资源,还可以表示教学资源之间的依赖关系。

本文提出一种教学资源整合以及学习导航的框架,采用LOM表示教学资源元信息,利用XML表示LOM,并将LOM的XML数据转换为扩展知识结构图,并在扩展知识结构图的基础上实现教学规划与学习导航。

1基本框架

1.1基于学习对象元数据(LOM)的资源整合

全国信息技术标准化技术委员会(CELTS)教育技术分会制定了教育信息相关规范,CELTS将IEEE的学习对象元数据(LOM, Learning Object Metadata)规范封装在CELTS-3中,包括3个子规范,其中CELTS-3.1为信息模型规范,CELTS-3.2为元数据的XML绑定规范,CELTS-3.3为实践指南,CELTS-3.4为测试规范。LOM规范表示了学习对象的9大类元信息,包括:通用、生存期、元-元数据、技术、教育、权利、关系、评注、分类等。

LOM数据项如图1所示,有关LOM的详细描述参见文献[5-6]。

LOM数据项中,“关系”类信息描述了相关学习对象之间的关系,为学习导航提供了基础数据。CELTS-3.1 采用了Dublin Core关于学习对象关系的类别,其中“A基于B”和“A需要B”两类关系表示A依赖B,“B基于A”和“B需要A”两类关系表示B依赖A。

1.2基于扩展知识结构图(EKG)的学习导航

文献[7]提出了一种基于扩展知识结构图的教学规划方法,其中扩展知识结构图(Extented Knowledge Graph)定义为一个满足以下条件的有向无环图,(1)图中包含两类节点:知识节点和方法节点;(2)知识节点的后继节点为方法节点,表示完成该知识点教学的多种可选的教学方法。方法节点的后继节点为知识节点,表示运用该方法完成学习目标所需掌握的基础知识;(3)每个方法节点设多个置权值,表示不同的学习者通过该方法完成教学目标所需的费用。

一个示例性的扩展知识结构图如图2[7]所示。

LOM表示的学习对象(教学资源)信息可以很好的表示扩展知识结构图。设某一学习对象A(其标识为A),利用“A.通用类.标题”表示该学习对象所学习的目标知识点,学习对象A即为学习该目标知识点的一种学习方法,“A.教育类.难度”则表示该方法的初始难度,该难度值将根据不同学习者的评价进行调整。利用学习对象A来学习其目标知识点的基础知识集合则记录在“A.关系类”元数据中,包括所有“A.关系类.类型”为“A基于B”或“A需要B”的资源(用“A.关系类.资源”表示)。

1.3系统框架

系统管理学习对象(教学资源)元数据,学习者,教学专家(学习对象提供者)等信息,系统并不维护学习对象本身。系统基本功能包括:

1) 为教学专家提供接口,将学习对象的LOM信息录入到LOM数据库,并转化为XML表示形式;

2) 自动将XML表示的LOM数据库转换为扩展知识结构图;

3) 根据扩展知识结构图进行学习导航;

4) 为学习者提供接口,自主学习导航以及评价反馈。

系统结构如图3所示。

2人工智能教学资源整合和学习导航实例

以人工智能中状态空间搜索有关教学资源整合和学习导航为例,对上述系统加以说明。

与状态空间搜索有关的知识点包括:状态空间、状态空间搜索、盲目搜索、宽度优先搜索算法、深度优先搜索算法、启发式搜索、A*算法、A*算法的实现。学习这些知识点的依赖关系如图4所示。

以上示例分别说明了两个学习对象LOM的主要XML元素,前者的元素说明了“A*算法”对于“状态空间搜索”的依赖关系。与A*算法有关的部分教学资源如表1所示,由于篇幅限制其他资源的LOM表示从略,一种典型的学习路径为:(9)-(7)-(11)-(12)-(1)-(5)-(13)-(4)。

3结语

本文对教学资源整合以及学习导航方法进行了探索。提出一种教学资源整合以及学习导航的框架,采用LOM表示教学资源元信息,利用XML表示

LOM,并将LOM的XML数据转换为扩展知识结构图,并在扩展知识结构图的基础上实现教学规划与学习导航。后续工作将建立LOM的XML收集以及转换系统,为教学资料提供者以及学习者提供服务接口。

参考文献:

[1] 梁汉立. 基于概念网的知识组织与学习导航机制的研究[D]. 长沙:中南大学信息科学与工程学院,2003.

[2] 陈其晖,徐海宁,凌培亮. 基于知识点关系的学习导航系统建模方法研究[J]. 计算机科学,2007,34(12):193-196.

[3] 李益才,张小真. 模型驱动的智能教学系统分层规划的研究[J]. 重庆交通学院学报,2005,24(5):157-161.

[4] 姜云飞. 基于知识结构图的智能教学规划[J]. 计算机研究与发展,1998,35(9):787-792.

[5] 史元春,沈中南,向欣,等. 学习对象元数据:信息模型规范(CELTS-3.1)[EB/OL]. [2007-10-17]. celtsc.edu. cn/680751c665875e93/folder.2006-04-03.8417036039/celts-3/celts-3-1-cd3-0.pdf.

[6] 郑莉,史元春,沈中南,等. 学习对象元数据:XML绑定规范(CELTS-3.2)[EB/OL]. [2010-05-02]. celtsc.edu. cn/680751c665875e93/folder.2006-04-03.8417036039/celts-3/celts-3-2-ts.pdf.

[7] 段琢华. 具有学习能力的智能教学规划[D]. 广州:中山大学软件研究所,2002.

Tutorial Material Integration and Learning Navigation for Artificial Intelligence Based on LOM

DUAN Zhuo-hua

(School of Computer Science, Shaoguan University, Shaoguan 512003, China)

第2篇：人工智能和智能教育范文

科教兴国战略已实施了20多年，人们对科学和教育的重要性已经有了比较深刻的认识。但是，对技术技能的作用却忽视严重，重学轻术、重轻技术开发一直为学界诟病，把学习单纯地理解为读书而忽视实践成长方式更是普遍存在，结果使得基础教育阶段的应试倾向很难得到纠正、职业技术教育长期只是家长们的备选、工程教育理科化倾向严重。

其实，当今是一个技术技能立国取胜和回归的时代。发达国家，非常重视科学，因为它要保持领头地位；后发国家，更加重视技术，因为它要先缩小与发达国家的距离；而所有的国家，都重视技术技能，因为它们是现实的生产力。日本在“二战”后就是先经由技术立国战略，走向复兴，而后才开始实施科学技术立国战略的；美国在国际金融危机后开始实施再工业化战略，提出要重返制造业巅峰和打造世界一流的劳动力；德国因为其强大的实体工业支撑和严谨的技术技能人才成长环境，得以成为欧洲经济的领头羊。这些，都是对技术技能重视及其成效的例证。

科学是找出自然界的固有规律，用数学或其它方式总结出的原理、定律、公式，是发现；技术是科学的应用，是人们用已知的原理创造出新的物件来为人服务，是创新；而技能是作为个体的人，完成某项任务的操作或心智活动方式，是直观反应，是能力表现的手段。因此科学是精练的，是少的，有唯一性；技术是广泛的，是多的，有多样性；技能更是普遍存在的，是每个人工作和生存的必须，当然每个人拥有的工作技能可以完全不同。

很多时候技术的重要性高于科学，因为科学原理是公开的而技术手段的保密的，即所谓科学无国界、技术有壁垒。技术技能是生产力的实现方式，技术技能强才能产品好、才能国家强。当然，科学的作用是基础性的，科学是技术的支撑，技术技能反过来又能促进科学的发展。我国作为一个发展中的大国已提出要走新型工业化的道路，其中制造业是重要的基础，因此需要重视技术技能积累和技术技能人才的成长。

2014年，《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》提出“制定多方参与的支持政策，促进技术技能的积累与创新”。技术技能的创新主要来自企业，而其积累则需要学校的参与，大规模、高品质的技术技能人才培养需要通过校企的协同，产教融合是根本出路。

总理强调打造高素质产业工人队伍对于实现中国制造2025目标至关重要，《制造业人才发展规划指南》提出支持基础制造技术领域人才培养、大力培养技术技能紧缺人才，而这需要加快实现产业和教育深度融合来完成。我们需要向各界呼吁：学习，绝不仅止于读书，还须面向实践。面向中国先进制造业未来，我们必须建立和强化校企协同育人的制度和机制。

首先，我们需要积极推动产业界⒂胙校人才培养，相关院校更是要主动开展与企业的协同育人工作。为此，需要打破将协同育人简单等同于“协同创新”、实施“联合培养”项目等思维局限，着力构建以新型制造业发展为导向的协同育人模式。把学校与科研院所、行业企业协同育人纳入制造业从研发到生产、从销售到服务的全过程，以创新链、产业链、价值链统领协同育人工作；制订完善相关法律法规，明确行业企业参与人才培养的责任、权利、义务；应用型院校的教学大纲、教学计划和培养方案制订必须征求相关企业和用人单位的意见，回归工程类院校“工程师摇篮”的办学使命；围绕产业链调整专业设置，对接制造业产业集群建设校企深度合作的专业集群，强化行业特色学科建设；注重从企业吸纳有经验的优秀专业人才进入教师队伍或兼任学校的教学工作，促进专业教学标准有效对接职业标准。

其次，发挥企业在职业教育中的重要办学主体作用，重点瞄向增强劳动者的职业技能。高技能人才是现代制造业的中坚，在生产制造流程中起到技术实现和再造的作用，而企业的实践性优势和院校的理论性优势使得它们共同成为职业教育的双主体。今后，制度性地推动企业发挥作用是工作的重点，主要内容包括：进一步加强现代学徒制建设，推动校企联合招生、联合培养工作，制定措施鼓励联合建立学生实训基地和员工培训基地；推进职业教育集团化办学，鼓励制造业相关行业组织、龙头企业和职业学校通过整合利用现有职业教育资源建设特色鲜明的先进制造业职业教育集团；坚持校企合作、工学结合，强化教学、学习、实训相融合的教育教学活动，推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式，建设一批示范性高技能人才培养基地。

第3篇：人工智能和智能教育范文

一、人工智能

人工智能（Artificial Intelligence，缩写为AI），是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它试图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。养老服务业人工智能的应用主要体现在家居扫地机器人、语音沟通服务、家庭体检、药物使用建议、家居厨师、家居智能陪伴服务。

二、养老服务人才培养“人工智能化”

人工智能上升为国家高级战略后，国家发展服务性制造和生产性制造，同时尽可能的通过服务业的再造和完善，改进我国经济产业结构，发挥技术、人才、产业的对接联动效应。人、机器、智能机器将共生共存，成为养老服务工具的新常态。未来的养老服务人才不是笨干、累干、苦干，而是实干+巧干，实现脑力劳动的智能机械化，尽可能地减少人力的倦怠感，提高服务效率、质量和速度。智能化，体现在养老服务人才应具备传播人工智能基础知识，客观了解人工智能，有效实现人与机器、智能机器的有效配对组合应用，充分发挥智能机器的保健医生、保姆、玩伴、老伴、子女多重功能，倡议自养老。

三、人工智能养老服务人才培养模式

（一）广播电视大学远程教育模式――音像媒体

配备养生、人工智能国内一流专家，发挥国家音像媒体的作用，将人工智能家居应用的途径、方式、手段通过网络微视频的形式进行普及。发挥社区教育指导中心、社区大学和社区教育学院、社区学校、社区学习站四级社区教育办学网络体系的作用，建立社会养老大学，使老年人自己会应用人工智能，减低对子女的时间依赖。

（二）公众号社会宣传普及模式――微媒体

国家、企业、社区应建立专题公众号进行微媒体培训。从国家层面，要建立人工智能养老服务应用技术发展历程方面的公众号；从企业层面，要建立人工智能机器人养老服务应用说明类的公众号；从社区层面，要基于一些鳏寡孤独建立社群委托服务型人工智能服务策略的公众号。

（三）职业技术学院培训模式――专题高端培训

目前，人工智能服务还不能完全普及，故而职业技术学院的后备人才首先要建立自我提升的潜意识，此外，职业技术学院自身要引进国内外的人工智能专家，进行家庭陪护、游戏娱乐、医疗、做饭、洗衣、洗漱、保健、锻炼等多重人工智能方面的高端培训。

（四）民政部门、老龄委联合推广模式――社会传媒

作为养老服务的主管部门，民政部门和老龄委要利用广播、电视、报纸、杂志等对人工智能的发展趋势、前景、作用、功能、效益、方式进行宣传。民政部门要侧重于养老服务的社区组织协调，老龄委要侧重于制度、规定、采购人工智能机器方面的政策优惠的制定。

（五）社会民间家政服务组织培养模式――养老院、福利院自组织模式

民间社会力量建立有养老院、福利院，这就对相关服务人员的素养提出了时代性的要求。其一，人的社会角色多，时间、精力、体力有限；其二，人工智能是趋势，必须适应并学会使用；其三，要加强前瞻性人才培养，解决劳动倦怠问题，即民间组织自己解决自己的问题，通过人工智能，减少雇员，降低劳动力雇佣成本。

四、人工智能养老服务人才培养对策

（一）广播电视大学养老服务人才培养对策

依托远程教育系统，发挥网络平台的作用，将人工智能的技能培训与社区教育、社会养老大学的建设并举；发挥广播电视大学的社会服务功能，与人工智能机器生产企业搭建战略伙伴关系；积极推进产培用一体化建设，形成网络平台特色模块；推出广播电视大学养老服务精品课教程，以优质教育品牌打开培训窗口。

（二）人工智能机器制造企业养老服务人才培养对策

基于居家养老的社会需求利益取向，把脉居家老人和其子女的时间要求，积极开发、完善人工智能机器的特殊功能，加大资金投入力度，特别加强对情感交互、图像识别、语音功能的完善；重点做好人工智能机器使用说明，要具有便捷实用性的操作指南，方便人们学习。

（三）职业技术学院养老服务人才培养对策

职业技术学院作为专职教育机构，首先，要提前与职业高中接轨，进行专职意向高中生的录取，为养老服务人才培养获取意向生。其次，要突出人才培养的实践应用性，购置高端智能机器，让学生能够迅速掌握技能，并且能够进行社会的二次培训，对购置的智能机器进行租赁和应用培训。

（四）民政部门、老龄委养老服务人才培养对策

民政部门和老龄委要培养高级管理人才，建立养老服务人才智库，积极推进国家、企业、社会的养老服务人才人工智能化联动培养；加大对家庭贫困并且有意向致力于养老服务的青年才俊的培养支持力度；对人工智能养老服务高端研发海归人才给予政策优待；建立城市养老服务专家群组，定期召开学术研讨会议，增进智慧交流。

（五）社区养老服务人才培养对策

社区要加强人工智能养老服务人才的典型宣传，利用宣传画的形式传播人工智能应用的优势；积极打造人工智能特色服务团队，开展社区公益性专题培训，并募集资金购置人工智能机器为特殊群体献爱心；努力构建人工智能养老社区，采用人工智能的形式鼓励老年人进行文体娱乐，增强体质。

总的来说，在计算机技术不断发展的现代社，人工智能技术的普及给养老服务带来了巨大的便捷。随之而来的人工智能化养老服务人才的培养成为了发挥人工智能养老服务效用的关键环节。要培养人工智能化养老服务人才，可以从远程教育、社会宣传普及、学院培训、政府推广等模式入手，实现人工智能化养老人才培养模式的多元化。同时，开展远程教育的过程中运用产品一体化模式，在满足老人需求的基础上提升人工智能设备的人性化操作，重点开展职业技术院校的人才培养方式，与民政部门开展紧密合作，积极培养人工智能化养老服务人才。社区方面强化人才的教育宣传工作，全力搭建人工智能养老社区。

第4篇：人工智能和智能教育范文

1幼儿园国学教育开展中存在的问题

时代转型下的“国学热”催生了幼儿国学教育潮流，但在具体实践中教育效果却不尽如人意。纵观现阶段的幼儿国学教育，我们不难发现其存在一定的误区：

1.1教学活动方式单一

“幼儿园在进行国学启蒙教育时采用的教学形式较为单一，幼儿园采用的最主要方式是诵读法[1]”。首先，一位老师面对多位幼儿，教师朗读示范，幼儿跟读后进行熟背是现在多数幼儿园的教学形式，以强迫幼儿“读经”的形式灌输传统文化知识。其次，教师多采用传统的“奖励”模式来激励幼儿背诵。导致幼儿背诵课文仅仅是为了表现自己并获得奖励，而并非为了获取知识。这种单一的教学模式，忽视了幼儿的兴趣，也体现不了幼儿学习国学经典的真实意义。

1.2缺乏国学启蒙环境的熏陶

当前幼儿园的国学环境启蒙大多形式较为复古。根据调查，目前幼儿园进行的环境创设，大多是形式上的创设。大多数幼儿园误以为将国学经典（如《千字文》《百家姓》《三字经》）通篇印在墙面上、将国学经典人物画像挂在墙上，或者在某一区域内摆放古代学习的书桌和古代书本，便是营造了国学环境。这些复古形式的长期使用会使幼儿对国学失去兴趣，产生“抵触”和“视而不见”的现象。

1.3缺乏科学系统的国学教育内容

国学文化包罗万象。首先，当前大部分私立幼儿园对幼儿国学教育的理解都停留在国学经典典籍这个层面上，将国学典籍的教学作为国学教育的重点，且80%以上的幼儿园都单纯地以《弟子规》和《千字文》背诵作为国学教育的主要内容。其次，幼儿园国学教育内容的选择忽视了幼儿年龄阶段特点和身心发展水平，教材也不具备层次性。

2幼儿园国学教育融入人工智能的必要性

时代转型背景下，人工智能与教育领域的深度融合是解决当前幼儿国学教育问题、健康发展的必经之路。当前幼儿园亟须建设国学特色课程、提高国学教师素质、实现高效的因材施教。

人工智能是一门综合的交叉学科，涉及计算机科学、生理学、哲学、心理学、哲学和语言学等多个领域。[9]首先，人工智能的新型教育模式能综合多领域学科知识，打破单一的教学方式，创新当前幼儿国学教育。其次，人工智能可以发挥其智能化、自动化、个性化和协同的特点，为幼儿园区域活动提供智能化、自动化的环境创设材料。此外，人工智能可以根据每一位幼儿的特点采用大数据分析的方式，分析幼儿认知发展程度，在夯实国学教育理论的基础上，根据幼儿身心发展规律循序渐进地实施幼儿国学教育，在真正意义上建设并发展幼儿园特色课程。[2]国学教育师资短缺是阻碍国学教育发展的首要因素。教师短缺是一个严重的问题，对教育影响重大。而人工智能能够独立扮演教师的角色，且储备了大量国学专业知识。人工智能在以教师的角色进入幼儿园师资队伍的同时，对幼儿教师本身提出了新的要求。人工智能背景下的幼儿教师需要具备更广泛的知识范围、更强的综合素质、创新型的思维以及较强的信息技术应用能力。因此，人工智能以其本身的智能化和幼儿教师的专业化能够提高幼儿园师资队伍的整体素质。

幼儿园国学教育融入人工智能，旨在促进幼儿国学个性化教育。在幼儿园国学教育中引入人工智能，为幼儿活动提供了创新性的玩教具和活动形式。在国学教育中，兼顾幼儿的特殊性，通过分析不同年龄段的幼儿身体发育程度、认知水平、思维能力、学习接受程度，为幼儿制定个性化课程。因此，人工智能技术与国学教育融合能兼顾个体的特殊性，能够高效地做到因材施教。

3幼儿园国学教育融入人工智能的路径

幼儿园国学教育融入人工智能是在遵循幼儿身心发展规律的同时，借助人工智能科技优势，实现传统幼儿国学教育与人工智能的有机结合，能够增强国学教育的效果。

3.1环境创设

人工智能以其不可匹敌的技术优势，创设全新的学校环境特征[3]。国学环境创设融入人工智能是促进国学教育开展的重要路径。在传统环境静态创设的基础上，安置多媒体一体机来创设动态多变的主题墙，播放国学经典动画、歌曲、故事，展示栩栩如生的动态人物造型，呈现丰富多样的色彩，使幼儿园的墙面设计能够有效地将动态和静态相结合。除了提供动态国学经典文化元素之外，还可以利用人工智能筛选不同年龄段的国学知识展现给幼儿，创设符合幼儿年龄特点的主题墙。天花板是传统环境创设易忽略的一步。吊饰是悬挂于天花板的装饰，它能够为幼儿园内公共环境增添动感和立体感。可以利用人工智能将国学经典文化中的人物形象（孔融、孟子、孔子）、书法作品、传世经典国画、经典国学典籍（《三字经》《千字文》）等投影展示到天花板上。同时，在图书角安置人工智能设备，将传统纸质书籍与有声读物有机结合，打造人工智能读书角。书架旁边则可以布置以国学经典文化为主元素的周边，力图将智能元素与传统文化元素相结合进行环境创设。

3.2人工智能教学系统

人工智能教育系统的融入促进了“有形”教师与“隐形”教师的有效结合，发挥了国学教育的巨大效力。首先，智能多媒体一体机是较为普遍的一种人工智能系统。在组织国学经典教育过程中利用其人工智能计算的个性特点，选择出适合各个年龄阶段儿童的国学经典知识。以小班为例，人工智能设备筛选出适合小班幼儿观看的图片、国学律动、顺口溜、儿童化故事等，并以动态方式展现给幼儿。同时，教师要对多媒体设备进行有效操作、关注幼儿的身心状态。其次，人工智能机器人基本可以代替传统教师进行“教学自动化设计”，减轻教师负担。机器人能为幼儿营造出一种“混合现实”的环境，让幼儿更好地参与到故事表达中，机器人作为活动组织者，替代了教师在活动组织中的主导角色，自行设计活动流程，引导幼儿自主探索学习。此外，远程教学是基于人工智能的教育交流平台。[4]幼儿园建立远程教学，以线上互动的方式，将幼儿国学教育专家与幼儿园的孩子联系起来，实现专家与孩子的线上国学交流和互动，以便对幼儿进行更专业、更科学的国学教育指导。

3.3智能化、自动化的国学区域活动

区域活动，是指教师根据教育目标，为幼儿提供一定的活动空间和活动材料，幼儿在丰富的环境中进行自主、自由的探索性活动和个性化学习。幼儿国学区域活动的智能化能促进幼儿园学知识的有效获得。

3.3.1智能化材料

人工智能的发展带来智能化的益智玩教具，智能机器人尤为突出。首先，在国学区域活动中投放智能化的玩教具，能够实现区域活动智能化。以国学艺术活动“智能机器人与幼儿园皮影戏剪纸活动的融合”为例。在幼儿美工区进行活动前，人工智能机器人独自操作皮影戏，并展示给幼儿，启发幼儿如何做皮影戏剪纸。随后，机器人可以扮演活动组织者，引导幼儿逐步完成皮影剪纸。其次，国学的益智玩教具还包括国学经典有声读物、国学趣味创意触感玩具书、智能优秀传统人物模型、智能传统习俗文物模型等。这些智能化材料的投入将大大提升区域活动的智能化和自主性。

3.3.2自主化学习

人工智能教学系统或者人工智能机器人以教师身份介入国学区域活动，代替传统教师引领幼儿在区域内自主进行国学知识探索、学习。以国学语文活动《三字经》为例，机器人讲故事、与幼儿进行国学知识交流对话，带领幼儿唱读《三字经》，使幼儿自主理解三字经的含义，并模仿、学习三字经中的优良习惯。当然，幼儿教师并不能完全退出区域活动，教师要选择恰当的介入方式。教师在幼儿开展区域活动中要时常观察幼儿，在他们遇到困难、秩序混乱以及幼儿身心安全受到威胁时，教师要及时介入，保证幼儿的自主化学习顺利开展。

第5篇：人工智能和智能教育范文

一、顶层设计,构建全方位、多层次、可操作的指导体系。

为了保障人工智能教育在我校真正落实和长期发展，学校将人工智能教育工作纳入到学校整体三年发展规划中，并作出明确要求。

为了让师生更加重视人工智能教育，促进学生全面发展，特修订了我校“五美”能行课程体系，将人工智能课程进行了重新定位和设计。

为了建设符合我校校情、学情的人工智能课程体系，学校成立了人工智能课程建设与实施的探索与研究项目管理团队，制定了项目计划书，从项目名称、项目团队、项目背景、项目创新点及解决问题、项目推进措施、项目完成期限等方面进行了具体规划。

二、支撑保障

完善软硬件设施和文化建设，为人工智能教育开展做好支撑和保障。除了四楼独立的人工智能实验室，我校还自主改造了五楼的创客教室和阅览室，扩宽了人工智能教育场所，尽全力满足学生人工智能上课需求。

学校高度重视人工智能教育，不断加大投入。在资金紧张的情况下依然给学生购买了小学生C++趣味编程书和人工智能超变战场的场地。

三、具体做法

1.基于校情和学情的人工智能课程设计

课程设置：开学之前，课程部整体规划，实行信息技术课两节联排。

人工智能课程开设内容安排：基于校情学情，本学期3-6年级全面铺开人工智能课程，3年级以信息技术基础知识、编程猫、乐高搭建基础入门为主；4年级AI神奇动物，5-6年AI变形工坊，是集搭建和编程于一体的人工智能课程体系。本学期信息技术类人工智能特色社团的开设：人工智能机器人社团、信息学奥C++社团、创意编程社团。

2.三位一体，三组联动推进人工智能课程的开发与实践。三组是：项目组、教研组和集备组。具体做法是：

项目组的做法：根据人工智能项目管理计划书的内容和要求，3月初进行项目工作总结和4月份计划汇报，5月份进行了中期汇报。进一步梳理人工智能校本课程的内容，促进人工智能课程实施与落地，进行了生本AI人工智能校本课程的开发与研究，重点对课程目标和课程内容进行了设计和探索。

教研组的做法：1.参加区首次信息技术教研活动，明确方向和工作重点。组织信息技术教师按时参加区里首次信息技术教研活动，并将区里的要求传达给每一位信息技术老师，为接下来的工作做好铺垫指明方向。2. 教研组内进行磨课，四年级潘倩老师执教了四年级AI神奇动物—敏捷的蛇；徐娜老执教了五年级AI神奇变形工坊—设计“地雷”，课后及时听评课，提出优点与不足，并进一步改进完善。

集备组活动：各年级备课组利用双周周二上午时间进行集备，研究本周的上课内容、梳理课堂具体流程及教学设计。

3.加强教师培养力度，积极组织教师参加人工智能培训和学习。学校鼓励教师进行小课题的研究，提升教学专业素养。2019年区级小课题《小学人工智能课程体系、教学策略和教学评价的研究》顺利结题。2020年区级小课题《奎文区人工智能教育专项课题--小学人工智能教育教学策略及评价方法的研究》立项。

4.为了拓宽视野，为人工智能教育的发展进一步指明方向。落实请进来：邀请区教研室专家进校为学校人工智能开展情况进行诊断；邀请优必选指导老师入校指导人工智能课程，并进行赛事辅导和培训。

5.为了给学生的学习搭建更广阔的平台，丰富学生的课余文化生活，促进学生信息素养的提升。以赛促学，积极组织学生参加各级各类比赛。

四、取得成效

1.学校层面：以人工智能教育为契机近年来，我校的信息化、数字化、智能化水平不断提升，互联网+教育、智慧校园工作取得了巨大的进步，学校获得省市区多项荣誉。

第6篇：人工智能和智能教育范文

人工智能即将进入高中课堂。近日，我国第一本面向中学生的AI教材——《人工智能基础（高中版）》正式。

为什么要在中学开设人工智能课程？这本教材有什么特点？对于中学教师和学生而言，应如何准备才能应对人工智能的教与学？记者对此进行了调查。

全国已有40所学校引入教材

据了解，该教材是华东师范大学慕课中心和商汤科技合作，联合全国多所知名中学教师共同编写，由新闻出版总署批准出版并备案。目前，全国已有40所学校引入该教材作为选修课或校本课程，成为首批“人工智能教育实验基地学校”。

“与其他教材不同，该教材以‘手脑结合’为主要学习方式，不仅关注对人工智能原理的介绍，更加重视这些原理在生活中的运用。”华东师范大学教授，博士生导师陈玉琨介绍说，“作为教材的编者，我们特别希望学生能发挥独特的想象力，设计一些在高中阶段有可能完成的项目，并动手将其转化为独具特色的作品。”

记者看到，该教材共分9个章节，以基础普及性的知识为主，分别介绍了图片识别、声音识别、视频识别、计算机写作和深度学习等人工智能技术的原理和应用场景，每一页都配有彩色图表，并引入了大量科普内容和实例。此外，该教材还配套了一个教学实验平台。

香港中文大学教授林达华表示，目前，人工智能人才面临着全球性短缺，在人工智能和基础教育结合方面，各个国家都还处在探索的过程中，该教材的出版，是人工智能教育的一次重大突破，意味着人工智能将由此走出“象牙塔”，进入高中生的知识范畴。

“今天，技术更迭速度太快，谁也无法预计未来的职业选择，我很乐意让我的孩子在中学阶段就了解掌握一些人工智能方面的知识技能。”一位家长这样告诉记者。

目的在于普及原理引发兴趣

作为一门兼具学术含量和技术含量的学科，对高中学生而言，应该怎样去了解人工智能这门学科；对于高中教师而言，又该如何教学呢？

“大多数中学生的最终职业道路都不会是成为人工智能研究者或工程师，但是未来很多行业都将在不同程度上受益于人工智能的赋能。因此，该学科在中学阶段的教学目标应该定位让学生了解掌握人工智能的基本思想、基础知识以及常用算法和工具。”林达华说。

在陈玉琨看来，人工智能的教学和研究经常要用到高等数学的知识，这已经超出了高中生的知识范围，因此，在中学阶段，教师应注重对相关概念、算法、原理进行定性介绍，“定量的部分，可以留待以后再学。”

多位专家表示，教师在教学过程中，要特别重视对人工智能应用场景的介绍，这不仅会让课堂变得更加生动，学生学习的兴趣更加高涨，同时也会提升师生的思维与创造能力。

“总体而言，在中学阶段开展人工智能课程的主要目的在于普及人工智能的原理与技术，引起学生对人工智能学习的兴趣。当然，也期望能为高等学校培养人工智能领域的拔尖人才奠定相应的基础。”

“校企合作”解决人才缺口

也有专家指出，人工智能是一门新兴技术，中学教师在该领域的知识储备是不足的。

“师资是课程的基础。”上海师范大学教授岳龙表示，“开设人工智能课程对教师的知识结构也提出了新的挑战，因此组建专门的师资培训团队非常重要。”

据记者了解，为帮助教师克服知识储备不足的问题，华东师范大学慕课中心与商汤科技将联合举办多期“人工智能教师研修班”——培养一批人工智能的种子教师，在他们带领下，逐步提升我国教师总体的人工智能素养，从而改善中学教师开展人工智能教育教学面临的困难和挑战。

第7篇：人工智能和智能教育范文

关键词：人工智能；图形编程；创新实践

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.

[2]徐欣彦.引入体验活动创新小学人工智能教学模式[J].中小学信息技术教育,2019(9):62-64.

第8篇：人工智能和智能教育范文

【关键词】人工智能；未来教育；未来学校；创新变革；挑战

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2017）07-0012-03

近年来，世界各国高度重视人工智能技术的发展，相继了相关研究报告。2016年10月，美国白宫了《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略计划》两份重要报告。2016年11月，英国政府《人工智能：未来决策制定的机遇与影响》报告。2017年3月，国务院总理发表2017政府工作报告，指出要加快培育壮大包括人工智能在内的新兴产业，“人工智能”首次被写入政府工作报告。当前，人工智能正逐渐融入电商零售、医疗健康、交通以及个人助理等多个领域，并展现出巨大的应用空间。人工智能在教育领域同样拥有巨大的应用潜力，随着知识表示方法、机器学习与深度学习、自然语言处理、智能、情感计算等关键技术的发展，人工智能将在教育领域发挥越来越大的作用[1]。

人工智能在教育中的典型应用主要集中在智能导师辅助个性化教与学、教育机器人等智能助手、居家学习的儿童伙伴、实时跟踪与反馈的智能测评、教育数据的挖掘与智能化分析、学习分析与学习者数字肖像六大方向[1]，已经表现出巨大的应用潜力。学校作为教育活动的重要组织场所之一，人工智能将为学校的管理与教学带来变革性的影响，主要表现在四大方面：维护校园安全、辅助教师教学、变革学习范式以及优化学校管理。

维护校园安全

校园安全是顺利开展学校教育活动的基础，也是教育改革和发展的基本保障。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，要“切实维护教育系统和谐稳定，深入开展平安校园、文明校园、绿色校园、和谐校园创建活樱为师生创造安定有序、和谐融洽、充满活力的工作学习生活环境”[2]。计算机视觉与机器人技术的发展使得人工智能维护校园安全成为可能，其将在非法人员识别、消防安全预警、活动事故防护三个方面发挥重要作用。

1. 非法人员识别

部署保安机器人将是未来学校保证维护校园安全的重要措施之一。保安机器人能通过眼部的图像采集设备采集进入校园人员的面部信息，识别当前人员身份，若未检测到相关人员信息，系统则会通知学校的安保人员进行身份验证、登记等工作。同时，位于校园各处的保安机器人还将实时监控是否有陌生人通过非正规途径进入校园，检测到相关行为之后，则会通知学校安保人员进行处理。此外，位于学校门口的保安机器人还将采集学生的面部信息，与信息库中的学生信息相比对，确定学生身份，并记录学生到校与离校时间，确保学生在校期间的安全。

2. 消防安全预警

未来学校的消防安全预警系统包含了感烟探测器、感温探测器、火焰探测器、可燃气体探测器等多种感应器，同时通过摄像设备实时采集图像信息，分析画面中是否出现明火、烟雾等现象。其综合图像分析与探测器感知，判断是否有火灾现象发生。此外，系统通过实时采集校园内人员的行为数据，与数据库中消防安全危险行为做比对，分析是否有相关危险行为发生。若危险行为发生，则会通知学校安防人员。在火灾发生时，拥有智能搜救技术的消防机器人将会代替人进入火灾发生区，通过生命探测仪，自动感应、搜索、识别被困人员，将其救出火灾发生区。消防机器人的部署很大程度上避免了人员进入火灾发生区受到二次伤害现象的发生，其机动性超越了现有的消防安全系统，在很大程度上保证了校园内师生生命和财产安全。

3. 活动事故防护

目前，校园课间活动的伤害事故主要表现在拥挤踩踏伤害、追逐打闹伤害、危险游戏伤害等三个方面。基于人工智能的活动事故防护系统通过校园内的摄像设备实时采集师生行为数据，通过与数据库中活动事故危险行为模型相比对，分析判断是否有危险行为发生。若相关行为发生，系统则会将相关危险行为发生的地点、类型等发送给学校的安防人员，提醒安防人员采取相应措施。

辅助教师教学

随着图像识别、语音识别、自然语言处理等技术的发展，越来越多的人工智能工具被应用于教育领域，成为教师教学的得力助手。教育机器人和智能作业测评工具的出现大大减轻了教师的负担，提高了教师教学的效率。

1. 辅助备课

备课是真实教学实践的预演，是应用教师知识并发展教师知识的过程。其既是确保教学质量的条件，也是教师专业发展的途径[3]，是教师教学的重要组成部分。备课机器人能够通过语音识别记录教师话语信息，利用自然语言处理技术分析整合教师话语信息，识别教师要求。备课机器人根据教师提供的教学目标、教学重难点、学生的基础知识等，在相关学科的知识库中进行资源的搜索与整合，形成电子教案。同时，根据教案内容为教师提供课堂测试习题以及上课所需课件。教师只需要根据所教班级的学生特点与自己的教学习惯，对教案、测试习题以及课件稍作调整即可应用于教学。

2. 智能作业测评

自然语言处理技术的进步使得作业自动批改成为可能。科大讯飞将“讯飞超脑”计划的阶段性研究成果“全学科阅卷”技术应用于考试，实现阅卷过程的数据化与自动化，在将教师从简单重复的阅卷工作中解放出来的同时，完成对考试数据的采集[4]。基于人工智能的作业评测系统可对作文、阅读等主观题进行语义识别并提出修改意见，根据学生的作业结果为教师自动生成详细的学情报告。智能作业评测技术的应用将有效分担教师的教学压力，显著提高教学效率，教师能够更多地专注于与学生互动、教学设计和专业发展。

3. 辅助课堂管理

在未来，教辅机器人将走进教室，辅助学生解决学习中遇到的难题。教辅机器人能够识别学生身份，读取学生当天所学课程信息以及学生在课堂的行为数据，为学生提供个性化解题方案奠定基础。教辅机器人通过语音识别获取学生问题信息，利用自然语言处理技术分析整合学生话语信息。然后，教辅机器人通过人脸识别采集学生的面部信息，综合面部表情、姿态和语调通过情感计算技术分析目前学生的情绪状态，综合学生的情绪状态和行为数据确定学生当前学习状态。教辅机器人依托优秀教师授课资源库，智能搜索相关答案，针对不同学习状态的学生采取不用的解题风格。此外，教辅机器人将收集到的学生行为数据上传到学生管理系统，辅助教师等进行学生的日常管理工作。

变革学习范式

学习范式是指特定时代的学习共同体所共有的学习理念、学习方式，并对学习者的学习态度、学习行为产生积极的引导作用，以促进学习的有效进行[5]。人工智能技术的发展使自适应学习系统真正地为教育所用，为学习所用，人工智能将使现有的学习范式走向自适应学习。

自适应学习系统在本质上是一类支持个别化学习的在线学习环境。它针对个体在学习过程中的差异性（因人、因时）而提供适合个体特征的学习支持，包括个性化的学习资源、学习过程和学习策略等[6]。基于人工智能的自适应学习系统将整合自适应内容、自适应评估和自适应序列三种工具。自适应内容通过分析学生对问题具体的回答，为学生提供个性化的内容反馈和学习资源推送。自适应序列利用一定的算法和预测性分析，基于学生的学习表现，持续收集数据。其中在数据收集阶段，自适应序列会将学习目标、学习内容与学生互动集成起来，再由模型计算引擎对数据进行处理以备使用。自适应评估可根据学生回答问题的正确与否，及时改变和调整测评的标准。

优化学校管理

学校是教育的核心单元，高效的学校管理是学校开展各项工作并得以高效运行的重要保障[7]。人工智能的融入将使未来学校的管理工作更加高效，使学校更好地服务于教师的教学与学习者的学习。其将在考务管理、教师管理、学生管理三方面发挥重要作用。

1. 考务管理

在未来的学校中，监考机器人将代替监考人员进行考务工作，很大程度上节省学校考务管理方面的人力资源。监考机器人通过内置于眼部的摄像头采集学生的面部信息，与数据库中学生信息比对，确定学生身份，自动完成签到。其通过内置于手臂端的金属探测器，扫描学生全身，z测学生是否带有作弊物品。监考机器人通过摄像头、红外感知等确定学生位置以及教室内的桌椅等位置，规划行动路径，分发和收集试卷。此外，监考机器人还将通过位于眼部的摄像头实时采集学生行为数据，与数据库中作弊行为实时对比分析，如果学生有作弊行为发生，则会立即制止，维护考场纪律。

2. 教师管理

教师管理是学校管理工作中的重要组成部分，教师评价则是教学管理中的核心部分。人工智能为教师的智能评价提供了可能。基于人工智能的教师评价系统通过教室的摄像设备实时采集教师及学生的行为数据、表情数据，通过学生的穿戴设备采集其体征数据。系统经过对教师和学生的行为数据、情绪数据和体征数据的分析（如系统与学校的学科管理系统相连通，确定教师的教学内容是否与教学大纲要求相适应，重难点是否突出，所讲述内容是否具有实用性；教师讲授知识时，根据学生的行为、情绪和体征的反应确定教师所讲授知识是否被学生理解；教师在讲授内容和组织学习活动时，语言是否规范、清晰，态度是否亲切和蔼等），最终评定教师的教学效果，并生成可视化报告，辅助学校完成对教师教学效果的评估工作。此外，系统还将通过教室的摄像设备采集教师面部信息，识别教师身份，自动记录教师的出勤情况，辅助学校的教师管理工作。

3. 学生管理

学生管理在学校管理中同样发挥着重要作用。基于人工智能的学生管理系统可通过位于学校门口以及教室的摄像设备采集学生面部信息，识别学生身份，自动记录学生的到校时间和离校时间，为学生的出勤考核提供数据支持。通过位于教室的摄像设备实时采集学生的行为数据，分析学生的课堂表现以及课余时间的同学之间的交流情况，为学生管理的班风、学风管理提供决策支持。同时，通过分析学生的学习成绩、课堂表现、课下交流情况，判断学生是否有异常行为（趋向），并及时反馈给学校管理者。此外，系统还将学生的在校情况，包括到校时间、离校时间、测试成绩、作业完成情况等反馈给学生家长，家校协同完成学生管理工作。

让机器在没有人类教师的帮助下学习，让机器像人类一样感知和理解世界，使机器具有自我意识、情感，以及反思自身处境与行为的能力，是人工智能面临的主要挑战[8]。除此之外，人工智能在教育领域中的应用目前还处于初级阶段，在学校的管理与教学应用方面仍面临着数据基础薄弱、决策和推理机制适应难、缺乏专业应用人才等挑战。

（作者单位：江苏师范大学智慧教育学院）

参考文献

闫志明，唐夏夏，秦旋等. 教育人工智能（EAI）的内涵、关键技术与应用趋势――美国《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研发战略规划》报告解析[J]. 远程教育杂志，2017（1）： 26-35.

程天君，李永康. 校园安全：形势、症结与政策支持[J]. 教育研究与实验，2016（1）： 15-20.

翁春敏，陈群波. 基于教师情境知识的备课研究――国外研究的视角[J]. 外国中小学教育，2015（5）： 51-57.

搜狐教育. 科大讯飞吴晓如：互联网+人工智能时代的教育变革[EB/OL]. http： // sohu. com/a/69484549_372506，2017-6-15.

George R. Boggs. What Is the Learning Paradigm？ [EB/OL]. http： //vccslitonline. cc. va. us/mrcte/learning_paradigm. html， 2017-6-13.

陈仕品，张剑平. 基于EAHAM模型的适应性学习支持系统体系结构[J]. 电化教育研究，2008（11）： 53-57+82.

第9篇：人工智能和智能教育范文

关键词:人工智能;理论传授;实验训练;科研训练

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是计算机科学与技术专业的一门重要专业课程,是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。它研究如何用计算机模仿人脑所从事的推理、证明、识别、理解、设计、学习、思考、规划以及问题求解等思维活动,并以此解决需要人类专家才能处理的复杂问题,例如咨询、诊断、预测、规划等决策性问题[1]。人工智能是一门涉及数学、计算机、控制论、信息学、心理学、哲学等学科的交叉和综合学科。目前,人工智能很多研究领域,如自然语言处理、模式识别、机器学习、数据挖掘、智能检索、机器人技术、智能计算等都走在了信息技术的前沿,有许多研究成果已经进入并影响了人们的生活。

2003年12月5日,国内第一个“智能科学与技术”本科专业在北京大学诞生[2],它标志着我国智能科学与技术本科教育的开始,对我国智能科学技术人才培养和智能科学与技术学科建设起到极大的带动作用。目前,人工智能课程的教学存在几个问题:首先,注重讲授理论知识,实验环节滞后,这不利于培养学生的实践能力,更谈不上实践创新。其次,人工智能是交叉学科,内容比较繁杂,各种教材的内容不一样,授课没有统一的体系,学生学习时抓不住重点,不能理解人工智能的根本方法和思想。一般说来,计算机专业的其他课程,如网络技术、数据库技术、算法分析与设计等,都是求解结构化问题的基本技术,而人工智能技术则是解决非结构化、半结构化问题的有效技术。最后,人工智能科学与技术飞速发展,但目前人工智能只被视为一门专业课,课程讲授和人工智能没有作为一个研究方向结合起来,也没有把传授课本知识和引导启发创新结合起来。

适应知识经济发展的高等教育,要把培养创造精神和创新能力摆在突出的位置。创新是基础研究的生命,而高等学校的教学只有与科研紧密结合,才能在培养学生的创新精神方面有所作为。为此,针对人工智能的课程特点,我们积极开展研究型教学、研究型学习,提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力的研究与实践。在教材上,我们选用了清华大学出版社出版、马少平等编写的《人工智能》。我们的教学研究与实践的主要内容包括三个方面:启发式传授人工智能解决问题的非结构化的思想;成体系的实验训练;以及与毕业论文,学校大学生科研项目资助计划,国家大学生创新性实验计划相对接的科研训练。这三个主要方面,层层递进、环环相扣,是体系完整的创新型人工智能教学实践。下面,我们就这三个方面内容展开探讨。

1启发式传授人工智能解决问题的非结构化思想

现实世界的问题可以按照结构化程度划分成三个层次[1]:1)结构化问题,能用形式化(或称公式化)方法描述和求解的一类问题;2)非结构化问题,难以用确定的形式来描述,主要根据经验来求解;3)半结构化问题,介于上述两者之间。一般说来,计算机专业的其他课程如网络技术、数据库技术、算法分析与设计等,都是求解结构化问题的基本技术。而人工智能技术则是解决非结构化、半结构化问题的有效技术。人工智能的教学可以让学生在体验、认识人工智能知识与技术的过程中获得对非结构化、半结构化问题的解决过程的了解,从而达到培养学生多角度思维的目的。

我们使用的教材主要内容包括搜索和高级搜素、谓词逻辑和归结原理、知识表示、不确定性推理方法、机器学习等。这些主要内容也可以相应地归结为若干个典型算法,如启发式A*搜索算法、 剪枝算法、元启发式算法(模拟退火,遗传算法)、谓词逻辑归结算法、贝叶斯网络、决策树、神经网络(BP算法、自组织网络和Hopfield神经网络算法)。元启发式算法是一种启发式的随机算法,是用来解决非结构化问题的典型算法,其思想和传统的决定性算法如动态规划、分支限界完全不一样。学生在刚一接触到这些元启发式算法一时难以接受和理解其机理,对算法的有效性往往半信半疑。根据非结构化、半结构化问题的特点,讲解和演示算法在解决此类问题的具体步骤和详细过程,从而让学生掌握人工智能算法的基本思想。在讲解不同的元启发式算法的时候,学生会问,是模拟退火算法强,还是遗传算法强;在讲到机器学习算法的时候,学生会问到底哪个分类算法最好,这时候我们可以把搜索(优化)领域和机器学习领域的“没有免费午餐”定理进行适当的讲解和解释,从而把具体算法实现层面之上的一些人工智能的哲学思想进行传授。

在人工智能的具体教学中,采用问题教学法和参与式教学法。在问题教学法中,围绕人工智能的知识模块,在引导学生发现各种各样问题的前提下,传授知识。教学活动中,尝试使人工智能知识围绕实际问题而展现,使问题不仅成为激发学生求知欲的前提,也成为学生期盼、理解和吸收知识的前提,以此激发学生的创造动机和创造性思维。在参与式教学中,打破人工智能算法的枯燥、沉闷的传统教学法,尝试开放式教学内容;提问式讲课;无标准答案的课程设计;查找文献,分组动手实现人工智能算法等参与式教学方法,培养和发扬学生的参与意识,通过参与式教学提高学生学习的主动性、积极性和效率,培养学生的动手能力和创新能力。

2成体系的实验训练

独立开展人工智能实验课程,开发一批新型、富有创意的实验案例库,搭建一个创新实验和虚拟学习社区平台。人工智能实验课程的特点是应用各种人工智能方法,根据问题的约束、结构、信息进行表示建模和计算机上实现,是与人工智能原理同步的实验课程。学生必须掌握的人工智能的基本原理和计算机操作技能,它对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用,在整个教学过程中占有非常重要的地位,是计算机软件、计算机应用、计算机网络、软件工程等专业的一门重要的必修专业课程。通过实验,学生得到严格的训练,能规范地掌握人工智能的基本理论和主要方法、基本问题求解技术,熟悉各种计算环境的基本使用。

在培养学生掌握实验的基本操作、基本技能和基本知识的同时,努力培养学生的创新意识与创新能力。为实现这一目标,在课程内容安排上采用适量基本原理与方法的实验内容为基本内容,增加一系列综合性实验和开放性创新实验问题,在实验内容方面更注重研究性实验中的创新问题。实验内容方面分为三个层次:基本原理的基础性实验、综合实验和研究性实验。在后两个层次的实验中,部分引入人工智能课程小组团队的最新科研成果,目的在于通过完成这些研究性实验,培养学生独立解决实际问题的能力,以提升学生的科研素质与创新意识。我们将这些设计实验称为新型实验案例库,它被放在人工智能课程小组网站上,以此搭建一个创新实验和虚拟学习社区平台。通过实验课程的学习和训练,学生应达到下列要求。

1) 掌握人工智能方法的优点及其在实际中的应用。

2) 学会对人工智能问题进行分析建模和应用各种计算工具实现问题求解,熟悉对实验现象的观察和记录,实验数据的获取与设计,最佳实验条件的判断和选择,实验结果的分析和讨论等一套严谨的实验方法。

3) 巩固并加深对人工智能原理课程的基本原理和概念的理解,培养学生勤奋学习,求真求实的科学品德,培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想象能力、表达能力。

4) 通过完成综合研究性实验,培养学生独立解决实际问题的能力,提高学生的科研素质与创新意识。

在培养学生掌握实验的基本操作、基本技能和基本知识的同时,进一步培养学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新意识、创新精神和创新能力,为学生今后从事科研、教学或企事业单位的分析检验以及新技术的研发工作打下扎实的基础。

在实验组织方面,根据各实验的目的和要求,学生分为5人1组,指定一个组长,每组选择1套实验题目。基础实验题目要求达到27学时、综合性实验题目选择1题和研究性实验题目选择1题,基础实验题目要求在规定时间内,小组独立完成实验测定、数据处理,并撰写实验报告。实验过程中, 要求学生勤于动手, 敏锐观察, 细心操作, 开动脑筋, 分析钻研问题, 准确记录原始数据, 经教师检查,实验及其原始数据记录才有效。同时,团队作业,需要多人分工合作、相互帮助,这样可以提高人际交往和沟通能力,学会与他人合作,培养团队创新能力。

3课程学习与毕业论文,科研训练相结合

人工智能技术在一定程度上代表着信息技术的前沿和未来,通过学习和体验人工智能的知识和技术,学生能够在一定程度上了解信息技术发展的前沿知识,这有助学生开阔视野、培养兴趣,为今后继续深造或走向社会奠定坚实的基础[3-4]。

人工智能的理论和方法广泛应用于数据挖掘、机器学习、模式识别、图像处理中,这些内容既是高年级的后续课程,又是现在热门的研究方向。学习和深刻理解人工智能的理论、方法和应用,对后续课程学习以及今后的研究具有重要的意义。

我院规定大学三年级的学生开始联系毕业论文指导导师,同时确定毕业论文的研究方向,提前进行科研实践,以培养实践能力和研究素质。人工智能课程正好是大三高年级开设的专业课,因此,我们把课程实验及设计与同学的兴趣相结合,引导学生,并提炼和形成学生的毕业选题和课外的科研方向,它是提高本科生研究创新能力的有效手段。

基于新的教学实践,很多学生的选题都与上述归纳的人工智能若干算法相关,如算法本身的研究和改进,或是算法在各领域,如数据挖掘、图像处理等的应用。在我们的科研能力训练计划中,一批项目和课题,如混合神经网络的研究与应用、差分演化算法研究与应用、基于协同训练的推荐系统等,分别受到国家和学校本科生科研项目立项资助。一批三四年级的本科生以第一作者身份在国内核心期刊、国际会议和期刊上发表学术论文,这激发了学生的科研兴趣,使学生体会到了创新的乐趣。

总之,课程学习与毕业论文、学校大学生科研项目资助计划、国家大学生创新性实验计划相对接的科研训练,极大地提升了学生的创新能力和科研基本素质。

4结语

针对人工智能的课程特点,我们积极开展研究型教学、研究型学习,提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力的研究与实践。我们的教学研究与实践主要内容包括三个方面:启发式传授人工智能解决问题的非结构化的思想;成体系的实验训练;以及与毕业论文、学校大学生科研项目资助计划、国家大学生创新性实验计划相对接的科研训练。这三个主要方面,层层递进、环环相扣,是体系完整的创新型人工智能教学实践,新的改革和实践在教学中取得了令人满意效果。

参考文献:

[1] 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.

[2] 谢昆青. 第一个智能科学技术专业[J]. 计算机教育,2009(11):16-20.

[3] 罗辉,梁艳春. 大学生毕业论文与科研能力培养及就业[J]. 吉林教育,2003(10):18.

[4] 金聪,刘金安. 人工智能教育在能力培养中的作用及改革设想[J]. 计算机时代,2006(9):66-69.

Reform and Practice of Innovative Teaching in Artificial Intelligence

WANG Jia-hai, YIN Jian, LING Ying-biao

(Department of Computer Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China)