人工智能普及教育精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇人工智能普及教育，期待它們能激發您的靈感。

篇1

人工智能技術及其應用的發展歷史雖然只有短短的50余年，但是它作為信息技術的前沿領域，對社會經濟和發展的影響卻越來越大。在基礎教育課程改革的大潮中，許多國家意識到基礎教育領域開展人工智能教育的必要性，努力把人工智能列入技術類教育的教學內容中。作為師范類院校，教授人工智能課是有必要的。? 

（1）為部分優秀的學生將來做更深入的研究打堅實的基礎。在面向知識經濟的今天，研究獲取、表示和使用知識的人工智能學科越來越受到人們的重視。目前人工智能研究被列為中國高技術領域的重點之一。以專家系統為代表的智能化系統在信息技術中也占有重要地位。因此在高等教育中開展人工智能教育和智能化系統的研發，不僅是計算機科學的應用，也是促進各學科服務于國民經濟發展的必然趨勢。為使人工智能的理論、方法和技術的研究與應用普及和深入，教育重心必須要下移，即從研究生教育向本科教育普及。開展本科層次人工智能普及教育的有效途徑之一是在本科高年級開設相關選修課。開展人工智能教育，不僅能夠更好地發揮高等院校的育人和科學研究功能，而且能為學生拓寬專業路徑，擴大自主學習空間和發展個性創造條件，同時也為營造一個使學生不僅有寬厚、扎實的理論基礎，且具綜合分析和解決問題能力的環境。? 

（2）為將來從教的學生積聚大量的知識。英國早在1999年，人工智能課程已經作為選修課出現在中學的信息與通訊技術（ICT）課程中。許多中小學還通過機器人競賽活動來激發中小學生學習人工智能的興趣，使學生不僅提高了用信息技術解決問題的能力，而且培養了多種思維方式，獲得了更多的創新空間。美國現行的中學信息技術課程設置中，將人工智能的內容作為“媒體與技術”層面對12年級學生的要求。澳大利亞的部分中學開設的信息處理與技術課程，人工智能、信息系統、算法和程序設計、社會和倫理道德、計算機系統分別作為5個主題共同構成了該課程的教學內容。在該課程的大綱中規定，人工智能部分的教學內容在高中第3學期為12年級的學生開設，教學時間為10周。? 

在我國，多年以來中學奧林匹克信息學競賽中一直包含有人工智能相關的題目，涉及啟發式搜索、博弈、智能程序設計等問題。2003年4月，我國教育部正式頒布《普通高中技術課程標準（實驗）》，首次在信息技術科目中設立了“人工智能初步”選修模塊，標志著我國高中人工智能課程的正式起步。? 

我國的新課程標準頒布后，教育部評審并通過了分別由教育科學出版社、廣東高教出版社、地圖出版社、上海科技教育出版社和浙江教育出版社出版的5套高中《人工智能初步》教材，并開發了相應的教輔材料，包括教師用書和配套光盤等。為了配合中學人工智能課程的實施，國內也推出了一些適合中學生學習與體驗的人工智能軟件和網絡資源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步關注中學人工智能教育的開展并將其作為畢業論文的研究選題。一些師范院校適應形勢要求，已為師范生開設了與此相關的選修課程。? 

2 人工智能的教育及教學條件現狀? 

通過對本人多年的教學過程進行總結，我校的《人工智能》課程教育現狀可總結為如下幾點：? 

（1)理論知識充裕。但與實踐相脫節，特別是在智能科學技術的教育教學方面。盡管知識面相當廣泛，而人工智能理論的普及教育以及智能技術的開發與應用仍然十分滯后。? 

(2)同其它普通高等院校一樣，在本校，人工智能技術的研究與應用尚未普及，甚至比不上其它院校。這不利于培養學生的科研興趣及創造精神。? 

（3）缺乏配套實驗教材，實驗教學內容缺乏，無法培養學生的研究能力和創新能力。只有開設實驗項目，才能使人工智能的相關知識具有研究性和綜合性。? 

（4）對中小學智能教育的深度及教學方式、教學特點缺乏研究。做為師范類院校，我認為在對學生進行基礎知識教育的基礎上，要緊抓中小學智能教育的特點對師范類學生進行相關的教育與培訓。? 

相對于教育現狀，我校的《人工智能》課程教學條件現狀要稍好一些，其狀態如下：? 

（1）教材使用國家級規劃教材，此教材非常系統地介紹了人工智能的基本原理、方法和應用技術，適合本科及研究生使用。在我們的授課過程中，也會適當為學生提供相關的國內其他先進教材，如中南大學蔡自興教授的《人工智能及其應用》等。? 

（2）為了促進學生自主學習，我們準備了多種類型的擴充性學習資料，加強學生主動學習的意識，包括：課程相關雜志和書籍目錄，以及部分重要的參考文獻，與人工智能相關的網絡資源如優秀BBS、新聞組、網址等。 它們包括了大量的文獻資料、本領域研究的前沿動態等。 使用表明，學生非常樂于查閱這些資源。 使學生能通過使用這些資源進行一些人工智能程序設計，探討一些問題，在課堂討論中展示他們的收獲。? 

(3）校園網的普及與不斷優化使本課程有優良的實踐性教學環境，能充分滿足教學需要。我們擁有較充足的多媒體教室和網絡教室，為實現本課程教學提供了物質保障。在網絡資源建設方面，全校辦公室、教室、學生宿舍和教師宿舍都以寬帶網相連，這些硬件設備對本課程教學發揮了重要作用，使本課程教學質量得以明顯提高。? 

3 人工智能教學方法及手段的改革? 

針對我們現在所采取的教學方法，我認為存在許多不足，如教學方式比較單一，教學內容偏重理論講解等，為此，提出以下教學方法的改革：? 

（1）通過多種途徑激發學生的學習興趣。課程的學習效果，直接受到學生興趣和參與意識的影響。一般來講，《人工智能》作為一門前沿課程，開始學生學習興趣很大，當開始接觸到抽象理論知識及部分算法時，學生往往感到不易接受。 我們通過各種途徑和方法， 激發和培養學生的學習興趣，包括鼓勵學生參與某部分知識的擴充性資料查找,預留一定時間請學生負責對此內容進行講解，布置學生對某個基本成型的實驗進行糾錯及驗證，降低問題解決的難度。學生因此產生興趣從而做更深度研究。? 

(2）進行啟發式教學。 我們可以嘗試在教學過程中不斷提出問題請學生思考，啟發學生求解這些問題，鼓勵學生提出自己的猜想和解決方案，然后擺出教材中的解決方案，并與同學所提出的觀點進行分析和比較，這足以加強學生學習的主動意識和參與意識，提高學生學習的積極性。? 

(3）課堂辯論與交互式教學。 組織課堂辯論，討論的議題可定位為譬如人工智能是否能超過人類智能等有爭議的問題。學生通過對這些問題展開激烈爭論，激發了學習潛能，明確了學習目標。當然師生間的交流方式還有很多，如郵件互發、QQ留言等，也可在課程網站中的互動平臺進行交流。? 

(4）分層次因材施教。 在授課過程中，通過對每個具體學生的學習進度、課堂作業情況進行及時評估，對學生提出進一步的學習建議和指導， 實現個性化的教學。 對優秀學生探討，可以在教學設計和實驗設計中要求其選作部分探索性、創新性的功課和實驗，以發揮學生個性優勢。對于有意于將來從事中小學教育的學生可以在機器人及人工智能技術發展現狀等知識層面對其做問題講解。而那些看似缺乏興趣的學生，我們可以用多媒體手段如播放人工智能相關電影及科學小片引起其興趣，實行逐步引導的教學過程。? 

另外，我們可以嘗試雙語教學。 采用中文教材和講授的同時，注重在課程中的關鍵詞同時用英文表示，并適當指定英文參考短文和英文參考書。使學生能夠接觸國外文獻資料，加深對學習內容的理解，獲得更寬廣的知識。我們也可以在教學內容安排上，注重理論聯系實際，將一些人工智能網絡上的虛擬實驗給學生進行課外上網練習，從而使學生了解算法的具體運行過程， 通過參與達到知識的理解，掌握基本方法和技術。? 

 

根據現有的條件，我們在教學中可以采用多媒體教學和網絡課程教學相結合的方法，充分利用多媒體的豐富表現形式，利用網絡課程的交互性、情景化等特點，構筑以學生為主體的《人工智能》課程現代教學模式。 對于抽象知識，可通過動畫和視頻演示，通過聲音和圖像展示人工智能的歷史、人物和前景，做到學生直接而深刻地看到知識的內涵外延。網絡課程能較好地實現交互并使學習過程情景化，通過網絡課程的課堂練習和章節練習，教師可以評價學生的學習情況，并給學生提出學習建議，從而提高學生的研究力和創新力。我們也可以給學生播放中學《人工智能》課程課堂教學錄像，以使學生看到初高中學生的知識范圍及深度；同時給學生播放現有的《人工智能》科學成果，讓學生看到理論背后的實踐；也可以播放科幻片，激發學生想象的翅膀從而有興趣把人工智能作為將來深造的方向。《人工智能》是一門較新的課程，改進教學方法和手段不僅要靠教師，也應增加硬件設備的投入。如果人工智能能采用智能輔助教學系統或機器人輔助教學過程逼真、形象，一目了然，這樣可大大提高學生的學習效率，尤其是提高學生的觀察判斷能力、發現問題和解決問題的能力。? 

4 人工智能實踐教學設計的探討? 

我們可以在教學過程中，適量開設一些實驗和設計，提高學生的動手能力，并加深他們對理論知識的理解，降低理論的抽象度，提升理論的實用性。在近兩年的教學過程中，我們會適量加入一些人工智能語言的教學過程。例如，在講解了“野人與傳教士過河”等問題后，我們可以讓學生使用Visual Prolog或者C ?++?對算法進行實現；在講解 TSP 問題的遺傳算法解決案例后，指出編碼方案、初始種群大小、進化代數、交叉率變異率等因素對求解結果的影響，并要求學生通過實驗的方式來分析、理解這些問題，并提出“尋找更有利的解決方案”等問題。把學生的興趣激發后，為解決這些問題，學生會在課外主動查閱相關文獻、相互討論以實現他們所設計的方案，這樣既培養了學生善于鉆研和勇于創新的精神又提高了學生的實踐與創新能力。? 

參考文獻：? 

［1］ 熊德蘭,李梅蓮,鄢靖豐.人工智能中實踐教學的探討［J］.宿州學院學報,2008(1).? 

［2］ 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教學中的應用與探討［J］.廣東工業大學學報:社會科學版,2008(8).? 

篇2

關鍵詞：機器人教育 現狀 問題 思考

一、機器人教育現狀分析

在我國，機器人教育作為教學內容進入中小學還處于起步階段，方興未艾。2001年，在北京召開了“關注中國未來的競爭力——兒童數字化啟蒙”研討會，會議認為，將數字信息技術介入到傳統的幼教方式中去，利用有效的手段與工具對兒童進行數字化啟蒙，關系到兒童未來的成長和中國未來的競爭力。2004年，中國教育學會中小學信息技術教育專業委員會召開了第一屆全國中小學程序設計與機器人教學研討會。在各種研討會興起的時候，機器人教育也逐漸引起重視。2000年，北京景山學校將機器人教育以科研課題的方式納入到信息技術課程中，在國內率先開展了中小學智能機器人課程教學。但是研究性課程的課時比較少，學生一切從零開始學習，要想真正達到研究性學習的目標是很困難的。因此，作為研究性課程的機器人教育整體效果不十分理想。我國教育部于2003年4月正式頒布《普通高中技術課程（實驗）》，首次在“信息技術”科目中設立“人工智能初步”選修模塊和新增加的通用技術課程中設立了“簡易機器人制作”選修模塊，從而邁出了我國高中階段開展人工智能教育的第一步，這也意味著我國的人工智能教育在大眾化、普及化層面上躍上了一個新的臺階。然而把智能機器人作為信息技術課、通用技術課列入學校的課程體系，對全體學生進行機器人基礎知識的普及教育還處于編寫教材、設置課程的起步階段。學者張劍平指出，國內多數的學校主要還是以課外活動、各種興趣班、培訓班的形式開展機器人教學。通常的做法是由學校購買若干套機器人器材，由信息技術課程教師或綜合實踐課程教師進行指導，組織學生進行機器人組裝、編程的實踐活動，然后參加一些相關的機器人競賽。以全國中小學計算機教育研究中心郭善渡老師、北京景山學校沙有威老師等為代表的大批一線教師結合自己的教學實踐就圍繞機器人競賽、機器人與技術教育，機器人與學生能力和素質的培養等問題展開了應用研究，取得了較好的研究成果。但這些研究成果往往比較零散，重復，缺乏科學系統的課程建設研究。

二、對當前中小學開展機器人教學優點

近年來我國的機器人教育有了很大的發展。教育機器人逐步成為中小學技術課程和綜合實踐課程的良好載體。教育機器人與學科教育相結合，可以幫助科學、數學、力學等等學科的教學，在國內已經有學者提出機器人與理科教學整合的想法。機器人教育引入校園，對學生至少有以下三個方面的獲益。

其一，豐富學科生活，培養動手能力。由于生活水平的提高，現在的青少年自己動手制作玩具及科學模具的能力日益降低，創造發明的意念也漸呈弱化趨勢。所有令他們愛不釋手的玩具均是玩具商生產出來的，亦即是需用錢買來的。長此以往，將使未來中國少年兒童的求生能力、自我創造能力不斷減低、變弱，這對于一個民族的科學發展是十分不利的。自我組裝、制造機器人不但會提升青少年的科學興趣，同時也會從小培養學生養成凡事自己動手的良好生活習慣。

其二，鍛煉意志品質，培養團隊精神。機器人制作涉及相關領域多種門類的專門知識，青少年必須廣泛涉獵，持之以恒，才能有所成就。機器人的制作過程，正是鍛煉意志、培養堅韌品質的過程。機器人制作一般都以二人、三人或一個團隊的形式進行，群策群力、共同作業，就像體育比賽中的接力賽一樣，缺一不可，整體的實力遠超出個人的能力的發揮。

其三，激發創新精神，培養科學興趣。人們一直在思考和探索如何開發青少年智力的問題。參與機器人制作，能使學生自小就對科學產生興趣，獲得科普知識，同時也將激發他們的創新能力。

三、推進機器人教育的思考

在基礎教育領域，教育機器人應該和當前的基礎教育課程改革相 結合。例如，在小學和初中階段，可以將研究機器人與“綜合實踐活 動”有機結合；在高中階段，可以將教育機器人與“人工智能初步” “算法與程序設計” “簡易機器人制作” “電子控制技術”等技術類課 程進行結合， 有條件的學校可以開設 “人工智能與機器人” 校本課程。 事實上， 教育機器人所體現的知識的綜合性使它不僅能成為信息技術 教育的載體，也可以成為信息技術與中小學課程整合的載體。在高等 學校中開展智能機器人學科教學，進行多層次的機器人教育，既可以普及機器人知識，加強機器人專業建設， 也可提高機器人的應用水平。應當在 教師教育相關的專業，例如教育技術學、信息技術教育專業 中開設與人工智能、機器人教育相關的課程。各種形式的機器人競賽 是全球范圍內教育機器人應用的重要形式之一，目前這些機器人競賽 大都集中在諸如滅火、迷宮、足球等等競技類項目上。要注重通過此 類活動培養學生的創造力、協作能力和技能，為此需要關注競賽項的 創新性。例如，競賽項目的設計可以更加關注人工智能與機器人的結合點。

總之 在大力提倡素質教育的今天，機器人的出現為創新素質教育提供 了一個嶄新的平臺， 信息技術教育未來發展的趨勢必然是向機器人教育重心轉移目。開展機器人教學，有助于培養學生的創新精神、邏輯思維能力、自主學習能力和對科學的鉆研精神，對機器人教育的教學 體系進行研究，使機器人教學完善發展，具有現實意義。

參考文獻：

[1]張劍平，.機器人教育：現狀、問題與推進策略【I】 .中國電化教育.2006.（12）

篇3

關鍵詞：IRobotQ3D； 鄉鎮高中； 機器人教學軟件； 機器人選修課

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1006-3315（2014）03-022-001

《江蘇省普通高中信息技術課程標準教學要求》（2006年）中有一個模塊選修5：人工智能初步，本模塊的教學應強調讓學生體驗人工智能技術的具體應用；根據高中學生的知識基礎和本校實際情況開展教學；要注意發現有特長的學生并對他們進行有針對性的教學。

而機器人就屬于人工智能的一塊分支，它是一門集合了應用數學、力學、機械、電子、計算機、控制、傳感技術、通信和人工智能等多種技術在內的綜合實踐性課程，它要求學生能夠綜合地、靈活地運用各種知識，在團隊合作、實踐操作的學習形式下完成一個個小項目，從而達到培養學生綜合運用信息分析問題、解決問題的能力。機器人教學體現了“做中學”的教學理念,在學習過程中強調動腦與動手的結合,從而有利于改變傳統的教學方式,為學生的終身學習打下基礎。世界發達國家例如美國、英國、法國、德國、日本等已把機器人教學納入中小學教育之中，我國許多有條件的中小學也開展了機器人教育。

但由于受到經費、師資、器材等因素的制約，在高中階段只涉及軟件的學習，在完全虛擬的3D環境來進行組裝，調試，更改，成為一個很好的介入機器人學習的一種可行的途徑。

但正因為是全軟件的緣故，沒法給我們實際環境中的真實的體驗，比如輪胎材質的摩擦力，馬達的不同轉速所帶來不同的扭矩感受等，當然這是由于直接的經濟問題帶來的結果，下面就我使用這款軟件所得的感受論述之，以此證明IRobotQ3D用在高中選修教學中還是有其獨特的優勢的。

核心技術：

IRobotQ3D虛擬機器人軟件提供了多個平臺，有機器人搭建平臺，設計場景調試平臺，在線網絡對戰平臺。

場景調試平臺突出了基于物理引擎的設計，能模擬真實的物體運動以及物體的密度、質量、速度、加速度等各種現實物理屬性，在發生碰撞、受力、摩擦等運動時能模擬出不同的運動效果。

優點：可以選擇不同的測試場景，不用制作購買相應的材料。也可以自己定義構造一個測試的環境，天空，陸地，海洋信手拈來。是一個完全開放的任務體系。

缺點：情景不夠真實，另外虛擬機器人軟件的各種不足，教學中設計的任務往往會忽略很多現實生活中的因素，出現機器人運動過于理想化，虛擬化的現象。使學生對所學習的物理傳感器的作用不夠真實、深刻。不利于學生思維嚴謹性和周密性的培養。

搭建平臺是3維的，可以360度球形的看整個設計、拼裝的機器人，在搭建的過程中只要注意相對應的拼裝點連接就可以了，釋放起來也很方便。相同的部件可以通過復制的方式完成，減少實際過程的工作量。制作好的機器人可以保存起來，如果要在不同的環境中調用，只要更改一些細節的地方就可以了，著實方便。

優點：可以培養學生的三維空間感，減少反復拼裝所花的時間。

缺點：沒法體會到實際拼裝，動手的快樂。

完成一個項目、構建一個機器人作品，需要考慮機械搭建、建好執行機構、構思控制電路，選擇傳感器及其安放位置，設計控制邏輯和編寫程序等。當這些內容都考慮好并實施后，發現機器人也未必能像想象中的那樣工作。這時，就要求制作者仔細分析問題的癥結及其解決辦法。讓制作者按照規定的邏輯一步一步去實驗、去探索、去研究，從而真正完成項目機器人的制作。這個過程是個手腦結合的過程，面對相同的任務，不同的思考就有不同的設計和結果。

Noc網絡競賽平臺，類似QQ的對戰游戲。大家在統一構造好的場景下，各自設計自己的賽車和程序，然后去放在同一環境下競賽，看各自的成績，在此過程中大家可以相互交流設計的思路，然后去完善，共同提高！

優點：可以省卻比賽必須要面對面的方式，節省其中所要花費的交通、住宿費用，而且在同一臺服務器下競賽，比真實的環境更加公平公正，機器人也沒有損壞的危險。

缺點：大家交流時，機器人的直觀性不夠，相互使用的計算機配置不可能完全一樣，或許這點不夠公平。

不少虛擬機器人比賽的任務場景華麗，設計新穎，對學生有很大的吸引力和挑戰性。在IROBOTQ3D中，大部分任務都具有很強的目標導向性，學生完成任務的情況，只看運行結果就能一目了然，以致學習評價通常都采用終結性評價。

虛擬機器人教學，既有明顯的程序特征，又有典型的應用特點，讓學生通過虛擬機器人的學習，能夠在創新思維、動手實踐和解決問題等能力上得到真正的發展與提升，為今后的學習、工作、生活打下良好的基礎。

任何事物都是有兩面性的，在面對實驗器材少、訓練場地的制約時，通過開展3D虛擬機器人的學習，能大大的提高我們機器人教學效果，為我們的素質教育提供了一條很好的出路，也應該能在機器人教學（高中）中擁有美好的明天。

參考文獻：

篇4

關鍵詞：教育技術；多媒體網絡；教育智能化

科學技術的發展使得知識的更新日趨加快，知識總量每三到五年就要翻一番，為了適應時展的需要，人們必須學會認知、學會學習。因此，如何提高知識的傳輸效率、提高學習效果成為教育所關注的焦點。以信息技術為基礎，呈現多媒體化、網絡化、智能化發展特征的教育技術日益受到人們的重視。它強調運用各種現代化教育手段，創設教學情景，提高教育教學效果，擴大教學規模。實踐證明，在某種程度上，它確實實現了其初衷，很多人對其大唱贊歌，極加美化。但我們有必要對多媒體化、網絡化、智能化發展的教育技術做出辯證的思考。

一、對多媒體化發展的教育技術的辯證思考

多媒體通常是指日常生活中的多媒體計算機和與之相關的多媒體課件等。它具有超文本、超媒體功能，而且還可以使文字、聲音、圖象等一并顯示，具有化動靜、化虛實、化快慢、化大小并且存儲員大、交互性強、信息呈現方式靈活多變等特點。因此有人認為多媒體將取代教育技術領域的幻燈、投影、錄像、電視、粉筆、黑板等其它媒體，并且多媒體教學將成為未來教育發展方向等等。多媒體真的那樣神奇嗎？真的就是“萬能”的教學機器嗎？回答應該是否定的。

（一）多媒體僅僅是一種，而非多種媒體組合而成的全能媒體

我們認為，每種媒體都有其各自的長處，對某種特定的教學或學習有效，不存在一種人人適用、處處適用的全能媒體。所以，媒體的有效與否要看特定的教學情景和學習對象等，各種媒體教育有其各自的特點和獨特的功能，在教學中，應互相補充，取長補短。我國開展多媒體教學僅有幾年的時間，正因為對多媒體教學認識的偏差，把其看成是教育現代化的一種標志，所以各單位紛紛申請巨額資金，購置多媒體教學系統，裝配多媒體教室，出現了多媒體“熱”的怪現象，而且目前這種現象有蔓延的趨勢。對此，我們認為，配備多媒體教學設備本無可厚非，沒有必要的硬件設備做后盾，要搞好多媒體教學是不可能的。但有的地方購置了設備后，對其倍加珍惜，在教學中根本不舍得使用，平時用布一蒙，僅作為參觀、觀摩和迎評的樣品，這樣不僅嚴重浪費了資源，而且也阻礙了多媒體進入課堂。

（二）硬件和軟件能否同步發展，還有待進一步觀察

綜觀全國上下，可以說，真正適合多媒體課堂教學的課件可謂鳳毛麟角，已編制出的課件絕大部分是一種課本搬家的形式。另外，商家為了贏利而編制的課件因缺乏學科專家、教育專家的參與，所以根本不適合課堂教學。同時，由于多媒體涌人教育領域速度太快，使大多數教師沒有充分的思想和技術準備，而課堂教學目前仍是教學的主要組織形式，在已編制的多媒體教學課件不符合課堂教學，而教師又不能自行制作合適的教學課件的情況下，多媒體不是空有軀殼嗎？如此，又如何實現它的作用呢？最后，正像有些學者所擔心的那樣：既便我們實現了多媒體教學，在教學中也發揮了巨大的優勢，學習效率成倍提高，學習效果顯著，為獲取知識而疲憊不堪的痛苦消失了，別的痛苦是否會來補充呢？我們認為，教育應是促進入全面發展的教育，并非單純的知識灌輸，知識的豐富并不等于人格的完善，在現實生活中，具有豐富知識而人格不完善的人不勝枚舉。因此，即使有了多媒體的幫助，使人們獲取知識變得容易，我們也應該對多媒體的利弊作出必要的反思。

二、應多關注基于信息技術的網絡教育

隨著信息技術的發展，以使用信息網絡為主要傳播工具的網絡教育，成了人們關注的焦點，這有其必然的原因。

（一）網上信息資源具有豐富性和再生性

因為任何國家、任何行業、任何階層的任何人都可以在網上信息，都可以在彼此免費的情況下獲得別人的信息，相應的，他們也要無償地為他人提供資源，所以網上各種信息應有盡有。其信息容旦之龐大、呈現形式之多樣、涵蓋范圍之廣是人們難以用數字表達的。而且，網上信息的增減與內容的刷新依據主題的變更和事件的發展而不斷變化，從而再生新的信息。

（二）網上信息的交流具有自由性和開放性

任何人都可能根據自己的意愿，去說或做幾乎任何希望的事情，與世界各地任何上網的人聯絡，自由訪問各種信息資源。網上不同主題的電子公告牌、新聞組和電子論壇向任何感興趣的人開放，無論任何觀點、任何思想、任何文化都可以在這里找到自己的位置。這正體現了網絡的創建者和用戶普遍認同的道德規范和信條：進入計算機網絡應該是無限制的，所有網上信息應該是開放的、自由的，網絡不受任何權力機構的限制。

（三）網上人們的交流具有平等性和民主性

眾所周知，傳統的人與人的交流最大障礙在于人的差異性，往往難以克服現實的社會地位的懸殊、生活質量的差異和文化層次的高低這樣一些障礙。而在網絡空間，人們完全可以不考慮自己的社會地位、家庭背景、經濟收入、、種族膚色等現實社會無法回避的矛盾，進行一些相對單純的、非功利性質的精神交流，也可以就共同感興趣的問題發表自己的見解和看法，交流雙方不會產生心理上的負擔。因為人們的交流除去了各種社會暗示和物質表象，只有無差別的比特流以共同的特征表達著人們內心深藏的氣質，這使相距遙遠的人們，丟掉傳統的偏見，更加心平氣和、心安理得地與他人交流。

三、有必要關注并積極思考智能化現象

智能化是教育技術發展的重要方向之一，也是其發展到一定程度的必然要求。對人工智能的研究已經引起人們的高度重視。在NOTO有關AET研究項目所著重研究的八個問題中，有四項都與人工智能有關，即：任務分析與專家系統、個別指導策略與學習者控制、學生模型建構與錯誤診斷、微世界與問題求解等。

之所以產生人工智能熱，是因為其“擬人”的特點與功能所致，即智能機器能夠執行與人類智能有關的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計、思考、規劃、學習與問題求解等思維活動。并且在語言處理、自動走理證明、智能數據檢索系統、視覺系統、問題求解、人工智能方法和程序語言以及自動程序設計等方面獲得相當程度的發展。特別提出的是專家系統，它是一個智能計算機程序系統，它應用人工智能技術，根據某個領域一個或多個人類專家提供的知識和經驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決需要專家解決的復雜問題。這樣，學生就可以直接與專家系統進行“咨詢對話”，向其提出問題并得到學生希望的解答。于是有人重新提出“教師將被取代、學生可以自己學習、學校將要消亡”的論調。分析一下這種論調，一方面顯露出教師在某些職能作用發揮上存在的缺陷與不足：但另一方面這是一種“技術至上”的偏向表現。

四、在都學實踐中，我們應該樹立恰當的教育技術觀

通過以上分析，我們認為以信息技術為基礎的呈現多媒體化、網絡化、智能化發展的教育技術有利于提高教育教學效率；豐富學習內容、開闊知識領域；節約師資力量、交流教學經驗；加速普及教育、發展成人教育；進一步促進教育改革等，但它也確實已經和將要給教育帶來諸多不利影響。但是，我們不能因此而“因噎廢食”。實現由我們的特殊國情和時代背景所決定的現代教育技術的跳躍式發展，積極推進教育技術的進步和教育技術的普及應當是我們的當務之急。關鍵的問題是，我們應該樹立恰當的教育技術觀。

（一）樹立恰當的教育技術的結構觀。我們知道，技術由外向內是由工具手段、方法技能和智慧經驗三大要素所構成的。教育技術從結構層次上來看就應該由教育工具手段、教育方法技能和教育智慧經驗三大要素由外向內有機整合而成。其中，教育智慧經驗和教育方法技能處于內隱層，教育工具手段處于外顯層。前者是一種無形的、非物質性的而又客觀存在的技術，是在人們的社會實踐中起到實實在在作用的技術。而且，從某種意義上說，這種技術的作用并不亞于外顯的物質性的技術，更不能被后者所取代。

我們認為，教育技術離不開外顯的工具手段，但歸根結底更離不開人掌握的智慧經驗和方法技能，正如知識經濟的外在表現是高新技術，而內在核心卻是高素質的人才一樣，教育技術的核心歸根結底是掌握教育技術核心層的人，人對教育技術起最終的導向作用，決定著教育技術的發展方向。因此，第教育技術結構的把握應把對人的理解放在首位，而現實中出現的對教育技術結構的錯誤理解是導致人們“重”某些方面”、“輕”某些方面的主要原因。

（二）樹立恰當的教育技術的價值觀。回顧教育技術發展史，我們不難發現，教育技術價值觀經歷了從人文主義的教育技術價值觀到科學主義的教育技術價值觀的轉變。從哲學意義上講，人文主義的教育技術價值觀以價值理性為依據，重視教育技術的人文價值；科學主義的教育技術價值觀以工具理性為依據，重視教育技術的科學價值。在某種程度上，我們不難發現，純粹價值理性的思變和無為以及工具理性的失衡和異化。

目前，人們對教育技術只看到其物化層面的強大優勢，如多媒體化、網絡化、智能化、交互化和虛擬現實等，忽略了教育技術的人文價值，結果導致了教育不再注重引導學生思考人生的目的、意義和價值，忽視了學生第完美和健全人性的追求，從而造成學生品德、人格、情感教育的荒疏和缺乏。如上所述的教育技術帶來的負面效應就是很好的印證。我們認為，教育技術的價值觀應該實現科學主義的教育技術價值觀和人文主義的教育技術價值觀的有機整合。

（三）樹立恰當的教育技術的發展觀。從對教育技術的結構認識，我們看到人最終決定著教育技術的發展方向，而人又是處于不斷發展和完善的過程中，正如馬克思所說：“人不是在某種規走性上再生產自己，而是生產出他的全面性，不是停留在某種已經變成的東西上，而是處在變易的絕對運動之中。”因此，由人決定的教育技術的發展也必須是教育技術的內隱層和外顯層的協調、全面發展。

篇5

指導理念：核心素養的三層架構

經常有人問道，與科學課程、信息技術（此處特指計算機）課程相比，機器人課程有何獨特性？或者更直白地說，如何辨別一堂課是否屬于機器人課？其實，這些問題的背后，關心的是機器人課程到底有何獨特的教育價值。

要回答這一問題，可以回到當前基礎教育課程改革強調核心素養的語境中來。當下倡導課程改革的人士認為，基礎教育的核心要義不是用以培養學生成為單純的有知識、技能并掌握方法的人，而是使之成為有修養的人，有智慧的人，這樣的人不妨暫時稱之為有“核心素養”的人。至于何謂核心素養，由何構成，論者觀點不一。在此，我們嘗試將學科核心素養刻畫為三個層次：最底層的“雙基指向”（簡稱“雙基層”），以基礎知識和基本技能為核心；中間層的“問題解決指向”（簡稱“問題解決層”），以解決問題過程中所獲得的基本方法和基本態度為核心；最上層的“學科思維指向”（可以簡稱“學科思維層”），指在系統的學科學習中通過體驗、認識及內化等過程逐步形成的相對穩定的思考問題、解決問題的思維方法和價值觀，實質上是初步得到學科特定的認識世界和改造世界的世界觀和方法論。

核心素養的三層架構圖

在核心素養的三層架構中，雙基層為較低抽象層次的基礎層，問題解決層為較高抽象層次的承上啟下層，學科思維層為最高抽象層次的高級層；而雙基層和問題解決層組成的“四基”，即基礎知識、基本技能、基本方法和基本態度與價值觀，成為學科思維層的基礎，亦受學科思維層的指引，這樣達到了向下層層包含、向上逐層歸因。

以核心素養的三層架構為指引，我們希望學生能夠在機器人課程中不僅學到與機器人相關的基礎知識與基本技能，也能獲得利用機器人技術解決實際問題的能力，更能形成利用機器人分析問題、解決問題的思維方法和價值觀，初步得到利用智能裝置改造生活的方法論和認識人工智能的世界觀。這一描述，可以理解為中小學機器人課程的整體目標和核心價值所在。為方便理解，我們嘗試做進一步描述如下。

雙基層：掌握面向對象程序編寫的基本方法；理解基于“控制―傳感―通信―結構”框架下的機器人運作原理，掌握控制簡易機器人的基本方法，知道常用的傳感器及其使用方法，了解機器人的基本物理結構和傳動機制，能夠使用3D打印、激光雕刻等新技術設計結構件；理解測試與調試的工程設計方法。

問題解決層：能夠根據實際需求出發，設計創意，搭建簡易機器人解決問題；能夠利用測試與調試的工程設計方法對機器人進行優化；初步嘗試解決“工程”開發過程中的矛盾與沖突，能夠運用統籌與折中、成本與效益等工程管理思想優化智能裝置的開發過程。

學科思維層：感悟創意思維，形成創造意識，理解從單純的數字產品的消費者轉變為兼有數字產品制造者角色的社會意義；認識迭代思維的一般性并理解其普遍價值；能夠認識到標準化構件及其復用之于提升工程質量和效率的重要性；理解抽象與建模是實現自動化求解的基本方法，能夠認識到抽象與建模是人類認識和改造世界的基本方法；理解測試與調試、統籌與折中、成本與效益等工程思想，具備認識世界和改造世界的系統思維。

我們認為，具有這些核心素養的課程就可以稱之為機器人課程，就可以認為是具有獨特教育價值的課程。

平臺選擇：Arduino的四重優勢

機器人教材與其他信息技術教材不同，需要依托某一特定的機器人器材。不同的器材，在教育價值的體現上存在差異。本套教材將采用Arduino套件，可以說，選擇開源硬件作為中小學機器人教材的載體，將是政府許可的中小學教材中的第一次，也是一次頗具挑戰性的嘗試。那么，我們為什么選擇Arduino而不是其他品牌？它能否有效承載上述核心素養的培養？

毋庸置疑，市場上面向教育的機器人產品豐富多樣，據不完全統計，至少有二十多個品牌，但是哪些產品適合課堂普及教育，需要有一些關鍵指標對其電子元器件、編程環境、外形結構進行測評。我們認為，教育機器人除應滿足《國家玩具安全技術規范》等強制性國家標準外，結合基礎教育的特點，可重點考察如下指標：①經濟性：機器人及其配件價格低廉，甚至部分配件可由教師自制或進行二次開發；②方便性：方便裝備和使用，甚至可以在現有學校計算機機房中開展實驗而無須專用教室，有適用不同年齡段使用的編程環境，有封裝良好的電子元器件及函數庫；③功能性：交互性強，配件豐富，編程環境友好，運行速度快，可以支持各種創意設計；④穩定性：搭建的機器人結構穩定，材質較好，接口不易磨損，元器件性能穩定；⑤規范性：具有通用的技術標準；⑥教育性：元器件封裝程度和功能設計符合科學性和教育性要求，能正確地向學生傳遞科學知識，適應適用學段學生的認知水平，并有豐富的共享資源供師生學習、參考。以這些指標為參考基礎，就普及教育需要而言，以Arduino為代表的開源機器人套件應當是目前最符合要求的硬件平臺。

事實上，就普及教育而言，相比其他品牌，Arduino的優勢特別體現在如下四個方面。

開源硬件。與其他機器人品牌（閉源硬件）相比，作為開源硬件，Arduino有兩方面的優勢：一方面不受單一廠商的約束，可以避免產品、技術和價格上的壟斷，避免信息技術教育歷史上類似“微軟培訓班”的詬病，抑或逃離“樂高培訓班”的宿命，可以正大光明地擺脫為某一產品服務的嫌疑，為找回教師尊嚴和機器人教育的普適價值回歸奠定基礎；另一方面有豐富的開源共享資源可資利用，有大量的作品創意和代碼可供模仿和借鑒，有成熟的Arduino開源社區（例如，論壇：http：//.cn/community/forum.php，http：///forum.php；QQ群：319059620，101680302）探討技術問題和教學問題。

國際標準。Arduino具有通用、開放的技術標準，有大批的國內外廠商設計和制作基于Arduino技術標準的機器人產品或相關電子產品。采用Arduino作為機器人教育平臺，一方面方便國際交流與對話，可以借鑒國際同行的機器人教育研究與實踐經驗，縮小與發達國家的技術積累和教育經驗積累差距，形成可能的后發優勢；另一方面，可以避免閉源產品因各自為政而產生的技術標準不一的問題。技術標準不統一，自成體系，互不兼容，不僅導致零配件無法通用而造成技術依賴或重新采購新品牌而造成的浪費，而且容易出現不利于基礎教育的科學性問題，如相當部分的閉源產品包括某些國際著名品牌配套的編程語言甚至不能正確表達三種基本程序結構，給知識結構尚不成熟、不穩定的中小學生帶來不必要的誤導或認知沖突。顯然，這樣的機器人品牌不適合基礎教育的需要。

價格低廉。毫無疑問，對于中小學機器人普及教育而言，價格低廉是一個重要優勢，特別是對于地區差異明顯的發展中大國而言尤為重要。那些價格動輒幾千甚至上萬元的名牌機器人顯然不符合當下普及機器人教育的條件。當然，Arduino機器人價格低廉之于普及教育的意義顯然不僅在于學校“買得起”，更在于“用得好”。其潛在的邏輯是，對于普及教育而言，能否充分發揮教育價值是第一原則，而性能卓越是第二原則。盡管Arduino與某些高端機器人品牌相比可能存在性能上的差距（事實上此種差距正在不斷縮小），但是就教育價值而言，Arduino完全可以保證上述核心素養的教育。因此，基于第一原則，我們有理由相信Arduino將成為后起之秀，占據基礎教育市場的半壁江山，事實上，在大學教育領域，Arduino早已“占山為王”。換言之，某些發達地區的學校因在經濟上較為充裕而采購價格高昂的名牌機器人，或者某些經濟能力有限的地區和學校，為了追求“高大上”的“形象工程”需要，壓縮其他教育投入而競相采購名牌機器人，這兩種做法本質上都是對教育經費的浪費，是不必要的奢侈投入，只會加劇地區之間教育經費投入的失衡。相反，選用Arduino機器人，實質上是對無序競爭的教育經費投入的一種約束，從這個意義上說，選擇Arduino機器人而不是高端機器人品牌，是促進教育公平的一種表現。

擴展性好。Arduino的擴展性體現在兩個方面，一是因技術上具有良好的兼容性而形成了成熟的產業鏈；二是嵌入式特性使其能夠廣泛應用于各種電子產品原型的開發中。技術層面，源于開源硬件的特性，具有通用技術標準，Arduino平臺具有很好的兼容性，不僅可以與Scratch、Flash、Android、Processing等編程環境結合，還可以與其他電子元配件結合，甚至由于Arduino的良好兼容性，已有不少機器人品牌公司已在或計劃在原有產品基礎上開發Arduino版本的機器人套件。應用層面，因技術上的兼容性，Arduino具有豐富的功能強大的擴展模塊，可以控制各種傳感器、電機、網絡通信、3D打印機、激光雕刻機等，有利于開發各種各樣的創新教學項目，因此在教育領域，它不僅可以作為機器人課程的平臺，還可以借由機器人課程自然過渡到創客教育，Arduino本身也是目前創客教育的標配之一。而其他機器人產品往往缺乏這種擴展性，難以開展自由、開放的創意設計和制作。也正因為此，我們認為Arduino相比其他機器人品牌，在上述機器人課程核心素養的承載上更具優勢。

內容設計：內容串聯的兩條線索

在具體教材內容的設計層面，我們采用了明、暗兩條線索串聯整體內容。下文將以我們正在編寫的小學機器人教材（共2冊）和初中機器人教材（共1冊）為例，介紹其主要設計思路。

明線方面，主要以聚類思想為指導設計教材內容的整體框架和章節結構。所謂聚類，又可理解為類聚，即根據事物具有的某種相似的屬性，將其聚集為一類。聚類化課程設計思想，就是依據某種線索組合一系列教學項目，形成具有內在聯系、螺旋上升和發散結構的教學單元，循序漸進地展開課程。根據已有研究，大致有三種聚類方式：以相似的功能聚類，以相似的目標聚類，以相似的技術思想聚類。在本套教材中，三冊內容的頂層聚類線索為：“計算機控制機器人―機器人控制計算機―機器人的自主控制”。其中，六年級上冊側重“計算機控制機器人”，其二級主題以機器人組成為線索，按“控制器―驅動器和執行器―傳感器”分別聚類設計各單元課時；六年級下冊側重“機器人控制計算機”，即側重計算機與機器人之間的通信與交互，但也會適當兼顧到“計算機控制機器人”與“機器人的自主控制”，實現上下銜接；八年級下冊側重“機器人的自主控制”（即輸入與輸出的自動化），按輸入與輸出為線索由易到難進行二級主題（單元）的聚類，如“數字輸出與模擬輸出（LED）―數字輸入（電子骰子）―模擬輸入（蜂鳴器）―單電機控制（風扇）―雙電機控制（小車）”。

暗線部分，即將核心素養滲透于每個單元和每節課當中。以蜂鳴器單元（第七課：機器人唱歌、第八課：火災報警裝置）為例，其核心素養如下。

雙基：了解蜂鳴器、火焰傳感器的工作原理，知道模擬傳感器的一般使用方法，能夠根據音頻對應的數值編寫音樂程序；了解模擬輸入的概念，能夠正確插線；了解串口監視器的作用和使用方法。

問題解決：能夠設計創意制作有趣的機器人發聲互動作品；能夠根據生活需求設計創意制作有應用價值的報警裝置。

學科思維：感悟創意思維；掌握同類問題的建模思想和方法，以及測試與調試方法。