人工智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)背景
2017年7月,國(guó)務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,人工智能已上升為戰(zhàn)略，在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確提出“支持開展形式多樣的人工智能科普活動(dòng)，鼓勵(lì)廣大科技工作者投身人工智能的科普與推廣，全面提高全社會(huì)對(duì)人工智能的整體認(rèn)知和應(yīng)用水平。實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”、“充分發(fā)揮各類人工智能創(chuàng)新基地平臺(tái)等的科普作用”、“鼓勵(lì)科學(xué)家參與人工智能科普”。
2018年1月教育部教師工作司《教育部教師工作司2018年工作要點(diǎn)》強(qiáng)調(diào)“支持部分學(xué)校引入人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)教師主動(dòng)適應(yīng)信息技術(shù)變革”。2018年4 月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，要求落實(shí)“信息素養(yǎng)全面提升行動(dòng)”，“將學(xué)生信息素養(yǎng)納入學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)”，“充實(shí)適應(yīng)信息時(shí)代、智能時(shí)代發(fā)展需要的人工智能和編程課程內(nèi)容”。一系列的政策推出都把人工智能作為信息技術(shù)的更高發(fā)展階段，這毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)深層次推動(dòng)信息技術(shù)教育教學(xué)改革與創(chuàng)新發(fā)展。應(yīng)更加側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、批判性思維、結(jié)構(gòu)化思維、創(chuàng)造力、協(xié)作力、表現(xiàn)力等多方面能力，幫助學(xué)生在新的社會(huì)就業(yè)體系和人生價(jià)值坐標(biāo)系中準(zhǔn)確定位自己。教育目標(biāo)、教育理念的改變將加速推動(dòng)培養(yǎng)模式、教材內(nèi)容、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)體系、教育治理乃至整個(gè)教育體系的改革創(chuàng)新。
1、開設(shè)人工智能課程的教育價(jià)值
◆提高信息素養(yǎng)
◆培養(yǎng)多種思維能力和多樣化問(wèn)題解決能力
◆提高學(xué)生的邏輯思維能力
◆促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才
◆激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來(lái)的追求
2、開設(shè)人工智能課程的必要性和可行性
◆人工智能在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，越來(lái)越多的人需要了解和接觸人工智能
◆目前我國(guó)已基本具備了實(shí)施人工智能基礎(chǔ)教育的條件
中小學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的設(shè)計(jì)思想
為師生提供探索人工智能技術(shù)的認(rèn)知入口
當(dāng)前學(xué)校教育仍以語(yǔ)數(shù)外、物理化等傳統(tǒng)學(xué)科為主，缺乏對(duì)前沿技術(shù)的正確認(rèn)識(shí)，獲取人工智能相關(guān)知識(shí)的主要來(lái)源是網(wǎng)絡(luò)和科幻作品，然而網(wǎng)絡(luò)信息良莠不齊、真假難辨, 科幻作品更是存在大量夸張手法、脫離科學(xué)實(shí)際，這都使得無(wú)法對(duì)人工智能的技術(shù)原理、科技發(fā)展、應(yīng)用場(chǎng)景等有正確認(rèn)識(shí)，不利于為未來(lái)社會(huì)變革做準(zhǔn)備，所以需要為廣大師生提供正確探索和認(rèn)知人工智能的入口。
◆培養(yǎng)學(xué)生人工智能素養(yǎng),提升教師人工智能教學(xué)能力
人工智能創(chuàng)新教育的建設(shè)，可以幫助學(xué)生以有趣的方式、由淺入深地了解深?yuàn)W的人工智能相關(guān)知識(shí)，滿足學(xué)生走近科學(xué)、了解前沿科技的需求，提升學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)編程思維、計(jì)算思維和創(chuàng)新思維。同時(shí)，學(xué)生能夠在任務(wù)挑戰(zhàn)和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過(guò)程中，充分鍛煉自己的溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力等核心素養(yǎng)，助力學(xué)生未來(lái)發(fā)展。
人工智能實(shí)驗(yàn)中心建設(shè) AI課程目標(biāo)
課程目標(biāo)
人工智能創(chuàng)新教育課程的目標(biāo)不是泛泛的科普，也不是培養(yǎng)人工智能技術(shù)專家，而是幫助更多學(xué)生具備對(duì)人工智能的鑒賞力、理解力和應(yīng)用能力，提升學(xué)生的溝通能力、協(xié)作能力、界維水平等綜合素質(zhì)，讓學(xué)生為未來(lái)的工作、學(xué)習(xí)和生活做好準(zhǔn)備。
具體可分為:
(一)知識(shí)與技能目標(biāo)
1.了解人工智能的基本概念、發(fā)展歷程、歷史人物等基礎(chǔ)知識(shí)。
2.了解深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、處理器等人工智能相關(guān)概念。
3.了解智能語(yǔ)音、計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)原理。
4.了解人工智能在生活中的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。
5.能夠利用人工智能技術(shù)，通過(guò)簡(jiǎn)單的編程，完成指定任務(wù)。
(二)過(guò)程與方法目標(biāo)
1.通過(guò)對(duì)人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)和探究，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。
2.通過(guò)小組協(xié)作的教學(xué)模式，提升學(xué)生的溝通能力、合作精神和領(lǐng)導(dǎo)力。
3.通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和對(duì)人工智能技術(shù)的應(yīng)用能力。
人工智能實(shí)驗(yàn)室的功能與特點(diǎn)
人工智能實(shí)驗(yàn)室的功能與特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：
1、培養(yǎng)學(xué)生人工智能素養(yǎng),提升教師人工智能教學(xué)能力
人工智能實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)，可以幫助學(xué)生以有趣的方式、由淺入深地了解深?yuàn)W的人工智能相關(guān)知識(shí)，滿足學(xué)生走近科學(xué)、了解前沿科技的需求，提升學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)編程思維、計(jì)算思維和創(chuàng)新思維。同時(shí)，學(xué)生能夠在任務(wù)挑戰(zhàn)和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過(guò)程中，充分鍛煉自己的溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力等核心素養(yǎng)，助力學(xué)生未來(lái)發(fā)展。
2、滿足學(xué)校創(chuàng)新發(fā)展，不斷引領(lǐng)的定位需求
建設(shè)創(chuàng)新需要?jiǎng)?chuàng)新型人才，人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在于教育，中小學(xué)生是祖國(guó)的未來(lái)，其肩負(fù)著建設(shè)偉大祖國(guó)的歷史使命，只有大力實(shí)施中小學(xué)生創(chuàng)新教育，才能為的戰(zhàn)略發(fā)展、民族的振興、創(chuàng)建創(chuàng)新型提供根本動(dòng)力和全面保障。同時(shí)，當(dāng)傳統(tǒng)的應(yīng)試教育到達(dá)瓶頸，學(xué)校更需要以素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育為抓手，著眼未來(lái)，打造特色，建立新時(shí)代下人工智能教育的水平和輻射效應(yīng)。打造人工智能教育創(chuàng)新前沿示范校。
3、通過(guò)使用人工智能實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)儀器，了解人工智能的基本概念與基本特征；知道人工智能的發(fā)展歷程、典型應(yīng)用與趨勢(shì)。
4、通過(guò)使用人工智能實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)儀器，剖析具體案例，了解人工智能的核心算法，熟悉智能技術(shù)應(yīng)用的基本過(guò)程和實(shí)現(xiàn)原理。
5、通過(guò)使用人工智能實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)儀器，了解特定領(lǐng)域（如機(jī)器學(xué)習(xí)）人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)具體案例了解這些工具的特點(diǎn)、應(yīng)用模式及局限性。
6、利用開源人工智能應(yīng)用框架，搭建簡(jiǎn)單的人工智能應(yīng)用模型，并能根據(jù)實(shí)際需求配置適當(dāng)?shù)沫h(huán)境、參數(shù)及自然交互方式等。
7、通過(guò)智能系統(tǒng)的應(yīng)用體驗(yàn)，了解社會(huì)智能化所面臨的倫理及安全挑戰(zhàn)，知道信息系統(tǒng)安全的基本方法和措施，增強(qiáng)安全防火意識(shí)和責(zé)任感。
8、人工智能實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)儀器具有互動(dòng)功能，通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的實(shí)物模型表現(xiàn)復(fù)雜深?yuàn)W的人工智能科學(xué)原理。既能吸引學(xué)生動(dòng)手參與，又能讓學(xué)生在娛樂(lè)之中思考和學(xué)到知識(shí)，真正做到寓教于樂(lè)。其實(shí)質(zhì)就是從簡(jiǎn)單中體會(huì)深?yuàn)W，在娛樂(lè)中學(xué)到知識(shí)，從而達(dá)到科技普及的目的。
9、人工智能實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)良好的科技創(chuàng)作中心，以生動(dòng)的、可以讓學(xué)生動(dòng)手操作參與做實(shí)驗(yàn)的實(shí)物展教形式，通過(guò)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦啟迪思維，從而激發(fā)科技創(chuàng)作興趣?；?dòng)體驗(yàn)主題有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)創(chuàng)新的能力，學(xué)生利用該環(huán)境開展科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，可以較好地培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。
中小學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)成
教學(xué)設(shè)計(jì)：人工智能創(chuàng)新教育教學(xué)設(shè)計(jì)充分考慮教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、趣味性、可行性，將深?yuàn)W難懂的人工智能知識(shí)以淺顯有趣的方式教給學(xué)生，并且充分發(fā)揮學(xué)生的邏輯思維、小組協(xié)助、動(dòng)手實(shí)踐、總結(jié)分享等能力，通過(guò)“少量教師講授+大量學(xué)生實(shí)踐”的方式，讓學(xué)生獲得人工智能知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)綜合能力。以下為教學(xué)設(shè)計(jì)示例:
配套資源：人工智能實(shí)驗(yàn)室由智能家居機(jī)器人、智能快遞套件、智能采摘機(jī)器人、智能駕駛、智能超市、智能垃圾分類套件、高鐵模擬駕駛、腦控火車、腦控對(duì)抗機(jī)器狗、書畫與分揀搬物機(jī)器人、聽話的智能手、智能月球車制作套件、智能變形車、智能小象、恐龍機(jī)器人、腦控機(jī)器人、可編程智能步行馬、畫像機(jī)器人等系列儀器組成。這些儀器集科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性、操作性于一體，以直觀的形式演示出來(lái)。學(xué)生親自操作，動(dòng)腦動(dòng)手，發(fā)現(xiàn)其中的奧妙，掌握其中的科學(xué)原理。
