一、概 述
人工智能是研究用计算机模拟和延伸人脑功能的一个综合性学科。人工智能的研究和应用在一定程度上代表着信息技术的发展方向。通过人工智能概念、方法和技术的了解与体验,有助于学生开阔视野,培养、激发对于信息技术美好未来的追求。教育机器人是现代技术特别是信息技术的综合体现,是中小学技术和综合实践课程的良好载体。中小学机器人教育旨在培养学生对机器人的兴趣,了解和掌握机器人的基本知识和技能。
在英、美等发达国家,包括人工智能和教育机器人在内的中学信息技术教育日益受到人们的关注,呈现多样化发展的格局。我国教育部新颁布的高中技术课程标准中,分别把“人工智能初步”和“简易机器人制作”设为信息技术和通用技术科目的选修模块,它意味着我国的人工智能和机器人教育在大众化、普及化层面上进入了新阶段。可以预计,随着现代信息技术的发展和基础教育课程改革的深入,人工智能和机器人的教学内容必将渗透到越来越多中小学校的课堂教学和课外活动中去,成为其重要的组成部分。
人工智能与机器人教育(简称AI&R)课题的研究意义在于,一方面,在借鉴国外中小学人工智能与机器人教育理念与经验的基础上,为我国中小学开展人工智能与机器人教学提供可操作的教学与学习模式、教学评价方法,推进我国中小学人工智能与机器人教育的健康发展;另一方面,探索机器人在人工智能教育中的应用问题,充分发挥机器人在培养学生创新能力方面的作用,更好地与基础教育课程改革相结合,充分体现课程改革理念。
诚然,AI&R课题的开展,需要国内教育领域和相关企业的协作与共同努力。要提倡实证研究,倡导中小学教师参与实践与研究,鼓励企业参与课题。为了有效推进该项研究与应用活动的进行,特制定本指南。
二、研究领域
1、AI&R教育的标准及其相关问题
制订AI&R教育的教学目标、教学器材的规范、教学实施方案,并对相关的教育适用性问题进行调研、研制相关的协会标准。例如,可以从以下方面考虑:
(1)AI&R教育如何与基础教育课程改革相结合
小学和初中阶段,如何在“综合实践活动”课程中开展AI&R教育;
高中阶段,如何将教育机器人与“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”等技术类课程有机结合。
(2)《教育机器人产品标准(规范)》
教育机器人产品应适合于不同年龄段儿童的认知水平,应对不同的用户提供相应的组件、接口、传感器和人机界面,应当保证儿童的健康与安全,系统应当具有开放性。
(3)AI&R课堂教学、课外活动指导意见(实施建议)
阐述不同层次的学习者的教学目标、教学实施建议;提出中小学不同学段对教育机器人类型和规格的需求。
2、AI&R竞赛研究
设计中小学不同学段的竞赛项目、评判标准的具体方案(主题、规则、组织与实施等)。
3、AI&R教学实验区建设
面向全国的AI&R教育与推广体系的构建及其实施研究。
4、AI&R教育的其他问题
(1)我国中小学AI&R教育开展情况的现状调研与分析;
(2)中小学AI&R课程标准的国际比较;
(3)我国中小学AI&R教育的推进策略;
(4)人工智能语言在基础教育中的适应性及其改造研究;
(5)教育机器人的可视化编程语言分类、比较与规范化;
(6)中小学AI&R教材的编写;
(7)中小学AI&R教育的教学模式与实施方法;
(8)中小学AI&R教育的实证研究。