小学人工智能教学范例

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小学人工智能教学

小学人工智能教学范文1

关键词:人工智能教育;计算思维;算法编程;最大效益

1引言

人工智能作为连接未来的教育,面向中小学进行普及,很大程度上带来的是逻辑思维能力的提升和思维方式的改变。当今中小学人工智能教育已经成为一个炙手可热的话题,各类资源纷纷涌现:国家课程、校本课程和校内教育活动、相关学科竞赛活动、校外培训机构开展的相关教育活动等。以人工智能为主题的各类教学内容五花八门。信息技术教师要认真解读国务院颁发的《新一代人工智能发展规划》,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广[1]。以深入浅出、通俗易懂的教育方式,使学生理解人工智能教育与信息技术教育、编程教育与智能机器人教育的区别。探索通过选择合理的AI编程语言和设计AI活动情境,有效地实施人工智能教学,培育人工智能素养。展开计算与推理,模拟与拓展人类的认知和思维的人工智能科普活动,包括信息学、创意编程、智能设计、智能机器人项目。探索人工智能教育各学段相关课程存在的形态。构建基础教育人工智能课程内容框架和知识体系。

2人工智能核心概念

2.1人工智能教育。中小学人工智能教育的目的不是让学生做研究,而是要让他们对人工智能产生兴趣,进而确立职业目标,成长为AI技术领域人才。中小学的人工智能教育中,要关注的不应只是提供很多的硬件,而是应该关注给青少年培育人工智能的核心素养。从感知、认知、创新三个层次构建在教学中的学习任务和效果达成。从经历认识带来对人工智能特征识别等方面的了解,帮助学生识别和分辨人工智能应用、体验、理解、设计这一过程;从体验带来对人工智能真实场景的了解,帮助学生内化成为意识;从理解带来概念、原理的分析,帮助学生深层理解,从而学会主动选择人工智能;从设计带来学生动手实践的真实应用,帮助学生理解人工智能解决问题的方法设计。这样可以达成从不同层面对人工智能的能力素养培养。

2.2计算思维培养模式。人工智能教育的核心是计算思维。目前人工智能研究五个方面:自然语言处理、计算机视觉、语音识别、专家系统以及智能机器人。计算与推理、机器学习、传感与控制都与算法编程密不可分。算法编程是计算思维赋能的重要平台。理解人工智能核心素养概念,清晰计算思维在中小学人工智能教育中的地位和作用,培养学生的计算思维和问题求解能力,达到人工智能教育课程的核心目标。以此带动信息学竞赛、创意编程、创新AI作品、智能机器人的“四翼”蓬勃发展,培养出越来越多有创意、能创新、勇创业的新时代科技苗子。

3AI活动课程建设

3.1AI课程的灵魂。人工智能课程的灵魂是计算思维。人工智能作为信息技术的前沿科学,始终以计算机产生人的智能、学习超过人的智能为目标。中小学人工智能课程应以逐步提升计算思维能力为目标,导入项目活动任务,从“情境导入、建构项目任务、分治小问题、优化问题解决的算法”等方面逐步展开课程实施。计算思维的创新发展必将促进人工智能教育的蓬勃发展。

3.2算法编程的普及。在中小学阶段,人工智能相关课程要渗透编程教育,鼓励用算法编程提优提质智能机器人、创意电脑作品、益智游戏活动水平,从而在活动过程中理解人工智能核心素养概念,清晰计算思维在中小学人工智能教育中的地位和作用,培养学生的计算思维和问题求解能力,达到人工智能教育课程的核心目标。开展人工智能教育要注重普及性,围绕计算机算法、图形化编程和Python等核心内容,研究图形化编程\Python\C++在不同学段(年龄)的适用性,使学生通过需求分析、构思算法、设计流程、编写程序和调试验证等过程来加深理解编程思维的方法与步骤。学生在知、情、意、行的动态学习中,逐步提升认知、决策与创新能力。算法语言的讲授要考虑普及性和接受性,要浅显易懂,操作简单明了,循序渐进。通过降低教师的授课难度推进算法语言课程的发展速度。

3.3分学段推进。算法语言教学目标是分学段实现的。推动算法语言普及,力求做到“一马平川”。小学低年级阶段可以认识图形化编程、图形化的指令积木搭建程序,从兴趣出发,认识人工智能,辅以体验机器学习、人脸识别、图像识别人机交互和无人机等技术。三年级开始可以逐步掌握图形化编程,辅以掌握基本的语音识别、图像识别、智能翻译和手势识别等图形化编程工具。五、六年级可以初步掌握Python这种跨平台的计算机程序设计语言,融入计算机算法促进Python的学习。适当增加语文阅读与表达、数学游戏化学习、英语分级阅读等方面的智能应用。七、八年级可通过问题导向进行项目式学习,初步学会应用Python代码驱动智能机器人行为,提升AI创意编程、智能设计、智能机器人的竞技水平。各阶段学有余力的学生可以进行C++程序设计语言的学习,深化计算思维能力的培养,参与信息学竞赛。通过中小学人工智能教育的学习,提高学生参与人工智能科普活动创新源动力和学习人工智能学习的兴趣。

4教学实施策略

4.1从娃娃做起。邓小平提出的“计算机普及要从娃娃做起”,为中国的计算机产业发展铺垫了道路。在智能时代的今天,要培养智能时代的合格公民。人工智能教育普及要从娃娃抓起,为学生终身学习和发展奠定基础。广泛搜集国内外人工智能教育及国家对人工智能人才的培养方式,在中小学构建人工智能教育模式,从娃娃开始培养人工智能技术方面的人才。4.2编程学习生态链盖茨说过:“应该让孩子们从小就学习编程,这与学习语言一样重要,它能培养孩子们的创新性新方法,学习解决问题的技能。”从人工智能认知、人工智能科普、人工智能赋能编程教育三方面来探讨人工智能生态下如何构建编程学习生态链,培养学生的计算思维、设计思维、工程思维,培育适应终身发展和社会发展需要的核心素养[2]。在线学习教育开展计算思维教育,平衡教育资源,把创造性学习螺旋和游戏化教学理念融合到开展人工智能启蒙教育中,让学生运用算法抽象模型,进行一些自主探究实践。

4.3一核四翼展开教学。以“一核四翼”展开实效性研究,在计算思维的培养过程中开展计算思维培养与人工智能教育的研究探索。4.3.1算法编程优先机器学习是人工智能领域的热点。机器学习算法正是其它算法的延伸。通过算法编程,才能模拟或拓展人类的认知和思维的机器学习。中小学开展的信息学竞赛、AI创意编程、智能设计、智能机器人项目等人工智能活动都是以算法编程为基础。4.3.2四翼为载体“四翼”为载体,展开计算或推理,模拟或拓展人类的认知和思维的AI活动。理解传感、运动、控制知识,并能够用于人工智能科普实践;理解人工智能算法基础,能用数学建模、算法编程工具等体验人工智能工程问题;培养学生的创造力、设计能力、动手实践能力、沟通协作能力;培养学生的计算思维和工程思维[3]。

4.4教学技艺。算法是程序设计的灵魂。算法教学是程序设计语言教学的基础。程序设计语言教学是算法教学的必要的延续。4.4.1浅入深出算法是解决问题的方法和步骤,是一种数学建模。教师在程序教学中要遵循浅入深出原则,通过问题分析理解简单特例的解决,减轻对算法的畏难感,渐渐深入、步步推算、数学归纳形成算法。让学生对算法和程序设计有一个感性认识到理性认识的经历,以降低学习的难度。例如,解决“一猴子登台阶,一步上一阶,也可以一步上二阶。登完N级台阶共有多少种不同走法?”该问题的算法,从简单规模入手:n=1时,有1种走法;n=2时,有2种走法;n=3呢?朴素的枚举有3种走法;n=k呢?让学生发现规律(f(k)=f(k−1)+f(k−2)),进而激发学生建立算法的兴趣。经历了实验、尝试、归纳证明等阶段逐渐形成建立在简单的数据结构上的算法(重复执行:a=a+b,b=a+b),并用程序去实现(见图1),让学生体验成功的喜悦。4.4.2融合数学知识计算机算法和数学算法是有区别的,但又密不可分。因此教师在教学过程中,可以从学生熟悉的或感兴趣的数学问题出发,进行算法与程序设计教学。从解决“反向输出三位数”这个问题的算法可以看出,因为学生有数学基础,所以容易写出如下算法Python代码:m=int(input("输入一个三位数:"))a=m//100;#求百位数ab=(m%100)//10;#求十位数bc=(m%100)%10;#求个位数cprint("%d%d%d"%(c,b,a))但从计算机算法角度考虑,优选以下的算法:m=int(input("输入一个三位数:"))a=m%10#分离个位数am=m//10#右移一位求新的mb=m%10#分离个位数bm=m//10#右移一位求新的mc=m%10#分离个位数cm=m//10#右移一位求新的m=0print("%d%d%d"%(a,b,c))分析该算法第2第3行的语句,基本上是重复写了三遍。最大优点是:逐位分离数字,容易移植到循环体中。通过“n=n*10+a”逐步收集分离数a,最终反向输出多位数。这充分体现了算法的严谨性、多样性、优劣性。4.4.3引导自主创新“学起于思,思源于疑”,学生探索知识的思维过程总是从问题开始,又在解决问题中得到发展和创新。算法与编程教学过程中,学生在教师创设的情境下,动手动脑,探索对知识的理解[4],寻找客观规律,建构算法,自始至终参与这一探索过程,并对已解决的问题寻求新的算法,不断发展创新能力。例如,对于图2几何图案,引导学生囿于二重循环for(图3),不断创新算法以解决一类问题。4.4.4合作学习教师在算法设计教学中多设计一些学生互相配合完成的目标任务,增进学生的合作意识,培养他们的团队精神[5]。例如,图2(3)的菱形图案的算法建立,可以组织合作学习小组,共同挖掘现有数学知识,探讨基于图3算法框架的数学模型。坐标法:在菱形中心建立直角坐标系,如图4所示。这样很容易引发出算法参考代码:foriinrange(-k,k+1):forjinrange(20+abs(i)):print('',end='')forjinrange(n-2*abs(i)):print('*',end='')print()对学生来说,也可以引导他们应用解析法来共同完成该任务的新算法。算法的探究无止境,积极引导学生发散思维,激发他们的学习兴趣,在不断应用知识迁移、不断进行创新的同时提高教师自身的信息素养水平[6]。教师不仅是计算机学科的基本概念、基本知识和基本操作的传授者,更重要的是成为学生学习计算机知识、掌握计算机能力的引导者和领路人。

5结束语

本文主要探讨的价值在于:让学生了解人工智能的概念、应用方向以及实现原理;理解计算机编程知识,能够使用编程语言提升人工智能科普活动的品质。探索人工智能教育形态支撑计算思维培养的目标;探索人工智能教育与信息技术教育、编程教育、智能机器人教育、STEM教育、创客教育的关系;探索人工智能普及教育各学段相关课程应该以怎样的形态存在;如何以最小的代价,取得人工智能普及教育的最大效益。

参考文献

[1]王顺晔,王宁,刘大勇,冯越.中小学人工智能教育现状调查及对策研究.电脑知识与技术,2019(11):15-18

[2]居晓波.智能生态下开展编程创新教育.中小学信息技术教育,2018(2):21-25

[3]中国的“AI+教育”进击之路,走到哪了?.

[4]费燕.数学课堂中学生自主能力的培养.教育教学论坛,2010(10):55-61

[5]龚娟丽.浅谈数学教学中的能力培养方式.新课程学习(下),2011(02):155

小学人工智能教学范文2

【关键词】人工智能;教学模式;网络空间

一、研究背景

为响应国家号召,经广州市教育局评审,广州市越秀区东风东路小学成为广州首批人工智能课程改革实验校,将人工智能课程纳入常规教学。作为一个新兴领域,人工智能教育发展迅速。但如何设计小学人工智能教学的流程、网络空间支持的小学人工智能教学模式以及如何对该模式的效果进行评价等成为亟待研究的问题。本文以科学理论为指导,分析小学人工智能教学流程,并结合网络空间支持人工智能教学的功能和作用,试图构建网络空间支持的小学人工智能教学模式。人工智能课堂教学应该以项目式学习开展,重构教学组织方式,创设有利于学生开展项目学习的数字化环境等。但实际上,项目式学习的开展仍需要进一步加强指导。现实中,大部分教师采用讲授法、体验式学习等教学方法落实知识传授与素养提升。因此,以科学理论为指导,结合教学实践,构建一个具有较强操作性的小学人工智能教学模式,对促进小学人工智能教育发展有着积极的意义。将人工智能纳入常规课堂,面临着很多的挑战。一是课时短,任务多。每周只有一节信息技术课,在40分钟时间内要完成多项任务是很困难的。二是常规课堂缺乏深度学习,学生只能是蜻蜓点水般带过所有任务。三是课堂上学生思维得不到充足的训练。因此,开发一种新的教学模式迫在眉睫。新模式应该具备以下特点:一是情境化,使学生将所学知识与实际生活联系,运用工具将创意转化为作品,让生活更美好;二是网络化,突破常规课堂限制,通过网络把学习空间延伸到校外,解决课时不足的问题;三是结构化,在学习过程中对问题进行分析归纳,建立思维模型,促进创新思维的发展。

二、课例分析

基于多元融合的人工智能教学模式具有情境化、网络化、结构化特点。其具体实施过程分为创设情境、发现问题、分析问题、探究建模、初步制作,还有不断迭代设计、分析讨论和作品发布等步骤。原来这些过程都是在一节课完成的,时间明显不够。所以,教师把整个教学流程分成激发思维、思维建模、拓展思维三个模块。依靠网络空间把第一、第三模块放在课外进行,而最核心的思维建模部分则留在常规课堂中。笔者将以“智创节能校园”为例,展示该模式在小学人工智能教学的具体流程以及网络空间对各个环节的支持作用。

(一)激发思维

激发思维模块属于课前导学,分成创设情境、发现问题和分析问题三个环节(见图1)。该模块利用网络空间开展,其优点在于地点灵活,可以应用媒体资源、在平台讨论和便于划分小组。

1.创设情境

学生可以通过网络平台充分讨论、了解各自的想法和特长。有些学生是外向型的,适合做作品介绍;有些学生是实干型的,适合动手操作。通过讨论,教师可以把不同特点的学生分在一起,互相取长补短。

2.发现问题

在发现问题阶段,教师通过网络平台发布视频文字、语音等资源创设情境,引导学生从情境中发现有价值的问题。教师通过网络调查问卷,了解学生对问题的想法。图2是一张校园一天的用电情况图,世界各国正面临能源危机,学校中也有浪费能源的情况。请学生思考:图中的13点和19点,已经放学了,用电量和上课时为什么持平呢?

3.分析问题

在这个阶段,学生可以根据问题展开头脑风暴,分析其中原因,然后选择对应工具解决问题。通过网络,教师可以发布各种工具传感器的说明,让学生逐一比较后选取最合适的工具来解决问题。经过讨论,大部分学生认为是放学后忘记关电器造成浪费的。有些学生觉得可以用超声波传感器通过距离探测是否有人,有人的话再开灯,这样能够大大节约能源。这个时候,教师可以加以引导,利用已经学过的超声波传感器知识引导学生更深入地思考解决问题的办法。之后,有学生提出可以用光敏传感器探测外围光线。如果阳光灿烂,那么教室里面不需要开灯,只有天气不好、光线微弱的时候才开灯。对问题有了初步了解后,教师可以引导学生进入核心环节——思维建模。

(二)思维建模

计算思维是信息技术学科核心素养之一,对学生计算思维的培养非常重要。做好这一步,学生能很好地将学到的编程知识迁移到新的情境中。思维建模部分分成探究建模、初步制作和发布分享三个步骤(见图3)。利用常规课堂开展思维建模的优势在于以学生为主,教师引导、帮助学生解决在上一环节的困难。学生通过小组合作讨论,按之前构想初步形成作品。教师可以根据学生的课堂表现给予评价。探究建模阶段,教师可以对之前的新知识进行概括后再让学生分组合作探究,构建出思维模型,并且画成流程图(见图4)。根据流程图,学生可以利用平板电脑上的软件编辑程序,利用人工智能套件搭建作品的外形,在发布平台上展现初步作品。

(三)拓展思维

有了初步的作品后,课程就可以进入拓展思维环节了。利用网络平台,学生可以将作品不断迭代设计、讨论分析、再制作。这一模块是在课后利用网络开展的(见图5)。

1.拓展延伸

在学校,除了教室之外,还有走廊、操场、食堂等地方。教师可以引导学生思考,能否根据这些地方的特点来设置节电装置;除了电灯,校园还有风扇、电脑、投影机等设备,相关的节电装置又应该如何设置;除了用距离、光线控制电器的开关,温度、声音等条件是否可以;等等,促使学生从多维度去完善自己的作品。

2.多元评价

小学人工智能教学范文3

关键词:大学教育;人工智能;方略

随着人工智能理念的不断普及,为避免在大学教育过程当中违背教学理念,忽略教学本身的现象,在当前改进过程当中,要把握人工智能对大学教育带来的技术变革,从大学教育的本质出发,科学运用人工智能的同时,还要积极地采取应对策略,时刻秉持大学教育的初心。那么,针对人工智能对于大学教育带来的冲击,应当采取哪些应对措施呢?

一、丰富教育项目

在大学教育开展过程当中,随着教育方式的变革,机器带来的变化越来越大。学生越来越多地借助网络技术,在线搜索工具等方式,实现在网络上课在家学习。单个院校的概念消失,学期教育模式也被全年学习逐渐取代。为此,要重点强调合作的关系,要不断地对教育项目进行开发,在节省经济成本的基础上,以学生就业方向为主,融入更加灵活的教育项目。在满足学生兴趣和需要的同时,更加便利学生学习方式[1]。

二、加强国际合作

在人工智能发展的影响下,也逐渐地延伸了全球课堂,为进一步提升学生的学习信心,要加强国际合作。通过跨国学科的开展,为学生将来更好地接受教育,积极地参与到学习过程当中,为更好地就业提供基础。例如,在新加坡院校改进过程当中,政府采用了未来技术项目,通过明确建立两个发展指标,为学生培育提供一定的渠道。通过发挥学生适应性的学习技能,来对国际当中的气候变化、金融等国际性问题进行探讨,鼓励学生勇于尝试,强化学生认知能力,为社会提供更加优秀的人才。

三、落实资金支持

在当前教育模式当中,文科面临的困境日益显著。部分传统名校逆势而行,增加了对人文学科的支持力度,加大了对文科的资金支持,借助实际行动来表明哲学、人文、音乐、艺术在大学教育当中的重要性。从哲学的角度出发,阅读、思考以及辩论是大学教育的核心内容,通过学生的参与,为研究领域提供背景的同时,让毕业生能够获得终身受益的哲学理念。文科是技术进步的重要决策者,在文科的有力支持下,为社会发展奠定坚实的基础[2]。基于全球化的发展理念,大学的成功并不来源于“赶时髦”,而是通过学生找到更多的发展机会,不断地提升在文科方面的专业技能,集合在线课程以及传统课程的优点,而促使学生在新领域当中不断地探索和发展。

四、结合技术以及文化

受人工智能的影响,文科的地位也逐渐提升,具体主要通过文学、宗教、音乐、历史语言等形式,来将我们对世界和社会的体验进行记录。在感受纽带意识的同时,选择有利可图的职业。从营销的角度出发,在定性分析时,不仅仅只是依靠数据,还遵照人性的本能,从动机和需求出发,来对相应物品进行营销。此间,文化能力的提升在算法时代的基础上占据着十分重要的优势,能够深入到人性问题当中,对问题进行分析。因此,在应对人工智能的过程当中,要拓展教育,延伸到兴趣、哲学探索以及技术领域当中,来向成功的方向迈进。将与就业有关的技术以及文化与学科知识相结合,也是当前院校首要的发展方向[3]。在文化以及技术两种能力具备的基础上,使学生思维变得灵活。根据具体的工作场景来进行自我调整,在良好沟通能力以及团队协作力的应用下,深入对其他文化的理解,落实技术与人文艺术的结合。

五、实行裸教教学

裸教教学的理念来自于股撤院校院长乔斯•安东尼•伯温,他认为,在高等教育开展的过程当中,要从课内外技术实用出发,创造新工具。学生获得的知识不一定多,就能提出好的问题,具备相应的技术能力,主要在于学生们有能力进行改变,从中获得新的数据信息,对虚假信息进行辨认,拓展思维[4]。在大学教育的过程当中,智慧来源于相互学习,从而带动学生能够在学习当中学会接受、共存以及竞争。从总体的角度而言,针对人工智能带来的影响,作为大学教育机构,要合理地进行区分,把取其精华,去其糟粕的理念贯彻到其中,秉持着未雨绸缪的发展理念,才能在应对过程当中获得一定的主动性。

六、结语

受人工智能的影响,大学教育的普化程度越来越高,降低了学术标准,而且也相继导致学位和证书膨胀贬值。学校在开展教育的过程当中,已经逐渐发展成一个新自由主义机构,把知识以及课本当作投资,把学生作为了经济的来源,导致整个大学教育沦为商业化产物。官僚机构扩张,国家资助少,市场价值观逐渐向垄断地位发展,人工智能的冲击,使得大学已经出现了生存危机的问题。为此,针对当前的发展局势,在改进大学教育的过程当中,要不断地丰富教育项目、加强国际合作、落实资金支持、通过把技术以及文化结合起来等方式,来应对人工智能对大学教育产生的影响,推进大学教育工作能够更好地落实。

参考文献:

[1]赵慧臣,张娜钰,闫克乐,梁梦.高中人工智能教材的特征、反思与改进[J].现代教育技术,2019,29(11):12-18.

[2]胡沛然,李远亮,周毅,等.人工智能时代高校教育技术中心的功能定位———以上海交通大学教育技术中心为例[J].现代教育技术,2018,28(11):67-72.

[3]竟成.“计算思维培养与中小学人工智能教育”论坛在北京大学教育学院召开[J].中小学信息技术教育,2019(Z2):6.

小学人工智能教学范文4

一、“四无粮仓”整合课程的框架

随着课程改革的推进,小学课程呈现多元化和生活化的特点,教师可将富有趣味性、探究性的学习素材作为课程主题,引导学生从生活中发现问题,自主学习与合作探究,激发自身潜力,促进个性发展。笔者在开发项目式学习课程的过程中,坚持用信息技术整合多学科的数字化教学理念,采用多样化的课堂教学形式,开展整合式学科课程教学活动,旨在培养学生的综合素养。在实施过程中,笔者强调学生的主体地位,根据学生的年段和学习特点,设计了不同的教学内容,以学生体验、探究和互动为核心,培养学生的实践能力。以小学三至六年级跨学科整合拓展课程“四无粮仓”为例,笔者将仓前古建筑“四无(无虫、无霉、无鼠、无雀)粮仓”作为学习活动素材,分年段开展教学:从粮仓的电脑绘画到三维设计,再到3D打印与人工智能创意,让学生经历调查、研究、构图、设计与创造等过程,实现学科知识的整合和优化,对知识形成全面的认知(如图1)。

二、细品“粮仓”构造,探索绘画技术

笔者在建构课程过程中,注重学生的操作与实践,引领学生通过个性化的创造性学习,对不同学科的知识内容进行感知、整合,在掌握信息技术知识的基础上发展创新思维。

(一)收集学习素材

电脑绘画课教学前,笔者引导学生学习“四无粮仓陈列馆”的内容知识,让学生初步了解粮仓:粮仓是用于存储粮食的场所,用于安全存放粮食。学生借助移动终端搜索有关“四无粮仓”的资料,了解粮仓的基本构造。笔者以“四无粮仓”为素材,用PPT呈现三年级学生的传统美术作品,研究“粮仓”的构图、着色特点(如图2-1)。在此基础上,笔者呈现多幅粮仓图片,为学生提供参考素材。以此帮助学生建立绘画的理念与空间意识,提高学生的观察能力和审美能力。

(二)运用电脑绘画

笔者利用信息技术便捷和形象的优势,探究铅笔、刷子、橡皮等电脑绘画工具的使用方法,激发学生学习电脑绘画的兴趣。教学过程中,笔者引导学生掌握绘画的构图与配色方法,注重学生的课堂参与和绘画体验。笔者利用素材,在电脑绘画课中整合传统美术知识开展教学,提高信息技术课堂的实效,鼓励学生利用绘画工具中的点、线、面等信息符号绘制景物特征,简练表征生动的图画,建立学科间的联系,达成目标(如图2-2)。

【教学片段】笔者用课件出示两幅粮仓图片,即美术课上的作品和电脑绘画作品,指导学生从线条、颜色和构图等视角进行观察,描述它们的异同点,并思考绘画所需材料。学生回答:用到了铅笔、橡皮、绘画纸、颜料笔、调色板等绘画工具。为激发学生的探究欲望,笔者提示他们电脑绘画软件也带有这些绘图工具,并且功能更强大。以绘制“四无粮仓”为例,笔者先介绍电脑绘画软件界面中各个模块的功能;接着重点讲解“粮仓主体”的建构方式,并让学生自主绘画;最后,做小结,明确构图注意事项及画笔选用要领,要注意画笔的粗细及图画的配色等问题。教师利用信息技术,在课堂教学中开展多种形式的体验活动,让学生在实践中探索,加深对学科知识的感知和理解,形成创新意识。同时,在课程整合教学过程中,教师利用信息技术的趣味性和创造性,让学生在丰富的体验活动中,增强技术与艺术整合的感染力。

三、布局设计平台,建构模型结构

教师在信息技术支持下开展多学科整合课程的教学,改变了传统的教学模式,为学生创新性学习创造了条件,有效提升了教师自身综合实践能力,为指导学生运用已学知识解决身边的复杂问题提供了参考依据。

(一)认识3D技术

3D技术是对设计的物品进行虚拟化的三维技术。教师可利用计算机软件的图形编辑功能,帮助学生设计具体、生动的三维效果图,完成立体图形的整体建构。3D技术作为教学技术软件运用于信息技术课堂教学,符合小学生的空间思维发展规律。笔者利用3D软件创建了三维图形,帮助学生直观感受立体图形的抽象与变化,提高了学生的空间感知能力。

(二)运用3D技术

笔者在教学过程中,结合学生前期的调查研究情况,明晰“四无粮仓”建筑构造特点,引导学生利用3D设计软件自主完成粮仓的三维构建与创新设计。笔者带领学生利用“3Done”三维设计软件,对软件工具进行运用:选择“基本实体”中的“圆锥体”和“特征造型”中的“圆角”命令,完成圆锥仓顶的圆角设计(如图3-1);执行“特征造型”中的“移动”命令和“草图编辑”中的“偏移曲线”命令,完成对仓体的整体建构(如图3-2)。

【教学片段】在学生了解3Done软件的工具功能后,笔者用课件出示任务一:利用3Done软件建模,设计“四无粮仓”的仓体部分。在学生自主设计3D模型过程中,笔者给予引导和帮助,提示他们如果遇到困难,可以打开之前学过的笔筒PPT文件,边学习边设计。然后,笔者引导学生完成任务二:对粮仓的圆锥仓顶进行设计,搭建仓体。最后,笔者课件出示任务三:美化粮仓,对粮仓进行装饰。教师利用信息技术开展富有趣味的3D设计活动,能有效转变传统的教育模式,将信息技术中的趣味设计、智能创造、创意思维、模仿操作等实用性技能融合于素质教育中,增强学生的信息化教育观念。

四、注重目标引领,尝试创新制作

在信息技术支持下,笔者根据趣味性的学习任务的设置要求,组织学生参与设计、制作和运用等学习活动,积极体验,培养自主思考和合作交流意识,提高自主解决问题的能力。

(一)认识3D打印技术

3D打印是一种使三维模型快速成型的创意技术,即以数字模型文件为基础,借助粉末状金属或塑料等材料,实现逐层打印物体。近年来,3D打印课程渐渐走进中小学信息技术课堂,在培养学生创造性思维的同时也为学生带来了真实的学习体验[2]。3D打印技术应用于信息技术课堂教学,使得学生的操作和体验更具探究性,整个制作过程实现了以下目标:学生经历了“四无粮仓”的探究过程,活动更具趣味性。

(二)运用3D打印技术

教学过程中,笔者引导学生利用3D打印技术,实现“四无粮仓”中部分结构的立体化和可视化的打印与制作,让学生进一步感受“四无粮仓”的实用性,践行了对农业文化遗产的保护和创新。在四年级学生三维设计“四无粮仓”的基础上,笔者鼓励学生选用不同的材质、贴纸和颜色对粮仓进行美化,并利用3D打印技术制作部分粮仓结构(如粮仓接口、粮仓通风管等),最终实现对“四无粮仓”模型的整体搭建(如图4),提高学生的动手操作和审美能力。在整个项目式学习过程中,学生自主学习与操作探究,在互动体验中参与粮仓的整体设计与操控,借助信息技术实现跨学科整合,接受创新思维训练的教学模式,增强了创新意识和实践能力。

五、借助智能技术,建构智慧课堂

在小学课堂上适时地融入智能化教学手段可以为教育改革开辟新的路径。以信息技术项目教学为例,教师可以创设“人工智能+教育”的课程资源,为培养学生的创造能力提供新的实施方案,着力推动学校智慧教育持续发展。

(一)认识人工智能

中小学人工智能课程如何开发,通常的做法是以电路模块的拼搭、程序的设计调试等内容的学习为基础,采用讲授、自学、互动等教学模式,引导学生逐步地掌握各机械模块的基础知识和编程技巧,提升动手实践、逻辑推理与思维创新能力。人工智能技术在中小学课堂上被广泛运用。该技术的应用有效地改变传统的课堂教学模式,为课堂增添了趣味性和活力性。教师组织学生利用现有的信息技术课程基础,开展小组合作学习,让其亲历问题的探究、解决的过程,可实现信息化教育资源的整合与运用。

(二)运用人工智能

小学人工智能教学范文5

【关键词】人工智能;音乐教育;应用

引言

人工智能,即为AI,作为计算机科学的一个重要分支,主要作用于人类智能的模拟、开发及扩展,其涉及十分广泛的学科内容,诸如计算机视觉、机器学习等。总的而言,人工智能研究的一项主要目标即为让机器可从事一些常规情况下需要人类智能方可实现的复杂工作。近年来,人工智能在诸多学科领域得到推广应用,并收获了丰硕的应用成果。音乐教育领域便是人工智能的应用领域之一,并逐渐转变成音乐教育的发展趋势,人工智能在音乐教育中的应用不断收获获得进展,并对音乐教育的教学理念、教学方式方法等带来了极大冲击。基于此,本文对人工智能在音乐教育中的应用展开研究探讨。

一、人工智能在音乐教育中的作用

人工智能在音乐教育中起到至关重要的作用,且主要表现为:其一,可促进优化师资水平。近年来,人工智能不断呈现出取代低技能功能的趋势,对于音乐教育而言,人工智能可直接优化音乐教师师资水平,究其原因在于人工智能可有效取代一些严格意义上算不上是“音乐教师”的教学人员,学生和家长将不断提高对智能机器的认同度。另外,音乐教师借助人工智能可更为高效、便捷地开展自我学习,进而使师资水平得以不断优化。其二,可促进提高教师教学质量及效率。依托人工智能的大数据分析,教师可迅速了解学生的学习水平、学习背景等情况,如此一来,教师便可迅速地进入教学工作者的角色,为学生开展有效的教学工作,满足每一位学生的教育需求,有效提高教师的教学质量及效率。其三,可提高学生学习效率。音乐学习是快乐的,也是枯燥的,要想掌握一定的音乐技能,需要学习者投入大量的时间、精力,而并非每个学习者都能坚持到最后。通过引入人工智能,可调动起学生学习音乐的主观能动性,帮助学生认识到自身学习中存在的不足,督促学生学习,进而切实提高学生学习效率。

二、人工智能在音乐教育中的应用

(一)人工智能化电子乐器的运用

近年来,人工智能技术不断取得突破性进展,由此使得智能化、人性化的电子乐器不断推陈出新。这些智能化电子乐器不仅可存储种类繁多的乐器音色,还可实现对各种音色的有效编排,使各式各样音色可依据相应的行为指令开展有序的音乐演奏,该种乐器功能显然是传统乐器所难以实现的。所以,人工智能化电子乐器凭借它们所具备的这些优点,被音乐教育者引入至音乐教学课堂中,引导学生学习运用该种新型的智能化电子乐器。如此一来,以往要求多人协作方可实现演奏的乐曲,如今通过一人便可在该种乐器上开展演奏。这一情况为音乐教育提供了全新的教学模式,即学生在教学课堂上可开展自主创作,通过发散自身的创作思维,将各种乐器音色汇集在一起进行创作,然后可进行现场播放,如此可为学生投身音乐实践提供极大便利,进一步促进收获更令人满意的音乐教学质量。例如近年来众多电子乐器生产厂家纷纷推出了多样形式的智能钢琴,仅需启动开关,钢琴便可按照预先设置完毕的程序,主动演奏附带有各种技巧及乐器音色的钢琴曲。这一新型的音乐功能取代了传统的手动模式,一系列智能化、人性化的音乐编程功能代替了以往较为复杂、繁琐的操作方式,因为这些智能乐器不论是在音乐品质上还是在音乐编排上均收获了长足进步,所以,它们不断被引入至如今的音乐教学中,并且不管是大学音乐教学,还是中小学音乐教学,该种乐器均适用,还适用于传统的钢琴课群体教学、音乐理论教学等等。

(二)人工智能音乐软件的应用

随着计算机技术的不断发展,市场中出现了一大批与计算机技术相关的人工智能音乐软件。这些人工智能音乐软件使得以往要通过音乐合成器或音乐从业者处理编辑的音乐任务,仅需交由计算机便可实现,由此极大地提高音乐数据的处理能力及拓宽音乐信息的存储空间。该种音乐软件拥有十分强大的使用功能,用户可自由地开展编辑、调整、录制,对多种不同音乐元素开展人工智能处理。如今,该种音乐软件已在音乐教学中得到了推广,并切实为音乐教学工作带来了诸多便利。人工智能音乐软件在音乐教学中的应用,不仅可为师生教与学提供一个交流互动的平台,还可使传统音乐教学方式发生极大转变。首先,不管教师在音乐教学课堂上教授何种知识,学生均可通过这一音乐软件对教师所教授内容展开更细致深入的了解,学习掌握各项音乐元素的特性及功能;其次,依托这一先进的音乐软件,学生可实现音乐感知,切实感受各项音乐元素的魅力;最后,教师还可借助这一音乐软件与学生进行合奏,通过倾听学生的演奏,以提高对每位学生音乐知识学习情况的有效认识。例如在音乐教学课堂上,教师可先弹奏一个问句,然后要求学生弹奏一个答句,亦或教师先弹奏一段乐曲,然后要求学生予以重复,或者要求学生即兴再创作。通过该种教学模式,不仅可实现师生的交流互动,还可帮助学生更好的感受音乐,进而调动起学生学习音乐的主观能动性,不再只是一味被动接受教师传授的内容,深入了解每项音乐元素的特征及功能,并了解这些音乐元素在构建过程中的构建方法。

(三)人工智能互联网技术的应用

因为人工智能乐器、软件在音乐教育中的推广,使得音乐教育中衍生出一系列新型的音乐课程及音乐教学方式。在音乐教学中,诸如作曲、作品赏析等相关课程均可运用这些智能化的教学方法,进而使学生在开展创作过程中可自由地进行修改、播放、录制等,为学生进行音乐创作提供便利。近年来,人工智能互联网技术飞速发展,学生可通过网络系统采集自身需求的音乐元素、音乐知识,使学生在音乐学习中获取更好的音乐体验。依托人工智能互联网技术在音乐教学中的音乐,使传统音乐课堂不断趋向于网络化的教学模式。在教学课堂上,不仅教师与学生相互间可开展音乐交流,学生与学生相互间的交流互动也变得越来越频繁。师生在教学课堂上可有效凭借网络化教学优势,加强彼此间的交流沟通,进而有序提升音乐课堂教学质量。人工智能互联网技术的应用,使传统音乐教育发生了极大转变,首先对传统音乐理念带来了极大冲击,其次革新了音乐信息的获取方式。互联网凭借自身特征,使音乐教学可摆脱时间、空间的限制,实现远程化的音乐教学。依托互联网,为师生获取音乐信息提供了诸多便利,不仅可快速采集自身需求的音乐信息,还可采集大量其他相关的音乐资源,信息量十分广泛。然而,因为互联网信息繁多复杂,学生通过互联网学习并不一定能收获预期的学习效果,所以,学校应当设立网络音乐教学课程,教师可借助互联网采集丰富的音乐资源,也可依托互联网为学生解析各式各样的音乐信息,以加深学生对音乐知识的掌握。如今,互联网已然转变成音乐教学中必不可少的一部分,人工智能互联网技术延伸至音乐教学课堂中,可拓宽学生知识视野,使学生从以往仅仅是在教材上学习音乐知识,拓展至整个互联网的音乐知识均是学生的学习教材,以此使学生不断学习,不断提高自我。

三、人工智能在音乐教育中应用的发展趋势

未来社会,人工智能在音乐教育中的应用,有可能帮助学生揭示他们在音乐学习过程中存在的问题,涵盖多样丰富的音乐资源,为学生提供他们实际需求的音乐学习资源,以此更好地提高音乐教育及学习的效率。例如在对儿童群体开展钢琴教育过程中,人工智能便可通过帮助学习者寻找到更优质的师资资源,并依托人工智能所提供的网络平台获取到高水平的音乐授课,进一步使学习者可切身体验到来自音乐与科学技术有机融合的魔力。除此之外,未来的人工智能还可能实现对音乐教师语言、情感的有效解读,并可紧随音乐教师的人性化教学方式,进一步使机器呈现的音乐趋于更广、更深。需要注意的是,未来人工智能在音乐教育中的应用同样可能出现一些局限性:首先,来源于音乐教育特殊性的局限性。人工智能在音乐教育中的应用主要发挥的是辅助性作用,诸如可实现对音乐教学中音阶、音程、大小调、琶音等基础理论的传授,然而对于音乐教学中感性方面的问题,诸如音乐情感、音乐内容表达、音色等,人工智能存在一定的局限性。其次,来源于业内人士认同度的局限性。人工智能技术在音乐教育中仍有待获得广泛业内人士的认同与接受,大部分业内人士认为音乐是需要被感知的,机器在体验人类各式各样复杂情绪上存在一定的局限性。

四、结束语

总而言之,随着人工智能的不断发展,得以在音乐教育领域得到广泛渗透和推广,实现了音乐与科学技术的有机融合和交互,很大程度上推动了我国音乐教育事业的发展。因此,我国音乐教育教学工作者必须要革新思想观念,提高对人工智能在音乐教育中的有效认识,加强人工智能在音乐教育中的科学合理应用,紧扣人工智能在音乐教育中应用的发展趋势,积极促进我国音乐教育的健康稳定发展。

参考文献

[1]邹孟雨.人工智能及其在音乐教育中的应用[J].北方音乐,2018,38(15):162.

[2]张静华,韩璞.人工智能在网络教育中的应用研究[J].计算机仿真,2014,31(2):259-263.

[3]刘健.人工智能在网络教育中的应用探讨[J].计算机光盘软件与应用,2014,9(6):244.

小学人工智能教学范文6

[关键词]人工智能;幼儿园;教育活动

近年来,人工智能技术正在深刻地改变着人们的生活方式、思维方式乃至生存方式。2017年7月,国务院《新一代人工智能发展规划》,首次将人工智能提升到国家发展的战略层面,意味着我国对人工智能的重视达到前所未有的高度。为了培养信息技术人才,我国长期以来将学生的创新精神和实践能力作为国民素质教育的重点。《中国学生发展核心素养》研究报告中指出:“核心素养以培养‘全面发展的人’为核心。”[1]学前教育是基础教育的起始阶段,儿童是国家的希望和民族的未来。随着国家对人工智能的高度重视,幼儿园将人工智能技术应用于教育活动之中,不仅有助于促进教育发展战略的落实,更有助于促进幼儿信息素养的提高。

一、人工智能与幼儿园教育活动的适切性

人工智能(ArificialIntelligence)是指能够模拟人类智能活动的智能机器或智能系统。[2]人工智能的最突出特征是与人类行为智能的相似性,具体包括推理、学习、寻求目标、解决问题和适应性等要素[3]。人工智能时代的到来,对人类的生产和生活造成全方位冲击。进入21世纪以来,人工智能对教育领域的发展也产生重要影响。在此形势下,如何借助人工智能技术实现教育模式的变革和人才培养方式的创新,成为世界改革发展的重要议题与挑战。在人工智能的冲击下,国务院于2017年颁布了《新一代人工智能发展规划》和《国家教育事业发展“十三五”规划》,旨在推动人才培养模式和教学方法的完善。目前,人工智能走进高校与中小学课堂的现象已屡见不鲜,然而学前教育领域对人工智能的应用还较少见。人工智能的发展势必对学前教育的发展产生影响。基于二者之间的契合性,本文主要有以下两点思考。

(一)培养目标的新转向

人工智能作为一门新兴的技术科学,其宗旨是尝试模拟甚至超越人类的思考和工作方式。人工智能不仅给人类发展带来前所未有的福利,而且为人类带来了前所未有的挑战。在此背景下,人类究竟何去何从成为世界性议题。从知识层面而言,传统教育模式以硬性知识学习为主,而这些硬性知识正是当前人工智能发展的数据基础,人工智能技术下的产物很容易替代人类完成这部分内容。因此,人工智能使人才培养目标发生新的转向,即不仅追求人才的硬性知识水平,而且更加关注人才的软性知识程度,如信息搜索与加工、问题发现与解决、技术完善与创新等。教育是国家培养人才的主要途径,人才培养目标的定位决定国家改革与发展的价值取向。无论我国还是发达国家,都已充分认识到人才培养目标的重要性。进入21世纪以来,我国相继出台诸多政策法规,改进与完善人才培养模式和教育教学方法,其根本目的在于培养具有全新价值观和知识技能的人。“人生百年,立于幼学”,学前教育是国民教育体系的重要组成部分,对幼儿的培养情况直接关系到未来的人才培养质量。因此,学前教育阶段是人才培养的奠基时期。什么样的儿童才能符合国家未来的人才培养目标?结合新世纪人才培养的具体指向来看,我们要培养具有好奇心和主动探索能力的儿童,培养具有软性知识和能力的儿童,培养具有创新意识和能力的儿童,培养具有思考意识和解决问题能力的儿童。人工智能时代的来临,正在让幼儿园的教育目标悄然无息地发生变化。

(二)培养方法的新变化

人工智能对传统教育方法也造成巨大的冲击。人工智能时代更加强调开放、多元、个性化的学习体系,一对一学习指导、个性化自主学习和社会化交流协作成为新的发展趋势。而传统的学校教育包括幼儿园教育采用标准化、规范化学习体系,学生的知识获得以“传递—接受”模式为主。受人工智能的影响,当今时代的教育目标也在不断地实现深度变革。因此,人才培养方法也应由“被动接受”到“主动学习”转变,强调个体之间在学习过程中的分享、交流、讨论与合作。《幼儿园工作规程》中明确指出:“幼儿园的教育活动应是有目的、有计划引导幼儿生动、活泼、主动、多种形式的教育过程”[4]。儿童的学习不是单一的知识学习,更多的是在亲身体验、直接感知、动手操作等过程中获得相关早期经验。幼儿园的教育活动不同于其他教育活动,主要是由幼儿身心发展特点和规律决定的。因此,幼儿园的教育活动蕴含着独特的内在精神实质,蕴含着先进的幼儿教育理念,而人工智能的出现为个体发展和个性化学习提供了更多机会与平台。从幼儿园教育活动自身的逻辑特点出发,教育活动本身具有极强的目的性和计划性,而人工智能需要严谨的思维逻辑和科学的操作方法。从一定层面来看,二者具有较强的适切性与吻合性。

二、幼儿园教育活动应用人工智能需遵循的原则

幼儿的身心发展特点和规律决定了幼儿园教学的独特性。随着人工智能时代的来临,如何有效运用与创新成为新的议题。很多学校甚至幼儿园为了迎合时展趋势,盲目追求现代化设备设施,这与人工智能与教育融合的初衷背道而驰。因此,教师对人工智能的认识应该更理性、更客观。具体而言,幼儿园教育活动应用人工智能需要遵循以下三点基本原则。

(一)以幼儿的发展为前提

随着素质教育的不断深入和完善,人工智能与教育更好地融合俨然成为未来课程改革的热点。1999年,《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确提出,实施素质教育应从学前教育抓起。而与其他教育阶段相比,学前教育阶段的课程具有自身特点,其“生活化”比较鲜明。游戏作为学前教育活动的主要表现形式,以儿童身体、认知、情感和社会性等方面的全面和谐发展为总目标。因此,教师要充分认识到人工智能与幼儿园教育活动的深度融合不是静止的,而是一个不断发展和变化的动态过程。无论人工智能是否以及如何应用于幼儿园教育活动,教师都要在应用和创新过程中牢固树立“以幼儿发展为本”的教育理念,灵活应用与创新人工智能教学方法,促进幼儿园课程的改革与完善。

(二)以幼儿的需求为根本

日益成熟的人工智能技术为人类提供了快速便捷的生活和思维方式。受教育者能够通过人工智能享受到适合自己的个性化学习,而不再被局限于固定的空间和时间之中。3~6岁的儿童发展存在较大差异,因此,满足个体差异是学前教育的重要教育理念。人工智能可以为幼儿教育活动的设计与开展提供帮助,有助于激发幼儿的学习兴趣。但幼儿园教育活动及幼儿本身对人工智能的需求差异较大,因此,人工智能的实际应用应以幼儿的实际需求为准,切忌盲目追求“高科技”“高智能”。儿童的学习不是被动接受信息的过程,而是以自己的方式主动选择、加工、建构自己知识经验的过程。

(三)以幼儿的体验为基础

学前教育活动的开展要与真实生活相联系,把真实、有意义的生活内容纳入幼儿园教育活动之中。“对儿童来说,最重要的不是掌握科学,而是以直观的图片和形象来充实他们的精神世界”[5]。正如瑞士心理学家皮亚杰所指出,幼儿早期经验的建构是在实际感知、真实操作中逐步发展起来的。我国《3-6岁学前儿童学习与发展指南》中也指出:“幼儿的学习是以直接经验为基础,在游戏和日常生活中进行的。”幼儿学习的主要特点是在做中学、玩中学、生活中学,通过亲身感受、体验、操作、探究,不断发展对自我、他人以及环境的理解与认识,进行有意义的建构。因此,教师要解放幼儿的头脑、双手及嘴巴,给予幼儿更多探索和感知世界的时间和空间,让幼儿在活动中多看、多听、多说。幼儿园要创造时间和机会,让幼儿在操作和体验中感受人工智能给生活带来的变化与影响。这种有意义经验的获得,不仅有助于培养幼儿的初步逻辑思维能力,还有助于发展幼儿的信息素养和科学精神。

三、结语

人工智能时代的来临,已经对人类的生产和生活方式造成了重要影响,未来教育改革的重要趋势是与人工智能更好地进行深度融合或改革创新。素质教育的实施是为了培养具有创新精神和创新能力的学生,是为了促进学生全面、充分、和谐发展。而学前教育阶段作为基础教育的重要基石,对个体的塑造具有奠基作用。借助人工智能对幼儿园的教育活动实现改革与创新,是未来学前教育领域改革发展的趋势。

[参考文献]

[1]核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊,2016(10):1-3.

[2]朱巍,陈慧慧.人工智能:从科技梦到新蓝海———人工智能产业发展分析及对策[J].科技进步与对策,2016(11):5.

[3]柳现民,张昊,郭利明,等.教育人工智能的发展难题与突破路径[J].现代远程教育研究,2018(3):30.

[4]蔡迎旗,沈立明.当前幼儿园教育活动中还存在的几个突出问题[J].学前教育研究,1998(2):11.

[5]约翰•杜威.学校与社会•明日之学校[M].赵祥麟,任钟印,吴志宏,译.北京:人民教育出版社,1994(6):56.

小学人工智能教学范文7

关键词:计算机课程;高校教育;计算机应用

0引言

高校计算机教学是基础课程,学生通过对计算机基础的学习,掌握必备的计算机办公知识,提高学生对信息技术的基本认识,提升学生对计算机以及信息技术的兴趣。更有必要的是,使学生能够认识和了解计算机语言,为今后的技能提升奠定一定的基础。目前高校的计算机基础课程教育理念还存在一些问题,制约着课程的建设和学生计算机能力的提升,需要教学人员能够从自身工作中明确认识到不足之处。

1计算机技术在工作中的具体应用

随着信息化程度的不断提高,计算机作为终端设备已经在各行各业中广泛应用,计算机技术也逐渐成为企业和机构日常办公的基本内容。因此,对于人员的计算机操作能力也逐渐成为重要的技能要求。目前除了专业计算机方向的岗位之外,其他岗位对计算机技术要求最多的就是基础软件和行业专业软件的操作。高校在进行计算机基础的教学时,往往以基础软件的操作为主,其他专业软件由各个专业的教学开展教学活动。随着计算机技术的不断提高,各个行业都已经研发了相关的专业软件。尤其是工程专业,计算机应用软件的开发为工程建设技术和管理内容提供了很有利的支持,极大地提高了工程建设的整体效率。不管是计算机基础应用还是专业软件应用,都需要高校学生通过在校学习来熟练掌握。

2信息技术在高校教育中未来的发展方向

VR技术囊括了计算机、电子信息、仿真技术,是一种综合性的信息技术的实际应用。目前VR技术已经在多个领域开始进行尝试性的应用,因其新鲜有趣的形式和内容,赢得了广大用户的一致认可。在教育领域,VR的应用也是比较有前景的。VR虚拟现实技术的自主性、交互性、感知性、存在感决定了VR教育的趣味性、自主性和互动性,这些都是传统课堂所不具备的。最重要的是VR教育可以让学生更能沉浸到学习当中,学习效果极佳。因此,在教育中引入VR虚拟现实技术势在必行。目前,许多互联网和计算机企业都开始投入开发VR教学设备和系统,有些教育机构也开始使用,这为学校的教学模式的改革提出了一个新的方向。2018年,教育部与微软合作,共同开发针对我国高校及中高职院校的虚拟现实技术的教学应用和培训及实验室的项目,这个项目主要围绕新技术技能人才的培养、教育教学实验室建设。同时,中国也在自主推进现代信息技术与教育教学深度融合,大力推动互联网、大数据、人工智能、虚拟现实等现代技术在教学和管理中的应用,打造适应学生自主学习、自主管理、自主服务需求的智慧课堂、智慧实验室、智慧校园。2018年,在南昌的一所小学的实验室中已经采购了15台多功能的VR设备,每个学生都有机会体验VR设备下的学习过程,尝试不同的学习体验。

3信息技术在高校及社会生活中的实际应用

3.1高校教学课件的制作

信息技术与高校的教学紧密相关,尤其是计算机专业方向的教学。采用信息技术进行课件的制作和讲解,是当下教学的主流理念。在本专业的计算机基础教学中,笔者在计算机教学中通过PPT所制作的计算机基础教学课件《汉字处理软件Word-表格处理教学改革》取得了不错的效果。课件利用表格、文字、图片的形式进行详细的讲解和说明,在详细介绍课程内容的基础上,也添加了实际生活的应用案例,如图1所示。利用信息技术所制作的课件,不仅对高校学生的学习形式产生改变,同时也能够促进学生对信息技术的应用产生一定理解和认识。

3.2信息技术促进了智慧校园的兴起

高校是学生学习和国家科研的场所,任何在社会上开展的先进的技术一般都会在高校这种相对封闭的环境中进行试验。智慧校园这种形式,就是以信息技术为基础的物联网技术的完美体现。从科学的定义上来讲,智慧校园就是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境,这个一体化环境以各种应用服务系统为载体,将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。从2010年开始,浙江大学首次提出“智慧校园”,经过将近十年发展,智慧校园已经在绝大部分院校中实现,同时也开始向中小学校园中延伸。“智慧校园”并不是虚无缥缈的内容,而是与学生和教师生活紧密相关。比如,高校学生通过校园一卡通可以一卡走遍学校,图书馆借阅书籍、食堂就餐、洗澡、上机、选课等行为,都可以通过一个卡片来进行操作。有些地区智慧校园与智慧城市的建设相接,学生甚至可以用校园一卡通出行和购物。不管是学习还是生活,学生还是习惯性地运用互联网思维模式来思考和解决问题,同时也能根据当下“智慧校园”的模式,更好地运用“智慧校园”的内容为自身的生活和学习提供服务。目前,已经有多家信息技术企业开始投入到“智慧校园”的建设上来,比如科大讯飞公司推出了“智慧校园”系统产品,利用人工智能推动各个阶段的教育变革。其中在校园管理上,科大讯飞“智慧校园”解决方案覆盖了学校的教务处、学生处、校办等10余个部门,系统提供了60多个应用,满足了常态化校园管理需求。在此次智慧校园建设中,为应对新课改等最新的教育政策,科大讯飞基于深度神经网络的分类算法,推出了智能排课系统,有效地避免选课冲突,实现在同等教师资源的前提下的志愿满足率最优。不仅有效的规避人工排课的缺陷,同时最大程度地满足了学生的个性化需求。

3.3信息技术的发展产生了新的经济形态

信息技术的发展促成了“互联网+”的社会理念的实现,通过与社会生活的密切结合,产生另一种新的经济形态。2015年3月,总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划。在政府工作报告中提出,“制定‘互联网+’行动计划,推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展,引导互联网企业拓展国际市场”。“互联网+”所产生的新的经济形态,不仅对高校教育的发展发挥了一定的效果,同时更与高校学生将来的就业形式和就业环境紧密结合。在“互联网+”的环境下,高校计算机课程所要求的不仅仅是基础信息技术,同时也需要对先进的互联网理念和技术进行深入的学习和掌握,才能在大环境下取得良好的工作成绩。有些尝试以互联网形式进行创业的学生,更加需要提高自身的信息技术的素养,因为信息技术已经成为自身赖以生存的资本。

4高校计算机教学创新的思路

4.1改变计算机教学理念,提高学生创新思维

高校计算机教学理念不应该处在停滞不前的状态,而应该随着时代的发展不断地更新和改革。这种教学改革的理念不仅能够提升自身的教学质量,同时也能够促进学生的创新思维意识。计算机教学的不断革新,使学生能够使所学的内容与当下的社会实践紧密结合,使学生能够更好地应用。同时,要培养学生在计算机学习方面的创新思维,使学生能够在学习中找到乐趣,才能有主动学习的动力。

4.2紧密与时展结合,强化学生实践教学

计算机技术的应用对社会的发展和改变是显而易见的,这也是高校计算机课程培养人才的根本理念。学生只有通过学习计算机知识,能够熟练地操作计算机相关软件,建立计算机程序和语言的理解和学习能力,才能在未来的工作中具备自主学习的能力。因此,高校在进行计算机教学中,应该在实践教学中与时俱进,及时更新和完善相关的计算机设备和系统,切实为学生营造良好的学习环境。另外,各个专业的课程应该在日常课程训练中尽可能地让学生通过使用计算机来进行作业。比如可以让学生制作电子课件、演讲稿的设计等。这样不仅能够对学生的计算机基础进行训练,同时也能够让学生认识到计算机课程的重要性,而且能够强化计算机基础知识。

4.3鼓励学生深入探索高级信息技术

高校计算机基础课程介绍的是信息技术最简单的一部分,同时也只是未来工作中的简单应用。若是在未来工作中能够有突出的工作水平,需要在计算机技术上进行更深入的探究,无论是硬件设备还是软件系统,都可以通过相关的课程进行深入学习和研究。因此,高校教师应该能够在日常的课程中提出一些高级计算机相关的问题,激发学生的好奇心、求知欲,使学生主动地进行高级信息技术的探索。这样不仅能够开拓学生的思维,同时还能够掌握一项十分重要的生存技能。

5结论

综上所述,高校计算机教学改革依然有很大的空间。这不仅需要高校教学人员通过教学实践总结和改善,同时需要教育管理人员认识到当下现代化的信息环境对高校计算机教学的冲击,从教学管理的角度来考量计算机教学的改革思路,建立先进的课程体系和考核标准,才能从根本上解决高校计算机教学的困境。

参考文献:

[1]赵思佳,尹婷.关于“互联网+”背景下高校计算机教学改革的几点认识[J].信息与电脑(理论版),2017(9):239-240.

[2]王玉芬.高校公共计算机基础教学改革的探讨与实践[J].鞍山师范学院学报,2005(4):72-73.

小学人工智能教学范文8

关键词:问题学生;学生数据分析;教育教学;教学质量

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

1.学生。大学生自我认知的内部差异比较大,表现为不同性别、年龄、年级、政治面貌、生源地的大学生在不同的维度上的差异。可以选择性地将部分信息定期推送给学生,让学生对自身有很好的认知作用。2.教学人员。可以选择性地将信息分享给辅导员、班主任、课程老师、心理咨询中心等教学人员。教学人员可以因材施教、防患于未然地对学生进行课程、心理辅导监督,改善学生学习效果,降低问题学生概率,从而从总体上提高教育教学效率和质量。3.管理人员。将数据分享给学校的管理人员,使得学校对学校的教育教学效果和质量有很好的认识和监督作用,用于持续改进学校的教育教学方法。必要时采取有效及时的管理手段,解决教育教学中出现的突发问题。4.学生家长。正如前文所述,学生家长对于学生的了解和关心程度远远高于教育人员。但是目前学生家长,尤其是大学生家长,了解学生状况的渠道只能来自于学生自身的片面信息,严重的缺乏信息渠道。针对云南在校90后大学生与父母的交流现状的问卷调查显示[8]:86.53%的学生会选择用电话与父母沟通;51.84%的学生每周都会与父母联系;29.8%的学生会假装同意父母的观点;23.7%的学生与父母存在沟通障碍时会选择放弃。因此将信息及时反馈给家长,可以在家长的参与下对学生的学习、心理、行为等方面上的监督。从而改善学生学习效果,降低问题学生概率,从总体上提高教育教学效率和质量。

三、结语