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刘江岳刘奕林
来源:《中国教育信息化·高教职教》2021年第01期
要:为了顺应国家发展、时代发展,积极开展中小学人工智能教育具有十分重要的意
义。[1]中国人工智能教育的研究与开展尚处于起步阶段,目前面临着教学内容紊乱、缺少统
一课程标准、缺乏实践手段、师资短缺等问题。文章采用了人工智能领域的多项关键技术,以
建构主义理论与启发式教学法为理论基础,历时近一年时间,设计并开发完成了面向中学生的
智慧狗”人工智能教学辅助系统。文章首先基于中学生的认知水平能力开发了人工智能基本原
理的入门微课,基于机器学习与深度学习技术构建了卷积神经网络模型的训练系统,基于计算
机视觉构建了卷积神经网络模型的实测系统。在此基础上,针对零基础初学者与已入门学习者
人工智能知识水平的不同,文章设计了两种学习模式及数十种训练方式,以帮助不同能力水平
的学习者完成不同阶段的学习目标。
关键词:人工智能;卷积神经网络;机器学习;人工智能教育;信息技术
中图分类号:G434;TP18文献标志码:A文章编号:1673-8454(2021)01-0001-10
一、研究背景与研究意义
1.研究背景
现代人工智能的发展始于上世纪50年代英国数学家艾伦·图灵发表的论文《计算机器与智
能》(ComputingMachineryandIntelligence),[2]文中提出了能够作为智能机标准的图灵准
则,[3]自此学术界开始探讨开发人工智能框架的方法。1956年美国达特茅斯学院开展了人工
智能研究会议,正式提出了“人工智能”这一概念,[4]之后人工智能技术经过漫长而坎坷的发
展,其相关理论和技术日渐成熟。
面,对教育、医疗、工业、农业、国防等众多领域都起到很大的推动作用。人们用人工的方法
在机器上实现的智能就是人工智能,机器模拟的人类和其它生物的自然智能具体包括感知能
力、记忆和思维能力、行为能力、语言能力等。[5]人工智能能够使智能机器实现会听(如语
言识别、机器翻译等)、会说(如语音合成、人机对话等)、会看(如文字识别、图像识别
等)、会行动(如机器人、自动驾驶等)、会思考(如人机对弈、定理证明等),甚至会学习
(如知识表示、机器学习等)。
2017年国务院颁布《新一代人工智能发展规划》提出在中小学阶段设置人工智能相关课
程,推广编程教育,并鼓励科研机构进行科普活动,人工智能+教育”开始成为教育工作者
的研究重点。为满足信息化社会对人才的需求,人工智能与教育的结合不仅体现在人工智能为
教育事业提供技术支持,人工智能还需要被纳入教育内容中。人工智能不仅需要被推广到高等
教育教学中,更要普及到中小学教育的教学内容中。随后教育部颁布《普通高中信息技术课程
标准(2017年版)》,提出不仅要在选择性必修模块内设置人工智能相关的内容,在必修模
块中也应有所涉及。[1]教育部在2018年又颁布了《高等学校人工智能创新行动计划》,明确
提出要在中小学阶段加入人工智能普及教育,构建人工智能多层次教育体系。[7]一系列政策
的出台体现了国家对人工智能的重视,体现了国家政策与时代要求的接轨。
2.研究意义
人工智能技术的迅猛发展,将极大地改變社会对人才的需求,创新型人才将会成为人才市
场中的核心。教育需要与时俱进,及时变革,积极培养未来社会所需的人才,以应对人工智能
时代的挑战。[8]人工智能是连接未来的教育,在青少年中开展人工智能教育活动,将在很大
程度上增强青少年的逻辑思维能力,转变思维方式,提升青少年对人工智能这一划时代前沿技
术的认知水平,为青少年的全面成长、更好地适应将来的社会打下牢固的基础。[9]将人工智
能纳入中小学课程体系,对提升学生信息素养、普及全民智能教育、培养人工智能人才具有重
要意义。[10]人工智能不仅影响着每一位青少年个体的生存与发展,更是引领世界未来、改变
全球格局的战略技术,人工智能教育水平的高低关系到国家未来能否在科技竞争中获得优势,
决定了一个国家在世界新一轮科技革命中所处的地位。[11]
二、国内外研究与实施现状
1.研究现状
通过CNKI检索近年来以“人工智能”与“教育”为关键词的文章,分析归纳得出关于人工智
能教育的四类研究:一是侧重于教育理论研究,如对智慧教育、教育信息化、未来教育的研究;
二是侧重于具体教学模式研究,属于实践范畴,涉及人工智能以何种形式有效落地,如对机器
人教育、创
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