人工智能普及教育精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇人工智能普及教育，期待它们能激发您的灵感。

篇1

人工智能技术及其应用的发展历史虽然只有短短的50余年，但是它作为信息技术的前沿领域，对社会经济和发展的影响却越来越大。在基础教育课程改革的大潮中，许多国家意识到基础教育领域开展人工智能教育的必要性，努力把人工智能列入技术类教育的教学内容中。作为师范类院校，教授人工智能课是有必要的。? 

（1）为部分优秀的学生将来做更深入的研究打坚实的基础。在面向知识经济的今天，研究获取、表示和使用知识的人工智能学科越来越受到人们的重视。目前人工智能研究被列为中国高技术领域的重点之一。以专家系统为代表的智能化系统在信息技术中也占有重要地位。因此在高等教育中开展人工智能教育和智能化系统的研发，不仅是计算机科学的应用，也是促进各学科服务于国民经济发展的必然趋势。为使人工智能的理论、方法和技术的研究与应用普及和深入，教育重心必须要下移，即从研究生教育向本科教育普及。开展本科层次人工智能普及教育的有效途径之一是在本科高年级开设相关选修课。开展人工智能教育，不仅能够更好地发挥高等院校的育人和科学研究功能，而且能为学生拓宽专业路径，扩大自主学习空间和发展个性创造条件，同时也为营造一个使学生不仅有宽厚、扎实的理论基础，且具综合分析和解决问题能力的环境。? 

（2）为将来从教的学生积聚大量的知识。英国早在1999年，人工智能课程已经作为选修课出现在中学的信息与通讯技术（ICT）课程中。许多中小学还通过机器人竞赛活动来激发中小学生学习人工智能的兴趣，使学生不仅提高了用信息技术解决问题的能力，而且培养了多种思维方式，获得了更多的创新空间。美国现行的中学信息技术课程设置中，将人工智能的内容作为“媒体与技术”层面对12年级学生的要求。澳大利亚的部分中学开设的信息处理与技术课程，人工智能、信息系统、算法和程序设计、社会和伦理道德、计算机系统分别作为5个主题共同构成了该课程的教学内容。在该课程的大纲中规定，人工智能部分的教学内容在高中第3学期为12年级的学生开设，教学时间为10周。? 

在我国，多年以来中学奥林匹克信息学竞赛中一直包含有人工智能相关的题目，涉及启发式搜索、博弈、智能程序设计等问题。2003年4月，我国教育部正式颁布《普通高中技术课程标准（实验）》，首次在信息技术科目中设立了“人工智能初步”选修模块，标志着我国高中人工智能课程的正式起步。? 

我国的新课程标准颁布后，教育部评审并通过了分别由教育科学出版社、广东高教出版社、地图出版社、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，并开发了相应的教辅材料，包括教师用书和配套光盘等。为了配合中学人工智能课程的实施，国内也推出了一些适合中学生学习与体验的人工智能软件和网络资源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步关注中学人工智能教育的开展并将其作为毕业论文的研究选题。一些师范院校适应形势要求，已为师范生开设了与此相关的选修课程。? 

2 人工智能的教育及教学条件现状? 

通过对本人多年的教学过程进行总结，我校的《人工智能》课程教育现状可总结为如下几点：? 

（1)理论知识充裕。但与实践相脱节，特别是在智能科学技术的教育教学方面。尽管知识面相当广泛，而人工智能理论的普及教育以及智能技术的开发与应用仍然十分滞后。? 

(2)同其它普通高等院校一样，在本校，人工智能技术的研究与应用尚未普及，甚至比不上其它院校。这不利于培养学生的科研兴趣及创造精神。? 

（3）缺乏配套实验教材，实验教学内容缺乏，无法培养学生的研究能力和创新能力。只有开设实验项目，才能使人工智能的相关知识具有研究性和综合性。? 

（4）对中小学智能教育的深度及教学方式、教学特点缺乏研究。做为师范类院校，我认为在对学生进行基础知识教育的基础上，要紧抓中小学智能教育的特点对师范类学生进行相关的教育与培训。? 

相对于教育现状，我校的《人工智能》课程教学条件现状要稍好一些，其状态如下：? 

（1）教材使用国家级规划教材，此教材非常系统地介绍了人工智能的基本原理、方法和应用技术，适合本科及研究生使用。在我们的授课过程中，也会适当为学生提供相关的国内其他先进教材，如中南大学蔡自兴教授的《人工智能及其应用》等。? 

（2）为了促进学生自主学习，我们准备了多种类型的扩充性学习资料，加强学生主动学习的意识，包括：课程相关杂志和书籍目录，以及部分重要的参考文献，与人工智能相关的网络资源如优秀BBS、新闻组、网址等。 它们包括了大量的文献资料、本领域研究的前沿动态等。 使用表明，学生非常乐于查阅这些资源。 使学生能通过使用这些资源进行一些人工智能程序设计，探讨一些问题，在课堂讨论中展示他们的收获。? 

(3）校园网的普及与不断优化使本课程有优良的实践性教学环境，能充分满足教学需要。我们拥有较充足的多媒体教室和网络教室，为实现本课程教学提供了物质保障。在网络资源建设方面，全校办公室、教室、学生宿舍和教师宿舍都以宽带网相连，这些硬件设备对本课程教学发挥了重要作用，使本课程教学质量得以明显提高。? 

3 人工智能教学方法及手段的改革? 

针对我们现在所采取的教学方法，我认为存在许多不足，如教学方式比较单一，教学内容偏重理论讲解等，为此，提出以下教学方法的改革：? 

（1）通过多种途径激发学生的学习兴趣。课程的学习效果，直接受到学生兴趣和参与意识的影响。一般来讲，《人工智能》作为一门前沿课程，开始学生学习兴趣很大，当开始接触到抽象理论知识及部分算法时，学生往往感到不易接受。 我们通过各种途径和方法， 激发和培养学生的学习兴趣，包括鼓励学生参与某部分知识的扩充性资料查找,预留一定时间请学生负责对此内容进行讲解，布置学生对某个基本成型的实验进行纠错及验证，降低问题解决的难度。学生因此产生兴趣从而做更深度研究。? 

(2）进行启发式教学。 我们可以尝试在教学过程中不断提出问题请学生思考，启发学生求解这些问题，鼓励学生提出自己的猜想和解决方案，然后摆出教材中的解决方案，并与同学所提出的观点进行分析和比较，这足以加强学生学习的主动意识和参与意识，提高学生学习的积极性。? 

(3）课堂辩论与交互式教学。 组织课堂辩论，讨论的议题可定位为譬如人工智能是否能超过人类智能等有争议的问题。学生通过对这些问题展开激烈争论，激发了学习潜能，明确了学习目标。当然师生间的交流方式还有很多，如邮件互发、QQ留言等，也可在课程网站中的互动平台进行交流。? 

(4）分层次因材施教。 在授课过程中，通过对每个具体学生的学习进度、课堂作业情况进行及时评估，对学生提出进一步的学习建议和指导， 实现个性化的教学。 对优秀学生探讨，可以在教学设计和实验设计中要求其选作部分探索性、创新性的功课和实验，以发挥学生个性优势。对于有意于将来从事中小学教育的学生可以在机器人及人工智能技术发展现状等知识层面对其做问题讲解。而那些看似缺乏兴趣的学生，我们可以用多媒体手段如播放人工智能相关电影及科学小片引起其兴趣，实行逐步引导的教学过程。? 

另外，我们可以尝试双语教学。 采用中文教材和讲授的同时，注重在课程中的关键词同时用英文表示，并适当指定英文参考短文和英文参考书。使学生能够接触国外文献资料，加深对学习内容的理解，获得更宽广的知识。我们也可以在教学内容安排上，注重理论联系实际，将一些人工智能网络上的虚拟实验给学生进行课外上网练习，从而使学生了解算法的具体运行过程， 通过参与达到知识的理解，掌握基本方法和技术。? 

 

根据现有的条件，我们在教学中可以采用多媒体教学和网络课程教学相结合的方法，充分利用多媒体的丰富表现形式，利用网络课程的交互性、情景化等特点，构筑以学生为主体的《人工智能》课程现代教学模式。 对于抽象知识，可通过动画和视频演示，通过声音和图像展示人工智能的历史、人物和前景，做到学生直接而深刻地看到知识的内涵外延。网络课程能较好地实现交互并使学习过程情景化，通过网络课程的课堂练习和章节练习，教师可以评价学生的学习情况，并给学生提出学习建议，从而提高学生的研究力和创新力。我们也可以给学生播放中学《人工智能》课程课堂教学录像，以使学生看到初高中学生的知识范围及深度；同时给学生播放现有的《人工智能》科学成果，让学生看到理论背后的实践；也可以播放科幻片，激发学生想象的翅膀从而有兴趣把人工智能作为将来深造的方向。《人工智能》是一门较新的课程，改进教学方法和手段不仅要靠教师，也应增加硬件设备的投入。如果人工智能能采用智能辅助教学系统或机器人辅助教学过程逼真、形象，一目了然，这样可大大提高学生的学习效率，尤其是提高学生的观察判断能力、发现问题和解决问题的能力。? 

4 人工智能实践教学设计的探讨? 

我们可以在教学过程中，适量开设一些实验和设计，提高学生的动手能力，并加深他们对理论知识的理解，降低理论的抽象度，提升理论的实用性。在近两年的教学过程中，我们会适量加入一些人工智能语言的教学过程。例如，在讲解了“野人与传教士过河”等问题后，我们可以让学生使用Visual Prolog或者C ?++?对算法进行实现；在讲解 TSP 问题的遗传算法解决案例后，指出编码方案、初始种群大小、进化代数、交叉率变异率等因素对求解结果的影响，并要求学生通过实验的方式来分析、理解这些问题，并提出“寻找更有利的解决方案”等问题。把学生的兴趣激发后，为解决这些问题，学生会在课外主动查阅相关文献、相互讨论以实现他们所设计的方案，这样既培养了学生善于钻研和勇于创新的精神又提高了学生的实践与创新能力。? 

参考文献：? 

［1］ 熊德兰,李梅莲,鄢靖丰.人工智能中实践教学的探讨［J］.宿州学院学报,2008(1).? 

［2］ 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教学中的应用与探讨［J］.广东工业大学学报:社会科学版,2008(8).? 

篇2

关键词：机器人教育 现状 问题 思考

一、机器人教育现状分析

在我国，机器人教育作为教学内容进入中小学还处于起步阶段，方兴未艾。2001年，在北京召开了“关注中国未来的竞争力——儿童数字化启蒙”研讨会，会议认为，将数字信息技术介入到传统的幼教方式中去，利用有效的手段与工具对儿童进行数字化启蒙，关系到儿童未来的成长和中国未来的竞争力。2004年，中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会召开了第一届全国中小学程序设计与机器人教学研讨会。在各种研讨会兴起的时候，机器人教育也逐渐引起重视。2000年，北京景山学校将机器人教育以科研课题的方式纳入到信息技术课程中，在国内率先开展了中小学智能机器人课程教学。但是研究性课程的课时比较少，学生一切从零开始学习，要想真正达到研究性学习的目标是很困难的。因此，作为研究性课程的机器人教育整体效果不十分理想。我国教育部于2003年4月正式颁布《普通高中技术课程（实验）》，首次在“信息技术”科目中设立“人工智能初步”选修模块和新增加的通用技术课程中设立了“简易机器人制作”选修模块，从而迈出了我国高中阶段开展人工智能教育的第一步，这也意味着我国的人工智能教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶。然而把智能机器人作为信息技术课、通用技术课列入学校的课程体系，对全体学生进行机器人基础知识的普及教育还处于编写教材、设置课程的起步阶段。学者张剑平指出，国内多数的学校主要还是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法是由学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程教师或综合实践课程教师进行指导，组织学生进行机器人组装、编程的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。以全国中小学计算机教育研究中心郭善渡老师、北京景山学校沙有威老师等为代表的大批一线教师结合自己的教学实践就围绕机器人竞赛、机器人与技术教育，机器人与学生能力和素质的培养等问题展开了应用研究，取得了较好的研究成果。但这些研究成果往往比较零散，重复，缺乏科学系统的课程建设研究。

二、对当前中小学开展机器人教学优点

近年来我国的机器人教育有了很大的发展。教育机器人逐步成为中小学技术课程和综合实践课程的良好载体。教育机器人与学科教育相结合，可以帮助科学、数学、力学等等学科的教学，在国内已经有学者提出机器人与理科教学整合的想法。机器人教育引入校园，对学生至少有以下三个方面的获益。

其一，丰富学科生活，培养动手能力。由于生活水平的提高，现在的青少年自己动手制作玩具及科学模具的能力日益降低，创造发明的意念也渐呈弱化趋势。所有令他们爱不释手的玩具均是玩具商生产出来的，亦即是需用钱买来的。长此以往，将使未来中国少年儿童的求生能力、自我创造能力不断减低、变弱，这对于一个民族的科学发展是十分不利的。自我组装、制造机器人不但会提升青少年的科学兴趣，同时也会从小培养学生养成凡事自己动手的良好生活习惯。

其二，锻炼意志品质，培养团队精神。机器人制作涉及相关领域多种门类的专门知识，青少年必须广泛涉猎，持之以恒，才能有所成就。机器人的制作过程，正是锻炼意志、培养坚韧品质的过程。机器人制作一般都以二人、三人或一个团队的形式进行，群策群力、共同作业，就像体育比赛中的接力赛一样，缺一不可，整体的实力远超出个人的能力的发挥。

其三，激发创新精神，培养科学兴趣。人们一直在思考和探索如何开发青少年智力的问题。参与机器人制作，能使学生自小就对科学产生兴趣，获得科普知识，同时也将激发他们的创新能力。

三、推进机器人教育的思考

在基础教育领域，教育机器人应该和当前的基础教育课程改革相 结合。例如，在小学和初中阶段，可以将研究机器人与“综合实践活 动”有机结合；在高中阶段，可以将教育机器人与“人工智能初步” “算法与程序设计” “简易机器人制作” “电子控制技术”等技术类课 程进行结合， 有条件的学校可以开设 “人工智能与机器人” 校本课程。 事实上， 教育机器人所体现的知识的综合性使它不仅能成为信息技术 教育的载体，也可以成为信息技术与中小学课程整合的载体。在高等 学校中开展智能机器人学科教学，进行多层次的机器人教育，既可以普及机器人知识，加强机器人专业建设， 也可提高机器人的应用水平。应当在 教师教育相关的专业，例如教育技术学、信息技术教育专业 中开设与人工智能、机器人教育相关的课程。各种形式的机器人竞赛 是全球范围内教育机器人应用的重要形式之一，目前这些机器人竞赛 大都集中在诸如灭火、迷宫、足球等等竞技类项目上。要注重通过此 类活动培养学生的创造力、协作能力和技能，为此需要关注竞赛项的 创新性。例如，竞赛项目的设计可以更加关注人工智能与机器人的结合点。

总之 在大力提倡素质教育的今天，机器人的出现为创新素质教育提供 了一个崭新的平台， 信息技术教育未来发展的趋势必然是向机器人教育重心转移目。开展机器人教学，有助于培养学生的创新精神、逻辑思维能力、自主学习能力和对科学的钻研精神，对机器人教育的教学 体系进行研究，使机器人教学完善发展，具有现实意义。

参考文献：

[1]张剑平，.机器人教育：现状、问题与推进策略【I】 .中国电化教育.2006.（12）

篇3

关键词：IRobotQ3D； 乡镇高中； 机器人教学软件； 机器人选修课

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1006-3315（2014）03-022-001

《江苏省普通高中信息技术课程标准教学要求》（2006年）中有一个模块选修5：人工智能初步，本模块的教学应强调让学生体验人工智能技术的具体应用；根据高中学生的知识基础和本校实际情况开展教学；要注意发现有特长的学生并对他们进行有针对性的教学。

而机器人就属于人工智能的一块分支，它是一门集合了应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等多种技术在内的综合实践性课程，它要求学生能够综合地、灵活地运用各种知识，在团队合作、实践操作的学习形式下完成一个个小项目，从而达到培养学生综合运用信息分析问题、解决问题的能力。机器人教学体现了“做中学”的教学理念,在学习过程中强调动脑与动手的结合,从而有利于改变传统的教学方式,为学生的终身学习打下基础。世界发达国家例如美国、英国、法国、德国、日本等已把机器人教学纳入中小学教育之中，我国许多有条件的中小学也开展了机器人教育。

但由于受到经费、师资、器材等因素的制约，在高中阶段只涉及软件的学习，在完全虚拟的3D环境来进行组装，调试，更改，成为一个很好的介入机器人学习的一种可行的途径。

但正因为是全软件的缘故，没法给我们实际环境中的真实的体验，比如轮胎材质的摩擦力，马达的不同转速所带来不同的扭矩感受等，当然这是由于直接的经济问题带来的结果，下面就我使用这款软件所得的感受论述之，以此证明IRobotQ3D用在高中选修教学中还是有其独特的优势的。

核心技术：

IRobotQ3D虚拟机器人软件提供了多个平台，有机器人搭建平台，设计场景调试平台，在线网络对战平台。

场景调试平台突出了基于物理引擎的设计，能模拟真实的物体运动以及物体的密度、质量、速度、加速度等各种现实物理属性，在发生碰撞、受力、摩擦等运动时能模拟出不同的运动效果。

优点：可以选择不同的测试场景，不用制作购买相应的材料。也可以自己定义构造一个测试的环境，天空，陆地，海洋信手拈来。是一个完全开放的任务体系。

缺点：情景不够真实，另外虚拟机器人软件的各种不足，教学中设计的任务往往会忽略很多现实生活中的因素，出现机器人运动过于理想化，虚拟化的现象。使学生对所学习的物理传感器的作用不够真实、深刻。不利于学生思维严谨性和周密性的培养。

搭建平台是3维的，可以360度球形的看整个设计、拼装的机器人，在搭建的过程中只要注意相对应的拼装点连接就可以了，释放起来也很方便。相同的部件可以通过复制的方式完成，减少实际过程的工作量。制作好的机器人可以保存起来，如果要在不同的环境中调用，只要更改一些细节的地方就可以了，着实方便。

优点：可以培养学生的三维空间感，减少反复拼装所花的时间。

缺点：没法体会到实际拼装，动手的快乐。

完成一个项目、构建一个机器人作品，需要考虑机械搭建、建好执行机构、构思控制电路，选择传感器及其安放位置，设计控制逻辑和编写程序等。当这些内容都考虑好并实施后，发现机器人也未必能像想象中的那样工作。这时，就要求制作者仔细分析问题的症结及其解决办法。让制作者按照规定的逻辑一步一步去实验、去探索、去研究，从而真正完成项目机器人的制作。这个过程是个手脑结合的过程，面对相同的任务，不同的思考就有不同的设计和结果。

Noc网络竞赛平台，类似QQ的对战游戏。大家在统一构造好的场景下，各自设计自己的赛车和程序，然后去放在同一环境下竞赛，看各自的成绩，在此过程中大家可以相互交流设计的思路，然后去完善，共同提高！

优点：可以省却比赛必须要面对面的方式，节省其中所要花费的交通、住宿费用，而且在同一台服务器下竞赛，比真实的环境更加公平公正，机器人也没有损坏的危险。

缺点：大家交流时，机器人的直观性不够，相互使用的计算机配置不可能完全一样，或许这点不够公平。

不少虚拟机器人比赛的任务场景华丽，设计新颖，对学生有很大的吸引力和挑战性。在IROBOTQ3D中，大部分任务都具有很强的目标导向性，学生完成任务的情况，只看运行结果就能一目了然，以致学习评价通常都采用终结性评价。

虚拟机器人教学，既有明显的程序特征，又有典型的应用特点，让学生通过虚拟机器人的学习，能够在创新思维、动手实践和解决问题等能力上得到真正的发展与提升，为今后的学习、工作、生活打下良好的基础。

任何事物都是有两面性的，在面对实验器材少、训练场地的制约时，通过开展3D虚拟机器人的学习，能大大的提高我们机器人教学效果，为我们的素质教育提供了一条很好的出路，也应该能在机器人教学（高中）中拥有美好的明天。

参考文献：

篇4

关键词：教育技术；多媒体网络；教育智能化

科学技术的发展使得知识的更新日趋加快，知识总量每三到五年就要翻一番，为了适应时展的需要，人们必须学会认知、学会学习。因此，如何提高知识的传输效率、提高学习效果成为教育所关注的焦点。以信息技术为基础，呈现多媒体化、网络化、智能化发展特征的教育技术日益受到人们的重视。它强调运用各种现代化教育手段，创设教学情景，提高教育教学效果，扩大教学规模。实践证明，在某种程度上，它确实实现了其初衷，很多人对其大唱赞歌，极加美化。但我们有必要对多媒体化、网络化、智能化发展的教育技术做出辩证的思考。

一、对多媒体化发展的教育技术的辩证思考

多媒体通常是指日常生活中的多媒体计算机和与之相关的多媒体课件等。它具有超文本、超媒体功能，而且还可以使文字、声音、图象等一并显示，具有化动静、化虚实、化快慢、化大小并且存储员大、交互性强、信息呈现方式灵活多变等特点。因此有人认为多媒体将取代教育技术领域的幻灯、投影、录像、电视、粉笔、黑板等其它媒体，并且多媒体教学将成为未来教育发展方向等等。多媒体真的那样神奇吗？真的就是“万能”的教学机器吗？回答应该是否定的。

（一）多媒体仅仅是一种，而非多种媒体组合而成的全能媒体

我们认为，每种媒体都有其各自的长处，对某种特定的教学或学习有效，不存在一种人人适用、处处适用的全能媒体。所以，媒体的有效与否要看特定的教学情景和学习对象等，各种媒体教育有其各自的特点和独特的功能，在教学中，应互相补充，取长补短。我国开展多媒体教学仅有几年的时间，正因为对多媒体教学认识的偏差，把其看成是教育现代化的一种标志，所以各单位纷纷申请巨额资金，购置多媒体教学系统，装配多媒体教室，出现了多媒体“热”的怪现象，而且目前这种现象有蔓延的趋势。对此，我们认为，配备多媒体教学设备本无可厚非，没有必要的硬件设备做后盾，要搞好多媒体教学是不可能的。但有的地方购置了设备后，对其倍加珍惜，在教学中根本不舍得使用，平时用布一蒙，仅作为参观、观摩和迎评的样品，这样不仅严重浪费了资源，而且也阻碍了多媒体进入课堂。

（二）硬件和软件能否同步发展，还有待进一步观察

综观全国上下，可以说，真正适合多媒体课堂教学的课件可谓凤毛麟角，已编制出的课件绝大部分是一种课本搬家的形式。另外，商家为了赢利而编制的课件因缺乏学科专家、教育专家的参与，所以根本不适合课堂教学。同时，由于多媒体涌人教育领域速度太快，使大多数教师没有充分的思想和技术准备，而课堂教学目前仍是教学的主要组织形式，在已编制的多媒体教学课件不符合课堂教学，而教师又不能自行制作合适的教学课件的情况下，多媒体不是空有躯壳吗？如此，又如何实现它的作用呢？最后，正像有些学者所担心的那样：既便我们实现了多媒体教学，在教学中也发挥了巨大的优势，学习效率成倍提高，学习效果显著，为获取知识而疲惫不堪的痛苦消失了，别的痛苦是否会来补充呢？我们认为，教育应是促进入全面发展的教育，并非单纯的知识灌输，知识的丰富并不等于人格的完善，在现实生活中，具有丰富知识而人格不完善的人不胜枚举。因此，即使有了多媒体的帮助，使人们获取知识变得容易，我们也应该对多媒体的利弊作出必要的反思。

二、应多关注基于信息技术的网络教育

随着信息技术的发展，以使用信息网络为主要传播工具的网络教育，成了人们关注的焦点，这有其必然的原因。

（一）网上信息资源具有丰富性和再生性

因为任何国家、任何行业、任何阶层的任何人都可以在网上信息，都可以在彼此免费的情况下获得别人的信息，相应的，他们也要无偿地为他人提供资源，所以网上各种信息应有尽有。其信息容旦之庞大、呈现形式之多样、涵盖范围之广是人们难以用数字表达的。而且，网上信息的增减与内容的刷新依据主题的变更和事件的发展而不断变化，从而再生新的信息。

（二）网上信息的交流具有自由性和开放性

任何人都可能根据自己的意愿，去说或做几乎任何希望的事情，与世界各地任何上网的人联络，自由访问各种信息资源。网上不同主题的电子公告牌、新闻组和电子论坛向任何感兴趣的人开放，无论任何观点、任何思想、任何文化都可以在这里找到自己的位置。这正体现了网络的创建者和用户普遍认同的道德规范和信条：进入计算机网络应该是无限制的，所有网上信息应该是开放的、自由的，网络不受任何权力机构的限制。

（三）网上人们的交流具有平等性和民主性

众所周知，传统的人与人的交流最大障碍在于人的差异性，往往难以克服现实的社会地位的悬殊、生活质量的差异和文化层次的高低这样一些障碍。而在网络空间，人们完全可以不考虑自己的社会地位、家庭背景、经济收入、、种族肤色等现实社会无法回避的矛盾，进行一些相对单纯的、非功利性质的精神交流，也可以就共同感兴趣的问题发表自己的见解和看法，交流双方不会产生心理上的负担。因为人们的交流除去了各种社会暗示和物质表象，只有无差别的比特流以共同的特征表达着人们内心深藏的气质，这使相距遥远的人们，丢掉传统的偏见，更加心平气和、心安理得地与他人交流。

三、有必要关注并积极思考智能化现象

智能化是教育技术发展的重要方向之一，也是其发展到一定程度的必然要求。对人工智能的研究已经引起人们的高度重视。在NOTO有关AET研究项目所着重研究的八个问题中，有四项都与人工智能有关，即：任务分析与专家系统、个别指导策略与学习者控制、学生模型建构与错误诊断、微世界与问题求解等。

之所以产生人工智能热，是因为其“拟人”的特点与功能所致，即智能机器能够执行与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习与问题求解等思维活动。并且在语言处理、自动走理证明、智能数据检索系统、视觉系统、问题求解、人工智能方法和程序语言以及自动程序设计等方面获得相当程度的发展。特别提出的是专家系统，它是一个智能计算机程序系统，它应用人工智能技术，根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决需要专家解决的复杂问题。这样，学生就可以直接与专家系统进行“咨询对话”，向其提出问题并得到学生希望的解答。于是有人重新提出“教师将被取代、学生可以自己学习、学校将要消亡”的论调。分析一下这种论调，一方面显露出教师在某些职能作用发挥上存在的缺陷与不足：但另一方面这是一种“技术至上”的偏向表现。

四、在都学实践中，我们应该树立恰当的教育技术观

通过以上分析，我们认为以信息技术为基础的呈现多媒体化、网络化、智能化发展的教育技术有利于提高教育教学效率；丰富学习内容、开阔知识领域；节约师资力量、交流教学经验；加速普及教育、发展成人教育；进一步促进教育改革等，但它也确实已经和将要给教育带来诸多不利影响。但是，我们不能因此而“因噎废食”。实现由我们的特殊国情和时代背景所决定的现代教育技术的跳跃式发展，积极推进教育技术的进步和教育技术的普及应当是我们的当务之急。关键的问题是，我们应该树立恰当的教育技术观。

（一）树立恰当的教育技术的结构观。我们知道，技术由外向内是由工具手段、方法技能和智慧经验三大要素所构成的。教育技术从结构层次上来看就应该由教育工具手段、教育方法技能和教育智慧经验三大要素由外向内有机整合而成。其中，教育智慧经验和教育方法技能处于内隐层，教育工具手段处于外显层。前者是一种无形的、非物质性的而又客观存在的技术，是在人们的社会实践中起到实实在在作用的技术。而且，从某种意义上说，这种技术的作用并不亚于外显的物质性的技术，更不能被后者所取代。

我们认为，教育技术离不开外显的工具手段，但归根结底更离不开人掌握的智慧经验和方法技能，正如知识经济的外在表现是高新技术，而内在核心却是高素质的人才一样，教育技术的核心归根结底是掌握教育技术核心层的人，人对教育技术起最终的导向作用，决定着教育技术的发展方向。因此，第教育技术结构的把握应把对人的理解放在首位，而现实中出现的对教育技术结构的错误理解是导致人们“重”某些方面”、“轻”某些方面的主要原因。

（二）树立恰当的教育技术的价值观。回顾教育技术发展史，我们不难发现，教育技术价值观经历了从人文主义的教育技术价值观到科学主义的教育技术价值观的转变。从哲学意义上讲，人文主义的教育技术价值观以价值理性为依据，重视教育技术的人文价值；科学主义的教育技术价值观以工具理性为依据，重视教育技术的科学价值。在某种程度上，我们不难发现，纯粹价值理性的思变和无为以及工具理性的失衡和异化。

目前，人们对教育技术只看到其物化层面的强大优势，如多媒体化、网络化、智能化、交互化和虚拟现实等，忽略了教育技术的人文价值，结果导致了教育不再注重引导学生思考人生的目的、意义和价值，忽视了学生第完美和健全人性的追求，从而造成学生品德、人格、情感教育的荒疏和缺乏。如上所述的教育技术带来的负面效应就是很好的印证。我们认为，教育技术的价值观应该实现科学主义的教育技术价值观和人文主义的教育技术价值观的有机整合。

（三）树立恰当的教育技术的发展观。从对教育技术的结构认识，我们看到人最终决定着教育技术的发展方向，而人又是处于不断发展和完善的过程中，正如马克思所说：“人不是在某种规走性上再生产自己，而是生产出他的全面性，不是停留在某种已经变成的东西上，而是处在变易的绝对运动之中。”因此，由人决定的教育技术的发展也必须是教育技术的内隐层和外显层的协调、全面发展。

篇5

指导理念：核心素养的三层架构

经常有人问道，与科学课程、信息技术（此处特指计算机）课程相比，机器人课程有何独特性？或者更直白地说，如何辨别一堂课是否属于机器人课？其实，这些问题的背后，关心的是机器人课程到底有何独特的教育价值。

要回答这一问题，可以回到当前基础教育课程改革强调核心素养的语境中来。当下倡导课程改革的人士认为，基础教育的核心要义不是用以培养学生成为单纯的有知识、技能并掌握方法的人，而是使之成为有修养的人，有智慧的人，这样的人不妨暂时称之为有“核心素养”的人。至于何谓核心素养，由何构成，论者观点不一。在此，我们尝试将学科核心素养刻画为三个层次：最底层的“双基指向”（简称“双基层”），以基础知识和基本技能为核心；中间层的“问题解决指向”（简称“问题解决层”），以解决问题过程中所获得的基本方法和基本态度为核心；最上层的“学科思维指向”（可以简称“学科思维层”），指在系统的学科学习中通过体验、认识及内化等过程逐步形成的相对稳定的思考问题、解决问题的思维方法和价值观，实质上是初步得到学科特定的认识世界和改造世界的世界观和方法论。

核心素养的三层架构图

在核心素养的三层架构中，双基层为较低抽象层次的基础层，问题解决层为较高抽象层次的承上启下层，学科思维层为最高抽象层次的高级层；而双基层和问题解决层组成的“四基”，即基础知识、基本技能、基本方法和基本态度与价值观，成为学科思维层的基础，亦受学科思维层的指引，这样达到了向下层层包含、向上逐层归因。

以核心素养的三层架构为指引，我们希望学生能够在机器人课程中不仅学到与机器人相关的基础知识与基本技能，也能获得利用机器人技术解决实际问题的能力，更能形成利用机器人分析问题、解决问题的思维方法和价值观，初步得到利用智能装置改造生活的方法论和认识人工智能的世界观。这一描述，可以理解为中小学机器人课程的整体目标和核心价值所在。为方便理解，我们尝试做进一步描述如下。

双基层：掌握面向对象程序编写的基本方法；理解基于“控制―传感―通信―结构”框架下的机器人运作原理，掌握控制简易机器人的基本方法，知道常用的传感器及其使用方法，了解机器人的基本物理结构和传动机制，能够使用3D打印、激光雕刻等新技术设计结构件；理解测试与调试的工程设计方法。

问题解决层：能够根据实际需求出发，设计创意，搭建简易机器人解决问题；能够利用测试与调试的工程设计方法对机器人进行优化；初步尝试解决“工程”开发过程中的矛盾与冲突，能够运用统筹与折中、成本与效益等工程管理思想优化智能装置的开发过程。

学科思维层：感悟创意思维，形成创造意识，理解从单纯的数字产品的消费者转变为兼有数字产品制造者角色的社会意义；认识迭代思维的一般性并理解其普遍价值；能够认识到标准化构件及其复用之于提升工程质量和效率的重要性；理解抽象与建模是实现自动化求解的基本方法，能够认识到抽象与建模是人类认识和改造世界的基本方法；理解测试与调试、统筹与折中、成本与效益等工程思想，具备认识世界和改造世界的系统思维。

我们认为，具有这些核心素养的课程就可以称之为机器人课程，就可以认为是具有独特教育价值的课程。

平台选择：Arduino的四重优势

机器人教材与其他信息技术教材不同，需要依托某一特定的机器人器材。不同的器材，在教育价值的体现上存在差异。本套教材将采用Arduino套件，可以说，选择开源硬件作为中小学机器人教材的载体，将是政府许可的中小学教材中的第一次，也是一次颇具挑战性的尝试。那么，我们为什么选择Arduino而不是其他品牌？它能否有效承载上述核心素养的培养？

毋庸置疑，市场上面向教育的机器人产品丰富多样，据不完全统计，至少有二十多个品牌，但是哪些产品适合课堂普及教育，需要有一些关键指标对其电子元器件、编程环境、外形结构进行测评。我们认为，教育机器人除应满足《国家玩具安全技术规范》等强制性国家标准外，结合基础教育的特点，可重点考察如下指标：①经济性：机器人及其配件价格低廉，甚至部分配件可由教师自制或进行二次开发；②方便性：方便装备和使用，甚至可以在现有学校计算机机房中开展实验而无须专用教室，有适用不同年龄段使用的编程环境，有封装良好的电子元器件及函数库；③功能性：交互性强，配件丰富，编程环境友好，运行速度快，可以支持各种创意设计；④稳定性：搭建的机器人结构稳定，材质较好，接口不易磨损，元器件性能稳定；⑤规范性：具有通用的技术标准；⑥教育性：元器件封装程度和功能设计符合科学性和教育性要求，能正确地向学生传递科学知识，适应适用学段学生的认知水平，并有丰富的共享资源供师生学习、参考。以这些指标为参考基础，就普及教育需要而言，以Arduino为代表的开源机器人套件应当是目前最符合要求的硬件平台。

事实上，就普及教育而言，相比其他品牌，Arduino的优势特别体现在如下四个方面。

开源硬件。与其他机器人品牌（闭源硬件）相比，作为开源硬件，Arduino有两方面的优势：一方面不受单一厂商的约束，可以避免产品、技术和价格上的垄断，避免信息技术教育历史上类似“微软培训班”的诟病，抑或逃离“乐高培训班”的宿命，可以正大光明地摆脱为某一产品服务的嫌疑，为找回教师尊严和机器人教育的普适价值回归奠定基础；另一方面有丰富的开源共享资源可资利用，有大量的作品创意和代码可供模仿和借鉴，有成熟的Arduino开源社区（例如，论坛：http：//.cn/community/forum.php，http：///forum.php；QQ群：319059620，101680302）探讨技术问题和教学问题。

国际标准。Arduino具有通用、开放的技术标准，有大批的国内外厂商设计和制作基于Arduino技术标准的机器人产品或相关电子产品。采用Arduino作为机器人教育平台，一方面方便国际交流与对话，可以借鉴国际同行的机器人教育研究与实践经验，缩小与发达国家的技术积累和教育经验积累差距，形成可能的后发优势；另一方面，可以避免闭源产品因各自为政而产生的技术标准不一的问题。技术标准不统一，自成体系，互不兼容，不仅导致零配件无法通用而造成技术依赖或重新采购新品牌而造成的浪费，而且容易出现不利于基础教育的科学性问题，如相当部分的闭源产品包括某些国际著名品牌配套的编程语言甚至不能正确表达三种基本程序结构，给知识结构尚不成熟、不稳定的中小学生带来不必要的误导或认知冲突。显然，这样的机器人品牌不适合基础教育的需要。

价格低廉。毫无疑问，对于中小学机器人普及教育而言，价格低廉是一个重要优势，特别是对于地区差异明显的发展中大国而言尤为重要。那些价格动辄几千甚至上万元的名牌机器人显然不符合当下普及机器人教育的条件。当然，Arduino机器人价格低廉之于普及教育的意义显然不仅在于学校“买得起”，更在于“用得好”。其潜在的逻辑是，对于普及教育而言，能否充分发挥教育价值是第一原则，而性能卓越是第二原则。尽管Arduino与某些高端机器人品牌相比可能存在性能上的差距（事实上此种差距正在不断缩小），但是就教育价值而言，Arduino完全可以保证上述核心素养的教育。因此，基于第一原则，我们有理由相信Arduino将成为后起之秀，占据基础教育市场的半壁江山，事实上，在大学教育领域，Arduino早已“占山为王”。换言之，某些发达地区的学校因在经济上较为充裕而采购价格高昂的名牌机器人，或者某些经济能力有限的地区和学校，为了追求“高大上”的“形象工程”需要，压缩其他教育投入而竞相采购名牌机器人，这两种做法本质上都是对教育经费的浪费，是不必要的奢侈投入，只会加剧地区之间教育经费投入的失衡。相反，选用Arduino机器人，实质上是对无序竞争的教育经费投入的一种约束，从这个意义上说，选择Arduino机器人而不是高端机器人品牌，是促进教育公平的一种表现。

扩展性好。Arduino的扩展性体现在两个方面，一是因技术上具有良好的兼容性而形成了成熟的产业链；二是嵌入式特性使其能够广泛应用于各种电子产品原型的开发中。技术层面，源于开源硬件的特性，具有通用技术标准，Arduino平台具有很好的兼容性，不仅可以与Scratch、Flash、Android、Processing等编程环境结合，还可以与其他电子元配件结合，甚至由于Arduino的良好兼容性，已有不少机器人品牌公司已在或计划在原有产品基础上开发Arduino版本的机器人套件。应用层面，因技术上的兼容性，Arduino具有丰富的功能强大的扩展模块，可以控制各种传感器、电机、网络通信、3D打印机、激光雕刻机等，有利于开发各种各样的创新教学项目，因此在教育领域，它不仅可以作为机器人课程的平台，还可以借由机器人课程自然过渡到创客教育，Arduino本身也是目前创客教育的标配之一。而其他机器人产品往往缺乏这种扩展性，难以开展自由、开放的创意设计和制作。也正因为此，我们认为Arduino相比其他机器人品牌，在上述机器人课程核心素养的承载上更具优势。

内容设计：内容串联的两条线索

在具体教材内容的设计层面，我们采用了明、暗两条线索串联整体内容。下文将以我们正在编写的小学机器人教材（共2册）和初中机器人教材（共1册）为例，介绍其主要设计思路。

明线方面，主要以聚类思想为指导设计教材内容的整体框架和章节结构。所谓聚类，又可理解为类聚，即根据事物具有的某种相似的属性，将其聚集为一类。聚类化课程设计思想，就是依据某种线索组合一系列教学项目，形成具有内在联系、螺旋上升和发散结构的教学单元，循序渐进地展开课程。根据已有研究，大致有三种聚类方式：以相似的功能聚类，以相似的目标聚类，以相似的技术思想聚类。在本套教材中，三册内容的顶层聚类线索为：“计算机控制机器人―机器人控制计算机―机器人的自主控制”。其中，六年级上册侧重“计算机控制机器人”，其二级主题以机器人组成为线索，按“控制器―驱动器和执行器―传感器”分别聚类设计各单元课时；六年级下册侧重“机器人控制计算机”，即侧重计算机与机器人之间的通信与交互，但也会适当兼顾到“计算机控制机器人”与“机器人的自主控制”，实现上下衔接；八年级下册侧重“机器人的自主控制”（即输入与输出的自动化），按输入与输出为线索由易到难进行二级主题（单元）的聚类，如“数字输出与模拟输出（LED）―数字输入（电子骰子）―模拟输入（蜂鸣器）―单电机控制（风扇）―双电机控制（小车）”。

暗线部分，即将核心素养渗透于每个单元和每节课当中。以蜂鸣器单元（第七课：机器人唱歌、第八课：火灾报警装置）为例，其核心素养如下。

双基：了解蜂鸣器、火焰传感器的工作原理，知道模拟传感器的一般使用方法，能够根据音频对应的数值编写音乐程序；了解模拟输入的概念，能够正确插线；了解串口监视器的作用和使用方法。

问题解决：能够设计创意制作有趣的机器人发声互动作品；能够根据生活需求设计创意制作有应用价值的报警装置。

学科思维：感悟创意思维；掌握同类问题的建模思想和方法，以及测试与调试方法。