人工智能和智能教育精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的人工智能和智能教育主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：人工智能和智能教育范文

關鍵詞:學習對象元數據;學習導航;資源整合

隨著無線互聯網、“三網”融合等信息高速公路基礎設施的逐步完善以及互聯網教學資源的迅速增長,互聯網作為一種信息與知識的傳播手段正在改變教與學的關系。同時,現代社會對人才的多元化需求也要求學生具備通過互聯網進行自主學習與評價的能力。

互聯網教學資源具有數量多、形式多樣、分布式存儲、不斷變化且無統一規范等特點。同時,教學資源與學習者及學科知識模型之間也沒有統一的關聯規范。對于大多數學習者而言,在利用含有海量教學資源的互聯網進行學習時通常會迷失方向。為提高互聯網優質教學資源的利用效率,迫切需要對互聯網上不斷增加的海量教學資源進行整合并為學習者提供個性化學習導航服務。關于教學資源整合以及學習導航的方法得到了廣泛地研究[1-4]。

學習對象元數據(LOM, Learning Object Metadata)規范是IEEE采用的一種表示學習對象(教學資源)信息的規范。不但可以用于整合教學資源,還可以表示教學資源之間的依賴關系。

本文提出一種教學資源整合以及學習導航的框架,采用LOM表示教學資源元信息,利用XML表示LOM,并將LOM的XML數據轉換為擴展知識結構圖,并在擴展知識結構圖的基礎上實現教學規劃與學習導航。

1基本框架

1.1基于學習對象元數據(LOM)的資源整合

全國信息技術標準化技術委員會(CELTS)教育技術分會制定了教育信息相關規范,CELTS將IEEE的學習對象元數據(LOM, Learning Object Metadata)規范封裝在CELTS-3中,包括3個子規范,其中CELTS-3.1為信息模型規范,CELTS-3.2為元數據的XML綁定規范,CELTS-3.3為實踐指南,CELTS-3.4為測試規范。LOM規范表示了學習對象的9大類元信息,包括:通用、生存期、元-元數據、技術、教育、權利、關系、評注、分類等。

LOM數據項如圖1所示,有關LOM的詳細描述參見文獻[5-6]。

LOM數據項中,“關系”類信息描述了相關學習對象之間的關系,為學習導航提供了基礎數據。CELTS-3.1 采用了Dublin Core關于學習對象關系的類別,其中“A基于B”和“A需要B”兩類關系表示A依賴B,“B基于A”和“B需要A”兩類關系表示B依賴A。

1.2基于擴展知識結構圖(EKG)的學習導航

文獻[7]提出了一種基于擴展知識結構圖的教學規劃方法,其中擴展知識結構圖(Extented Knowledge Graph)定義為一個滿足以下條件的有向無環圖,(1)圖中包含兩類節點:知識節點和方法節點;(2)知識節點的后繼節點為方法節點,表示完成該知識點教學的多種可選的教學方法。方法節點的后繼節點為知識節點,表示運用該方法完成學習目標所需掌握的基礎知識;(3)每個方法節點設多個置權值,表示不同的學習者通過該方法完成教學目標所需的費用。

一個示例性的擴展知識結構圖如圖2[7]所示。

LOM表示的學習對象(教學資源)信息可以很好的表示擴展知識結構圖。設某一學習對象A(其標識為A),利用“A.通用類.標題”表示該學習對象所學習的目標知識點,學習對象A即為學習該目標知識點的一種學習方法,“A.教育類.難度”則表示該方法的初始難度,該難度值將根據不同學習者的評價進行調整。利用學習對象A來學習其目標知識點的基礎知識集合則記錄在“A.關系類”元數據中,包括所有“A.關系類.類型”為“A基于B”或“A需要B”的資源(用“A.關系類.資源”表示)。

1.3系統框架

系統管理學習對象(教學資源)元數據,學習者,教學專家(學習對象提供者)等信息,系統并不維護學習對象本身。系統基本功能包括:

1) 為教學專家提供接口,將學習對象的LOM信息錄入到LOM數據庫,并轉化為XML表示形式;

2) 自動將XML表示的LOM數據庫轉換為擴展知識結構圖;

3) 根據擴展知識結構圖進行學習導航;

4) 為學習者提供接口,自主學習導航以及評價反饋。

系統結構如圖3所示。

2人工智能教學資源整合和學習導航實例

以人工智能中狀態空間搜索有關教學資源整合和學習導航為例,對上述系統加以說明。

與狀態空間搜索有關的知識點包括:狀態空間、狀態空間搜索、盲目搜索、寬度優先搜索算法、深度優先搜索算法、啟發式搜索、A*算法、A*算法的實現。學習這些知識點的依賴關系如圖4所示。

以上示例分別說明了兩個學習對象LOM的主要XML元素,前者的元素說明了“A*算法”對于“狀態空間搜索”的依賴關系。與A*算法有關的部分教學資源如表1所示,由于篇幅限制其他資源的LOM表示從略,一種典型的學習路徑為:(9)-(7)-(11)-(12)-(1)-(5)-(13)-(4)。

3結語

本文對教學資源整合以及學習導航方法進行了探索。提出一種教學資源整合以及學習導航的框架,采用LOM表示教學資源元信息,利用XML表示

LOM,并將LOM的XML數據轉換為擴展知識結構圖,并在擴展知識結構圖的基礎上實現教學規劃與學習導航。后續工作將建立LOM的XML收集以及轉換系統,為教學資料提供者以及學習者提供服務接口。

參考文獻:

[1] 梁漢立. 基于概念網的知識組織與學習導航機制的研究[D]. 長沙:中南大學信息科學與工程學院,2003.

[2] 陳其暉,徐海寧,凌培亮. 基于知識點關系的學習導航系統建模方法研究[J]. 計算機科學,2007,34(12):193-196.

[3] 李益才,張小真. 模型驅動的智能教學系統分層規劃的研究[J]. 重慶交通學院學報,2005,24(5):157-161.

[4] 姜云飛. 基于知識結構圖的智能教學規劃[J]. 計算機研究與發展,1998,35(9):787-792.

[5] 史元春,沈中南,向欣,等. 學習對象元數據:信息模型規范(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] 鄭莉,史元春,沈中南,等. 學習對象元數據:XML綁定規范(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] 段琢華. 具有學習能力的智能教學規劃[D]. 廣州:中山大學軟件研究所,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

科教興國戰略已實施了20多年，人們對科學和教育的重要性已經有了比較深刻的認識。但是，對技術技能的作用卻忽視嚴重，重學輕術、重輕技術開發一直為學界詬病，把學習單純地理解為讀書而忽視實踐成長方式更是普遍存在，結果使得基礎教育階段的應試傾向很難得到糾正、職業技術教育長期只是家長們的備選、工程教育理科化傾向嚴重。

其實，當今是一個技術技能立國取勝和回歸的時代。發達國家，非常重視科學，因為它要保持領頭地位；后發國家，更加重視技術，因為它要先縮小與發達國家的距離；而所有的國家，都重視技術技能，因為它們是現實的生產力。日本在“二戰”后就是先經由技術立國戰略，走向復興，而后才開始實施科學技術立國戰略的；美國在國際金融危機后開始實施再工業化戰略，提出要重返制造業巔峰和打造世界一流的勞動力；德國因為其強大的實體工業支撐和嚴謹的技術技能人才成長環境，得以成為歐洲經濟的領頭羊。這些，都是對技術技能重視及其成效的例證。

科學是找出自然界的固有規律，用數學或其它方式總結出的原理、定律、公式，是發現；技術是科學的應用，是人們用已知的原理創造出新的物件來為人服務，是創新；而技能是作為個體的人，完成某項任務的操作或心智活動方式，是直觀反應，是能力表現的手段。因此科學是精練的，是少的，有唯一性；技術是廣泛的，是多的，有多樣性；技能更是普遍存在的，是每個人工作和生存的必須，當然每個人擁有的工作技能可以完全不同。

很多時候技術的重要性高于科學，因為科學原理是公開的而技術手段的保密的，即所謂科學無國界、技術有壁壘。技術技能是生產力的實現方式，技術技能強才能產品好、才能國家強。當然，科學的作用是基礎性的，科學是技術的支撐，技術技能反過來又能促進科學的發展。我國作為一個發展中的大國已提出要走新型工業化的道路，其中制造業是重要的基礎，因此需要重視技術技能積累和技術技能人才的成長。

2014年，《國務院關于加快發展現代職業教育的決定》提出“制定多方參與的支持政策，促進技術技能的積累與創新”。技術技能的創新主要來自企業，而其積累則需要學校的參與，大規模、高品質的技術技能人才培養需要通過校企的協同，產教融合是根本出路。

總理強調打造高素質產業工人隊伍對于實現中國制造2025目標至關重要，《制造業人才發展規劃指南》提出支持基礎制造技術領域人才培養、大力培養技術技能緊缺人才，而這需要加快實現產業和教育深度融合來完成。我們需要向各界呼吁：學習，絕不僅止于讀書，還須面向實踐。面向中國先進制造業未來，我們必須建立和強化校企協同育人的制度和機制。

首先，我們需要積極推動產業界⒂胙校人才培養，相關院校更是要主動開展與企業的協同育人工作。為此，需要打破將協同育人簡單等同于“協同創新”、實施“聯合培養”項目等思維局限，著力構建以新型制造業發展為導向的協同育人模式。把學校與科研院所、行業企業協同育人納入制造業從研發到生產、從銷售到服務的全過程，以創新鏈、產業鏈、價值鏈統領協同育人工作；制訂完善相關法律法規，明確行業企業參與人才培養的責任、權利、義務；應用型院校的教學大綱、教學計劃和培養方案制訂必須征求相關企業和用人單位的意見，回歸工程類院校“工程師搖籃”的辦學使命；圍繞產業鏈調整專業設置，對接制造業產業集群建設校企深度合作的專業集群，強化行業特色學科建設；注重從企業吸納有經驗的優秀專業人才進入教師隊伍或兼任學校的教學工作，促進專業教學標準有效對接職業標準。

其次，發揮企業在職業教育中的重要辦學主體作用，重點瞄向增強勞動者的職業技能。高技能人才是現代制造業的中堅，在生產制造流程中起到技術實現和再造的作用，而企業的實踐性優勢和院校的理論性優勢使得它們共同成為職業教育的雙主體。今后，制度性地推動企業發揮作用是工作的重點，主要內容包括：進一步加強現代學徒制建設，推動校企聯合招生、聯合培養工作，制定措施鼓勵聯合建立學生實訓基地和員工培訓基地；推進職業教育集團化辦學，鼓勵制造業相關行業組織、龍頭企業和職業學校通過整合利用現有職業教育資源建設特色鮮明的先進制造業職業教育集團；堅持校企合作、工學結合，強化教學、學習、實訓相融合的教育教學活動，推行項目教學、案例教學、工作過程導向教學等教學模式，建設一批示范性高技能人才培養基地。

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，縮寫為AI），是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它試圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。養老服務業人工智能的應用主要體現在家居掃地機器人、語音溝通服務、家庭體檢、藥物使用建議、家居廚師、家居智能陪伴服務。

二、養老服務人才培養“人工智能化”

人工智能上升為國家高級戰略后，國家發展服務性制造和生產性制造，同時盡可能的通過服務業的再造和完善，改進我國經濟產業結構，發揮技術、人才、產業的對接聯動效應。人、機器、智能機器將共生共存，成為養老服務工具的新常態。未來的養老服務人才不是笨干、累干、苦干，而是實干+巧干，實現腦力勞動的智能機械化，盡可能地減少人力的倦怠感，提高服務效率、質量和速度。智能化，體現在養老服務人才應具備傳播人工智能基礎知識，客觀了解人工智能，有效實現人與機器、智能機器的有效配對組合應用，充分發揮智能機器的保健醫生、保姆、玩伴、老伴、子女多重功能，倡議自養老。

三、人工智能養老服務人才培養模式

（一）廣播電視大學遠程教育模式――音像媒體

配備養生、人工智能國內一流專家，發揮國家音像媒體的作用，將人工智能家居應用的途徑、方式、手段通過網絡微視頻的形式進行普及。發揮社區教育指導中心、社區大學和社區教育學院、社區學校、社區學習站四級社區教育辦學網絡體系的作用，建立社會養老大學，使老年人自己會應用人工智能，減低對子女的時間依賴。

（二）公眾號社會宣傳普及模式――微媒體

國家、企業、社區應建立專題公眾號進行微媒體培訓。從國家層面，要建立人工智能養老服務應用技術發展歷程方面的公眾號；從企業層面，要建立人工智能機器人養老服務應用說明類的公眾號；從社區層面，要基于一些鰥寡孤獨建立社群委托服務型人工智能服務策略的公眾號。

（三）職業技術學院培訓模式――專題高端培訓

目前，人工智能服務還不能完全普及，故而職業技術學院的后備人才首先要建立自我提升的潛意識，此外，職業技術學院自身要引進國內外的人工智能專家，進行家庭陪護、游戲娛樂、醫療、做飯、洗衣、洗漱、保健、鍛煉等多重人工智能方面的高端培訓。

（四）民政部門、老齡委聯合推廣模式――社會傳媒

作為養老服務的主管部門，民政部門和老齡委要利用廣播、電視、報紙、雜志等對人工智能的發展趨勢、前景、作用、功能、效益、方式進行宣傳。民政部門要側重于養老服務的社區組織協調，老齡委要側重于制度、規定、采購人工智能機器方面的政策優惠的制定。

（五）社會民間家政服務組織培養模式――養老院、福利院自組織模式

民間社會力量建立有養老院、福利院，這就對相關服務人員的素養提出了時代性的要求。其一，人的社會角色多，時間、精力、體力有限；其二，人工智能是趨勢，必須適應并學會使用；其三，要加強前瞻性人才培養，解決勞動倦怠問題，即民間組織自己解決自己的問題，通過人工智能，減少雇員，降低勞動力雇傭成本。

四、人工智能養老服務人才培養對策

（一）廣播電視大學養老服務人才培養對策

依托遠程教育系統，發揮網絡平臺的作用，將人工智能的技能培訓與社區教育、社會養老大學的建設并舉；發揮廣播電視大學的社會服務功能，與人工智能機器生產企業搭建戰略伙伴關系；積極推進產培用一體化建設，形成網絡平臺特色模塊；推出廣播電視大學養老服務精品課教程，以優質教育品牌打開培訓窗口。

（二）人工智能機器制造企業養老服務人才培養對策

基于居家養老的社會需求利益取向，把脈居家老人和其子女的時間要求，積極開發、完善人工智能機器的特殊功能，加大資金投入力度，特別加強對情感交互、圖像識別、語音功能的完善；重點做好人工智能機器使用說明，要具有便捷實用性的操作指南，方便人們學習。

（三）職業技術學院養老服務人才培養對策

職業技術學院作為專職教育機構，首先，要提前與職業高中接軌，進行專職意向高中生的錄取，為養老服務人才培養獲取意向生。其次，要突出人才培養的實踐應用性，購置高端智能機器，讓學生能夠迅速掌握技能，并且能夠進行社會的二次培訓，對購置的智能機器進行租賃和應用培訓。

（四）民政部門、老齡委養老服務人才培養對策

民政部門和老齡委要培養高級管理人才，建立養老服務人才智庫，積極推進國家、企業、社會的養老服務人才人工智能化聯動培養；加大對家庭貧困并且有意向致力于養老服務的青年才俊的培養支持力度；對人工智能養老服務高端研發海歸人才給予政策優待；建立城市養老服務專家群組，定期召開學術研討會議，增進智慧交流。

（五）社區養老服務人才培養對策

社區要加強人工智能養老服務人才的典型宣傳，利用宣傳畫的形式傳播人工智能應用的優勢；積極打造人工智能特色服務團隊，開展社區公益性專題培訓，并募集資金購置人工智能機器為特殊群體獻愛心；努力構建人工智能養老社區，采用人工智能的形式鼓勵老年人進行文體娛樂，增強體質。

總的來說，在計算機技術不斷發展的現代社，人工智能技術的普及給養老服務帶來了巨大的便捷。隨之而來的人工智能化養老服務人才的培養成為了發揮人工智能養老服務效用的關鍵環節。要培養人工智能化養老服務人才，可以從遠程教育、社會宣傳普及、學院培訓、政府推廣等模式入手，實現人工智能化養老人才培養模式的多元化。同時，開展遠程教育的過程中運用產品一體化模式，在滿足老人需求的基礎上提升人工智能設備的人性化操作，重點開展職業技術院校的人才培養方式，與民政部門開展緊密合作，積極培養人工智能化養老服務人才。社區方面強化人才的教育宣傳工作，全力搭建人工智能養老社區。

第4篇：人工智能和智能教育范文

1幼兒園國學教育開展中存在的問題

時代轉型下的“國學熱”催生了幼兒國學教育潮流，但在具體實踐中教育效果卻不盡如人意。縱觀現階段的幼兒國學教育，我們不難發現其存在一定的誤區：

1.1教學活動方式單一

“幼兒園在進行國學啟蒙教育時采用的教學形式較為單一，幼兒園采用的最主要方式是誦讀法[1]”。首先，一位老師面對多位幼兒，教師朗讀示范，幼兒跟讀后進行熟背是現在多數幼兒園的教學形式，以強迫幼兒“讀經”的形式灌輸傳統文化知識。其次，教師多采用傳統的“獎勵”模式來激勵幼兒背誦。導致幼兒背誦課文僅僅是為了表現自己并獲得獎勵，而并非為了獲取知識。這種單一的教學模式，忽視了幼兒的興趣，也體現不了幼兒學習國學經典的真實意義。

1.2缺乏國學啟蒙環境的熏陶

當前幼兒園的國學環境啟蒙大多形式較為復古。根據調查，目前幼兒園進行的環境創設，大多是形式上的創設。大多數幼兒園誤以為將國學經典（如《千字文》《百家姓》《三字經》）通篇印在墻面上、將國學經典人物畫像掛在墻上，或者在某一區域內擺放古代學習的書桌和古代書本，便是營造了國學環境。這些復古形式的長期使用會使幼兒對國學失去興趣，產生“抵觸”和“視而不見”的現象。

1.3缺乏科學系統的國學教育內容

國學文化包羅萬象。首先，當前大部分私立幼兒園對幼兒國學教育的理解都停留在國學經典典籍這個層面上，將國學典籍的教學作為國學教育的重點，且80%以上的幼兒園都單純地以《弟子規》和《千字文》背誦作為國學教育的主要內容。其次，幼兒園國學教育內容的選擇忽視了幼兒年齡階段特點和身心發展水平，教材也不具備層次性。

2幼兒園國學教育融入人工智能的必要性

時代轉型背景下，人工智能與教育領域的深度融合是解決當前幼兒國學教育問題、健康發展的必經之路。當前幼兒園亟須建設國學特色課程、提高國學教師素質、實現高效的因材施教。

人工智能是一門綜合的交叉學科，涉及計算機科學、生理學、哲學、心理學、哲學和語言學等多個領域。[9]首先，人工智能的新型教育模式能綜合多領域學科知識，打破單一的教學方式，創新當前幼兒國學教育。其次，人工智能可以發揮其智能化、自動化、個性化和協同的特點，為幼兒園區域活動提供智能化、自動化的環境創設材料。此外，人工智能可以根據每一位幼兒的特點采用大數據分析的方式，分析幼兒認知發展程度，在夯實國學教育理論的基礎上，根據幼兒身心發展規律循序漸進地實施幼兒國學教育，在真正意義上建設并發展幼兒園特色課程。[2]國學教育師資短缺是阻礙國學教育發展的首要因素。教師短缺是一個嚴重的問題，對教育影響重大。而人工智能能夠獨立扮演教師的角色，且儲備了大量國學專業知識。人工智能在以教師的角色進入幼兒園師資隊伍的同時，對幼兒教師本身提出了新的要求。人工智能背景下的幼兒教師需要具備更廣泛的知識范圍、更強的綜合素質、創新型的思維以及較強的信息技術應用能力。因此，人工智能以其本身的智能化和幼兒教師的專業化能夠提高幼兒園師資隊伍的整體素質。

幼兒園國學教育融入人工智能，旨在促進幼兒國學個性化教育。在幼兒園國學教育中引入人工智能，為幼兒活動提供了創新性的玩教具和活動形式。在國學教育中，兼顧幼兒的特殊性，通過分析不同年齡段的幼兒身體發育程度、認知水平、思維能力、學習接受程度，為幼兒制定個性化課程。因此，人工智能技術與國學教育融合能兼顧個體的特殊性，能夠高效地做到因材施教。

3幼兒園國學教育融入人工智能的路徑

幼兒園國學教育融入人工智能是在遵循幼兒身心發展規律的同時，借助人工智能科技優勢，實現傳統幼兒國學教育與人工智能的有機結合，能夠增強國學教育的效果。

3.1環境創設

人工智能以其不可匹敵的技術優勢，創設全新的學校環境特征[3]。國學環境創設融入人工智能是促進國學教育開展的重要路徑。在傳統環境靜態創設的基礎上，安置多媒體一體機來創設動態多變的主題墻，播放國學經典動畫、歌曲、故事，展示栩栩如生的動態人物造型，呈現豐富多樣的色彩，使幼兒園的墻面設計能夠有效地將動態和靜態相結合。除了提供動態國學經典文化元素之外，還可以利用人工智能篩選不同年齡段的國學知識展現給幼兒，創設符合幼兒年齡特點的主題墻。天花板是傳統環境創設易忽略的一步。吊飾是懸掛于天花板的裝飾，它能夠為幼兒園內公共環境增添動感和立體感。可以利用人工智能將國學經典文化中的人物形象（孔融、孟子、孔子）、書法作品、傳世經典國畫、經典國學典籍（《三字經》《千字文》）等投影展示到天花板上。同時，在圖書角安置人工智能設備，將傳統紙質書籍與有聲讀物有機結合，打造人工智能讀書角。書架旁邊則可以布置以國學經典文化為主元素的周邊，力圖將智能元素與傳統文化元素相結合進行環境創設。

3.2人工智能教學系統

人工智能教育系統的融入促進了“有形”教師與“隱形”教師的有效結合，發揮了國學教育的巨大效力。首先，智能多媒體一體機是較為普遍的一種人工智能系統。在組織國學經典教育過程中利用其人工智能計算的個性特點，選擇出適合各個年齡階段兒童的國學經典知識。以小班為例，人工智能設備篩選出適合小班幼兒觀看的圖片、國學律動、順口溜、兒童化故事等，并以動態方式展現給幼兒。同時，教師要對多媒體設備進行有效操作、關注幼兒的身心狀態。其次，人工智能機器人基本可以代替傳統教師進行“教學自動化設計”，減輕教師負擔。機器人能為幼兒營造出一種“混合現實”的環境，讓幼兒更好地參與到故事表達中，機器人作為活動組織者，替代了教師在活動組織中的主導角色，自行設計活動流程，引導幼兒自主探索學習。此外，遠程教學是基于人工智能的教育交流平臺。[4]幼兒園建立遠程教學，以線上互動的方式，將幼兒國學教育專家與幼兒園的孩子聯系起來，實現專家與孩子的線上國學交流和互動，以便對幼兒進行更專業、更科學的國學教育指導。

3.3智能化、自動化的國學區域活動

區域活動，是指教師根據教育目標，為幼兒提供一定的活動空間和活動材料，幼兒在豐富的環境中進行自主、自由的探索性活動和個性化學習。幼兒國學區域活動的智能化能促進幼兒園學知識的有效獲得。

3.3.1智能化材料

人工智能的發展帶來智能化的益智玩教具，智能機器人尤為突出。首先，在國學區域活動中投放智能化的玩教具，能夠實現區域活動智能化。以國學藝術活動“智能機器人與幼兒園皮影戲剪紙活動的融合”為例。在幼兒美工區進行活動前，人工智能機器人獨自操作皮影戲，并展示給幼兒，啟發幼兒如何做皮影戲剪紙。隨后，機器人可以扮演活動組織者，引導幼兒逐步完成皮影剪紙。其次，國學的益智玩教具還包括國學經典有聲讀物、國學趣味創意觸感玩具書、智能優秀傳統人物模型、智能傳統習俗文物模型等。這些智能化材料的投入將大大提升區域活動的智能化和自主性。

3.3.2自主化學習

人工智能教學系統或者人工智能機器人以教師身份介入國學區域活動，代替傳統教師引領幼兒在區域內自主進行國學知識探索、學習。以國學語文活動《三字經》為例，機器人講故事、與幼兒進行國學知識交流對話，帶領幼兒唱讀《三字經》，使幼兒自主理解三字經的含義，并模仿、學習三字經中的優良習慣。當然，幼兒教師并不能完全退出區域活動，教師要選擇恰當的介入方式。教師在幼兒開展區域活動中要時常觀察幼兒，在他們遇到困難、秩序混亂以及幼兒身心安全受到威脅時，教師要及時介入，保證幼兒的自主化學習順利開展。

第5篇：人工智能和智能教育范文

一、頂層設計,構建全方位、多層次、可操作的指導體系。

為了保障人工智能教育在我校真正落實和長期發展，學校將人工智能教育工作納入到學校整體三年發展規劃中，并作出明確要求。

為了讓師生更加重視人工智能教育，促進學生全面發展，特修訂了我校“五美”能行課程體系，將人工智能課程進行了重新定位和設計。

為了建設符合我校校情、學情的人工智能課程體系，學校成立了人工智能課程建設與實施的探索與研究項目管理團隊，制定了項目計劃書，從項目名稱、項目團隊、項目背景、項目創新點及解決問題、項目推進措施、項目完成期限等方面進行了具體規劃。

二、支撐保障

完善軟硬件設施和文化建設，為人工智能教育開展做好支撐和保障。除了四樓獨立的人工智能實驗室，我校還自主改造了五樓的創客教室和閱覽室，擴寬了人工智能教育場所，盡全力滿足學生人工智能上課需求。

學校高度重視人工智能教育，不斷加大投入。在資金緊張的情況下依然給學生購買了小學生C++趣味編程書和人工智能超變戰場的場地。

三、具體做法

1.基于校情和學情的人工智能課程設計

課程設置：開學之前，課程部整體規劃，實行信息技術課兩節聯排。

人工智能課程開設內容安排：基于校情學情，本學期3-6年級全面鋪開人工智能課程，3年級以信息技術基礎知識、編程貓、樂高搭建基礎入門為主；4年級AI神奇動物，5-6年AI變形工坊，是集搭建和編程于一體的人工智能課程體系。本學期信息技術類人工智能特色社團的開設：人工智能機器人社團、信息學奧C++社團、創意編程社團。

2.三位一體，三組聯動推進人工智能課程的開發與實踐。三組是：項目組、教研組和集備組。具體做法是：

項目組的做法：根據人工智能項目管理計劃書的內容和要求，3月初進行項目工作總結和4月份計劃匯報，5月份進行了中期匯報。進一步梳理人工智能校本課程的內容，促進人工智能課程實施與落地，進行了生本AI人工智能校本課程的開發與研究，重點對課程目標和課程內容進行了設計和探索。

教研組的做法：1.參加區首次信息技術教研活動，明確方向和工作重點。組織信息技術教師按時參加區里首次信息技術教研活動，并將區里的要求傳達給每一位信息技術老師，為接下來的工作做好鋪墊指明方向。2. 教研組內進行磨課，四年級潘倩老師執教了四年級AI神奇動物—敏捷的蛇；徐娜老執教了五年級AI神奇變形工坊—設計“地雷”，課后及時聽評課，提出優點與不足，并進一步改進完善。

集備組活動：各年級備課組利用雙周周二上午時間進行集備，研究本周的上課內容、梳理課堂具體流程及教學設計。

3.加強教師培養力度，積極組織教師參加人工智能培訓和學習。學校鼓勵教師進行小課題的研究，提升教學專業素養。2019年區級小課題《小學人工智能課程體系、教學策略和教學評價的研究》順利結題。2020年區級小課題《奎文區人工智能教育專項課題--小學人工智能教育教學策略及評價方法的研究》立項。

4.為了拓寬視野，為人工智能教育的發展進一步指明方向。落實請進來：邀請區教研室專家進校為學校人工智能開展情況進行診斷；邀請優必選指導老師入校指導人工智能課程，并進行賽事輔導和培訓。

5.為了給學生的學習搭建更廣闊的平臺，豐富學生的課余文化生活，促進學生信息素養的提升。以賽促學，積極組織學生參加各級各類比賽。

四、取得成效

1.學校層面：以人工智能教育為契機近年來，我校的信息化、數字化、智能化水平不斷提升，互聯網+教育、智慧校園工作取得了巨大的進步，學校獲得省市區多項榮譽。

第6篇：人工智能和智能教育范文

人工智能即將進入高中課堂。近日，我國第一本面向中學生的AI教材——《人工智能基礎（高中版）》正式。

為什么要在中學開設人工智能課程？這本教材有什么特點？對于中學教師和學生而言，應如何準備才能應對人工智能的教與學？記者對此進行了調查。

全國已有40所學校引入教材

據了解，該教材是華東師范大學慕課中心和商湯科技合作，聯合全國多所知名中學教師共同編寫，由新聞出版總署批準出版并備案。目前，全國已有40所學校引入該教材作為選修課或校本課程，成為首批“人工智能教育實驗基地學校”。

“與其他教材不同，該教材以‘手腦結合’為主要學習方式，不僅關注對人工智能原理的介紹，更加重視這些原理在生活中的運用。”華東師范大學教授，博士生導師陳玉琨介紹說，“作為教材的編者，我們特別希望學生能發揮獨特的想象力，設計一些在高中階段有可能完成的項目，并動手將其轉化為獨具特色的作品。”

記者看到，該教材共分9個章節，以基礎普及性的知識為主，分別介紹了圖片識別、聲音識別、視頻識別、計算機寫作和深度學習等人工智能技術的原理和應用場景，每一頁都配有彩色圖表，并引入了大量科普內容和實例。此外，該教材還配套了一個教學實驗平臺。

香港中文大學教授林達華表示，目前，人工智能人才面臨著全球性短缺，在人工智能和基礎教育結合方面，各個國家都還處在探索的過程中，該教材的出版，是人工智能教育的一次重大突破，意味著人工智能將由此走出“象牙塔”，進入高中生的知識范疇。

“今天，技術更迭速度太快，誰也無法預計未來的職業選擇，我很樂意讓我的孩子在中學階段就了解掌握一些人工智能方面的知識技能。”一位家長這樣告訴記者。

目的在于普及原理引發興趣

作為一門兼具學術含量和技術含量的學科，對高中學生而言，應該怎樣去了解人工智能這門學科；對于高中教師而言，又該如何教學呢？

“大多數中學生的最終職業道路都不會是成為人工智能研究者或工程師，但是未來很多行業都將在不同程度上受益于人工智能的賦能。因此，該學科在中學階段的教學目標應該定位讓學生了解掌握人工智能的基本思想、基礎知識以及常用算法和工具。”林達華說。

在陳玉琨看來，人工智能的教學和研究經常要用到高等數學的知識，這已經超出了高中生的知識范圍，因此，在中學階段，教師應注重對相關概念、算法、原理進行定性介紹，“定量的部分，可以留待以后再學。”

多位專家表示，教師在教學過程中，要特別重視對人工智能應用場景的介紹，這不僅會讓課堂變得更加生動，學生學習的興趣更加高漲，同時也會提升師生的思維與創造能力。

“總體而言，在中學階段開展人工智能課程的主要目的在于普及人工智能的原理與技術，引起學生對人工智能學習的興趣。當然，也期望能為高等學校培養人工智能領域的拔尖人才奠定相應的基礎。”

“校企合作”解決人才缺口

也有專家指出，人工智能是一門新興技術，中學教師在該領域的知識儲備是不足的。

“師資是課程的基礎。”上海師范大學教授岳龍表示，“開設人工智能課程對教師的知識結構也提出了新的挑戰，因此組建專門的師資培訓團隊非常重要。”

據記者了解，為幫助教師克服知識儲備不足的問題，華東師范大學慕課中心與商湯科技將聯合舉辦多期“人工智能教師研修班”——培養一批人工智能的種子教師，在他們帶領下，逐步提升我國教師總體的人工智能素養，從而改善中學教師開展人工智能教育教學面臨的困難和挑戰。

第7篇：人工智能和智能教育范文

關鍵詞：人工智能；圖形編程；創新實踐

近年來，人工智能已成為一個高頻詞，各種與人工智能相關的智能家居、自動駕駛、智能語音、圖像識別等新技術，深刻影響著社會的方方面面，也逐步改變人們的工作及生活方式。許多國家已經開始積極嘗試，大力推進小學人工智能教學。2017年，國務院正式頒布《新一代人工智能發展規劃》，明確提出了“在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”；如今，計算思維培養又成為熱點。在這樣的一個時代背景下，學校和教師有責任和義務組織、引導學生去接觸、了解、學習、應用人工智能技術，以適應未來學習和工作環境的變化。人工智能涉及的學科內容較為廣泛復雜，小學生相對年齡較小，儲備的相關知識較少，學校應如何在小學階段有效開展人工智能教學，推進人工智能教學真正落地？筆者結合自己的教學實踐，從“巧”借活動、“巧”設場景、“巧”編程序、“巧”創項目等方面，積極探索小學人工智能教學的推進路徑。

一、“巧”設場景體驗人工智能

人工智能的知識結構具有較強的邏輯性和抽象性，與之前信息技術課上所教的內容相比，難度及復雜性更高。在日常人工智能教學中，教師應根據學生的心理特點以及不同教學要求，改變教學方式，把體驗搬進課堂，讓學生通過具體的體驗活動逐步理解人工智能的相關知識，把重難點從對概念、原理、技術的學習轉換到了解相關概念、技術實現的過程、體驗人工智能技術的應用上。豐富有趣的教育實踐活動可以讓學生在愉悅的教學情境中，從不同的思維角度、用不同的思維方式來認識和理解與生活密切聯系的一些人工智能概念，如機器學習、大數據、神經網絡等，體驗人工智能在實際生活中的應用。例如在《人臉識別》一課教學中，需要讓學生了解人臉識別技術的應用、影響、實現過程和原理，其中人臉識別的原理和過程較為復雜，如果教學中只進行簡單說教，無法有效達成教學目標。本課設計了一個“人臉大比對”體驗活動，活動分兩個部分，第一部分就是通過百度AI開放平臺里的人臉檢測與屬性分析功能，體驗人臉檢測中具體檢測哪些屬性；第二部分就是通過人臉對比功能，完成教師提供的三組人像照片的對比分析。在第一部分的實例體驗中，學生通過自己上傳照片進行檢測，主要是通過對人臉的面部、膚色、毛發、眼睛、嘴、鼻和輪廓等150個特征的精準定位來準確地識別和計算出一張人臉的特征和屬性信息，包括年齡、性別、顏值、情緒、是否戴眼鏡等。這樣的體驗讓學生非常感興趣，也能很好地理解特征提取的過程。第二部分的體驗是人臉對比，教師提供給學生三組照片，第一組是一對相似度很高的雙胞胎；第二組是同一個人戴口罩和不戴口罩的照片；第三組是同一個人的兩種表情。學生先自己觀察，記錄三組照片的結果，再上傳照片到百度AI體驗人臉對比過程，并查看對比結果。經過體驗，學生認識到在現有的技術下，人臉識別的準確度還是非常高的，對人臉識別的過程也留下了非常深刻的印象。

二、“巧”編程序理解人工智能

從當前人工智能技術應用的實際情況分析來看，主要應用領域為大數據及機器學習，這些功能的實現得益于算法的不斷完善。可見，算法學習是實現人工智能的關鍵，而對算法的學習又是計算機編程教學中的一大難點。推進小學編程教學將有利于幫助學生理解人工智能的相關知識。小學生相對抽象思維偏弱，采用圖形化的編程教學，更加有利于他們接受，有助于提高學習的積極性。通過編程教學引導學生學會分析問題、抽象與建模、設計算法、編寫程序腳本，在驗證過程中不斷改進和完善，并最終實現問題的解決，能有效培養學生的計算思維，并過渡到對人工智能所需要的其他知識的學習上。例如在五年級的《創編游戲》教學中，情境任務是設計制作一個貓捉老鼠的小游戲，目標是讓學生認識“碰到顏色”“如果……那么……”等指令，能夠用它們的組合來編寫判斷角色是否碰到邊緣和老鼠的腳本。人工智能的概念主要體現在“碰到顏色”和“如果……那么……”語句的應用上，“碰到顏色”是偵測識別，“如果……那么……”則是邏輯判斷的處理。在教學中，首先通過問題引導學生思考完成游戲需要考慮哪幾個要素，從問題和答案中幫助學生提煉出“舞臺”“角色”“動作”三個要素，進而幫助學生厘清實現游戲功能的基本思路。在程序編寫中，讓學生具體體驗偵測模塊的編寫與判斷語句的應用。簡單的編程實踐，能讓學生逐步了解人工智能的基本概念及其實現流程。

三、“巧”創項目實現人工智能

知識的學習必須與學生的生活實際結合起來，如果學生在掌握人工智能知識和技能后能將所學知識應用于實踐，解決生活中的實際問題，那么這樣的學習就是真實有效的。學生通過設計創作具體作品，可以大大增強分析和處理問題、解決實際問題的意識和能力，培養邏輯思維和動手實踐能力，這也是人工智能教育的方向和目的。根據學生的實際生活經驗，教師將人工智能的具體應用案例巧妙引入課程中，引導他們科學地確定項目內容；通過對項目的梳理分析，建立邏輯關系和模型；用編程語言描述邏輯關系；采用硬件設備實現人工智能的具體功能，這種基于真實任務的學習活動，能有效促進學生的理解。例如四年級實踐小組的“智能垃圾桶”作品，便是以垃圾桶為課題進行探究，先讓學生對現有垃圾桶的優劣勢進行分析，思考怎樣改造垃圾桶才能真正實現智能化。通過教師的引領和自身觀察，學生很快認識到智能垃圾桶應該具有的功能：一是能檢測什么時候有人投放垃圾；二是垃圾桶蓋能自動開啟和關閉。確定了目標之后，就是思考達成上述目標需要哪些條件。學生根據已有知識，確定可以用超聲波檢測是否需要打開垃圾桶蓋子，打開和關閉動作可以通過舵機和連桿來實現。通過探究后，學生根據設計的方案自主完成了智能垃圾桶的作品搭建，接下來就是通過編寫程序和不斷調試驗證來實現預期的功能。作品完成后，學生可以根據實際情況進行功能的增加與修改，如增加桶內垃圾超過一定高度時能自動提醒的裝置等，讓智能垃圾桶更加智能。本次作品的創作過程，不僅鍛煉了學生分析實際問題、解決實際問題的能力，又鍛煉了他們的編程思維和計算思維，更重要的是體驗了自己創作人工智能作品的樂趣和成就感。在人工智能應用日益普及的今天，人工智能課程進入小學課堂是大勢所趨。在小學階段開展人工智能課程教學，主要是為了讓學生掌握人工智能知識，體驗和運用人工智能技術，培養學生的信息技術核心素養、創新意識、實踐應用能力，為學生適應未來社會打下扎實的基礎。但人工智能教學具有其特殊性，如何有效推進人工智能教學，還面臨著許多需要解決的問題。學校和教師應盡最大努力創設更好的人工智能教學環境，探索更有效的教學策略，促進學生對人工智能相關知識的學習。

參考文獻

[1]丁華.人工智能教學中對學生計算思維的培養[J].華夏教師,2020(13):42-43.

[2]徐欣彥.引入體驗活動創新小學人工智能教學模式[J].中小學信息技術教育,2019(9):62-64.

第8篇：人工智能和智能教育范文

【關鍵詞】人工智能；未來教育；未來學校；創新變革；挑戰

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2017）07-0012-03

近年來，世界各國高度重視人工智能技術的發展，相繼了相關研究報告。2016年10月，美國白宮了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研究與發展戰略計劃》兩份重要報告。2016年11月，英國政府《人工智能：未來決策制定的機遇與影響》報告。2017年3月，國務院總理發表2017政府工作報告，指出要加快培育壯大包括人工智能在內的新興產業，“人工智能”首次被寫入政府工作報告。當前，人工智能正逐漸融入電商零售、醫療健康、交通以及個人助理等多個領域，并展現出巨大的應用空間。人工智能在教育領域同樣擁有巨大的應用潛力，隨著知識表示方法、機器學習與深度學習、自然語言處理、智能、情感計算等關鍵技術的發展，人工智能將在教育領域發揮越來越大的作用[1]。

人工智能在教育中的典型應用主要集中在智能導師輔助個性化教與學、教育機器人等智能助手、居家學習的兒童伙伴、實時跟蹤與反饋的智能測評、教育數據的挖掘與智能化分析、學習分析與學習者數字肖像六大方向[1]，已經表現出巨大的應用潛力。學校作為教育活動的重要組織場所之一，人工智能將為學校的管理與教學帶來變革性的影響，主要表現在四大方面：維護校園安全、輔助教師教學、變革學習范式以及優化學校管理。

維護校園安全

校園安全是順利開展學校教育活動的基礎，也是教育改革和發展的基本保障。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》指出，要“切實維護教育系統和諧穩定，深入開展平安校園、文明校園、綠色校園、和諧校園創建活櫻為師生創造安定有序、和諧融洽、充滿活力的工作學習生活環境”[2]。計算機視覺與機器人技術的發展使得人工智能維護校園安全成為可能，其將在非法人員識別、消防安全預警、活動事故防護三個方面發揮重要作用。

1. 非法人員識別

部署保安機器人將是未來學校保證維護校園安全的重要措施之一。保安機器人能通過眼部的圖像采集設備采集進入校園人員的面部信息，識別當前人員身份，若未檢測到相關人員信息，系統則會通知學校的安保人員進行身份驗證、登記等工作。同時，位于校園各處的保安機器人還將實時監控是否有陌生人通過非正規途徑進入校園，檢測到相關行為之后，則會通知學校安保人員進行處理。此外，位于學校門口的保安機器人還將采集學生的面部信息，與信息庫中的學生信息相比對，確定學生身份，并記錄學生到校與離校時間，確保學生在校期間的安全。

2. 消防安全預警

未來學校的消防安全預警系統包含了感煙探測器、感溫探測器、火焰探測器、可燃氣體探測器等多種感應器，同時通過攝像設備實時采集圖像信息，分析畫面中是否出現明火、煙霧等現象。其綜合圖像分析與探測器感知，判斷是否有火災現象發生。此外，系統通過實時采集校園內人員的行為數據，與數據庫中消防安全危險行為做比對，分析是否有相關危險行為發生。若危險行為發生，則會通知學校安防人員。在火災發生時，擁有智能搜救技術的消防機器人將會代替人進入火災發生區，通過生命探測儀，自動感應、搜索、識別被困人員，將其救出火災發生區。消防機器人的部署很大程度上避免了人員進入火災發生區受到二次傷害現象的發生，其機動性超越了現有的消防安全系統，在很大程度上保證了校園內師生生命和財產安全。

3. 活動事故防護

目前，校園課間活動的傷害事故主要表現在擁擠踩踏傷害、追逐打鬧傷害、危險游戲傷害等三個方面。基于人工智能的活動事故防護系統通過校園內的攝像設備實時采集師生行為數據，通過與數據庫中活動事故危險行為模型相比對，分析判斷是否有危險行為發生。若相關行為發生，系統則會將相關危險行為發生的地點、類型等發送給學校的安防人員，提醒安防人員采取相應措施。

輔助教師教學

隨著圖像識別、語音識別、自然語言處理等技術的發展，越來越多的人工智能工具被應用于教育領域，成為教師教學的得力助手。教育機器人和智能作業測評工具的出現大大減輕了教師的負擔，提高了教師教學的效率。

1. 輔助備課

備課是真實教學實踐的預演，是應用教師知識并發展教師知識的過程。其既是確保教學質量的條件，也是教師專業發展的途徑[3]，是教師教學的重要組成部分。備課機器人能夠通過語音識別記錄教師話語信息，利用自然語言處理技術分析整合教師話語信息，識別教師要求。備課機器人根據教師提供的教學目標、教學重難點、學生的基礎知識等，在相關學科的知識庫中進行資源的搜索與整合，形成電子教案。同時，根據教案內容為教師提供課堂測試習題以及上課所需課件。教師只需要根據所教班級的學生特點與自己的教學習慣，對教案、測試習題以及課件稍作調整即可應用于教學。

2. 智能作業測評

自然語言處理技術的進步使得作業自動批改成為可能。科大訊飛將“訊飛超腦”計劃的階段性研究成果“全學科閱卷”技術應用于考試，實現閱卷過程的數據化與自動化，在將教師從簡單重復的閱卷工作中解放出來的同時，完成對考試數據的采集[4]。基于人工智能的作業評測系統可對作文、閱讀等主觀題進行語義識別并提出修改意見，根據學生的作業結果為教師自動生成詳細的學情報告。智能作業評測技術的應用將有效分擔教師的教學壓力，顯著提高教學效率，教師能夠更多地專注于與學生互動、教學設計和專業發展。

3. 輔助課堂管理

在未來，教輔機器人將走進教室，輔助學生解決學習中遇到的難題。教輔機器人能夠識別學生身份，讀取學生當天所學課程信息以及學生在課堂的行為數據，為學生提供個性化解題方案奠定基礎。教輔機器人通過語音識別獲取學生問題信息，利用自然語言處理技術分析整合學生話語信息。然后，教輔機器人通過人臉識別采集學生的面部信息，綜合面部表情、姿態和語調通過情感計算技術分析目前學生的情緒狀態，綜合學生的情緒狀態和行為數據確定學生當前學習狀態。教輔機器人依托優秀教師授課資源庫，智能搜索相關答案，針對不同學習狀態的學生采取不用的解題風格。此外，教輔機器人將收集到的學生行為數據上傳到學生管理系統，輔助教師等進行學生的日常管理工作。

變革學習范式

學習范式是指特定時代的學習共同體所共有的學習理念、學習方式，并對學習者的學習態度、學習行為產生積極的引導作用，以促進學習的有效進行[5]。人工智能技術的發展使自適應學習系統真正地為教育所用，為學習所用，人工智能將使現有的學習范式走向自適應學習。

自適應學習系統在本質上是一類支持個別化學習的在線學習環境。它針對個體在學習過程中的差異性（因人、因時）而提供適合個體特征的學習支持，包括個性化的學習資源、學習過程和學習策略等[6]。基于人工智能的自適應學習系統將整合自適應內容、自適應評估和自適應序列三種工具。自適應內容通過分析學生對問題具體的回答，為學生提供個性化的內容反饋和學習資源推送。自適應序列利用一定的算法和預測性分析，基于學生的學習表現，持續收集數據。其中在數據收集階段，自適應序列會將學習目標、學習內容與學生互動集成起來，再由模型計算引擎對數據進行處理以備使用。自適應評估可根據學生回答問題的正確與否，及時改變和調整測評的標準。

優化學校管理

學校是教育的核心單元，高效的學校管理是學校開展各項工作并得以高效運行的重要保障[7]。人工智能的融入將使未來學校的管理工作更加高效，使學校更好地服務于教師的教學與學習者的學習。其將在考務管理、教師管理、學生管理三方面發揮重要作用。

1. 考務管理

在未來的學校中，監考機器人將代替監考人員進行考務工作，很大程度上節省學校考務管理方面的人力資源。監考機器人通過內置于眼部的攝像頭采集學生的面部信息，與數據庫中學生信息比對，確定學生身份，自動完成簽到。其通過內置于手臂端的金屬探測器，掃描學生全身，z測學生是否帶有作弊物品。監考機器人通過攝像頭、紅外感知等確定學生位置以及教室內的桌椅等位置，規劃行動路徑，分發和收集試卷。此外，監考機器人還將通過位于眼部的攝像頭實時采集學生行為數據，與數據庫中作弊行為實時對比分析，如果學生有作弊行為發生，則會立即制止，維護考場紀律。

2. 教師管理

教師管理是學校管理工作中的重要組成部分，教師評價則是教學管理中的核心部分。人工智能為教師的智能評價提供了可能。基于人工智能的教師評價系統通過教室的攝像設備實時采集教師及學生的行為數據、表情數據，通過學生的穿戴設備采集其體征數據。系統經過對教師和學生的行為數據、情緒數據和體征數據的分析（如系統與學校的學科管理系統相連通，確定教師的教學內容是否與教學大綱要求相適應，重難點是否突出，所講述內容是否具有實用性；教師講授知識時，根據學生的行為、情緒和體征的反應確定教師所講授知識是否被學生理解；教師在講授內容和組織學習活動時，語言是否規范、清晰，態度是否親切和藹等），最終評定教師的教學效果，并生成可視化報告，輔助學校完成對教師教學效果的評估工作。此外，系統還將通過教室的攝像設備采集教師面部信息，識別教師身份，自動記錄教師的出勤情況，輔助學校的教師管理工作。

3. 學生管理

學生管理在學校管理中同樣發揮著重要作用。基于人工智能的學生管理系統可通過位于學校門口以及教室的攝像設備采集學生面部信息，識別學生身份，自動記錄學生的到校時間和離校時間，為學生的出勤考核提供數據支持。通過位于教室的攝像設備實時采集學生的行為數據，分析學生的課堂表現以及課余時間的同學之間的交流情況，為學生管理的班風、學風管理提供決策支持。同時，通過分析學生的學習成績、課堂表現、課下交流情況，判斷學生是否有異常行為（趨向），并及時反饋給學校管理者。此外，系統還將學生的在校情況，包括到校時間、離校時間、測試成績、作業完成情況等反饋給學生家長，家校協同完成學生管理工作。

讓機器在沒有人類教師的幫助下學習，讓機器像人類一樣感知和理解世界，使機器具有自我意識、情感，以及反思自身處境與行為的能力，是人工智能面臨的主要挑戰[8]。除此之外，人工智能在教育領域中的應用目前還處于初級階段，在學校的管理與教學應用方面仍面臨著數據基礎薄弱、決策和推理機制適應難、缺乏專業應用人才等挑戰。

（作者單位：江蘇師范大學智慧教育學院）

參考文獻

閆志明，唐夏夏，秦旋等. 教育人工智能（EAI）的內涵、關鍵技術與應用趨勢――美國《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發戰略規劃》報告解析[J]. 遠程教育雜志，2017（1）： 26-35.

程天君，李永康. 校園安全：形勢、癥結與政策支持[J]. 教育研究與實驗，2016（1）： 15-20.

翁春敏，陳群波. 基于教師情境知識的備課研究――國外研究的視角[J]. 外國中小學教育，2015（5）： 51-57.

搜狐教育. 科大訊飛吳曉如：互聯網+人工智能時代的教育變革[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.

陳仕品，張劍平. 基于EAHAM模型的適應性學習支持系統體系結構[J]. 電化教育研究，2008（11）： 53-57+82.

第9篇：人工智能和智能教育范文

關鍵詞:人工智能;理論傳授;實驗訓練;科研訓練

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計算機科學與技術專業的一門重要專業課程,是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科。它研究如何用計算機模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設計、學習、思考、規劃以及問題求解等思維活動,并以此解決需要人類專家才能處理的復雜問題,例如咨詢、診斷、預測、規劃等決策性問題[1]。人工智能是一門涉及數學、計算機、控制論、信息學、心理學、哲學等學科的交叉和綜合學科。目前,人工智能很多研究領域,如自然語言處理、模式識別、機器學習、數據挖掘、智能檢索、機器人技術、智能計算等都走在了信息技術的前沿,有許多研究成果已經進入并影響了人們的生活。

2003年12月5日,國內第一個“智能科學與技術”本科專業在北京大學誕生[2],它標志著我國智能科學與技術本科教育的開始,對我國智能科學技術人才培養和智能科學與技術學科建設起到極大的帶動作用。目前,人工智能課程的教學存在幾個問題:首先,注重講授理論知識,實驗環節滯后,這不利于培養學生的實踐能力,更談不上實踐創新。其次,人工智能是交叉學科,內容比較繁雜,各種教材的內容不一樣,授課沒有統一的體系,學生學習時抓不住重點,不能理解人工智能的根本方法和思想。一般說來,計算機專業的其他課程,如網絡技術、數據庫技術、算法分析與設計等,都是求解結構化問題的基本技術,而人工智能技術則是解決非結構化、半結構化問題的有效技術。最后,人工智能科學與技術飛速發展,但目前人工智能只被視為一門專業課,課程講授和人工智能沒有作為一個研究方向結合起來,也沒有把傳授課本知識和引導啟發創新結合起來。

適應知識經濟發展的高等教育,要把培養創造精神和創新能力擺在突出的位置。創新是基礎研究的生命,而高等學校的教學只有與科研緊密結合,才能在培養學生的創新精神方面有所作為。為此,針對人工智能的課程特點,我們積極開展研究型教學、研究型學習,提高大學生的學習能力、實踐能力和創新能力的研究與實踐。在教材上,我們選用了清華大學出版社出版、馬少平等編寫的《人工智能》。我們的教學研究與實踐的主要內容包括三個方面:啟發式傳授人工智能解決問題的非結構化的思想;成體系的實驗訓練;以及與畢業論文,學校大學生科研項目資助計劃,國家大學生創新性實驗計劃相對接的科研訓練。這三個主要方面,層層遞進、環環相扣,是體系完整的創新型人工智能教學實踐。下面,我們就這三個方面內容展開探討。

1啟發式傳授人工智能解決問題的非結構化思想

現實世界的問題可以按照結構化程度劃分成三個層次[1]:1)結構化問題,能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;2)非結構化問題,難以用確定的形式來描述,主要根據經驗來求解;3)半結構化問題,介于上述兩者之間。一般說來,計算機專業的其他課程如網絡技術、數據庫技術、算法分析與設計等,都是求解結構化問題的基本技術。而人工智能技術則是解決非結構化、半結構化問題的有效技術。人工智能的教學可以讓學生在體驗、認識人工智能知識與技術的過程中獲得對非結構化、半結構化問題的解決過程的了解,從而達到培養學生多角度思維的目的。

我們使用的教材主要內容包括搜索和高級搜素、謂詞邏輯和歸結原理、知識表示、不確定性推理方法、機器學習等。這些主要內容也可以相應地歸結為若干個典型算法,如啟發式A*搜索算法、 剪枝算法、元啟發式算法(模擬退火,遺傳算法)、謂詞邏輯歸結算法、貝葉斯網絡、決策樹、神經網絡(BP算法、自組織網絡和Hopfield神經網絡算法)。元啟發式算法是一種啟發式的隨機算法,是用來解決非結構化問題的典型算法,其思想和傳統的決定性算法如動態規劃、分支限界完全不一樣。學生在剛一接觸到這些元啟發式算法一時難以接受和理解其機理,對算法的有效性往往半信半疑。根據非結構化、半結構化問題的特點,講解和演示算法在解決此類問題的具體步驟和詳細過程,從而讓學生掌握人工智能算法的基本思想。在講解不同的元啟發式算法的時候,學生會問,是模擬退火算法強,還是遺傳算法強;在講到機器學習算法的時候,學生會問到底哪個分類算法最好,這時候我們可以把搜索(優化)領域和機器學習領域的“沒有免費午餐”定理進行適當的講解和解釋,從而把具體算法實現層面之上的一些人工智能的哲學思想進行傳授。

在人工智能的具體教學中,采用問題教學法和參與式教學法。在問題教學法中,圍繞人工智能的知識模塊,在引導學生發現各種各樣問題的前提下,傳授知識。教學活動中,嘗試使人工智能知識圍繞實際問題而展現,使問題不僅成為激發學生求知欲的前提,也成為學生期盼、理解和吸收知識的前提,以此激發學生的創造動機和創造性思維。在參與式教學中,打破人工智能算法的枯燥、沉悶的傳統教學法,嘗試開放式教學內容;提問式講課;無標準答案的課程設計;查找文獻,分組動手實現人工智能算法等參與式教學方法,培養和發揚學生的參與意識,通過參與式教學提高學生學習的主動性、積極性和效率,培養學生的動手能力和創新能力。

2成體系的實驗訓練

獨立開展人工智能實驗課程,開發一批新型、富有創意的實驗案例庫,搭建一個創新實驗和虛擬學習社區平臺。人工智能實驗課程的特點是應用各種人工智能方法,根據問題的約束、結構、信息進行表示建模和計算機上實現,是與人工智能原理同步的實驗課程。學生必須掌握的人工智能的基本原理和計算機操作技能,它對于學生的知識、能力和綜合素質的培養與提高起著至關重要的作用,在整個教學過程中占有非常重要的地位,是計算機軟件、計算機應用、計算機網絡、軟件工程等專業的一門重要的必修專業課程。通過實驗,學生得到嚴格的訓練,能規范地掌握人工智能的基本理論和主要方法、基本問題求解技術,熟悉各種計算環境的基本使用。

在培養學生掌握實驗的基本操作、基本技能和基本知識的同時,努力培養學生的創新意識與創新能力。為實現這一目標,在課程內容安排上采用適量基本原理與方法的實驗內容為基本內容,增加一系列綜合性實驗和開放性創新實驗問題,在實驗內容方面更注重研究性實驗中的創新問題。實驗內容方面分為三個層次:基本原理的基礎性實驗、綜合實驗和研究性實驗。在后兩個層次的實驗中,部分引入人工智能課程小組團隊的最新科研成果,目的在于通過完成這些研究性實驗,培養學生獨立解決實際問題的能力,以提升學生的科研素質與創新意識。我們將這些設計實驗稱為新型實驗案例庫,它被放在人工智能課程小組網站上,以此搭建一個創新實驗和虛擬學習社區平臺。通過實驗課程的學習和訓練,學生應達到下列要求。

1) 掌握人工智能方法的優點及其在實際中的應用。

2) 學會對人工智能問題進行分析建模和應用各種計算工具實現問題求解,熟悉對實驗現象的觀察和記錄,實驗數據的獲取與設計,最佳實驗條件的判斷和選擇,實驗結果的分析和討論等一套嚴謹的實驗方法。

3) 鞏固并加深對人工智能原理課程的基本原理和概念的理解,培養學生勤奮學習,求真求實的科學品德,培養學生的動手能力、觀察能力、查閱文獻能力、思維能力、想象能力、表達能力。

4) 通過完成綜合研究性實驗,培養學生獨立解決實際問題的能力,提高學生的科研素質與創新意識。

在培養學生掌握實驗的基本操作、基本技能和基本知識的同時,進一步培養學生分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新意識、創新精神和創新能力,為學生今后從事科研、教學或企事業單位的分析檢驗以及新技術的研發工作打下扎實的基礎。

在實驗組織方面,根據各實驗的目的和要求,學生分為5人1組,指定一個組長,每組選擇1套實驗題目。基礎實驗題目要求達到27學時、綜合性實驗題目選擇1題和研究性實驗題目選擇1題,基礎實驗題目要求在規定時間內,小組獨立完成實驗測定、數據處理,并撰寫實驗報告。實驗過程中, 要求學生勤于動手, 敏銳觀察, 細心操作, 開動腦筋, 分析鉆研問題, 準確記錄原始數據, 經教師檢查,實驗及其原始數據記錄才有效。同時,團隊作業,需要多人分工合作、相互幫助,這樣可以提高人際交往和溝通能力,學會與他人合作,培養團隊創新能力。

3課程學習與畢業論文,科研訓練相結合

人工智能技術在一定程度上代表著信息技術的前沿和未來,通過學習和體驗人工智能的知識和技術,學生能夠在一定程度上了解信息技術發展的前沿知識,這有助學生開闊視野、培養興趣,為今后繼續深造或走向社會奠定堅實的基礎[3-4]。

人工智能的理論和方法廣泛應用于數據挖掘、機器學習、模式識別、圖像處理中,這些內容既是高年級的后續課程,又是現在熱門的研究方向。學習和深刻理解人工智能的理論、方法和應用,對后續課程學習以及今后的研究具有重要的意義。

我院規定大學三年級的學生開始聯系畢業論文指導導師,同時確定畢業論文的研究方向,提前進行科研實踐,以培養實踐能力和研究素質。人工智能課程正好是大三高年級開設的專業課,因此,我們把課程實驗及設計與同學的興趣相結合,引導學生,并提煉和形成學生的畢業選題和課外的科研方向,它是提高本科生研究創新能力的有效手段。

基于新的教學實踐,很多學生的選題都與上述歸納的人工智能若干算法相關,如算法本身的研究和改進,或是算法在各領域,如數據挖掘、圖像處理等的應用。在我們的科研能力訓練計劃中,一批項目和課題,如混合神經網絡的研究與應用、差分演化算法研究與應用、基于協同訓練的推薦系統等,分別受到國家和學校本科生科研項目立項資助。一批三四年級的本科生以第一作者身份在國內核心期刊、國際會議和期刊上發表學術論文,這激發了學生的科研興趣,使學生體會到了創新的樂趣。

總之,課程學習與畢業論文、學校大學生科研項目資助計劃、國家大學生創新性實驗計劃相對接的科研訓練,極大地提升了學生的創新能力和科研基本素質。

4結語

針對人工智能的課程特點,我們積極開展研究型教學、研究型學習,提高大學生的學習能力、實踐能力和創新能力的研究與實踐。我們的教學研究與實踐主要內容包括三個方面:啟發式傳授人工智能解決問題的非結構化的思想;成體系的實驗訓練;以及與畢業論文、學校大學生科研項目資助計劃、國家大學生創新性實驗計劃相對接的科研訓練。這三個主要方面,層層遞進、環環相扣,是體系完整的創新型人工智能教學實踐,新的改革和實踐在教學中取得了令人滿意效果。

參考文獻:

[1] 張劍平. 關于人工智能教育的思考[J]. 電化教育研究,2003(1):24-28.

[2] 謝昆青. 第一個智能科學技術專業[J]. 計算機教育,2009(11):16-20.

[3] 羅輝,梁艷春. 大學生畢業論文與科研能力培養及就業[J]. 吉林教育,2003(10):18.

[4] 金聰,劉金安. 人工智能教育在能力培養中的作用及改革設想[J]. 計算機時代,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)