人工智能在小學教學的應用匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇人工智能在小學教學的應用范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

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(jīng)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(fā)展規(guī)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(yǎng)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(huán)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(chuàng)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(jù)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(xiàn)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(lián)系的一些人工智能概念，如機器學習、大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)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(xiàn)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(fā)、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(jīng)過體驗，學生認識到在現(xiàn)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(shù)據(jù)及機器學習，這些功能的實現(xiàn)得益于算法的不斷完善。可見，算法學習是實現(xiàn)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(xiàn)問題的解決，能有效培養(yǎng)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(chuàng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)流程。

三、“巧”創(chuàng)項目實現(xiàn)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(chuàng)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(yǎng)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(jù)學生的實際生活經(jīng)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(xiàn)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(xiàn)有垃圾桶的優(yōu)劣勢進行分析，思考怎樣改造垃圾桶才能真正實現(xiàn)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(jù)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(xiàn)。通過探究后，學生根據(jù)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(xiàn)預期的功能。作品完成后，學生可以根據(jù)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(chuàng)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(chuàng)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(yǎng)學生的信息技術核心素養(yǎng)、創(chuàng)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(chuàng)設更好的人工智能教學環(huán)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

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篇（2）

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2008）13―0018―03

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。人工智能主要研究用人工的方法和技術，模仿、延伸和擴展人的智能，實現(xiàn)機器智能，其長期目標是實現(xiàn)人類水平的人工智能。[1]從腦神經(jīng)生理學的角度來看，人類智能的本質可以說是通過后天的自適應訓練或學習而建立起來的種種錯綜復雜的條件反射神經(jīng)網(wǎng)絡回路的活動。[2]人工智能專家們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何構造一個可以模仿人腦行為的系統(tǒng)。這一研究一旦有突破，不僅給學習科學以技術支撐，而且能反過來促使人腦的學習規(guī)律研究更加清晰，從而提供更加切實有效的方法論。[3]人工智能技術的不斷發(fā)展，使人工智能不僅成為學校教育的內容之一，也為教育提供了豐富的教育資源，其研究成果已在教育領域得到應用，并取得了良好的效果，成為教育技術的重要研究內容。

人工智能的研究更多的是結合具體領域進行的，其主要研究領域有：專家系統(tǒng)、機器學習、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設計、機器人學、博弈、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡和分布式人工智能等。[4]目前，在教育中應用較為廣泛與活躍的研究領域主要有專家系統(tǒng)、機器人學、機器學習、自然語言理解、人工神經(jīng)網(wǎng)絡和分布式人工智能，下面就這些領域進行闡述。

一 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它使用人工智能技術，根據(jù)某個領域中一個或多個人類專家提供的知識和經(jīng)驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決那些需要專家決定的復雜問題。[5]專家系統(tǒng)主要組成部分為：知識庫，用于存儲某領域專家系統(tǒng)的專門知識；綜合數(shù)據(jù)庫，用于存儲領域或問題的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間數(shù)據(jù)或信息；推理機，用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個專家系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調地工作；解釋器，向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為；接口，使用戶與專家系統(tǒng)進行對話。近幾十年來，專家系統(tǒng)迅速發(fā)展，是人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領域，廣泛用于醫(yī)療診斷、地質勘探、軍事、石油化工、文化教育等領域。

目前，專家系統(tǒng)在教育中的應用最為廣泛與活躍。專家系統(tǒng)的特點通常表現(xiàn)為計劃系統(tǒng)或診斷系統(tǒng)。計劃系統(tǒng)往前走，從一個給定系統(tǒng)狀態(tài)指向最終狀態(tài)。如計劃系統(tǒng)中可以輸入有關的課堂目標和學科內容，它可以制定出一個課堂大綱，寫出一份教案，甚至有可能開發(fā)一堂樣板課，而診斷系統(tǒng)是往后走，從一個給定系統(tǒng)陳述查找原因或對其進行分析，例如，一個診斷系統(tǒng)可能以一堂CBI（基于計算機的教學，computer-based instruction）課為例，輸入學生課堂表現(xiàn)資料，分析為什么課堂的某一部分效果不佳。在開發(fā)專家計劃系統(tǒng)支持教學系統(tǒng)開發(fā)（ISD）程序的領域中最有名的是梅里爾（Merrill）的教學設計專家系統(tǒng)（ID Expert）。[6]

教學專家系統(tǒng)的任務是根據(jù)學生的特點（如知識水平、性格等），以最合適的教案和教學方法對學生進行教學和輔導。其特點為：同時具有診斷和調試等功能；具有良好的人機界面。已經(jīng)開發(fā)和應用的教學專家系統(tǒng)有美國麻省理工學院的MACSYMA符號積分與定理證明系統(tǒng)，我國一些大學開發(fā)的計算機程序設計語言、物理智能計算機輔助教學系統(tǒng)以及聾啞人語言訓練專家系統(tǒng)等。[7]

目前，在教育中，專家系統(tǒng)的開發(fā)和應用更多的集中于遠程教育，為現(xiàn)代遠程教育的智能化提供了有力的技術支撐。基于專家系統(tǒng)構造的智能化遠程教育系統(tǒng)具有以下幾個方面的功能：具備某學科或領域的專門知識，能生成自己的提問和應答； 能夠分析學生的特征，評價和記錄學生的學習情況，診斷學生學習過程中的錯誤并進行補救教學；可以選擇不同的教學方法實現(xiàn)以學生為主體的個別化教學。[8]目前應用于遠程教育的專家系統(tǒng)有智能決策專家系統(tǒng)、智能答疑專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡教學資源專家系統(tǒng)、智能導學系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡組卷系統(tǒng)等。

二 機器人學

機器人學是人工智能研究是一個分支，其主要內容包括機器人基礎理論與方法、機器人設計理論與技術、機器人仿生學、機器人系統(tǒng)理論與技術、機器人操作和移動理論與技術、微機器人學。[9]機器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：第一代機器人是以 “示教―再現(xiàn)”方式進行工作；第二代機器人具有一定的感覺裝置，表現(xiàn)出低級智能；第三代機器人是具有高度適應性的自治機器人，即智能機器人。目前開發(fā)和應用的機器人大多是智能機器人。機器人技術的發(fā)展對人類的生活和社會都產(chǎn)生了重要影響，其研究和應用逐漸由工業(yè)生產(chǎn)向教育、環(huán)境、社會服務、醫(yī)療等領域擴展。

機器人技術涉及多門科學，是一個國家科技發(fā)展水平和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標志，因此，機器人技術是世界強國重點發(fā)展的高技術，也是世界公認的核心競爭力之一，很多國家已經(jīng)將機器人學教育列為學校的科技教育課程，在孩子中普及機器人學知識，從可持續(xù)和長遠發(fā)展的角度，為本國培養(yǎng)機器人研發(fā)人才。[10]在機器人競賽的推動下，機器人教育逐漸從大學延伸到中小學，世界發(fā)達國家例如美國、英國、法國、德國、日本等已把機器人教育納入中小學教育之中，我國許多有條件的中小學也開展了機器人教育。

機器人在作為教學內容的同時，也為教育提供了有力的技術支撐，成為培養(yǎng)學習者創(chuàng)新精神和實踐能力的新的載體與平臺，大大豐富了教學資源。多年來，我國中小學信息技術教育的主要載體是計算機和網(wǎng)絡，教學資源單一，缺乏前瞻性。教學機器人的引入，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，還為教學提供了豐富的、先進的教學資源。隨著機器人技術的發(fā)展，教學機器人種類越來越多，目前在中小學較為常用的教學機器人有：能力風暴機器人、通用機器人、未來之星機器人、樂高機器人、納英特機器人、中鳴機器人等。

三 機器學習

機器學習是要使計算機能夠模仿人的學習行為，自動通過學習來獲取知識和技巧，[11]其研究綜合應用了心理學、生物學、神經(jīng)生理學、邏輯學、模糊數(shù)學和計算機科學等多個學科。機器學習的方法與技術有機械學習、示教學習、類比學習、示例學習、解釋學習、歸納學習和基于神經(jīng)網(wǎng)絡的學習等，近年來，知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘是發(fā)展最快的機器學習技術。機器學習（自動獲取新的事實及新的推理算法）是使計算機具有智能的根本途徑，對機器學習的研究有助于發(fā)現(xiàn)人類學習的機理和揭示人腦的奧秘。[12]

隨著計算機技術的進步和機器學習研究的深入，機器學習系統(tǒng)的性能大大提高，各種學習算法的應用范圍不斷擴大，例如將連接學習用于圖文識別，歸納學習、分析學習用于專家系統(tǒng)等，大大推動了在教育中的應用，例如在建構適應性教學系統(tǒng)中，用機器學習與樸素的貝葉斯分類器動態(tài)了解學生的學習偏好，有較高的準確率[13]。基于案例的推理（case-based reasoning，CBR）是一種新興的機器學習和推理方法，其核心思想是重用過去人們解決問題的經(jīng)驗解決新問題，在計算機輔助教育方面，已經(jīng)出現(xiàn)了基于CBR的圖形仿真教育系統(tǒng)，并且，針對個體特征的教育教學方法研究也有所突破。[14]另外，數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)在生物醫(yī)學、金融管理、商業(yè)銷售等領域的成功應用，不僅給機器學習注入新的生機，也為機器學習在教育中的應用提供了新的前景。

四 自然語言理解

自然語言理解就是研究如何讓計算機理解人類的自然語言，以實現(xiàn)用自然語言與計算機之間的交流。一個能夠理解自然語言信息的計算機系統(tǒng)看起來就像一個人一樣需要有上下文知識以及根據(jù)這些上下文知識和信息用信息發(fā)生器進行推理的過程。[15]自然語言理解包括口語理解和書面理解兩大任務，其功能為：回答問題，計算機能正確地回答用自然語言提出的問題；文摘生成，計算機能根據(jù)輸入的文本產(chǎn)生摘要；釋義，計算機能用不同的詞語和句型來復述輸入的自然語言信息；翻譯，計算機能把一種語言翻譯成另外一種語言。由于創(chuàng)造和使用自然語言是人類高度智能的表現(xiàn)，因此對自然語言處理的研究也有助于揭開人類高度智能的奧秘，深化對語言能力和思維本質的認識。[16]

自然語言理解最早的研究領域是機器翻譯，隨著應用研究的廣泛開展，也為機器人和專家系統(tǒng)的知識獲取提供了新的途徑，例如由MIT研制的指揮機器人的自然語言理解系統(tǒng)SHRDLU就可以接收自然語言，進行人機對話，回答關于桌面上積木世界中的各種問題。同時，對自然語言理解的研究也促進了計算機輔助語言教學和計算機語言設計等方面的發(fā)展，例如“希賽可”網(wǎng)絡智能英語學習系統(tǒng)，這個基于網(wǎng)絡的“人-機”語境的建立，突破了普通英語教師和傳統(tǒng)的單機的多媒體教學軟件所能具備能力限制，也比建立于網(wǎng)絡的“人-人”語境更具靈活性，可以為遠程學習者提供良好的英語學習支持，在國內第一次系統(tǒng)地將用自然語言進行的人機對話系統(tǒng)應用在計算機輔助外語教學上，在國際上也是一種創(chuàng)新。[17]

五 人工神經(jīng)網(wǎng)絡

人工神經(jīng)網(wǎng)絡就是在對大腦的生理研究的基礎上，用模擬生物神經(jīng)元的某些基本功能的元件（即人工神經(jīng)元），按各種不同的聯(lián)結方式組織起來的一個網(wǎng)絡，其目的在于模擬大腦的某些機理與機制，實現(xiàn)某個方面的功能，例如可以用于模仿視覺、模式識別、聲音信號處理、控制、故障診斷等領域，人工神經(jīng)元是人工神經(jīng)網(wǎng)絡的基本單元。[18]人工神經(jīng)網(wǎng)絡有兩種基本結構：遞歸（反饋）網(wǎng)絡和多層（前饋）網(wǎng)絡，兩種主要學習算法：有指導式學習和非指導式學習。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡從模擬人類大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的結構和行為出發(fā)，具有大規(guī)模并行、分布式存儲和處理、自組織、自適應和自學習能力，特別適合于處理需要同時考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問題，[19]這使人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有更大的發(fā)展?jié)撃埽壳耙呀?jīng)開發(fā)和應用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型有30多種。人工神經(jīng)網(wǎng)絡在教育中的應用大多是與教學專家系統(tǒng)相結合，以此來改進教學專家系統(tǒng)的性能，提高智能性，使其在教學過程中對突發(fā)問題具有更好的應對能力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡在學校管理中也得到應用，例如采用誤差反傳算法（BP）的多層感知器已應用于高校管理之中。

六 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)

分布式人工智能是分布式計算與人工智能結合的結果，研究目標是要創(chuàng)建一種能夠描述自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的精確概念模型，主要研究問題是各Agent之間的合作與對話，包括分布式問題求解和多Agent系統(tǒng)兩個領域。[20]分布式人工智能系統(tǒng)一般由多個Agent組成，每個Agent又是一個半自治系統(tǒng)，Agent之間及Agent與環(huán)境之間進行并發(fā)活動并進行交互來完成問題求解。[21]由于分布式人工智能系統(tǒng)具有并行、分布、開放、協(xié)作和容錯等優(yōu)點，在資源、時空和功能上克服了單智能系統(tǒng)的局限性，因此獲得了廣泛的應用。

分布式人工智能中的Agent和多Agent技術在教學中的應用逐漸受到關注。在教學中引入Agent可以有效地提高教學系統(tǒng)的智能性，創(chuàng)造良好的學習情境，并能激發(fā)學習者的學習興趣，進行個性化教育。目前，Agent和多Agent技術多用于遠程智能教學系統(tǒng)，通過利用其分布性、自主性和社會性等特點，提高網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的智能性，使教學資源得到充分利用，并可實現(xiàn)對學習者的學習行為進行動態(tài)跟蹤，為學習者的網(wǎng)絡學習創(chuàng)造合作性的學習環(huán)境。在網(wǎng)絡教學軟件中應用Agent技術的一個典型是美國南加利福尼亞大學（USC）開發(fā)的教學Adele（Agent for Distance Education - Light Edition） [22]。Agent技術在網(wǎng)絡教學軟件中取得的良好效果，促進了研究者對分布式人工智能在教育中的應用研究。

綜上所述，科學技術的發(fā)展將會推動人工智能技術在教育中應用的廣度和深度。從人工智能的應用趨勢來看，人工智能在教育中應用的擴展可以通過以下三個方面進行：一是人工智能與其他先進信息技術結合。人工智能已經(jīng)與多媒體技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術等有效的融合，為提高學習效率和效度提供了有力的技術支持，而引起教育技術界廣泛關注。[23]例如人工智能技術通過與多媒體技術相結合，可以提高智能教學系統(tǒng)的教學效果；與網(wǎng)絡通訊技術相結合，可以提高和改進遠程教育的智能性。二是人工智能應用研究領域間的集成。人工智能應用研究領域之間并不是彼此獨立，而是相互促進，相互完善，它們可以通過集成擴展彼此的功能和應用能力。例如自然語言理解與專家系統(tǒng)、機器人的集成，為專家系統(tǒng)和機器人提供了新的知識獲取途徑。三是人工智能的研究和應用出現(xiàn)了許多新的領域，它們是傳統(tǒng)人工智能的延伸與擴展，這些新領域有分布式人工智能與Agent、計算智能與進化計算、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)以及人工生命等[24]，這些發(fā)展與應用蘊藏著巨大潛能，必將對教育產(chǎn)生重要的影響。

技術發(fā)展不斷發(fā)揮著引導教育技術研究的作用，一種新興技術的出現(xiàn)總是會掀起相應的研究熱潮, 引發(fā)對技術在教育中應用的探討、評價以及與傳統(tǒng)技術的對比。[25] 人工智能作為一門交叉的前沿學科，雖然在基本理論和方法等方面存在著爭論，但從其研究成果與應用效果來看，有著廣闊的應用前景，值得進一步的開發(fā)和利用。

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一、前言

人工智能（Arti?cialIntelligence，簡稱AI)快速發(fā)展，在一定程度上促進了人們的思維方式、人際互動模式以及學習和教學方式的改變，我國教育部門不斷重視AI技術在基礎教育領域中的融合，以更好地促進中小學生的個性化發(fā)展。AI視域下，教師的工作環(huán)境將會越來越智慧化，智能閱卷、智能授課和智能評估逐漸成為可能，教師可以根據(jù)學生的學習進度和學習特征，有針對性地對學生開展個性化指導。同時，學生在課堂上也可以更熟練的使用平板電腦而不是手抄本進行交流。目前，AI技術已經(jīng)成為教育系統(tǒng)性變革的內生變量，不斷推動著教育模式的變革、教育理念的更新以及教育體系的重構，基礎教育信息化進入了創(chuàng)新發(fā)展的2.0時代[1]。雖然我國AI教育發(fā)展水平落后于國際先進水平，尚未在在中小學教育中普及應用，但是我國教育部門已經(jīng)制定和出臺了相關政策，以推動基礎教育和AI的不斷融合和發(fā)展，可以預見，AI技術必將為基礎教育發(fā)展賦予越來越強大的智慧支撐，推動基礎教育現(xiàn)代化。

二、AI教育時代中小學教師面臨的挑戰(zhàn)

面對以AI為核心的信息技術，如何更好的促進學生發(fā)展，從適應到引領轉變，實現(xiàn)自身的突破性發(fā)展，是教育工作者必須深思的問題。AI技術在一定程度上提高了教學水平和教學質量，但是在教師層面還是存在一些問題，使AI技術與基礎教育在融合過程中面臨一系列的挑戰(zhàn)。1.與AI教育相配套的教學方法創(chuàng)新性不足AI教育作為一個高度依賴技術的跨學科領域，AI應用程序可以在一定程度上扮演教師的角色，觀察學生的學習過程，分析他們的學習表現(xiàn)，并根據(jù)他們的需求為他們提供即時幫助。此外，了解AI技術的能力和特點，教師可以在課堂上采用合適的AI應用程序來提高學生的學習成績、動機或參與度。新技術影響了教育體制和教學手段，在這樣的背景下，教師在使用新技術時要關注教育主體、尊重教育主體，而不能秉持以往舊的認識。但是在現(xiàn)實教學中仍存在盲目學習的典型問題，教師未能針對學生的個性特征而進行因材施教，學生在學習的過程中存在“一刀切”的現(xiàn)象，而不是被個性化對待。2.AI師資力量薄弱AI教育屬于多學科交叉領域，教師一方面要具備心理學、教育學和信息技術等各學科相關知識，另一方面要將這些知識進行整合和運用。目前雖然學生的學習意愿強烈，但是從當前AI的師資來看，具有AI學識的師資力量十分薄弱，教師普遍缺乏完整而系統(tǒng)講授AI課程的能力和知識，部分教師簡單地將AI教育視作機器人教育﹑編程教育、計算機輔助教學等，個別中小學的AI教師是由其他學科教師來兼任，此外，AI教師編制不足、師資質量不均衡也是突出的問題。教師師資隊伍建設是改善AI教學質量的關鍵。3.教師培訓缺乏針對性目前教師已了解到AI在教學方面發(fā)揮的積極作用，并認可AI對教學的促進作用，但大部分教師都是停留在簡單的意識層面，在教學實踐中并未真正去落實。雖然存在以上問題，但是大部分AI教育教師沒有接受專業(yè)培訓，在講授AI知識時，缺乏深入性，只能浮于表面，有違學科初衷。4.實施路徑單一AI教育作為新興學科，是基于時代最新技術的教育，要求教師在專業(yè)發(fā)展過程中，一方面要注重掌握各學科知識，另一方面更要注重教師專業(yè)發(fā)展的實踐性和情境性，強調學生在學習過程中的參與和體驗。但是目前中小學AI教育實施路徑比較單一，在課程設計上，教師主要停留在傳統(tǒng)的信息技術與教學設計層面，學生在課堂學習和實踐中難以系統(tǒng)而深入掌握AI的技術、方法和基本理念。在教授形式上，主要采用課堂教學的方式對AI知識進行講解，而學生實踐和體驗的機會相對較少。

三、AI視域下中小學教師發(fā)展路徑

中小學教師如何更好適應AI時代，更好的構建AI教育生態(tài)體系，以促進AI與基礎教育的深度融合，主要有以下路徑：1.培養(yǎng)信息素養(yǎng)信息素養(yǎng)的本質是全球信息化，人們需要具備的一種能力。面對AI技術的迅速發(fā)展，中小學教師應注重信息素養(yǎng)的培養(yǎng)，信息素養(yǎng)主要包括兩方面內容，即信息技術素養(yǎng)和信息意識素養(yǎng)。在信息技術素養(yǎng)方面，中小學教師應呈現(xiàn)趣味性強的教學課件、流暢的運用多媒體、及時反饋學生的問題等調動學生的積極性，以激發(fā)學生各科的學習興趣，培養(yǎng)良好的學習習慣。此外，中小學教師要保持對新技術的敏感性。信息意識素養(yǎng)是信息素養(yǎng)中的觀念性成分，是教師對信息的態(tài)度、認識層面的關鍵要素，是信息素養(yǎng)的重要組成部分。中小學教師在信息意識層面，要積極接受新興技術帶來的學習和教學方式的改變，決定性意義轉變的前提是更新觀念。2.提升職業(yè)道德素養(yǎng)恪守職業(yè)道德：傳道、授業(yè)、解惑是中小學教師的主要職責。隨著AI與教育的融合，智能平板等設備可以在一定程度上代替教師講授知識、解疑答難和閱卷評分，AI在得到科學利用的前提下，可以成為師生的強大助手，從而大幅提升教與學的效率。教師應積極面對AI技術給教育帶來的便利，提高自身的自主學習能力和創(chuàng)造力，同時注重培養(yǎng)學生思維的創(chuàng)新性，呵護學生的好奇心和求知欲，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)和解決問題。引導學生樹立正確價值觀、道德觀和法治觀：如今AI技術迅速進入中小學生的課堂教學，深刻改變著學生的學習模式和師生互動模式，一方面教師要充分將AI技術有效整合到課堂，另一方面也要正視AI的使用邊界，AI技術快速發(fā)展有可能帶來倫理風險。在中小學階段不乏這樣的例子，有些學生利用課堂上學到的編程知識去充當黑客，或者產(chǎn)生網(wǎng)絡成癮行為，以上學生的偏差行為已經(jīng)觸及價值觀的層面，對自身的身心健康產(chǎn)生不利影響。因此，面對AI技術的迅猛發(fā)展，教師要有效的應對信息技術帶來的倫理挑戰(zhàn)，深入研究思考并引導學生樹立正確的價值觀、道德觀和法治觀，提升學生的誠信意識和社會信用水平。3.更新教育教學觀念改變傳統(tǒng)單一教學模式：隨著AI技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、智能化推送等教育產(chǎn)品層出不窮，如果不能科學利用這些技術產(chǎn)品營造適合學生成長的教學生態(tài)環(huán)境，技術將無法真正促進學生學習效果和教師教學水平的提升。AI視域下，教師要接受并適應智能技術給教育帶來的變化，轉變傳統(tǒng)教育觀念和教師角色，同時，教師在教學中應考慮學生的認知發(fā)展的階段性特征，適時了解學生的學習風格和學習策略及學習中遇到的學習障礙，利用多樣的教學活動和教學過程將知識獲取和能力培養(yǎng)結合起來，促進學生認知和非認知能力的發(fā)展，最終實現(xiàn)學生的全面和個性化發(fā)展。課堂教學中，教師應改變“灌輸式”“注入式”等單一的教學模式，充分利用AI技術實現(xiàn)教學方法多樣化，活躍課堂氛圍，提高課堂效率，樹立教學、體驗和實踐相結合的教學觀，提升學生的動手能力，中小學AI教育在實施路徑方面應該多元化，實現(xiàn)認知、實踐和體驗的有機結合。此外，教師要看到學生的不同進度和情感需求，借助于AI技術，根據(jù)學生的發(fā)展節(jié)奏制定不同的學習計劃，做到因材施教，為每一位學生成長提供學伴式幫助。注重培養(yǎng)線上和線下相結合的自主學習能力：AI視域下信息技術與基礎教育的融合，網(wǎng)絡在線平臺為教師提供了豐富的學習資源，教師要更新自身舊的知識框架，進而不斷提高自身的知識體系。針對目前存在的教師培訓缺乏針對性的現(xiàn)狀，教師可以加強線上自主學習，學習教學中常用的AI技術和程序。首先，線上學習過程中，面對網(wǎng)絡和AI應用提供的多種類別的學習內容，教師要根據(jù)所教學科和所任學段的學生發(fā)展特點，選擇恰當?shù)慕虒W內容，以便信息技術可以更充分地服務于教學，從而提高教學水平。其次，教師在注重線上學習的同時，也要注重線下學習，教師在教學中可以組織課前、課后的學習討論小組，就教學中遇到的問題進行面對面的溝通與交流。

四、結語

AI技術的迅速發(fā)展，給基礎教育帶來便利的同時也必然會帶來較大的沖擊與挑戰(zhàn)，AI視域下，中小學教師應該以積極的心態(tài)去面對機遇和挑戰(zhàn)，搶抓機遇、迎難而上，努力培養(yǎng)自身信息素養(yǎng)，提升職業(yè)道德素養(yǎng)，更新教育教學觀念，在人與機器日益激烈的競爭中獲得主導地位，在基礎教育改革發(fā)展浪潮中實現(xiàn)跨越式自我發(fā)展。

篇（4）

人工智能時代的教育變革

一、人工智能驅動智慧教育

當前，以人工智能為代表的技術創(chuàng)新進入到一個前所未有的活躍期。當人類社會邁進信息時代的新階段——人工智能時代，這種工業(yè)化的教育體系已經(jīng)無法滿足未來社會對人才的需求，時展迫切需要一場教育變革。換句話說，教育不是由外而內傳遞知識，而是由內而外覺悟智慧。這就要求，我們必須打破整齊劃一的傳統(tǒng)教育形態(tài)，構建與人工智能時代相適應的智慧教育體系，利用智能技術對學習環(huán)境、學習內容、教學方式、管理模式進行系統(tǒng)化改造，為學生提供富有選擇、更有個性、更加精準的智慧教育。

二、智慧教育的理念內涵

綜合已有研究，我們認為，智慧教育是指以“人的智慧成長”為導向，運用人工智能技術促進學習環(huán)境、教學方式和教育管理的智慧轉型，在普及化的學校教育中提供適切的學習機會，形成精準、個性、靈活的教育服務體系，最大限度地滿足學生的成長需要。只有把“人”置于教育的最高關注，發(fā)掘人的潛能，喚醒人的價值，啟發(fā)人的智慧，才能從容應對人工智能時代帶來的挑戰(zhàn)。智慧教育不僅是教育基礎設施的信息化、智能化，而且是教育理念與教育方式的轉型升級，從注重“物”的建設向滿足“人”的多樣化需求和服務轉變。

智慧教育包括三個組成部分：一是相互融通的學習場景，利用智能技術打通物理空間與網(wǎng)絡空間之間的壁壘，讓萬物互聯(lián)，讓世界互通，所有學生都可以在任何地方、任何時刻獲取所需的任何信息；二是靈活多元的學習方式，注重學習的社會性、參與性和實踐性，打破學科之間的界限，開展面向真實情境和豐富技術支持的深度學習；三是富有彈性的組織管理，破除效率至上的發(fā)展理念，釋放學校的自主辦學活力，利用人工智能提高教育治理的現(xiàn)代化水平，讓學生站在教育的正中央。

虛擬和增強現(xiàn)實（VR/AR）技術在教學中的應用與前景展望

一、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術的起源、概念和應用領域

（一）虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術的起源

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，簡稱VR）技術描述的就是我們現(xiàn)在熟悉的“虛擬現(xiàn)實”。增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）是指在真實環(huán)境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋。

我國虛擬現(xiàn)實技術的研究起步于20 世紀90 年代初。隨著計算機圖形學、計算機系統(tǒng)工程等的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術得到相當?shù)闹匾暋?016 年3 月17 日全國兩會授權的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》中指出：“大力推進先進半導體、機器人、增材制造、智能系統(tǒng)、新一代航空裝備、空間技術綜合服務系統(tǒng)、智能交通、精準醫(yī)療、高效儲能與分布式能源系統(tǒng)、智能材料、高效節(jié)能環(huán)保、虛擬現(xiàn)實與互動影視等新興前沿領域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，形成一批新增長點。”

（二）虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實的概念、特征和應用領域

1. 虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實，是一種基于多媒體計算機技術、傳感技術、仿真技術的沉浸式交互環(huán)境。具體地說，就是采用計算機技術生成逼真的視覺、聽覺、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實環(huán)境的感受和體驗。

虛擬現(xiàn)實具有特性，即沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、構想性(Imagination)，是一個學科高度綜合交叉的科學技術領域。虛擬現(xiàn)實與人工智能 (AI) 技術及其他相關領域技術結合，將會使其還具有智能(Intelligent) 和自我演進演化(Evolution) 特征。頭戴式虛擬現(xiàn)實設備，即可觀看虛擬現(xiàn)實視頻介紹。

虛擬現(xiàn)實涉及門類眾多的學科，整合了很多相關技術。虛擬現(xiàn)實是未來科技發(fā)展的方向之一，它可以從人的感覺系統(tǒng)上改變現(xiàn)有的空間感。虛擬現(xiàn)實現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為硬件設計開發(fā)、軟件設計開發(fā)、資源設計開發(fā)和資源運營平臺等幾種類別。通過虛擬現(xiàn)實關鍵技術的突破以及“虛擬現(xiàn)實+”的帶動，會產(chǎn)生大量行業(yè)和領域的虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)，為網(wǎng)絡與移動終端應用帶來全新發(fā)展，將會推動許多行業(yè)實現(xiàn)升級換代式的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實可以應用于國防軍事、航空航天、智慧城市、裝備制造、教育培訓、醫(yī)療健康、商務消費、文化娛樂、公共安全、社交生活、休閑旅游、電視直播等領域中。

2. 增強現(xiàn)實技術

增強現(xiàn)實是在虛擬現(xiàn)實的基礎上發(fā)展起來的一種新興技術。增強現(xiàn)實技術基于計算機的顯示與交互、網(wǎng)絡的跟蹤與定位等技術，將計算機形成的虛擬信息疊加到現(xiàn)實中的真實場景，以對現(xiàn)實世界進行補充，使人們在視覺、聽覺、觸覺等方面增強對現(xiàn)實世界的體驗。

增強現(xiàn)實具有三大特點，即虛實結合、實時交互和三維配準。

增強現(xiàn)實具有三種呈現(xiàn)顯示方式，按距離眼睛由近到遠劃分分別為頭戴式（head-attached）、手持式（hand-held）、空間展示（spatial）。增強現(xiàn)實智能眼鏡，掃描二維碼可以觀看Magic Leap 增強現(xiàn)實演示視頻。

增強現(xiàn)實的應用領域非常廣泛。如在教育領域增強現(xiàn)實可以為學生呈現(xiàn)全息圖像、虛擬實驗、虛擬環(huán)境等；在旅游業(yè)增強現(xiàn)實可以幫助游客自助游玩景區(qū)，以虛擬影像的形式為游客講解景區(qū)概況、發(fā)展歷史、人文景觀等內容；在零售業(yè)中增強現(xiàn)實技術可以實現(xiàn)一鍵試穿，在網(wǎng)上銷售中具有極大的應用空間。增強現(xiàn)實在工業(yè)、醫(yī)療、軍事、市政、電視、游戲、展覽等領域都表現(xiàn)出了良好的應用前景。

二、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在教學中的具體應用

虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在教學中的應用潛力巨大、前景廣闊，主要體現(xiàn)在運用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術具有激發(fā)學習動機、創(chuàng)設學習情境、增強學習體驗、感受心理沉浸、跨越時空界限、動感交互穿越和跨界知識融合等多方面的優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術的應用，能夠為教育工作者提供全新的教學工具，同時，能激發(fā)學生學習新知識的興趣，讓學生在動手體驗中迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。因此虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術應用于教育行業(yè)是教育技術發(fā)展的一個新的飛躍， 它營造了自主學習的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學”的學習方式演變?yōu)閷W生通過新型信息化環(huán)境和工具來獲取知識和技能的新型學習方式，符合新一輪教學改革的教育理念，有助于學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實設備有多種，這里分別介紹各種設備在教學中的具體應用。

（一）頭戴式虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實設備在教學中的應用

頭戴式虛擬現(xiàn)實設備一般包含頭戴式顯示器、位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和其他設備等，分為移動虛擬現(xiàn)實頭盔和分體式虛擬現(xiàn)實頭盔。國外有臉譜、谷歌、微軟、三星等公司的虛擬現(xiàn)實頭盔產(chǎn)品，國內有微視酷、蟻視、暴風魔鏡、中興、樂視、華為、小米等100 多種虛擬現(xiàn)實頭盔產(chǎn)品。結合國內外的研究報告以及目前虛擬現(xiàn)實教育實踐情況，虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在生物、物理、化學、工程技術、工藝加工、飛行駕駛、語言、歷史、人文地理、文化習俗等教學中均可應用。

學生使用頭戴式虛擬現(xiàn)實設備體驗學習時具有置身真實情境的沉浸式感覺，能給學生以絕佳的真實體驗， 使人如身臨其境，讓書本中的內容可觸摸、可互動、可感知。例如地理學科講述關于宇宙太空星際運行的課程時，在現(xiàn)實生活中學生無法遨游太空，如果戴上頭戴式虛擬現(xiàn)實設備，就可以讓學生從各個角度近距離觀察行星、恒星和衛(wèi)星的運行軌跡，觀察每個星球的地表形狀和內部結構，甚至能夠降落在火星或月球上進行“實地” 考察、體驗星際之旅等。虛擬現(xiàn)實頭戴設備， 手機掃描二維碼觀可看虛擬現(xiàn)實效果視頻。

（三）手持式虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實設備在教學中的應用

手持式增強現(xiàn)實設備多采用移動設備與APP 軟件相結合的方式。APP 有視+AR、AR、4D 書城、幻視、視AR、尼奧照照等，另外有多種增強現(xiàn)實圖書都有相配套的APP，如《機器人跑出來了》《實驗跑出來了》《恐龍爭霸賽來了》這套“科學跑出來”系列增強現(xiàn)實科普讀物有iRobotAR、iScienceAR、恐龍爭霸賽來了等多個APP，它們的原理都是采用手機攝像頭獲取現(xiàn)實世界影像，通過手機在現(xiàn)實世界上疊加虛擬形象的形式，實現(xiàn)增強現(xiàn)實的特殊顯示效果。有的APP 中提供了豐富的教育資源，如安全教育、科普讀物、識字卡片、益智游戲等，特別適合兒童教育。使用方法有兩種：一種是手機APP 與相配套的紙質圖書一起使用，用手機攝像頭掃描圖書上的圖片，在手機屏幕上即可呈現(xiàn)出演示效果；另一種使用方法是運用APP 下載增強現(xiàn)實資源并與外界實景疊加即可呈現(xiàn)出演示效果。增強現(xiàn)實特效非常逼真，利用這些APP 進行學習，學習過程具有真實感、體驗感、沉浸感，增強了學生學習知識的興趣，可以達到寓教于樂的教學效果。

三、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術在教學中應用的優(yōu)勢分析

（一）虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術為學生自主學習提供了有利條件

虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實教學資源存在形式多種多樣， 根據(jù)采用的設備不同，可以將教學資源保存在網(wǎng)絡運營平臺、桌面式設備、移動設備和紙質圖書里，學生可以在不同的地方采用不同的設備調用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實教學資源進行隨時隨地的自主學習。如果學生在課堂上有些知識點未能掌握，可以重新學習一遍，增加對知識的鞏固和理解，有時學生因為特殊原因未能在課堂上學習，也可以課后彌補，同時可以將虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實設備作為載體采用“翻轉課堂”或“微課導學”教學模式組織教學，為學生提供自主學習條件，教師也可以從繁重的重復性講解中解脫出來，有針對性地為學生答疑解惑，有助于傳統(tǒng)教學方式的變革。

（二）虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術為學生提供更加真實的情景

在傳統(tǒng)的教學課堂上，知識的傳輸主要通過文字、圖片、聲音、動畫和視頻的形式呈現(xiàn)。遇到比較復雜的情況，比如數(shù)學課的立體幾何、地理課的天體運動、物理課的磁力線和電力線、化學課的微觀粒子結構、生物課的細胞結構等，教師用語言很難把這些知識點表達得非常清晰，同時由于每個學生的理解力不同，教學效果也會因人而異，甚至初次學習這些知識的學生會得到“盲人摸象”般的感受。而采用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術組織教學，三維立體效果的呈現(xiàn)可以彌補這樣的缺憾，能夠把知識立體化，把難以想象的東西直接以三維形式呈現(xiàn)出來，讓學生直觀感受到文字所表達不出來的知識，真實的情景可以幫助學生對知識的理解和記憶，使學生的想象變得更加豐富。

（三）虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術能提高學生的學習興趣

由于虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術具有視覺、聽覺和觸覺一體化的感知效果，學生具有真實情境體驗、跨越時空界限、動感交互穿越的感受，能身臨其境般在書海里遨游，讓書本中的內容可觸摸、可互動、可感知。身臨其境的感受和自然豐富的交互體驗不僅極大地激發(fā)了學習者的學習動機，更給學習者提供了大量親身觀察、操作以及與他人合作學習的機會，促進了學生的認知加工過程及知識建構過程，有利于實現(xiàn)深層次理解。傳統(tǒng)的學習方式讓很多學生覺得枯燥乏味， 為了應付考試不得不去死記硬背，但很多知識學生考完之后很快會忘得一干二凈，而采用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術組織教學，新穎的學習方式和豐富多彩的學習內容能夠極大地提升課堂教學的趣味性，生動形象的場景會加強學生的記憶，激發(fā)學生的學習興趣。“興趣是最好的老師”，興趣也是學生學習新知識的不竭動力。

（四）虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術應用能促進優(yōu)質資源均衡化

我國幅員遼闊，地區(qū)之間貧富差距較大，存在教學資源分配不均的情況。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)無論是軟硬件配置， 教學師資和教學資源都非常豐富，而經(jīng)濟落后、地域偏遠的山村學校學生連接受最基本的教育都難以實現(xiàn)。各級政府和教育主管部門都在大力推進教育均衡發(fā)展，加大教育投資力度，而虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術應用將是解決城鄉(xiāng)教育資源不均衡問題的一把金鑰匙，有利于緩解教育資源兩極分化，擴大優(yōu)質資源的分享范圍，能讓教育資源不再受限于地區(qū)和學校，讓教育發(fā)達地區(qū)的名教師通過虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實課堂走進山村學校，能通過整體優(yōu)化教育資源配置，來縮小城鄉(xiāng)差距，實現(xiàn)教育公平，同時這也是教育扶貧的較佳途徑。

四、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在教學應用中存在的問題

雖然虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在教學中的應用可以改變傳統(tǒng)的教學方式、提高學習興趣、實現(xiàn)教育均衡發(fā)展，但虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術發(fā)展還處在初級應用階段，在技術瓶頸、資源開發(fā)、教學內容和推廣普及等方面還存在很多問題。

（一）虛擬現(xiàn)實設備應用中的眩暈問題

人們在使用虛擬現(xiàn)實設備時會出現(xiàn)眩暈感，從硬件結構來看，由于現(xiàn)在的科技還無法做到高度還原真實場景，許多用戶使用配置達不到要求的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品時會產(chǎn)生眩暈感；虛擬現(xiàn)實界面中的視覺反差較大，實際運動與大腦運動不能夠正常匹配，影響大腦對所呈現(xiàn)影像的分析和判斷，從而產(chǎn)生眩暈感；虛擬現(xiàn)實設備的內容有相當一部分資源是從PC電腦版上移植過來的，UI 界面不能很好地匹配虛擬現(xiàn)實設備，不同的系統(tǒng)處理上也無法達到協(xié)調統(tǒng)一，畫面感光線太強或太弱都不能讓用戶接受；虛擬現(xiàn)實設備幀間延遲跟不上人的運動，會有微小的延遲感，當感官與幀率不同步時也會讓使用者產(chǎn)生眩暈感。

（二）虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在教學中資源短缺

目前虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)剛起步，軟硬件設施不完備，開發(fā)人員技術力量不足，很多學校未配備虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實設備；中小學校的很多教師還沒有接觸過虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實，不知道如何在教學中應用，更談不上如何去開發(fā)虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實教學資源。因此，針對中小學教學所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實資源很少，課程資源短缺是虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實在中小學推廣的最大瓶頸。但隨著虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術的迅猛發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術應用于教學勢在必行，未來虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在教學中的應用勢必帶來課堂教學方式的顛覆性改變。

（三）虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實教學平臺和資源的設計重形式輕內容

當前很多虛擬現(xiàn)實教育平臺都只是在一個3D 視頻或虛擬現(xiàn)實軟件游戲的基礎上構成虛擬現(xiàn)實教學。雖然學生在虛擬世界玩得津津有味，課堂氣氛很活躍，學生互動、交流和討論很熱烈，表面上看學生得到了沉浸式的體驗感，但是有些虛擬現(xiàn)實教育平臺所提供的知識點講解還停留在現(xiàn)實世界中，課本內容的單調、枯燥并沒有因軟件的存在而得到緩解，知識要點的講解沒有變得更加生動、有趣和有針對性，這種只重視形式而不重視內容、教與學完全脫節(jié)的虛擬現(xiàn)實課堂只能稱為“偽虛擬現(xiàn)實課堂”。

（四）虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實設備價格較高和技術條件限制導致普及困難

企業(yè)的前期研發(fā)成本較高、設備銷售量較少，導致多數(shù)虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實設備銷售價格居高不下， 很多學校因資金問題望而卻步，無力購買售價高昂的虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實設備，進而導致虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在學校的推廣普及步履艱難。大多數(shù)虛擬現(xiàn)實軟件普遍存在語言專業(yè)性較強、通用性較差和易用性差等問題。受硬件局限性的影響，虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)花費巨大且效果有限。另外在新型傳感應用、物理建模方法、高速圖形圖像處理、人工智能等領域，都有很多問題亟待解決。三維建模技術也需進一步完善，大數(shù)據(jù)與人工智能技術的融合處理等都有待進一步提升。以上諸多原因的存在制約了虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在中小學教學中的推廣和普及。

五、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術在教學應用中的前景展望

虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術發(fā)展對未來教學形式的影響

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，在云計算、霧計算、物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能突飛猛進的新時代背景下，虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術與人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)融合，將會讓虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術應用如虎添翼。

篇（5）

高中信息技術本身具有很強的實踐性，但是很多學生在學習時只對實踐知識感興趣，而新課改的教學理念是培養(yǎng)學生的綜合素質。所以教師在教學過程中應該注意采用合理的教學方式激發(fā)學生的學習興趣，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，從而實現(xiàn)培養(yǎng)學生綜合素質的教學目標，據(jù)此本文與讀者對高中信息技術理論課教學策略進行共同分析。

一、高中信息技術理論課的特點

1.抽象性

雖然高中信息技術具有很強的實踐性，但是實踐的基礎是理論知識，只有將理論和實踐有效結合起來才能真正培養(yǎng)學生的綜合素質。高中信息技術理論知識具有抽象性的特點，如算法與程序設計，其中的內容不僅涉及編程語言，還涉及語句結構，很多學生在學習這一節(jié)知識內容時，經(jīng)常是不知所云。所以教師應該采用合理的教學模式幫助學生理解抽象的知識內容。

2.知識瑣碎

高中信息技術旨在培養(yǎng)學生的綜合實踐能力，所以課程內容涵蓋了很多的知識點，但是這些知識點之間的聯(lián)系又不太密切。如選修1算法與程序設計和選修2多媒體技術應用之間的關聯(lián)性就不太強，一個是偏重計算機語言，另一個是偏重計算機軟件應用。所以教師在教學過程中應該采取合適的教學策略幫助學生學習。

3.學生的水平參差不齊

高中信息教材是按照學生具有一定的信息基礎進行設計的，但是實際情況是有的學生對信息技術了解得比較多，可能在進入學校之前就已經(jīng)了解了計算機的工作原理或者一些基本軟件的應用。而有的學生在學習之前可能很少接觸計算機，這種情況在農(nóng)村學生中比較常見，很多學生因為家庭經(jīng)濟條件的限制很少能接觸到計算機。所以總體表現(xiàn)出來的就是學生的學習水平參差不齊，這給教師的講授帶來一定的難度。

二、高中信息技術理論課教學策略

1.創(chuàng)建情境教學激發(fā)學生學習興趣

興趣是最好的老師，但是很多學生沒有積極學習信息技術理論知識。雖然有的學生在剛開始有學習興趣，但是隨著課程難度的增加，慢慢地失去了學習興趣。所以教師在教學過程中應該借助情境教學來激發(fā)學生的學習興趣。情境教學不僅能調動學生學習的積極性，還能加深對理論知識的理解。

比如，在講授獲取網(wǎng)上信息一節(jié)時，教師可以根據(jù)教材中的搜索技巧、關鍵詞、搜索引擎等為學生創(chuàng)設情境教學，在課堂的開始教師先點出本節(jié)課學習的重點是利用互聯(lián)網(wǎng)查找自己需要的信息。然后教師給學生設置一些問題讓學生搜索答案，如2004年的希臘雅典奧運會中國隊獲得的32塊金牌的運動員和項目、北京到廣州的火車車次，在這個過程中教師不要限制學生的搜索方法，之后再讓學生用電子表格的形式記錄下他們的學習經(jīng)歷。教師根據(jù)這些學習記錄再給學生進行針對性講解。如果按照傳統(tǒng)的教學模式，教師會在課堂的開始就給學生講授獲取信息的途徑和方法等，當教師講授完之后，課堂時間也該結束了。由此可見，情境教學不僅能激發(fā)學生的興趣，還能提高學生的學習效率，所以教師在講授信息技術理論知識時應該重視情境教學的應用。

2.運用多媒體技術降低學習難度

多媒體技術能給學生提供生動的視頻、圖片，從而使抽象的信息技術知識變得更加生動、形象。很多教師在高中課堂上都會運用多媒體技術，它不僅能調動學生的學習興趣，還能使學生充分發(fā)揮自己的主觀能動性，所以在講授高中信息技術中的一些抽象知識時，教師可以充分利用多媒體的優(yōu)勢設計教學活動。

比如，在講授人工智能時，教師可以給學生先展示一些有關機器人、智能家居的視頻，先讓學生對人工智能有一個直觀的感受，然后教師再通過智能機講名字從而撥出電話這一實驗讓學生切身感受到人工智能的用途。最后讓學生嘗試著玩五子棋對弈軟件，讓學生親身體驗人工智能。這樣做不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，還能激活信息技術課堂。又如，在講授算法與程序設計一節(jié)時，教師可以通過智力Flash游戲狼、羊、菜過河來激發(fā)學生的學習興趣，并讓學生體會算法的作用。這個游戲主要是用if等運算語句來體現(xiàn)這三個動物的過河順序，從而設計出c++語言代碼。綜上所述，在高中信息技術理論知識的教授中，教師應該注重采用靈活多變的教學模式來激發(fā)學生的學習興趣。

高中信息技術理論知識雖然具有一定的抽象性，但是教師可以采用靈活多變的教學模式來降低學生的學習難度。教師可以通過運用多媒體、創(chuàng)建情境教學等方式來激發(fā)學生的學習興趣，從而使學生能夠專注到高中信息理論知識的學習中。這不僅是新課改推行的必然結果，也是高中信息技術教學體系發(fā)展的客觀需求。

參考文獻：

篇（6）

中圖分類號：G521 文獻標識碼：A

新課標的全面普及，已經(jīng)很明確的表明學生作為語文學習的主體，小學語文教育必須圍繞學生的學習興趣去引導，注重培養(yǎng)學生的獨立學習思考能力，發(fā)展學生的個性思維，鼓勵學生尋找屬于自己的學習方式。針對小學學生的思維方式，心理特征，根據(jù)學生不同時期的不同狀況采取最合理的教學方法進行教育，才能根本性地提高小學語文的教學質量。

1小學語文教育現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的教學方式比較單一，都是圍繞學會母語這一主題進行教育，培養(yǎng)學生的識字認字能力，束縛限制了小學生的思維和創(chuàng)造力，使得學生對于學習失去主動性，最終導致整體的教學水平無法提高。傳統(tǒng)教學內容只注重課本上所給出的知識，忽略了學生在這個時期對于所需要知識的學習興趣，而枯燥的課堂很難把學生的精力集中到學習課本知識上，并且傳統(tǒng)的考試方式也限制了學生個性思維的發(fā)展，長此以往，整個教育結果令所有人擔憂。從教師方面來說，各個地區(qū)的師資力量水平也是高低不平，以及對于新課標的重視程度都不一樣，也是影響教學質量的重要因素。

語文是一門能全方位培養(yǎng)學生學習發(fā)展的學科，我國文學教育具有非常悠久的歷史，更是有著一批對于古今文學界有著重要影響的文人，他們在文學方面做出的貢獻對于我國的教育事業(yè)有著舉足輕重的作用。然而，我國目前的小學教育仍然以應試教育為主，導致我國教學質量的落后與低效，很多小學的教育理念也沒有與時俱進，沒有落實“以人為主”的思想。語文知識是人們日常生活交流最基本的工具，在我國傳統(tǒng)文化中占有很大的比重，小學語文教育應該要以提高學生的文化水平修養(yǎng)為目標，努力為其他學科的學習打下堅實的基礎。現(xiàn)在的小學語文教育要做到把基礎知識的傳授和德育素養(yǎng)的培養(yǎng)相結合。通過這么多年的語文教學經(jīng)驗總結，我國已經(jīng)形成了自己的獨特語文教學體系。雖然隨著整個世界的國際化大趨勢，英語及其他課程的出現(xiàn)對于語文的地位產(chǎn)生了很大的威脅，但是我們自身要認清語文的重要性，尤其是對于剛處于啟蒙階段的小學生來說，語文一定要成為小學教育的重中之重。

2語文教育的改革創(chuàng)新

中華文明經(jīng)過五千年的歷史傳承，先人通過自己的智慧，在文化精神的傳播中留下了寶貴的財富。文學的傳承在寫意的創(chuàng)作手法方面更是有著無與倫比的創(chuàng)作優(yōu)勢，這對于啟蒙階段學生思維的培養(yǎng)構建提供了很大的幫助。

有許多的詩詞已經(jīng)融入到小學課本中，讓學生對于中國傳統(tǒng)文化的認知和學習更加的便捷。運用通俗的教學方式使得學生更加容易提高對語文知識的積累量，教師在日常的教學過程中，要想方設法的培養(yǎng)學生的積極主動性，讓學生的個性思維得以展現(xiàn)，僅僅單一的傳授知識，很難提起W生的學習興趣，甚至使學生產(chǎn)生抵觸情緒。所以，能否調動起學生學習的積極主動性對于教學的效果有重大的影響。

創(chuàng)新是社會進步的主要力量，保守的教學方式只會使教學質量越來越差，我們需要對小學語文的教育進行深入的改革，打造一個全新高效的教育體系，培養(yǎng)出更多對社會有用的人。以往的教育中都是老師制定教學方式，各個方面都是提前安排好的，照著模式一直重復教，學生一直處于被動的接受狀態(tài)。無論教學環(huán)境好與壞，教師的教學水平認識程度都是學生學習的根本因素。尤其是對于語文的學習，教師的能力直接關系到學生的學習效率。小學語文的教育需要有良好專業(yè)基礎以及先進教育思想的教師，這些教師在日常的教學中還需要不斷地改善自己的教學方式，更加適用于學生的學習。對于剛剛步入學校的學生來說，需要的語文教師不僅僅要有淵博的知識，還要有高尚的道德情懷，在日常學習中給予學生更溫暖的關懷照顧，拉近與學生之間的距離，了解學生真正所需要的，根據(jù)學生的興趣愛好上好每一堂課。

3未來的發(fā)展趨勢

語文教師在整個小學教育體系中占據(jù)重要的位置，所以各個學校在對于教師的選擇上面一定要認真進行，語文老師不但要有深厚的知識積累，還要有超出常人的耐心，只有優(yōu)秀的教師才能在整個教育過程中發(fā)揮出巨大的作用。這種新時代的語文老師，是突破傳統(tǒng)教育理念限制之后，整個教育體系建立的基礎，當代語文教師接受新的教育理念已經(jīng)成為了教學工作的前提，只有緊跟時代進步的步伐，才能在教學中有卓越的表現(xiàn)。

在這個信息化時代，把先進的科學技術手段與原有的教學方式相結合已經(jīng)成為了語文教育的主流，借助投影儀等先進設備能夠充分的調動起學生學習的積極性與主動性，對于學生的思維有更好的開發(fā)作用。隨著信息時代的高速發(fā)展，出現(xiàn)了新的科技產(chǎn)物，人工智能工具憑借其本身的獨特優(yōu)勢為我國教育體制增添了新的色彩。人工智能在我國教育體制中的應用，又將是真?zhèn)€教育體制的一次新的改革，對于教育事業(yè)的發(fā)展具有里程碑式的意義。

4結語

面對著飛速發(fā)展的信息化時代，我們應該努力的跟緊前進的腳步，不斷地對原有的體系進行創(chuàng)新改革。當前小學語文教育不僅僅要打破固有的教學模式，還要為我國整個教育體制帶來新的機遇和發(fā)展。

參考文獻

篇（7）

Scratch是由美國麻省理工學院開發(fā)的，專為八歲以上兒童設計的，以搭積木的方式快速實現(xiàn)程序編寫的軟件，它讓學生能夠在圖形化的環(huán)境下輕松掌握程序設計的精髓，學生在學習編程過程中培養(yǎng)了創(chuàng)新能力與解決問題的能力。因此，姑蘇區(qū)將Scratch項目引入課堂，它的出現(xiàn)不僅為信息技術課堂增添了活力，更主要的是通過學習，使學生在利用Scratch進行創(chuàng)作中培養(yǎng)了邏輯思維能力、數(shù)字化文化創(chuàng)作能力以及解決問題的能力。

二、項目主要做法

1. 廣泛研究，出版刊物

由于Scratch由國外引進，國內幾乎沒有可作參考與借鑒的成功案例，我們立足自主、立足課堂開展研究，將Scratch與實際教學相融合，并加以實踐、反思與總結，根據(jù)Scratch模塊的特點編寫了十個Scratch案例，在國內率先撰寫了《Scratch兒童編程樂園》一書。該書以快樂學習、自主探究為出發(fā)點，以項目式學習為框架，旨在啟發(fā)學生的宏觀程序設計思維，不僅是程序設計技能的學習，更重要的是培養(yǎng)學習者學會一種化繁為簡的解決問題方法。該本土化教材，也為Scratch進入課堂奠定了堅實的基礎。

2. 引入課堂，組織教學

在引入課堂教學方面，我們多次進行了調研和實踐，摸索出了一條Scratch與課堂教學有效結合的教學之路。我們的做法是以解決實際問題為出發(fā)點，合理拆分重點，逐步化解難點，通過讓學生在藝術創(chuàng)作、人工智能、游戲制作和物聯(lián)感知等工程背景下，滲透編程思維、鍛煉計算能力、提高藝術修養(yǎng)、培養(yǎng)創(chuàng)作精神。

3. 架設網(wǎng)站，探索分享

除了課堂教學以外，我們積極探索Scratch的課外學習功能，為此我們創(chuàng)造性地開發(fā)了Scratch網(wǎng)站――小貓創(chuàng)意秀。該網(wǎng)站包括優(yōu)秀案例展示、最新上傳、熱門排行等欄目，網(wǎng)站不僅為學生提供了一個學習的平臺，更為學生打造了一個分享、互動與交流的平臺。到目前為止，它是繼美國Scratch官網(wǎng)以外第一個能在網(wǎng)站上分享與互動的專題網(wǎng)站，已成為全國少年兒童創(chuàng)新實踐的基地。

4. 依托網(wǎng)站，開展活動

我們充分利用該平臺，先后舉辦了 “2012中小學生Scratch創(chuàng)意設計比賽”、 第一屆小學生 “釋放孩子的創(chuàng)造力” Scratch創(chuàng)意大賽，兩項活動得到了全國廣大中小學師生和轄區(qū)內學生的熱烈反響與參與。截至目前，共有來自全國各地的935名學生注冊會員并上傳作品，收到作品856件。

5. 組織研討，優(yōu)化應用

為了進一步優(yōu)化課堂教學，我們采取走出去請進來的策略，加強市、區(qū)域間交流與合作研討，分別與北京、廣州、常州等兄弟教研團隊開展教學研討活動，通過同題異構、主題研討的形式與兄弟市區(qū)教師和教研員，共同交流與探討Scratch的課堂價值與效果，在一定程度上對Scratch項目在本市的推廣與應用起到了推波助瀾的作用。

三、項目績效評價

1. 出版專題教材，發(fā)表多篇論文

項目自實施以來已取得了一定成績。經(jīng)過近八個月的努力已完成了全國首個Scratch讀本――《Scratch兒童編程樂園》的組織編寫，并由江蘇科學技術出版社出版發(fā)行。其次，在區(qū)域內形成了Scratch教學研討熱潮，多家出版社約稿專設Scratch專欄，十多篇研究成果于全國核心刊物，對更大范圍地推廣普及Scratch教學起到一定的促進作用，在全國贏得良好反響。

2. 教學效果良好，學生能力提升

Scratch進入課堂已有三年了，學生學習程序的積極性大幅提升，相比以前傳統(tǒng)的LOGO教學，學生在Scratch課堂上的表現(xiàn)更為主動、更加善學、更有收獲。

Scratch使得學生的能力得到大幅提升，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）創(chuàng)造力得到激發(fā)。卡通化的圖形界面和搭積木式的編程序方式使得學生的學習興趣和學習積極性被極大地激發(fā)，創(chuàng)新求變的欲望增強。

（2）動手實踐能力得以提升。Scratch中的命令無需記憶，從指令集中拖選出來即可。較低的入門門檻使得學生樂于動手嘗試。

（3）計算思維能力得到加強。Scratch中包含條件語句、重復語句、數(shù)字和邏輯判斷、變量和鏈表等程序算法，涉及算法思維、數(shù)學思維、邏輯思維等多種計算思維。經(jīng)實踐觀察，Scratch對學生計算思維能力的培養(yǎng)和提高有輔助作用。

3. 國內首創(chuàng)網(wǎng)站，開展線上活動

Scratch專題網(wǎng)站的建立在國內屬于首創(chuàng)，該網(wǎng)站與Scratch官網(wǎng)相比界面更為卡通、使用簡單，消除了語言溝通上的障礙。同時引入評價機制由學生間進行互動評分，分別從作品的“總體印象、完整性、創(chuàng)造性、趣味性和其他突出表現(xiàn)”五個方面進行評價，充分調動了學生的主體性和參與度，依托網(wǎng)站開展的多項線上活動都開創(chuàng)了全國之最。

四、項目創(chuàng)新啟示

首先，本項目具有鮮明的時代特征，其以學生發(fā)展為宗旨，以推進課程改革為主線，以培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力為目標，開展了基于Scratch環(huán)境下優(yōu)化學生學習方式的研究，彌補了傳統(tǒng)信息技術課程中教師在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)上的極度缺失，給學生能力的培養(yǎng)提供了平臺。

其次，從課堂到課外，通過組織課堂教學、創(chuàng)意大賽等多種方式加強訓練學生邏輯思維能力和解決問題的能力，小組合作、網(wǎng)上分享、網(wǎng)上互評等活動形式突顯學生合作精神與分享精神。

同時，Scratch的橫空出世對于教師來說也是一種全新的體驗和挑戰(zhàn)。教師必須站在全新的角度審視原有的教學觀念，重新定位課堂主體，精心設計教學內容，合理安排教學活動，這一切對于教師來說都是一種全新的自我提升和修煉。

隨著Scratch研究的不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)其在硬件編程領域也表現(xiàn)出極強的開放性與兒童化，如今在凌秋虹名師工作室成員盧斌、蔣佳琪、徐幀、許凱等老師的探索下，通過Scratch與Arduino控制板的組合，實現(xiàn)了信息技術與綜合實踐教育的有機融合。隨著研究的深入，Scratch與Arduino的整合應用可拓展至智能辦公、智能校園、智能家居、智能安防、物聯(lián)網(wǎng)絡等領域，不但可以有助于改善實際生產(chǎn)生活，還可以拓展學校興趣課、實踐課的內容范圍，大大提高學生的興趣與實踐能力。

點評：

圖形化編程軟件Scratch進入小學信息技術課堂，為信息技術課程注入了新的活力，為學生的發(fā)展提供了廣闊的空間。學生使用Scratch即可輕松創(chuàng)建自己喜歡的互動式故事、游戲和動畫等富有童趣的作品，使得編程不再神秘枯燥。在凌秋虹名師工作室團隊的研究與引領下，開發(fā)了Scratch課程資源――《Scratch兒童編程樂園》，并在蘇州市姑蘇區(qū)率先將Scratch項目引入課堂，教學效果顯著，學生的信息技術素養(yǎng)、動手實踐能力等都得到了可喜的提升。有鑒于此，我們在2013年將Scratch納入江蘇省小學《信息技術》課程教材。

篇（8）

中圖分類號：G642　文獻標識碼：A

1　引言

“腦與認知科學基礎”是“智能科學與技術”專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程，是現(xiàn)代腦科學、認知科學、心理學、神經(jīng)科學、數(shù)學、語言學、人類學乃至自然哲學等學科交叉發(fā)展的結果。通過對這門課程的學習，要求學生掌握腦與認知科學的基本概念、原理、方法、知識結構、應用等，了解腦與認知科學的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對已有成果展開分析與討論，為今后進一步的學科探索打好基礎。

由于該課程具有一定的抽象性和難度，學生在學習中容易出現(xiàn)學習目的不明確、學習方法不清楚，以至于只知道表面不知道其本質，從而變?yōu)樽儎訉W習。如何使學生從抽象中理解具體，從困難中學會知識，更好地、自主地、創(chuàng)新地學習，就要求老師在知識的傳授過程中，要注重學習方法的傳授。故教學模式、教學設計和教學方法的探討，成為“腦與認知科學基礎”課程中重要研討內容之一。

隨著社會的發(fā)展、國際交流的日漸頻繁及網(wǎng)絡技術的日臻完善，如何借鑒先進的國外教學理念，更好地培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學生，也成為教學研究的一個主要問題。

2　國內外教學比較

下面從教材內容、課堂形式和學生培養(yǎng)三個方面來闡明國內外教學的差異。

(1)教材內容

目前MIT的有關于“腦與認知科學”的開放課程(MITUndergraduate Course：Brain and Cognitive Sciencel，其信息量大、知識面廣，并且注重系統(tǒng)性和實踐性的分析和研究。

北京師范大學羅躍嘉教授的《認知神經(jīng)科學教程》講授了認知神經(jīng)科學基礎、認知神經(jīng)科學的研究技術與方法、認知過程的神經(jīng)基礎和認知神經(jīng)的發(fā)展與障礙。該教材系統(tǒng)介紹了認知神經(jīng)科學的興起與發(fā)展、大腦的解剖與生理、腦和認知功能的進化；主要的神經(jīng)數(shù)據(jù)收集方法(fMPd、MEG、ERP、TMS、光學成像)和數(shù)據(jù)處理方法(數(shù)學模型、計算神經(jīng)科學、圖像處理技術)；力圖反映感知覺、注意、記憶、語言、意識、情緒等領域的最新研究進展以及認知發(fā)展、老年化、語言加工障礙、認知與遺傳等內容；此外，還專門介紹了認知神經(jīng)科學的研究儀器及其在中國的使用。

武秀波教授的《認知科學概論》講授了作為認知科學核心組成部分的認知神經(jīng)科學、認知心理學、認知語言學、認知的計算機模擬等主要內容、基本概念、基本原理及實際應用情況，闡述了各種認知過程的多方面的研究規(guī)律和研究成果，并將豐富的試驗資料與理論分析相結合，促進了理論之間的比較和相關學科的交叉。

北京郵電大學鐘義信教授的《人工智能統(tǒng)一理論》，講授了知識表示，信息獲取，信息處理，信息利用，專家系統(tǒng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡，人工智能研究的最新進展和機制主義方法等。

(2)課堂形式

國外的授課往往注重內容的學習、知識的掌握，課堂教學方法也是各有迥異。我國的課堂教學主要以教師講授為主，學生被動接受，留給學生的自主空間相對狹窄；而國外課堂相對活躍，講授和討論相輔相成，學生能積極地加入到課堂教學中。

(3)學生的培養(yǎng)

由于國內教學中以教師為主，所以往往只注意知識的傳授，忽略了學生能力和全面素質的培養(yǎng)。我國學生知識掌握牢固，但知識運用能力差，主動和創(chuàng)新能力欠缺。

3　教學模式、設計和方法的探索

3.1 實現(xiàn)目標

“腦與認知科學基礎”是“智能科學與技術”專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，對該專業(yè)的學生在將來的學習工作中都起著舉足輕重的作用。該課程的教學目標不僅僅是知識的掌握，更重要的是學生能力的培養(yǎng)。

通過對本課程的學習，將使學生掌握人腦結構、腦功能以及人類基本認知能力的基本概念和系統(tǒng)知識，對腦與認知研究中所使用的技術有初步的了解，通過學習和教學，著重激發(fā)學生對人腦結構與人類基本認知能力的思索，激發(fā)學生對進一步研究智能形成機理和工作方式的強烈興趣，為今后深入研究自然智能、并將人類智能產(chǎn)生機制的相關假說和研究成果用于機器智能奠定基礎。

在掌握知識的基礎上，增強學生批判性思維和解決問題的能力。學會解決問題、分析問題的方法和手段，掌握信息的收集、檢索、分析、評價利用的機能，提高合作技能，促進班級內學生的合作交流，開闊學生的綜合素質，最終提高學生的創(chuàng)新能力。

3.2　教學模式

主要涉及教學模式轉變、教學課堂和激發(fā)學生學習興趣三個方面。

(1)教學模式轉變

針對當前教學過程中存在的問題，按照學生認知規(guī)律，應該對新的教學模式進行探索，主要涉及以下五個方面的轉變。

教師角色的轉變。使教師從原來以教師為中心的“講解者”角色，轉化為學生學習的引導者、學生活動的導演者角色，由此引導學生掌握學習方法。

學生地位的轉變。使學生有原來的單純聽講、接受灌輸?shù)谋粍拥匚唬D化為能有機會主動參與、發(fā)現(xiàn)、探究的主體地位；要積極調動學生參與，充分發(fā)揮學生主體的作用，使學生不僅要學會知識，還能更好地學會學習方法。

媒體作用的轉變。使教學媒體從教師手中轉化到學生手中，使媒體由作為教師的講解工具轉化為學生的認知工具；使學生學會利用工具來完成學習和研究任務。

教學過程的轉變。使教學過程由傳統(tǒng)的邏輯分析或邏輯綜合，轉變到為學生建立教學情景，使學生通過與教師、同學的協(xié)商討論，參與操作，發(fā)現(xiàn)知識，理解知識，從而獲得知識和掌握知識。

教材應按人類聯(lián)想規(guī)律組織教學信息，符合學生的認知規(guī)律。

(2)課堂教學模式

教師應運用靈活多樣的教學方法，授課時充分結合講授、討論、思考、測試和自學等多種方式。教學過程中注重雙向性，突出啟發(fā)性，調動學生的積極性。

所謂雙向性是指教學過程中，教師是課堂的主導，學生是課堂的主體，既強調教師的講授，又強調學生能動性的發(fā)揮，促使教師和學生在教學中相互聯(lián)系、相互作用，使教學過程成為師生雙方主動介入的過程。

突出啟發(fā)性，即在教學過程中突出以學生為主體，促進學生學會思、善于思考、主動理解和掌握知識，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。

除了靈活運用上述各類教學方法之外，考慮到課上學時的限制，適當?shù)亟o學生留思考題，讓學生課下獨立思考，鞏固課堂上的知識，也是課堂教學模式的一大補充。另外還可以促進學生利用先進的手段廣泛查閱資料，學會自己解決問題的方法。為了得到良好的教學效果，教師在充分 理解知識的基礎上，提煉出精華的思考題，使學生通過思考，更精確地理解課本知識，發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生積極思考、解決問題的能力；把學生從傳統(tǒng)被動的學習狀態(tài)轉化為主動的學習主體，給學生充分的學習空間和創(chuàng)新思考的余地。

(3)激發(fā)學生學習興趣

學習興趣有直接和間接之分，間接興趣有學習活動的結果激發(fā)，如意識到學習的重要性，對學習的結果產(chǎn)生興趣。對大學生來說，到底什么是積極健康、持久旺盛的學習動力?最具積極健康和持久旺盛特性的三種學習動力是：興趣、理想和事業(yè)，而且每個學習階段積極健康、持久旺盛的學習動力也是不同的：小學主要是興趣，中學是理想，大學則是事業(yè)。

人生進入大學階段后，開始思索實現(xiàn)的人生之路，面對現(xiàn)實，就必須從事一個職業(yè)，必須做事，必須根據(jù)社會的發(fā)展和個人的自身條件，包括自己的個人愛好和自己的理想以及社會的需求去從業(yè)干事，因此，在人生的大學階段，產(chǎn)生了職業(yè)理想。有了職業(yè)理想，才有明確的人生奮斗目標。美國的戴維?坎貝爾說過：目標之所以有用，僅僅是因為它能幫助我們從現(xiàn)在走向未來。大學生只有明確了職業(yè)理想、職業(yè)目標，才會有為職業(yè)理想、職業(yè)目標的實現(xiàn)制定出科學合理的規(guī)劃，并付諸實施，避免隨波逐流。

直接興趣是有學習內容和學習過程的特點直接引起的，如趣味性強的學習資料、新穎的教學內容、生動而又系統(tǒng)地講解等等。下面結合作者從事的《腦與認知科學基礎》課程教學，給出下面的建議。

首先，充分利用實物、影視等手段進行直觀教學。凡是教學內容涉及的腦的52個分區(qū)等都盡量的在課堂上將實物展示出來，讓學生通過親睹實物，增加感性認識；同時最大限度的利用電教化手段，通過生動的畫面吸引學生的注意力，將抽象的理論形象化，學生印象深刻而又便于理解。

其次，培養(yǎng)師生感情，樹立教師威信。“師者，傳道、授業(yè)、解惑也”，教師的職責不僅僅是“授業(yè)”，也應該注重“傳道”與“解惑”，在課堂上有針對地傳授學生為人處事的道理，這樣不僅活躍了課堂氣氛，教師也因為博學而受到學生的敬仰；對學生在生活、學習上遇到的可能、苦惱，適時地以朋友的身份，對他們關懷備至，幫助他們客服可能，他們就會從心里熱愛老師，感情上接近教師，愛屋及烏，從而對你交的課程產(chǎn)生濃厚的興趣。“親其師，信其道”表明了這樣一個道理，相融的師生關系可以直接影響到學生的學習興趣和學習效果。

再次，教學中聯(lián)系實際，學以致用。教師在上理論課時，應該做到理論聯(lián)系實際，注重學生實踐能力的培養(yǎng)。

3.3　教學設計

根據(jù)教學大綱，對“腦與認知科學基礎”課程進行了如下的教學設計：

《腦與認知科學基礎》共分14個章，分別介紹了腦與認知綱要、腦論、新皮層、神經(jīng)組織、神經(jīng)信息活動、腦的工作機理、一個假說、認知概論、感知、記憶、語言、思維和情緒。

第1章主要圍繞著中心問題“智能科學與技術專業(yè)為什么要學習腦與認知科學”和“應當怎樣學習‘腦與認知科學’課程”來展開，具體內容包括：智能、自然智能、人工智能的基本概念：人工智能與自然智能的關系；“腦與認知”是自然智能的基礎；21世紀是智能科學技術的世紀；“腦與認知科學”課程的學習方法。

第2章的中心問題是“什么是腦科學，什么是認知科學”和“它們與智能科學技術的關系是什么”，具體內容包括：腦科學的研究對象與目的、腦科學的研究方法。

第3章主要圍繞著“腦是一個怎樣的系統(tǒng)”和“我們將由宏觀至微觀進行逐步的分析”的中心問題來展開，具體內容包括：自然智能系統(tǒng)基本工作模型；神經(jīng)系統(tǒng)組成：中樞神經(jīng)系統(tǒng)組成；脊髓結構與功能：腦的基本構件與功能；左右半球的功能優(yōu)勢和腦組織的總體特征。

第4章主要圍繞著“什么是大腦皮層”和“它在大腦系統(tǒng)中起什么作用”的中心問題來展開，從組織生物學層次討論了腦的結構，具體包括：大腦皮層的分葉；皮層葉區(qū)的功能定位；皮層的細胞類型；皮層的分層：皮層的分型；皮層的分區(qū)；大腦半球的纖維聯(lián)系；大腦的柱形結構和Hawkins的皮層說。

第5章主要圍繞著中心問題“什么是神經(jīng)元，什么是神經(jīng)膠質細胞”和“它們有那么神奇的功能”來展開，從細胞生物學層次探討了腦的結構，具體包括：神經(jīng)細胞(神經(jīng)元)：神經(jīng)元分類；神經(jīng)元結構；突觸：神經(jīng)膠質細胞；和神經(jīng)纖維與神經(jīng)末梢。

第6章主要圍繞著中心問題“神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理是什么”和“為什么神經(jīng)系統(tǒng)能夠處理各種信息”來展開，首先從分子生物學的層次討論了神經(jīng)系統(tǒng)的工作機理，接著討論了最基本的神經(jīng)系統(tǒng)反射特性，以及神經(jīng)元的各種模型。

第7章主要圍繞“腦是怎樣工作的…‘你覺得這些理論怎么樣?”來展開，大腦皮層是一個層級結構：皮層分為若干“葉”，每個葉又有許多不同的“區(qū)”，每個區(qū)都存在“6個層”，每個層包含若干不同的細胞(神經(jīng)元)。這些神經(jīng)元互相結成大量的功能柱。大腦皮層反映外部世界的方式，是建立“恒定表征”，后者就是皮層細胞興奮的層級結構。大腦認識世界的方式，是“記憶，預測”。記憶，就是建立事物的“恒定表征”。預測，就是利用“恒定表征”去判斷它的細節(jié)。

第8章提出了一個假設，認為“任何智能系統(tǒng)督應當具有明確的目的；否則就不能成為智能系統(tǒng)”。同時認為：作為一種完全自主的智能系統(tǒng)，人是具有明確目的的；作為一種“他主”的智能系統(tǒng)，它的目的是由它的設計者設定的。

第9章圍繞著“什么是‘認知科學”’和“從‘眾家之說’中擇優(yōu)”來展開，討論和比較了“認知科學”有關的基礎概念、相關模型和幾種“認知科學”的定義，從而說明認知科學研究應當關注的主要內容。需要特別注意的是，認知科學目前仍處于發(fā)展階段，關于“認知科學”的定義仍是眾說紛紜。對于學習和研究認知科學的人來說，這種狀況也不是壞事。相反，只要認真研究這些說法的實質，就有可能從中得到比較深刻比較科學地認識。因此，特別鼓勵學習者帶著問題學習，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，爭取在此基礎上創(chuàng)造性地解決問題。

第10章討論了“注意的機制”：人為什么會產(chǎn)生“注意”機制，根本的機制在于“人有目的”。當與“目的”相關(無論是正相關還是負相關)的對象出現(xiàn)時就會注意這個對象：關聯(lián)的程度越高，注意的程度就越強。所以，“注意”的關鍵機制在“目的”；而實現(xiàn)注意力選擇的關鍵機制則是“目的與刺激之間的關聯(lián)度分析”。相反，如果沒有“目的”存在，人們對所面臨的任何刺激就會表現(xiàn)得麻木不仁，注意力分散，沒有特別的興趣。可見，“目的”在認知活動中處于十分關鍵的地位。

接著對于感知的基本概念和基本機理做了必要的討論，為認識感知理論奠定了一般的基礎。但是由于學時限制，對于具體的“視覺感知”、“聽覺感知”以至其它感知(嗅覺、味覺、觸覺、平衡覺等)理論，就只能略而不論了。幸好，這方面的材料比較容易找到，就作為學生課外學習 的內容而不做課內的要求了。

最后討論了“認知過程”的最初環(huán)節(jié)――感知的基本問題，包括感覺、知覺、表象的基本概念和工作機理。它們是后續(xù)認知環(huán)節(jié)的基礎。對于這些認知環(huán)節(jié)工作機理的認識，存在不同的學派。這是學習《腦與認知科學》所面臨的挑戰(zhàn)，但更是研究《腦與認知科學》的創(chuàng)新機遇。應當深入分析各個學派的理論(包括優(yōu)點和缺點)，這樣就有可能在它們的基礎上獲得更加科學地認識，做出新的貢獻。

第11章圍繞著“什么是‘記憶與提取’”和“人為什么能夠進行‘信息記憶和提取’”來展開，討論了“長時記憶的語義存儲”：以語義為中心、以知識結構的方式進行存儲；通過概念(或特征)來表達語義章；通過概念／特征的相互關系表達完整語義；通過概念／特征的層級結構來表達某類的復雜語義：通過類間互連形成的知識結構來表達多類事物的語義；概念、特征、類等等都是以語義來定義的。

第12章首先對相關術語進行了解析；介紹了近年來腦科學的發(fā)現(xiàn)和認知學的研究進展。

第13章探討了“思維的腦機制”，或者說“為什么腦會思維”，因此，首先要說明什么是這里所說的“思維”。顯然，思維是腦的功能，是在給定問題、條件和目標的情況下，人的大腦尋求解決問題達到目標的一種能力。在這里，核心的問題是：在獲得了“問題、約束、目標”。這些信息和相關知識的條件下，如何運用這些信息和知識來解決問題、滿足約束、達到目標?根據(jù)問題、條件、目標情況的不同，思維可以有形象思維、邏輯思維、靈感思維、創(chuàng)造性思維等不同的類型。那么，大腦是怎樣執(zhí)行思維功能的呢?

第14章總結了目前認知科學對情緒的研究已經(jīng)取得的不少成果，包括情緒的定義、分類、情緒的腦機制、情緒與認知的關系等等。另一方面也指出，同其他方面的研究一樣，認知科學對于情緒的研究也忽視了“目的”的作用。人為什么會快樂?為什么會悲傷?除了生理上的原因之外，主要是受到“目的”實現(xiàn)的可能程度的影響。在這里，“目的”包括各個方面的追求：生存的追求，發(fā)展的追求，信念的追求等等。大多數(shù)喜、怒、哀、樂情緒都以這些“目的”是否能夠實現(xiàn)以及實現(xiàn)的程度來衡量。因此，如果離開“目的”要素來考察情緒，就難以準確把握情緒產(chǎn)生的緣由。

3.4　授課方式

多媒體教學可以通過文字、圖像、動畫、錄像等方式向學生傳授知識，形象生動地完成教學任務。采用多媒體手段，既便于教師解釋問題，同時也可以提高學生的學習積極性，加深學生的理解。教師還可以適當引入一些聯(lián)系實際的例子，更好地幫助學生理解和應用所學的知識。

為了增強課堂的互動性，提問也是教學中值得研究的問題。所提問題必須準確、明白，無論在含義上，還是在語言本身：多用特殊疑問詞發(fā)問，易于引導學生保持積極的思維狀態(tài)；追問則可采用選擇問句，它有某種限定作用，可引導學生定向思考。鼓勵學生隨時隨地向老師發(fā)問，增強了師生的溝通，活躍了課堂氣氛，給學生一個更廣闊的思維空間。

在課堂時間允許的條件下，適當展開一些小的討論活動，鼓勵學生積極思考，大膽地提出自己的觀點，加深學生對某些抽象問題的理解，永遠保持一種積極樂觀的態(tài)度進行學習。

篇（9）

技術與教育之間的關系，我們以為是一個不等式：1+1≠2。

一方面，整個世界對教育的抱怨不斷強化，如諾貝爾物理學獎獲得者中村修二批評整個東亞教育體系“浪費了太多生命”。美國投資家查理?芒格演講指出：“光靠已有的知識，你走不了多遠”……另一方面，僅以聯(lián)合國教科文組織為例，繼1972年出版了研究報告《學為生存：教育世界的今天和明天》和1996年出版了研究報告《教育：內在的財富》之后，2016年又公開出版了一份新的研究報告《反思教育：向“全球共同利益”的理念轉變？》。聯(lián)合國教科文組織總干事伊琳娜?博科娃在這一報告的《序言》中指出：“社會無處不在經(jīng)歷著深刻變革，這種形勢呼吁新的教育形式，培養(yǎng)當今及今后社會和經(jīng)濟所需要的能力……我們必須高瞻遠矚，在不斷變化的世界中重新審視教育。”

一方面，微軟創(chuàng)始人比爾?蓋茨2013年在出席美國德克薩斯州奧斯汀市舉辦的SXSW互動大會教育分會上明確表示：過去十幾年間教育領域的技術發(fā)展陷入了停滯，研發(fā)投入也遠遠不夠……到了2016年，比?蓋茨在ASU-GSV峰會上所做演講圍繞“科技革命如何引導教育進入下一階段”的主題時謹慎明確表示：“我們的基金會已經(jīng)在美國教育上花費了幾十億美元，不過在此之前，我們首先需要搞清楚現(xiàn)在這些學生是什么樣的，以及我們怎么才能很好地服務于他們。”另一方面，2017 年 6 月召開的聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟（ITU）等聯(lián)合國機構和 XPRIZE 基金會共同組織了人工智能造福人類峰會（AI for Global Good Summit），旨在討論讓人工智能符合可持續(xù)發(fā)展的目標（SDG）強調的 17 個可持續(xù)發(fā)展目標中，“質量教育（Quality Education）：用個性化教學變革教育”赫然在目。

以上兩組看似對立，實則呼應的案例，揭示了當前教育變革的痛點、癢點和奇點，都與時展、科技進步等外在因素間架構起諸多交集，而由此派生出來的諸如學習模式、思維特質、個性潛質和行為科學、腦科學等新興教育邊緣學科之間形成了新的認知和有了新的應對之策。曾經(jīng)幾時，教育陸續(xù)地迎來了許多新技術。從最初的廣播錄音到電影電視，再到后來的互聯(lián)網(wǎng)……然而，技術到底能否改變教育呢？如果我們只是試圖用顛覆性革命視角去看待技術的教育價值，那么無疑會得到悲觀的結果，而在現(xiàn)實中，技術對于教育的改變是溫水煮青蛙式的改變：第一，技術改變了知識觀念，對知識的定義不再拘泥于總結性結論信息的汲取，而更重視可持續(xù)發(fā)展，乃至未來趨勢性的元素預判。第二，技術改變了教育界限，學校正在成為學生生命中重要成長階段的孵化器，進而要求教師承擔起多元智慧導引的新使命。第三，技術改變了學習，關注正式學習形式、拓展和延伸學習的內涵等深度學習要素排序急劇上升。

反觀本段落的不等式，答案應該是：教育因技術而成長，技術因教育而迭代。

教育技術的內涵與外延該不該重構

教育變維時代，應該能達成學習變頻的交集。

“變維”一詞最形象的揭示出現(xiàn)在《三體》，而最精準的學術定義傾向于“谷歌學術”；限于篇幅，這里只羅列一組相關概念延伸：降維、升維、高維、低維、眾維、分維……簡單理解就是一句話“升維思考，降維執(zhí)行（打擊）”。在教育視域下，看似高維的技術攀升，并不一定只有操作升維才能響應，事實上，反倒是在契合時代進步的同時，不忘初心，更顯得適切教育本元。教育裝備，教育技術，教育工程，教育生態(tài)……這一路走來，教育技術的內涵與外延重構的核心概念大可歸結為一個詞：“跨界迭代”。唯一需要闡明的一點就是，在不被傳統(tǒng)教學范式捆綁的同時，也實在沒必要刻意追求技術條件與裝備環(huán)境的高大上先行；高解構與低結構之間是完全有可能達成平衡的。依我們的經(jīng)驗，通過八項保障性學能資源體系的建構，同樣可以在確實有需要的境況下，達成類似的目的（這八項實驗生態(tài)改革是：在既有學科實驗室的基礎上，第一做到突破教材實驗底線要求，實現(xiàn)學科成長實驗貫通；第二是要求學科間實驗室實現(xiàn)交叉實驗項目的開放響應；第三是鼓勵創(chuàng)建基于學科拓展的特色實驗室；第四是引進學校區(qū)位環(huán)境內的社會博物館科技館資源課程；第五是尋求駐在學校所在城市的大專院校實驗室向中小學生有條件開放；第六是說服社會高新企業(yè)研發(fā)級實驗室為中小學生研究提供方便；第七是建立基于實驗項目可行性論證之后的中科院系所研發(fā)環(huán)境的支撐；最后，是建立與海外科研機構、高校資源鏈接的離岸實驗系統(tǒng)）。

在教育的執(zhí)行層面，比如學科、學校、課堂、學教……介入因子的能動變化確實稍顯被動，即便是前進也亦步亦趨，鮮少主動因應。究其原因，還是觀念過于固守，思維定式影響力過于強大，加之教育界內外求全責備、又自我混亂的評議生態(tài)的干擾，就使得自我變革的欲望不斷被內耗，自我探究的勇氣不斷被質疑，自我實驗的冗余度環(huán)境不甚理想……即便如此，我們依然有可能在“變頻”中收獲堅守。大家熟知的（基于興趣，而非成績）“走班制”“學習廣場”“學術假期”不再多言，除此之外，還有一些做法可以借鑒。比如“STEM”課程，同樣以“機器人教育”為抓手，有很多學校都群起效之，但真能做到學科融合、學能一體的經(jīng)驗實在還不夠多；這里，貢獻一己設計，期待拋磚引玉：“使命召喚――卓越成長支撐共同體”。由“學能生態(tài)孵化環(huán)境”（可選項包括學科成長促進機制、國家課程貫通重構、團隊協(xié)作課程開發(fā)、校內微型實驗基地群落地等）；“未來生涯導引系統(tǒng)”（可選項包括潛質檢測分析、個性特質跟蹤及行為科學介入訓練、對接國際能力檔案的第三方多元評價響應、職業(yè)導向輔導等）；“資源輔佐響應體系”（可選項包括八級實驗環(huán)境支撐、預現(xiàn)未來的深度學習同頻、遠程異地交流后臺建設等）；“訪學成長基地布局”（可選項包括世界高端學術觀摩、跨學段課程先修、學生境內學術假制度和離岸訪學基地建設）；注重品牌內涵附加值提升的外聯(lián)共享特色（可選項包括結合區(qū)位環(huán)境的聯(lián)盟校個性課程生態(tài)再設計、高端課程資源社群、校際聯(lián)動課程眾籌協(xié)調機構、學生專利世界等）五部分協(xié)調響應（可漸次推進）。

教育技術有哪些引領教改的發(fā)力點

技術只是工具，外在環(huán)境可以改變一部分人，而不是全體。從教育的視角，有兩個理由可以佐證。

其一，“天生我材必有用”名言的支撐點在于“不拘一格降人才”；當下教育變革中，一個最大的困惑就在于，我們總是在尋求一種能夠幫到所有學生齊步向前的“萬全之策”。事實上，這只能是一種善良卻不科學（更不理性）的愿望而已。一旦我們對教育的認知有了如此這般的修正，那么，技術對教育的影響力才有可能真正釋放出來。

其二，我們都已經(jīng)熟知一個詞“STEM”，我們也都不同程度地了解人類發(fā)展經(jīng)歷了漫長時期的同時，最重要的進化，是學會使用工具，有了“技術”。單從字母排序上，“技術（Technology）”位列第二，但這之后的工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics），與前面的科學、技術之間，難道沒有發(fā)現(xiàn)一種內在的教育規(guī)律么？在教育的金字塔結構中，“科學”承載著所有，但“工程”卻引領著技術！而最終穩(wěn)坐桂冠的永遠都是“數(shù)學”（哲學境界的象征）。所以，理性的解讀應該是教育工程既傳承了科學，也弘揚時代未來，更實踐著科學發(fā)展。

因此，技術影響力延后對教育領域的波及，乃在于教育期待技術的支撐而不是替代；由此延伸，也就順帶著回答了另一個問題：為什么以總結性經(jīng)驗（知識）為主要表征的教育方法論，千百年來卻又一直承擔起建構未來的重任。

下面的舉證，都是為了以上推演的成立。

首先，最新技術，尤其是到了智能時代的技術爆炸階段，技術不再以效仿人類為己任。比如，機器人不再止步于減輕人的勞動付出，而是向著無人境界遠行；再比如，深藍和阿法狗選擇了挑戰(zhàn)人類引以為傲的高智慧尊嚴；再來看看權威機構的預判，全球數(shù)百位頂尖科學家，耗費漫長時間，搭建了一個復雜數(shù)學模型，通過類似摩爾定律的多重推演，得到一個最終結論：人工智能或將在2040年，達到普通人智能水平，并引發(fā)智力爆炸。這一時刻，距今還有23年……面對這樣的發(fā)展趨勢，來自教育的回答是“教育不教知識和技能，卻能讓人勝任任何學科和職業(yè)”（理查德?萊文（Richard Charles Levin），耶魯大學校長）。

其次，比23年期限更可怕的是，到達節(jié)點后，人工智能或將實現(xiàn)瞬間飛躍。對AI的最新定義是“非生物智能”！人工智能專家普遍認同，非生物智能不可能鎖死在人類自己能夠展望的水平上。它將超越人類，變成我們無法理解的智慧物種。這里，就給教育以警示，我們必須提早介入到幫助所有學生認清情勢，并提前因應的綢繆之中，@里的教育重點，或將越來越多地從“技術中心論”調適為“生存中心論”。

再次，教育將優(yōu)先關注那些有效的個性化學習產(chǎn)品。比如，“Big History Project”（這個產(chǎn)品重新定義了小孩學習科學的方式）；比如，NewClassrooms和ThinkCERCA就分別為K12學生學習數(shù)學、掌握讀寫能力提供了全新的學習體驗……

最后，要清醒地認清，就教育的支點而言（畢竟美國正式推出STEM是以“國家戰(zhàn)略”的名義的），教育技術與獲得技術支撐的教育之間的關系，是一種目與綱的關系。與此同時，亟待建立證據(jù)基礎來評判產(chǎn)品是否有效，比如LEAP Innovations這個組織就在做這件事情，它針對個性化學習產(chǎn)品提供了行之有效的評估方法。

我們布局最新教育技術應用的設計

著眼于未來辦教育，這是教育的初心，更是教育不遺余力追求的本元。但樣本肯定不是唯一的，甚至在現(xiàn)階段，只能存在掛一漏萬的實驗設計。

我們現(xiàn)在正在開發(fā)的“未來學校”模式，就其契合技術這個視角而言，大抵做了四個方面的響應。

第一，“同頻時代”。不單是指學校的基礎設施將得到極大提升，教室會變得很不一樣。不僅是說跟進了一些最尖端的智能設備，而是學習（是的，不再是教育教學）的整個布局都會變得個性化。在這方面，我們持續(xù)了整整十年的摸索，上文提及的“八級學習資源系統(tǒng)”將多快好省地保證深度學習模式的有效實施，而不必再糾結于經(jīng)費、師資、教材等的制約。

第二，“同步世界”。我們重點試驗了兩大系統(tǒng)，一個是Summit Public Schools和Facebook聯(lián)合開發(fā)的一種在線教育工具――PLP（個性化學習平臺）。這一軟件能將整個學年的課程放在一起，形成視覺化的項目圖，而學生可以在日程表上安排自己的學習進度、選擇學習材料并參加考試。通過PLP，教師也可以評估學生的學習情況，并與學生配合，共同確定新課程計劃。另一個是Wolfram Alpha（也稱為WolframAlpha或Wolfram|Alpha，縮寫WA），是由Wolfram Research公司推出的一款在線自動問答系統(tǒng)，在美國 Popular Science 雜志的投票評選中獲得2009年度最偉大的科技創(chuàng)新產(chǎn)品的榮譽）；Wolfram|alpha就像從一個巨大的電子大腦（electric brain）搜索答案，它能針對廣泛的問題提供詳盡的答案，即使這些問題以不同的方式詢問，它也能應對自如。

篇（10）

引言

隨著時代的發(fā)展和進步，現(xiàn)階段社會中的競爭越來越多樣和激烈，掌握現(xiàn)代化信息教育技術以及把它應用于實踐當中去是當今社會每一個人的重要任務，能在一定程度上提高競爭力。由于信息技術的功能多樣和極其便捷的特點，決定了社會中的各個行業(yè)以及領域的發(fā)展都離不開信息技術，它的存在對于推動社會整體發(fā)展具有促進性作用。

一、把現(xiàn)代化信息教育技術運用于小學教育教學中的必要性

在教育領域中，每個教育工作者應當把如何正確運用現(xiàn)代化信息教育技術應用于教學活動中作為一項重要任務，并不斷地努力和完善自身教學體系。所謂現(xiàn)代化信息教育技術并不是大多數(shù)人眼中的計算機技術，這種看法和理解是片面的。兩者之間存在根本性的差別：計算機技術主要包括計算和操作，其主要目的是為了研究和應用計算機本身的技術，而現(xiàn)代信息技術則是指利用現(xiàn)代化的計算機以及網(wǎng)絡技術對一些信息進行處理的相關技術和方法。教育方式方法總是會隨著技術的革命而發(fā)生本質的變化，比如西漢時代的紙發(fā)明、印刷術的發(fā)明，以及后來錄音機和錄像機的發(fā)明，這些在當時的巨大發(fā)明給我國教育模式帶來巨大的影響。當代計算機技術的迅猛發(fā)展，把人類帶入一個全新的信息時代，也就是人們口中的信息爆炸時代。這樣的時代對人的素質和知識提出了更嚴格的要求，這也就是學校培養(yǎng)人才的目的發(fā)生變化的重要原因。當今教育領域要求要把人從傳統(tǒng)的知識積累型培養(yǎng)方式轉化為培養(yǎng)創(chuàng)造型人才。對創(chuàng)造型人才來說，他們必須要掌握和學會利用現(xiàn)代化信息技術主動獲取知識理論以及處理相關信息。在傳統(tǒng)教學模式下，要培養(yǎng)這種創(chuàng)造型人才，顯然是不太可能的，這時就提出了創(chuàng)新教育策略的想法。

二、注重硬軟件建設和制度的制定與完善

所謂巧婦難為無米之炊。農(nóng)村小學若希望在信息化時代的教育教學中搭乘信息網(wǎng)絡技術的快車，實現(xiàn)教育教學的發(fā)展，就要在政府政策及財政經(jīng)費的支持下，配備一定的信息化硬件設備及相關的軟件或資源，才有可能利用信息網(wǎng)絡技術服務于日常的教學。因為就目前學校自身的經(jīng)費及能力情況來看，無論是設備購置、軟件或服務的購買，還是人力上的資源開發(fā)及培訓建設，成本都太高，僅憑學校是難以滿足信息化教學所需的硬軟件條件。為此，我們需要政府在信息化教育教學方面的規(guī)劃、投資和建設，并制定和完善相關的管理制度。當然，在制度的制定方面，除了教育及相關部門的原則性和統(tǒng)一規(guī)定外，各學校或學區(qū)有必要結合本校或本區(qū)域的實際情況靈活地予以完善和修正，以更利于提升信息化資源的利用效率。

三、由發(fā)展不平衡轉為普遍提高

總體上來說，當今小學教育管理信息化教學發(fā)展不平衡的問題，主要體現(xiàn)在城鄉(xiāng)小學信息化教學不均衡發(fā)展、教師信息素養(yǎng)應用能力差距等方面。城鄉(xiāng)小學信息化教學不均衡發(fā)展是歷史積淀等多方面因素造成的。而信息傳播技術最新科技又帶來了新的數(shù)字鴻溝，這讓傳統(tǒng)的城鄉(xiāng)剪刀差之間重新拉大了距離。傳統(tǒng)社會的經(jīng)濟發(fā)展差距，是城鄉(xiāng)差異的基礎。經(jīng)濟發(fā)達與不發(fā)達地區(qū)，對于教育基礎設施的投入，顯然有著差距。信息傳播技術、互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)的發(fā)展，都離不開信息技術硬件和軟件的投入。我們在為互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術歡呼的同時，必須看到技術創(chuàng)新曲線發(fā)展規(guī)律。新技術的創(chuàng)新擴散與采用，總是分為最早的創(chuàng)新者、其后的追隨者、大眾化階段的普及使用者、還有落后者。不同的學校之間，不同的地區(qū)之間，這種鴻溝的存在也是必然現(xiàn)象。我們的目標，是要盡量縮小數(shù)字鴻溝及其帶來的不利影響。此外，在信息技術方面發(fā)展落后的學校還是可以充分利用蛙跳優(yōu)勢，合理利用信息技術帶來的新機遇而迎頭趕上的。這里最主要的還是大家對待“教育+互聯(lián)網(wǎng)”新機遇的一種意識或者態(tài)度。傳統(tǒng)的積淀，差距的存在，短時間內也許無法立即改變。但是，如果一個有遠見的小學校長帶領一批小學教師，在一所鄉(xiāng)村小學大力利用互聯(lián)網(wǎng)機遇發(fā)展自己的特色MOOC，假以時日，這所小學一定會脫穎而出的。

四、注重信息培訓，提升信息素養(yǎng)