人工智能基础教育范文

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摘要：高职历史教师在开展教学活动的时候，必须以育人为理念，全面培养学生，使学生成为具有知识积累、思维能力、实践能力的人才，才能够让教学活动满足社会发展的要求及教育部门提出的要求。

关键词：高职；理史教学；育人

教师在开展高职历史教学时，不能一味的向学生灌输理论知识，而要以帮助学生积累历史知识、培养思维水平、提高实践能力为目标开展教学活动。教师要通过高职历史教学，使学生能全方位的发展，成为具有知识、思维水平、实践能力的人才。

1职业高中历史教学概述

历史是一门自然学科，高职教师在引导学生学习历史的过程中，可以让学生了解到过去，国内国外发生的重大历史事件，从而对过去历史当中存在的人、事、物有一定的了解。当前我国职高的历史课本过于强调理体系，它具有抽象化概念多、理论性强、知识点密集的特点。对于职高的学生来说，要掌握这样的历史知识，存在一些障碍。历史教师必须通过优化教学活动，帮助学生克服历史学习的障碍。

2基于育人功能的教学理念

在过去的历史中，人类曾经犯下过种种错误，这些错误是值得今人去借鉴的，避免今人再犯类似的错误；同理，历史的人物也曾创下过光辉灿烂的文明，这些人物值得后人去敬仰、去学习。教师要引导学生去思考，学习前人的思维，从中获取经验。历史人物在创下文明的同时，留下了大量的实践经验，教师要引导学生掌握这些实践经验，把这些经验应用到当下的学习、生活中。高职历史教师开展历史教学活动的目的，是为了让学生积累知识、培养学生的思维水平、提高学生的实践能力，其最终，是为了达到育人的目的。

3基于育人功能的教学措施

3.1应用信息技术把历史知识具象化

职高的历史知识具有抽象性强的特点，很多学生因为不能理解抽象化的概念，从而不能掌握历史知识。为了帮助学生突破学习障碍，教师在教学中，要应用信息技术，把抽象的知识变得具象化，教师要引导学生在体验具象化知识的过程中理解抽象的概念。

以教师引导学生学习“文艺复兴”这个概念名词为例。教师可以引导学生观看在文艺复兴前西方的绘画和文艺复兴后西方的绘画，让学生对比图画的差异。教师可以引导学生思考，在文艺复兴前和文艺复兴后，绘画的体裁有什么差别？此时学生会发现在文艺复兴前，西方的绘画以绘画宗教中的神话人物为主，或者以绘画宗教事件为主。在文艺复兴以后，画家绘画的体裁被大大的拓展，有些画家会画生活中真实的人、绘画风景、绘画动物，或者画家会画真实生活中发生的事件，或者真实的历史事件等。教师又可引导沉降 一思考，在文艺复兴前后，画家用的绘画技巧有什么差异？经过思考，学生会发现在文艺复兴前，西方画家绘画的图像技巧比较单一，画面缺乏真实感。文艺复兴以后，画家开发出了各种绘画的技巧，此时画家们已经可以通过绘画光影，让画面变得真实。此时，教师可引导学生结合体验思考文艺复兴是什么意思呢？通过体验学习，学生会意识到，在文艺复兴以前，人们不重视自己内心的体验、不重实真实的生活。而文艺复兴则要求文艺作品能以人为本，把关注的重点放到人本身，去展现人们的嘉怒哀乐、真实生活等。此时学生能从具象化的体验感受到文艺复兴的抽象本质，文艺复兴，就是强调以人为本的理念，它关注人性的复苏。

3.2应用思维工具培养学生的思维水平

高职的历史知识具有理论性强的特点，如果学生的思维能力不强，则不能深入的理解高职学习的历史知识。为了让学生理解高职学到的历史知识，教师要引导学生应用科学的方法来思考问题。教师在教学中可以引导学生就用思维工具来分析知识、理解知识。

以教师引导学生理解中国古代专制主义中央集权制度为例，很多学生不能理解这一知识。教师可引导学生思考，中国古代的专制中央集权制度是一成不变的吗，还是中间发生过数次变化？经过思考，学生认为它发生过数次变化。教师可引导学生应脾绘图的方法，把古代中央集权制度的变化分类描述出来，学生将变化分为雏形建立发展强化四个阶段。学生庆用了图式的方法描述这四个阶段的变化，会发现图式的方法能把这种变化呈现得一目了解、简洁明了。教师又引导学生应用概念图来展现每个阶段，能够呈现出中央集权制分类的特点，此时，学生在雏形期列出了分封制宗法制、王位世袭制这样的概念。依此类推，当学生完成了每个阶段的概念图以后，便能理解了在不同的阶段中央集权制具有的特征，从而理解了为什么中国的古代中央集权制是被不断强化的。

3.3应用多样的教学活动培养学生的实践能力

教师在引导学生学习历史知识时，不仅要引导学生学习课本上的理论知识，还要引导学生去实践，使学生把实践体验与理论知识结合起来，深入的理解每个知识概念的意思。教师在教学中，要引导学生掌握实践的方法，自发应用实践的方法来探讨理论问题。

以教师引导学生学习《苏德互不侵犯条约》为例，教师要引导学生了解，学生不能盲从历史课本的介绍，要学会质疑，这一历史事件是真的发生过吗？用什么历史证据来说明它真的发生过呢？教师要引导学生去分辨一手史料、二手史料。教师要引导学生通过学习史料来分清历史的正伪，让学生通过学习史料来弥补课本上知识量的不足。学生通过实践，才会理解历史课本上的概念知识不是平空生成的，它是前人学者在实践及总结的过程中生成的。学生要学会自己实践和总结历史史料，批判已经存在的历史概念、创新历史概念。

4小结

篇2

（1）为部分优秀的学生将来做更深入的研究打坚实的基础。在面向知识经济的今天，研究获取、表示和使用知识的人工智能学科越来越受到人们的重视。目前人工智能研究被列为中国高技术领域的重点之一。以专家系统为代表的智能化系统在信息技术中也占有重要地位。因此在高等教育中开展人工智能教育和智能化系统的研发，不仅是计算机科学的应用，也是促进各学科服务于国民经济发展的必然趋势。为使人工智能的理论、方法和技术的研究与应用普及和深入，教育重心必须要下移，即从研究生教育向本科教育普及。开展本科层次人工智能普及教育的有效途径之一是在本科高年级开设相关选修课。开展人工智能教育，不仅能够更好地发挥高等院校的育人和科学研究功能，而且能为学生拓宽专业路径，扩大自主学习空间和发展个性创造条件，同时也为营造一个使学生不仅有宽厚、扎实的理论基础，且具综合分析和解决问题能力的环境。? 

（2）为将来从教的学生积聚大量的知识。英国早在1999年，人工智能课程已经作为选修课出现在中学的信息与通讯技术（ICT）课程中。许多中小学还通过机器人竞赛活动来激发中小学生学习人工智能的兴趣，使学生不仅提高了用信息技术解决问题的能力，而且培养了多种思维方式，获得了更多的创新空间。美国现行的中学信息技术课程设置中，将人工智能的内容作为“媒体与技术”层面对12年级学生的要求。澳大利亚的部分中学开设的信息处理与技术课程，人工智能、信息系统、算法和程序设计、社会和伦理道德、计算机系统分别作为5个主题共同构成了该课程的教学内容。在该课程的大纲中规定，人工智能部分的教学内容在高中第3学期为12年级的学生开设，教学时间为10周。? 

在我国，多年以来中学奥林匹克信息学竞赛中一直包含有人工智能相关的题目，涉及启发式搜索、博弈、智能程序设计等问题。2003年4月，我国教育部正式颁布《普通高中技术课程标准（实验）》，首次在信息技术科目中设立了“人工智能初步”选修模块，标志着我国高中人工智能课程的正式起步。? 

我国的新课程标准颁布后，教育部评审并通过了分别由教育科学出版社、广东高教出版社、地图出版社、上海科技教育出版社和浙江教育出版社出版的5套高中《人工智能初步》教材，并开发了相应的教辅材料，包括教师用书和配套光盘等。为了配合中学人工智能课程的实施，国内也推出了一些适合中学生学习与体验的人工智能软件和网络资源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步关注中学人工智能教育的开展并将其作为毕业论文的研究选题。一些师范院校适应形势要求，已为师范生开设了与此相关的选修课程。? 

2 人工智能的教育及教学条件现状? 

通过对本人多年的教学过程进行总结，我校的《人工智能》课程教育现状可总结为如下几点：? 

（1)理论知识充裕。但与实践相脱节，特别是在智能科学技术的教育教学方面。尽管知识面相当广泛，而人工智能理论的普及教育以及智能技术的开发与应用仍然十分滞后。? 

(2)同其它普通高等院校一样，在本校，人工智能技术的研究与应用尚未普及，甚至比不上其它院校。这不利于培养学生的科研兴趣及创造精神。? 

（3）缺乏配套实验教材，实验教学内容缺乏，无法培养学生的研究能力和创新能力。只有开设实验项目，才能使人工智能的相关知识具有研究性和综合性。? 

（4）对中小学智能教育的深度及教学方式、教学特点缺乏研究。做为师范类院校，我认为在对学生进行基础知识教育的基础上，要紧抓中小学智能教育的特点对师范类学生进行相关的教育与培训。? 

相对于教育现状，我校的《人工智能》课程教学条件现状要稍好一些，其状态如下：? 

（1）教材使用国家级规划教材，此教材非常系统地介绍了人工智能的基本原理、方法和应用技术，适合本科及研究生使用。在我们的授课过程中，也会适当为学生提供相关的国内其他先进教材，如中南大学蔡自兴教授的《人工智能及其应用》等。? 

（2）为了促进学生自主学习，我们准备了多种类型的扩充性学习资料，加强学生主动学习的意识，包括：课程相关杂志和书籍目录，以及部分重要的参考文献，与人工智能相关的网络资源如优秀BBS、新闻组、网址等。 它们包括了大量的文献资料、本领域研究的前沿动态等。 使用表明，学生非常乐于查阅这些资源。 使学生能通过使用这些资源进行一些人工智能程序设计，探讨一些问题，在课堂讨论中展示他们的收获。? 

(3）校园网的普及与不断优化使本课程有优良的实践性教学环境，能充分满足教学需要。我们拥有较充足的多媒体教室和网络教室，为实现本课程教学提供了物质保障。在网络资源建设方面，全校办公室、教室、学生宿舍和教师宿舍都以宽带网相连，这些硬件设备对本课程教学发挥了重要作用，使本课程教学质量得以明显提高。? 

3 人工智能教学方法及手段的改革? 

针对我们现在所采取的教学方法，我认为存在许多不足，如教学方式比较单一，教学内容偏重理论讲解等，为此，提出以下教学方法的改革：? 

（1）通过多种途径激发学生的学习兴趣。课程的学习效果，直接受到学生兴趣和参与意识的影响。一般来讲，《人工智能》作为一门前沿课程，开始学生学习兴趣很大，当开始接触到抽象理论知识及部分算法时，学生往往感到不易接受。 我们通过各种途径和方法， 激发和培养学生的学习兴趣，包括鼓励学生参与某部分知识的扩充性资料查找,预留一定时间请学生负责对此内容进行讲解，布置学生对某个基本成型的实验进行纠错及验证，降低问题解决的难度。学生因此产生兴趣从而做更深度研究。? 

(2）进行启发式教学。 我们可以尝试在教学过程中不断提出问题请学生思考，启发学生求解这些问题，鼓励学生提出自己的猜想和解决方案，然后摆出教材中的解决方案，并与同学所提出的观点进行分析和比较，这足以加强学生学习的主动意识和参与意识，提高学生学习的积极性。? 

(3）课堂辩论与交互式教学。 组织课堂辩论，讨论的议题可定位为譬如人工智能是否能超过人类智能等有争议的问题。学生通过对这些问题展开激烈争论，激发了学习潜能，明确了学习目标。当然师生间的交流方式还有很多，如邮件互发、QQ留言等，也可在课程网站中的互动平台进行交流。? 

(4）分层次因材施教。 在授课过程中，通过对每个具体学生的学习进度、课堂作业情况进行及时评估，对学生提出进一步的学习建议和指导， 实现个性化的教学。 对优秀学生探讨，可以在教学设计和实验设计中要求其选作部分探索性、创新性的功课和实验，以发挥学生个性优势。对于有意于将来从事中小学教育的学生可以在机器人及人工智能技术发展现状等知识层面对其做问题讲解。而那些看似缺乏兴趣的学生，我们可以用多媒体手段如播放人工智能相关电影及科学小片引起其兴趣，实行逐步引导的教学过程。? 

另外，我们可以尝试双语教学。 采用中文教材和讲授的同时，注重在课程中的关键词同时用英文表示，并适当指定英文参考短文和英文参考书。使学生能够接触国外文献资料，加深对学习内容的理解，获得更宽广的知识。我们也可以在教学内容安排上，注重理论联系实际，将一些人工智能网络上的虚拟实验给学生进行课外上网练习，从而使学生了解算法的具体运行过程， 通过参与达到知识的理解，掌握基本方法和技术。? 

 

根据现有的条件，我们在教学中可以采用多媒体教学和网络课程教学相结合的方法，充分利用多媒体的丰富表现形式，利用网络课程的交互性、情景化等特点，构筑以学生为主体的《人工智能》课程现代教学模式。 对于抽象知识，可通过动画和视频演示，通过声音和图像展示人工智能的历史、人物和前景，做到学生直接而深刻地看到知识的内涵外延。网络课程能较好地实现交互并使学习过程情景化，通过网络课程的课堂练习和章节练习，教师可以评价学生的学习情况，并给学生提出学习建议，从而提高学生的研究力和创新力。我们也可以给学生播放中学《人工智能》课程课堂教学录像，以使学生看到初高中学生的知识范围及深度；同时给学生播放现有的《人工智能》科学成果，让学生看到理论背后的实践；也可以播放科幻片，激发学生想象的翅膀从而有兴趣把人工智能作为将来深造的方向。《人工智能》是一门较新的课程，改进教学方法和手段不仅要靠教师，也应增加硬件设备的投入。如果人工智能能采用智能辅助教学系统或机器人辅助教学过程逼真、形象，一目了然，这样可大大提高学生的学习效率，尤其是提高学生的观察判断能力、发现问题和解决问题的能力。? 

4 人工智能实践教学设计的探讨? 

我们可以在教学过程中，适量开设一些实验和设计，提高学生的动手能力，并加深他们对理论知识的理解，降低理论的抽象度，提升理论的实用性。在近两年的教学过程中，我们会适量加入一些人工智能语言的教学过程。例如，在讲解了“野人与传教士过河”等问题后，我们可以让学生使用Visual Prolog或者C ?++?对算法进行实现；在讲解 TSP 问题的遗传算法解决案例后，指出编码方案、初始种群大小、进化代数、交叉率变异率等因素对求解结果的影响，并要求学生通过实验的方式来分析、理解这些问题，并提出“寻找更有利的解决方案”等问题。把学生的兴趣激发后，为解决这些问题，学生会在课外主动查阅相关文献、相互讨论以实现他们所设计的方案，这样既培养了学生善于钻研和勇于创新的精神又提高了学生的实践与创新能力。? 

参考文献：? 

［1］ 熊德兰,李梅莲,鄢靖丰.人工智能中实践教学的探讨［J］.宿州学院学报,2008(1).? 

篇3

钟义信：简要地说，信息科学就是研究信息及其运动规律的科学。具体地说，信息科学是“以信息为研究对象、以信息运动规律为研究内容、以信息科学方法为研究指南、以扩展人的智力能力（它是信息能力的有机整体）为研究目标”的一门新兴横断科学。

武健：从概念、定义来看，信息科学与计算机科学并不完全一样。因为信息科学是以信息运动规律为研究内容的，研究内容既不专指计算，也不是专指计算机。从这个角度思考，信息科技课程与计算机课程的内容将有很大的区别。这对于一线信息技术教师来说，了解信息科学就更加重要了。您能否给我们讲一讲信息科学的核心内容是什么？它对于整个社会能发挥什么作用？

钟义信：信息科学的概念（定义）也可以通过它的基本模型来表现（见下页图1）。

这个模型也可以简化为以下更直观一些的模型（见下页图2）。

考察信息科学的定义和它的基本模型（以及简化模型）可以知道：

信息科学最大的特点是研究“信息”（而不是物质和能量）。

它的核心内容就是研究“信息运动规律，即信息-知识-智能转换的规律”。

世间一切物质的运动都会产生信息。人类正是通过研究信息，才能认识世界（包括自然和社会）。因此，信息科学的研究目标，就是“扩展人类的智力能力，也就是扩展人类认识世界和改造世界的能力”。这就是信息科学对于整个社会的作用所在。

武健：我记得您曾经讲过信息分成主客体关系，那么我们理解基本模型与简化模型也是一步步地发展出来的。从简到繁是否可以这样理解？（如下页图3）

从信息定义的基本模型中，还可以看到信息科学在特别关注着策略，尤其是人的策略。从这个角度来看，信息科技课程中会有着一批以前没有的教学内容。技术课中的学习计算机操作的教学目标是学会操作。而信息科技框架下的课程则需要以应用技术，挖掘其中的问题解决策略，了解信息科学概念与原理为主要目标了。

每个学科都会有一批本学科的科学家，像牛顿对于物理，哈勃对于天文，欧姆对于电学……信息科学是一门新兴的横断科学，那么您认为这门学科中有代表性的信息科学家有哪些人？

钟义信：横断科学，是在概括和综合多门学科的基础上形成的一类学科。它不是以客观世界的某种物质结构及其运动形式为研究对象，而是从许多物质结构及其运动形式中抽出某一特定的共同方面作为研究对象，其研究对象横贯多个领域甚至一切领域。所以，信息科学家、信息技术专家会有自己的领域，但会在共同的信息方向有突出贡献。

如香农（Shannon）在1948年发表了论文“通信的数学理论”，奠定了“通信信息论”;维纳（Wiener）在1948年出版了著作《控制论》，奠定了随机控制理论，贝塔朗菲（Bertalanffy）在20世纪60年代出版了《一般系统论》，建立了系统论。西蒙（Simon）对功能模拟的人工智能理论做出了奠基性的贡献，费根鲍姆（Feigenbaum）是人工智能专家系统的开拓者，闵斯基（Minsky）对人工神经网络和认知理论有突出的贡献，查德（Zadeh）创建了支持信息科学研究的模糊集合和模糊逻辑， 柯尔莫戈洛夫（Kolmogorov）对信息理论和控制理论都有杰出贡献，等等。这些人都在信息科学领域有过不同方面的重要建树，都可以称之为信息科学家。

由于我国只有各种信息技术的学术机构而没有专门的信息科学的学术机构，很少纯粹信息科学方面的交流机会，因此很难确定谁是信息科学家。不过，由于我国信息化建设的迅猛发展，确实出现了不少在信息科学技术方面做出重要贡献的人员。

武健：信息科学是一门新兴的学科。既然是“新兴”，那么它一定在发展，甚至是快速发展。您认为信息科学主要研究的方向与进展如何？现阶段出现了什么样的困难？

钟义信：相对而言，信息科学是一门非常年轻的学科。因此，它的主要研究方向应当是信息科学的基础理论，研究信息的基本运动规律。其中包括信息理论、知识理论、智能理论，特别是信息、知识、智能之间的转换理论（一体化理论）。

经过半个多世纪的研究和探索，我们在这些基础研究方面取得了可喜的进展，具体表现在：建立了超越与拓展传统信息论的“全信息理论”，发现了“知识的生态学规律”，创建了“机制模拟的人工智能理论”，实现了“结构主义、功能主义、行为主义人工智能理论”的统一，还创建了“基础意识―情感―理智三位一体的高等人工智能”，特别值得提到的是，发现了意义重大的“信息转换与智能创生定律”。

在取得这些进展的过程中，发现物质科学（代表性科学是物理科学）的科学观（还原论）和方法论（分而治之）不适用于信息科学（和智能科学）研究，总结并提出了适用于信息科学研究的新的科学观和方法论。

面临的主要困难是：由于信息科学和智能理论的研究对象多数是非常复杂的问题，因此现有的数学工具不敷应用，特别是其中的逻辑理论还相当单薄，不足以支持这些复杂问题的创新研究。这是当前信息科学发展中的“瓶颈”。

武健：信息科学关系到的方法论可以分成信息科学研究的方法论和信息技术应用的方法论。根据这样的观点，在信息科技课程中，需要以完整的信息综合活动展开教学，而不适合片面地学习信息获取、信息处理某一个片段。因为信息科学方法论更强调从整体到局部，不建议从信息运动中的某一细节去理解典型的信息过程。

信息科技的方法论分成理论研究层级和技术应用层级。您认为在信息科学研究中，常用的方法与手段有哪些？

钟义信：与物理科学研究方法最大的不同，是不再采用“分而治之，各个击破”这种流行了数百年之久而且一直行之有效的传统科学研究方法论，而是改为运用全新的“信息转换与智能创生”方法论。

原因是：“分而治之”方法论在把系统分解为若干子系统的时候，必定会丢失各个子系统之间相互联系相互作用的信息，而这些信息正是复杂信息系统的生命线。就像研究人脑思维奥秘的时候，如果采用“分而治之”的方法把人脑分解为若干部分进行研究，即使把每个部分都研究好了，也无法揭示人脑思维的奥秘，因为分解之后的这些人脑部分根本无法复原为活的人脑。

“信息转换与智能创生”方法认为，信息系统是一个生态系统：由信息生成知识进而生成智能（策略），从而按照策略解决问题。它强调信息、知识、智能（策略）之间的相互联系和相互作用，强调信息、知识、智能（策略）之间的生态联系，根据外部世界客体的信息和认识主体的目的，可以通过学习创生解决问题的智能策略。

至于具体的研究工具，基本也是硬件试验和软件仿真（包括虚拟现实）。

武健：在信息科学体系中，您认为这个领域中最基本的概念和原理是什么？

钟义信：信息科学最基本的概念包括信息、知识、智能。人们往往把信息科学技术仅仅局限在“信息”范畴，这其实是对信息科学技术严重的。经过这样的信息科学技术的作用，就大大被削弱了。

信息科学最基本的原理则是：信息―知识―智能转换原理。正确运用这个基本原理，人们就可以在具体的环境中求出解决问题、而且保证实现“主客双赢”的智能策略，从而满意地解决问题。

武健：一般人都知道，现代科学与技术有着不可分割的密切关系。一方面，很多人还不知道什么是信息科学，另一方面，还不能想象信息科学与信息技术之间有什么关系。您认为两者有什么样的区别与联系？

钟义信：信息科学与信息技术是一对孪生的概念，信息科学是信息技术的理论基础，信息技术是信息科学理论的具体实现。两者相互联系，相互促进。

武健：很多人认为信息技术就是计算机技术加上网络技术，信息技术就是能够用计算机上网。这部分人觉得，信息技术就是信息技术，不是什么“关于信息的技术”。关于这些观点您是怎么看的？从信息科学的角度来看信息技术应当包含什么内容？

钟义信：只要对照信息科学的简化模型，就可以很明确地回答：信息技术不等于计算机技术和网络技术，因为这个说法很不全面，忽略了传感技术，忽略了控制技术，特别是忽略了人工智能技术。

实际上，在以往，关于“信息技术”的概念，确实曾经流行过很多各不相同的说法。其中比较出名的包括：

1C说――认为“信息技术就是Communication技术”，理由是：信息论就是通信论;也有一些人认为“信息技术就是Computer技术”，理由是：计算机就是用来处理信息的技术。

2C说――认为“信息技术就是Computer+ Communication技术”。

3C说――认为“信息技术就是Computer+ Communication + Control技术”。

但是，对照信息科学的简化模型就可以明白，这些说法都属于“以偏概全”的认识，都是不全面的认识。

从信息科学的简化模型可以非常清晰地了解到具体的信息技术内容，包括实现信息获取功能的“传感技术”，实现信息传递和策略传递功能的“通信技术”，实现信息预处理功能的“计算机技术和存储技术”，实现信息认知功能和智能决策功能的“人工智能技术”，实现策略执行功能的“控制技术”，以及实现反馈学习和策略优化的“信息系统自组织技术”等。

武健：您认为未来20～30年，信息科技最有意思的发展可能是什么？

钟义信：根据“科学技术拟人律”，未来20～30年，信息科学技术最有意义的发展将是人工智能技术。

对照信息科学简化模型就知道，扩展感觉器官功能的传感技术、扩展传导神经系统的通信技术、扩展思维器官预处理功能的计算机技术以及扩展效应器官功能的控制技术都是相对而言的技术，扩展思维器官认知功能和决策功能的人工智能技术才是核心技术。目前信息技术已经得到长足的发展（未来当然还会继续发展），这就为核心信息技术的发展打好了基础，也产生了需求。因此，未来20～30年间，人工智能科学技术必然成为发展的主导潮流。

武健：您认为学习信息科技的知识对于中小学生来说有何意义？有没有哪一部分内容需要在现阶段特别强调的？

钟义信：中小学生绝对应当学习基本的信息科学知识，掌握信息技术的基本能力。当今的时代是信息时代，不学习信息科学技术，就会成为落伍的一代，被淘汰的一代。这是非常危险的。

当然，中小学生学习信息科学技术应当遵循“循序渐进”的认知规律和“兴趣引导”的教学方法。事实上，信息科学技术本身的发展就是循序渐进的，如图4所示。

武健：您对中小学的信息科学与技术课程（不等同于计算机课程）有何期望与要求？

钟义信：根据“信息科学技术”的定义，“计算机科学技术”只是“信息科学技术”的一个组成部分。部分不等于全体，部分不能代替全体。所以，不能用“计算机”课程代替“信息科学技术”课程。

中小学的信息科学技术教育是一个极其重要的问题，又是一个十分复杂的问题。我们不能就事论事孤立地讨论中小学的信息科学技术课程，而应当把它作为“国家信息科学技术教育系统工程”来统筹考虑：小学阶段学什么？中学阶段学什么？大学阶段学什么？硕士研究生阶段学什么？博士研究生阶段学什么？等等。

按照“信息科学技术教育系统工程”的思路，中小学生应当通过“学习最为基础的信息科学概念”和“掌握最为基本的信息技术能力”形成“最浅层（然而又是准确的）的信息科学技术观念和浓厚的兴趣”。其中，“观念和兴趣”是最重要的，而“概念和能力”则是支撑这种“观念和兴趣”的支柱。

武健：钟老师，感谢您的指导。您认为2010年后，学科基本研究才逐步成熟起来。一门学科从成熟到走进基础教育往往需要十多年的工作，而信息科技课程的发展将是长期的。希望您以后能够经常关注基础教育中的信息科技课程发展，给我们更多指导。

篇4

一、引言

近年来，人工智能技术在教育领域逐步扩大其落地应用场景，但大多数应用场景仍然很难真正渗透到教学的核心环节并对学生的学习效果起到关键性作用。由于可以在不同教学环节提供人性化交互方式及个性化智能辅导与教学，基于人工智能技术的教育机器人受到越来越多的重视和发展，因此有必要对教育机器人在教育产业发展中的应用进行研究。

二、教育机器人的简介

提起机器人，我们马上就会联想到科幻小说和电影中的机器人。近一个世纪以来，机器人在娱乐和虚构的世界中有着重要的地位，甚至“机器人”这个词本身就来自一部科幻作品—— 1920年，前捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克的科幻小说中第一次出现“机器人（Robot）”这个词，它被用于指代人类创造的用来代替人工的物体。随着计算机网络、机械制造、人工智能等技术的不断发展，机器人已经从一个虚拟的名词发展成一项蓬勃的产业，并从工业领域向医疗救援、教育、娱乐、勘测、探险、救援等领域迅速扩展。

本文所论的机器人主要是指教育产业中的教育机器人。教育机器人主要由硬件平台和软件平台组成，硬件平台主要包含教育机器人的硬件规格以及提供硬件之间的通信，完成某些动作或者输入输出某些信号，它相当于机器人的手脚；软件平台主要包含教育机器人的各种输入信号的处理和开发，完成某种可预期的场景的实现及表述，它相当于机器人的大脑。教育机器人是面向教育领域专门研发的，以培养学生的分析能力、创造能力和实践能力为目标的机器人[1]，它具有教学适用性、交互性、开放性、可扩展性等特点[2]。教育机器人的出现为机器人教育提供了载体。

三、教育机器人产业化发展的意义

当前，国外教育机器人的发展集中在青少年陪伴与辅助教学、特殊教育、机器人竞赛等领域，也更加注重实践性研究与课堂中的实际应用。相比于国外，国内教育机器人总体上还处于起步阶段，在理论与实践研究上都存在一定差距。但随着人工智能教育、STEM教育、创客教育等的兴起，国内对于教育机器人技术的研究及大规模实践应用在迅速增长，产学研相结合的模式也促进了该领域的市场化进程。因此，产业化发展具有一定意义。

1. 对教育创新的推进

教育机器人产业化有助于对教育创新的推进，包括创客教育、STEAM教育、素质教育、STS教育（科学、技术、社会）和教学改革。Chris? Rogers认为，教育机器人产业化教育能够将“Engineering”带进基础教育中，培养学生的STEM素养，推动基础教育改革[3]。

2. 对教学模式和策略的改进

对教学模式和策略的改进，包括教学目标、教学模型、教学策略、教学设计、课程开发等。王雪雁等认为，教学形式的多元体验是教育的重点，而将体验教学法融入机器人教育中进行研究，也在一定程度上促使其他科目在教学改革中形成较有前景的发展方向[4]。

3. 对学生综合素养的提升

对学生综合素养的提升，包括创新精神、实践能力、科学素养以及综合能力。D? Alimisis在调研了目前教育机器人领域现状的基础上，对当前教育机器人领域热点问题发表了自己的看法，他肯定了机器人在培养学生创造力和“? 21世纪技能”方面的重要作用[5]。

四、教育机器人在教育产业化进程中的遇到的难题

教育机器人除了让学习者获取机械、电子、信息、传感技术知识，还能培养技术应用、解决问题、动手能力、团队协作以及表达能力、批判思维能力。《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》鼓励全国有条件的高校、研究院开设人工智能专业，在中小学开设机器人相关的课程和竞赛。为此，教育机器人表现出了其无可比拟的教育价值及实用潜质，为培养多学科交叉融合、高素质、复合型的工程人才提供了一个理论教学、实训实践和资源共享的综合平台。

为了更好地促进高层次人才的培训与培养，一方面，我们要大力研究开发及生产高端合格的教育机器人产品，另一方面，我们要全面开展机器人教育宣传，但是还有一些难题亟待破解。

一是诸多教育机器人课题亟待破题。在经济全球化背景下，通过机器人教育促进创新型科技人才队伍壮大与建设是我国人才培养的新途径和新模式。为此，在技术传授的前提下，加快相关理论研究、学术探讨和培养模式研究，激发学生的兴趣，引导学生思考，加深对理论的引领、理解和人才培养研究，是教育机器人的主要研究问题。

二是服务于机器人教育的公共资源比较稀缺。与国外相比，无论是教学设备还是教学案例及教育在线资源，远远不能满足教学的需求。为此，实现中小学、大学课程及教学资源的开发，促进更多的教育教学资源共享，满足机器人教育需求是前提。

三是教师队伍的人数不多。纵观整个发展过程，无论是中小学还是大中专院校，机器人教师需求缺口较大。?一方面是培养出口师资力量薄弱，另一方面受薪资待遇的影响，?具有机器人操作技术和技能的人才就业口径比较宽，较少人愿意去当教师。为此，应加强教师队伍建设及师资长远规划，将崇尚教育、乐教和施教的人聚集过来。

五、破解教育机器人产业化难题的对策

1. 构筑机器人教育云平台

当前，教育机器人可以应用于教学的资源很少，因为每个厂家基于自己的水平开发资源平台，彼此不兼容，不同机器人安装不同的APP程序，资源设计者从单一的角度设计教学资源，没有考虑普众需求，制约了产品的应用推广。为此，开展机器人教育工程技术方面的研究，从教育机器人资源共享标准制定、服务技术策略及数字化资源服务设计与推送角度出发，立足自主知识品牌，促进规模及规范的产业化发展，充分考虑物联网、大数据及云服务技术，在共建共享技术上对教育机器人进行完善与功能提升。

2. 健全教育机器人法律体系

教育机器人在设计、开发、生产、销售和使用过程中，关乎国内外的道德准则、社会伦理、用户安全和权益诉求等诸多法律方面的问题。一是探究国际规则，深化法律规范，构建风险防控机制和预警监测体系，研判就业替代与社会伦理道德问题，促使教育机器人教育资源绿色健康、安全可靠可控、造福于民。二是研究机器人教育与教师职业岗位有机结合与协调发展问题，依托机器人智能技术发展，构建教育机器人的伦理学特性。

3. 加快行业标准完善

据了解，工业机器人标准相对成熟，但从教育机器人这个角度来说，无论外国品牌还是正在崛起的中国自主研发的品牌，都缺乏与之相适应的规范与标准约束。教育机器人是机器人产业细分领域的一大类产品，研究制定科学化、规范化的标准体系，才能促进教育机器人产业健康发展。所以，加快教育机器人相关标准的研究时不我待，同时需要尽快上升为国家标准，从而引领国际标准，倒逼产业，给产业发展提供方向，规范和促进产业发展。

4. 构建教育机器人产业联盟，提高教育产业转化度

为了更好地满足多样化的用户需求，坚持经济全球化大方向，发挥高校、科研院所、企业和行业组织的作用，健全高效灵活、优势互补的教育机器人产学研用协同创新体系，在教育机器人产品试制、功能完成、系列产品打造和产业链塑造等方面进行全方位一体化设计。以笔者所在中职学校为例，可以联合当地的高校、政府和其他企业单位建设产学研平台，丰富教学实践手段，提高教育机器人在教育产业中的转化度。

5. 强化产品开发，增强教师参与度和教学应用度

机器人教育产业链涉及硬件制造、平台开发、应用服务提供等几类厂商，但目前很多机器人公司只负责教育机器人硬件的开发、制造、组装及测试，提供简单的产品说明和操作手册，并不参与课程开发和教学设计。这样的产业模式显然不利于机器人教育发挥最大的作用。只有当教育机器人的制造商与学校教师共同参与课程开发和教学设计，设计开发出丰富的教学情境应用程序、服务与内容，才能使教育机器人真正满足教与学的需求。

总之，教育机器人的产业化应该结合当地经济社会和文化特点，真正有力有效服务于地方教育和经济文化。同时要注意在“互联网+”时代，恰当发挥政府宏观调控的杠杆优势，立足本国，面向国际，引导教育机器人产业进行科学布局，打造具有时代特色的教育机器人产业基地，形成中国特色产业集群。

［1］ 黄荣怀，刘德建，徐晶晶，等 . 教育机器人的发展现状与趋势［J］.现代教育技术，2017，27（01）：13-20.

［2］ 张剑平， . 机器人教育：现状、问题与推进策略［J］.中国电化教育，2006（12）：65-68.

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一、引言

20世纪90年代以来,随着科技的进步,人工智能技术的发展,智能机器人在全世界范围内掀起了一股热潮。随着机器人技术理念的逐步完善和相关设备更新,人们也将越来越重视智能机器人的教学和竞赛活动。正是因为看到了这一点,我国的高等教育以及中小学教育在这方面也都投入了巨大的热情和精力,智能机器人教育在学校教育中的地位也越来越重要。笔者通过文献检索发现,智能机器人教育在国内外已不是少数学校的事。

1.国内外高校智能机器人教育开展现状

无论国内还是国外,在高校开设智能机器人教育课程的现象已经非常普遍。但主要是一些综合性大学。比如日本是世界上机器人教育和机器人文化普及最高的国家之一,在日本不仅每所大学具有高水平的机器人研究和教学内容,且每年举行多种不同档次的机器人设计和制作大赛,通过大赛培养了大批机器人技术研究和应用人才,使日本的机器人技术走到了世界前列。其他再比如一些欧美国家,亚太地区等都有该类项目的开设。

在国内,据不完全统计也有为数相当的高校有开设这项课程。其中有包括清华大学、北京大学、北京理工大学、西安理工大学等综合型大学,也有北京师范大学、浙江师范大学等师范类大学,其他还有一些职业技术学院等等。可以说我们的教育界还是注意到了这门新兴的学科,也在这块领域投入了相当的支持和关注。

2.国内外中小学智能机器人教育开展现状

国外青少年热中于机器人基于他们的历史文化环境:一是高新科技(尤其是IT的超速发展);二是漫画、电影、电视、体育竞赛、电子游戏以及互联网的影响。也正是由于这些文化因素的影响,智能机器人教育在国外开展地如火如荼,发展也比较迅速。目前,各国都有举办不同级别、科目、门类的比赛:比如日本的ROBO―ONE比赛至今已经举办了7届,还有“青少年机器人大赛”等,其主要参赛者都是年轻人。与此同时韩国的青少年也在掀起一股机器人热潮,韩国政府和企业也正在投入大量资金开发机器人产业,并使之商品化。而在美、德、法等国家,机器人产业也正在受到重视,一般采取“官产学”形式。“官”即政府的支持和调节,“产”即产业界的自我分类的研究和开发,“学”即学校专门设置的课程,进行学校教育。在如此庞大的体系下,机器人产业在国外已占非常重要的地位,尤其在当今的信息技术时代。

我国的智能机器人教育现状又如何呢?据不完全统计,在2005年全国已有2.5万余所中小学、320余万学生参与到智能机器人教育当中来。随着这几年经济的快速发展,目前我国中小学参与到机器人教育这个项目当中的人远远超过了上述数据,而且还在不断上升。特别是沿海发达地区,比如上海、广东、浙江、江苏等地区。目前的主要开设形式是校本课程或者兴趣小组等,参与的学生也大多是出于个人兴趣爱好。

3.中小学智能机器人教育的师资现状

由于智能技术是信息技术的核心领域,智能机器人也成为了培养学生动手能力、创新能力、协作能力和逻辑思维能力,提高学生综合素质,开拓智力的平台;同时,也是进行程序设计形象化、成果化教育的平台。

目前就已开展智能机器人教育的学校来看,其主要的指导老师就是信息技术老师。智能机器人教育主要多个学科的知识,由于没有专门的机器人教育专业,使得我国基础教育领域机器人方面的师资处于接近真空状态。可以看到中小学信息技术教育在师资方面还存在着诸多欠缺的地方。而计算机科学与技术、教育技术这两类专业在培养目标和培养模式上都带有局限性。比如计算机科学与技术专业,他们培养的人才往往有双重性:一是培养具有教书育人的良好素质,能胜任中小学计算机教育的教师;二是可从事计算机行业的相关人才。而教育技术专业虽然把培养目标调整为“具有良好的信息素质,胜任中小学信息技术课程的教学工作”,但是,目前多数教育技术专业、计算机科学与技术专业的培养模式培养大批“胜任”智能机器人教育课程的教师显然不切实际。

4.关于师范院校开展智能机器人教育的情况

在我们国家而言,智能机器人还属于比较新兴的项目,作为科研重要基地的大学起步也较晚,大家的水平差距相对较小。如果师范院校现在开设该项目,以时机来看,比较恰当。正因为大家处于同一起点,相互之间的差距不是很大,更加有竞争。师范类院校作为为社会培养人才的基地,更应该看到这一事实。目前师范类院校较综合大学来实力上看处于劣势状态,但师范院校由于和基础教育结合紧密,在发展机器人教育方面事实上具有先天优势。为提高师范类院校的竞争地位,增强培养人才的实际能力,创造出师范特色的新的人才培养模式,都值得我们思考并加以实施。

二、师范院校开展智能机器人教育的价值

1.师范类院校提高本身竞争力的需要

在师范类院校开设智能机器人教育正是顺应了师范教育改革的潮流。不仅可以为基础教育提供更好的师资力量,也为师范类院校在人才培养模式上带来了新的思考。拓宽了师范生的就业渠道,增强了社会竞争力。

2.中小学智能机器人教育的需要

智能机器人教育引入中小学,不仅有利于信息技术的发展;有利于我们探索教育改革和人才培养的新途径、新方法;有利于高素质人才的培养;同时,也将推动我国智能机器人知识和技术的普及;促进我国智能机器人事业的发展和专业人才的培养;促使新兴的智能机器人产业的形成。因此智能机器人进入中小学已成为一种必然趋势。我们可以通过智能机器人教育这个平台挖掘学生的创造潜能培养造就创新人才。不久的将来,智能机器人教学必将进入我们的周围,越来越多的人员便会参与到其中。如果师范类院校开设智能机器人教学,那么等到这些人员从事到中小学教育以后,他们发挥出来的作用将不可限量。

3.培养学生的诸多能力需要

智能机器人技术是世界强国重点发展的高技术,也是世界公认的打开21世纪大门的钥匙。智能机器人融合了机械、电子、人工智能等技术。如果把它引入教育,不仅有利于信息技术教育的发展;有利于我们探索人才改革和人才培养的新途径、新方法;有利于高素质人才的培养;同时将推动我国智能机器人知识和技术的普及;促进我国智能机器人事业的发展和专业人才的培养;促进新兴产业的形成。实践证明它不仅可以激发学生的想象力,培养学生的设计能力、创造能力、动手能力和跨专业的综合应用能力而且还培养了学生的协作精神。把智能机器人引入师范教育,不仅培养了学生的诸多能力,同时又为师范类院校学生在就业竞争中提供了一项优势,何乐不为?

4.师范性和专业性结合,培养更全面人才的需要

师范教育的根本目的不在于培养文学家、科学家,而是培养能培育文学家、科学家的教育家。在师范类院校开设智能机器人课程便是培养模式上的一种尝试和创新。由于师范类院校其本身的特殊性,它主要为基础教育培养师资力量,侧重点在于培养教师而不是培养研究性人才。师范类院校要培养智能机器人教育的人才,势必要调整培养目标和培养模式,把专业性和师范性更好到结合在一起,只有这样才能优化人才,增加竞争力。师范类院校要看到自己的缺点的同时也注意发挥自己的优势。目前中小学存在的问题就是专业教师的缺乏。为中小学智能机器人教育提供更优的师资,也为师范类院校学生提供更多的就业机会而言,在师范类院校开设智能机器人教育也就非常必要而且也很有利。

三、要研究智能机器人教育发展的师范模式

1.要总结开设智能机器人教育的做法和经验

湖州师范学院于2004年开始智能机器人教育,目前拥有机器人仪器80台,实验室两个。主要以学科竞赛、兴趣小组形式开展设,目前正在课程开设试验。举办过六次机器人院级比赛,五次机器人校级比赛,举办过两期暑期培训,并代表学校参加过7次全国性的比赛,参与到这项教育活动的学生数大约有600人,获得了全国一等奖多项,引起社会、其它学校的关注。

作为师范院校,开展智能机器人教育的主要目的是为突出专业特色,增强社会竞争力。虽然我们开展的时间并不是很长,但无论是自己举办活动还是参加大规模的比赛,我们的师生都认真努力,收获颇多。在教学实践和理论方面都有了很大的提高,积累了一定的经验。

从笔者的走访来看,无论是参与到其中的教师还是学生,都得到了一定的锻炼。一些同学甚至还受到了一些中小学的邀请,去担任他们的兴趣小组指导教练,参加省级比赛,也取得了不错的成绩。智能机器人教育开阔了学生的视野,培养了学生的能力,同时打造了学校品牌,为学生就业提供了多一条的途径。

但同时在教育对象、课程设置、实验室管理等方面也都还存在着一定的问题。比如智能机器人是融合了多种技术的综合性课程,开设培训课程以前,需要学生有一定理论基础。所以需要开设一定的前序课程。由于受到实验室、师资等问题的限制,目前我们学院开设的项目还比较少,学生参与面还不够宽等等。

2.要明确培养目标,更好地开展机器人教育,形成师范模式

就师范类院校开展智能机器人教育而言,笔者认为我们要按师范专业的特点开展一系列智能机器人教育课程、活动,形成一种师范模式,更好地普及机器人教育,为基础教育培养优秀人才。

(1)在师范专业开设一些信息技术课,培养学生信息素养

当今时代,对学生的信息技术素养要求越来越高。根据我院实际经验,学生在参与到机器人活动中时需要一定的信息技术基础,比如C语言编程,而我们师范生缺少的就是这方面的知识。如果师范院校在这方面能开设一些系列课程,使学生的理论知识水平有所积累,对于我们开展机器人教育必将有极大的帮助。我们在从小学教育专业、教育技术专业本科生中开展智能机器人教育,就十分重视学生信息技术课程知识的补充,因此师范生在智能机器人教育的一系列活动、选修课程中理解能力、动手能力就迅速提升。

(2)建立配套完备的机器人教育实验室

智能机器人是技术的前沿之一,集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件等众多领域的科学和技术知识,没有一种技术平台比智能机器人更综合。所以为了使现在的师范生能够更适应未来信息时代的要求,在教学实验环节中及时地增加教学实验内容是非常有必要和可行的。况且,机器人教学需要有实际的场地设备等要求,机器人教育实验室的创办非常需要。加强机器人教育实验室建设,重点在对学生进行机器人教育指导能力的训练,同时要注意实验室的专业完备程度,规范管理等,并提高机器人实验室的软件建设、社会服务能力。

(3)成立大学生机器人教育协会,组织机器人学科竞赛

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随着社会智能技术的发展，智能电脑机器人教育走进我们的课堂已经成为必然趋势，智能电脑机器人技术融合了机械造型、电子传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术，而这些充分体现了当代信息技术多个领域的重要内容，更是智能技术的结晶。智能电脑机器人作为学生能力、素质培养的智能平台之一，必将承载起信息技术教学新载体的任务，给信息技术基础教育带来新的活力。 智能电脑机器人教学作用主要体现在以下三个方面。

1．使学生了解智能电脑机器人发展和应用状况，理解智能电脑机器人的概念和工作方式，打破对智能电脑机器人的神秘感，为进一步学习智能电脑机器人技术的有关知识打下基础。

2．使学生掌握为一种智能电脑机器人下载程序方法，了解智能电脑机器人的传感器和驱动装置。体会语言程序是智能电脑机器人的灵魂，学习为智能电脑机器人编写程序，提高学生的分析问题和解决问题的思维能力。

3．通过完成项目任务和比赛项目，使学生在为机器人扩充功能的过程中拓展有关数字电路方面的知识，在组装扩展机器人的过程中培养学生的动手能力、协作能力和创造能力。

鉴于此，智能电脑机器人教育走进课堂的必然性已经在近两年中得到了充分的体现。主要以校外科技活动为动力，在校内以科技活动小组的方式出现，而更深一层的是要以信息技术课内容之一出现在中、小学的信息技术课堂教学上。

二、 智能电脑机器人与程序设计的有机结合

作为信息技术学科教育重要内容之一的程序设计课程在培养学生分析问题、解决问题的能力和培养学生思维创造性等起着得天独厚的作用, 但在强调程序设计教育作用的同时，也应该清醒反思存在的问题。对于初学程序设计的学生来说兴趣是学习的动力，而以往的程序设计媒介很难使初学者看到程序设计的应用效果，体验不到成功的乐趣，这正是程序设计教学中的主要缺陷。

而恰恰正好，我们教学所编写的程序是智能电脑机器人的灵魂，让学生通过为机器人编程序来学习程序设计的知识是程序设计教学入门的最好方法。在学习为机器人编写程序的过程中学生会获得成功的喜悦、会建立成功的信心，从而取得程序设计学习的兴趣。将智能电脑机器人作为程序设计学习的载体，会从根本上解决目前程序设计教学中存在的问题。智能电脑机器人使程序设计的学习与信息技术的前沿领域紧密的结合在一起。 智能电脑机器人对学生引发的程序设计的兴趣还会对算法的学习打下良好的基础，使学生通过程序设计更好的学习有关的算法知识。

三、 智能电脑机器人成为综合能力培养的平台

编写程序是以智能电脑机器人为平台的学习内容之一，在编程序的过程中学生要了解智能电脑机器人的结构功能、工作原理，并根据机器人要完成的某项任务来编写程序。学生要充分了解机器人的各种传感器，通过程序来控制传感器，使机器人感知外界的环境，并对接受的信息做出感应，以使机器人完成规定的任务。学习为机器人编写程序的过程可以用拟人的方法循序渐进的进行。例如：可以将机器人的硬件看作一个刚刚出生的孩子，而学习为机器人编程序的过程是学生赋予机器人行走、避障、避碰、说话、听话、观察等人类行为功能的过程。学生在学习的过程中始终感受着失败的遗憾和成功的喜悦，对遗憾和喜悦的感受必然形成学习的动力和兴趣。

智能电脑机器人作为培养学生综合能力的平台融合了多项先进技术，随着智能电脑机器人作为学习平台在中小学教学中的应用，会有许多针对中小学生的机器人产品应运而生，因此我们要结合基础教育对能力培养的要求来选择智能电脑机器人作为学习平台。智能电脑机器人硬件要具有很好的可扩充性和可塑性，适合学习有关的硬件知识，便于培养学生的动手能力，借助智能电脑机器人学生可以进行多项目的研究性学习，使它成为中小学课程整合的新载体。

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1计算思维概念辨析

何为计算机思维？这是本文首先需要考虑的问题。笔者认为，计算机思维就是遵循计算机运行方式方法，解决问题，进行系统设计，运行人工智能的一系列包含广泛的思维方式的综合。所谓的计算机思维，其中最主要的就是抽象化和自动化。就是说，问题进行抽象，由计算机自动解决。如同人类思维一样，可以进行一些抽象思维，可以进行包括诸如人像识别、人工仿真等一系列在内抽象运行方式。同时，计算机思维又是自动进行处理的。只要在满足特定条件下，就能触发相应的行为，或者经过系统设计，自动实施某种行为。这些都是由计算机自动完成的，不需要外力的介入。计算机思维，是一种递归的思维。所有的运行，按部就班地进行，完成一项步骤之后，将其结果作为下一个步骤的运行条件，自动进入到下一个步骤中。在运行过程中，还可以同时运行多项任务，同时处理多种事物，即并行多线程运算。计算机思维，从根本上来说，是人类依托计算机来解决问题的一种途径。计算机运行所需要的程序，就如同人类思考模式一样，只不过是这种思考模式需要遵循计算机的运行规律，只有通过将人类思维翻译成计算机能识别的语言，才能真正使计算机运行起来。为了更好地实现这两者思维之间的转换，这就需要加强学生的计算思维的锻炼。

2高职计算机基础课程的重要性

随着经济社会的发展，人工智能在经济运行中所占据的地位愈加重要，自动化设备异军突起。在各行各业，几乎都与计算机或多或少地相关联。尤其是全国上下都在推进“互联网+”的战略，计算机对于经济社会发展的渗透程度进一步加深。比如，无论在哪里都离不开的话题——电商，其重要基础就是计算机运用。同时，随着经济下行压力增大，劳动力成本日益提高，企业的自动化程度在几年内得到了快速提升。机器工厂，即只需少部分机器操作和维护人员的，全程自动化作业的工厂，目前在东莞、深圳等地得到了快速的发展。这些全自动的机器设备，无一不是计算机进行操控的。接下来，不懂计算机，将很难适应现代化的机器工厂内的环境，更不用说在里面进行一番作为。作为培养技能型人才的高职院校，计算机基础教育的重要性，已如同阅读、写作一样成为了最基本的职场技能。可以说，不具备良好的计算机基础，培养出来的技能型人才是不符合社会发展需要的，也是不合格的毕业生。

3高职计算机基础课程存在的问题

在高职教育中，计算机基础课程是必修课，也是学生必须要掌握的一门技能。但是，从目前来看，高职院校中的计算机基础课程设置也存在着狭隘的“工具论”思维，即把计算机当成是一种工具，把计算机能力作为一项基础的职业技能来培养，存在短视思维。除了一般的计算机运用外，少有相关思维以及文化方面的教育。与此同时，课程设置上，对于一些课程也是主要以上机操作为主，并且将一些课程浓缩在一起，导致相关的课程设置太过紧密，而且主要侧重于实际运用方面。这对于学生来说，是学期起来，具有一定的困难。在计算机课程的未来发展上，并没有相应的衔接课程，只是为其他技能基础服务。最终导致的结果，就是计算机在经济社会发展中的重要地位和学生对于计算机的兴趣成反相关性，并形成鲜明的对比。职业技能在高职院校中占据有重要地位。高职院校主要的任务就是培养合格的技能型人才。但是，光拥有职业技能还不够，对于高职院校来说，还需要适当地增加一些未来发展的课程。从这方面来说，培养学生的计算机思维，是一种非常有效的途径。

4高职计算机基础教育优化建议

高职的计算机课程，一般由计算机基础，学科的计算机运用等方面的课程所组成。当然，高职院校学生最早接触的还是计算机基础，而这也是培养学生计算思维的重要途径。对于，第一门课程，笔者建议将其更改为计算思维导论。从计算思维的角度开设相关的计算机基础课程，帮助学生建立起最初的计算思维。

4.1课程的地位、性质和任务计算思维导论，作为高职学生进入学校以来最早接触到的一门课程，对于他们学习计算机相关文化和知识具有重要的作用。课程主要目的，就是帮助学生建立起对计算机的整体感知，这是一门入门级课程。在这门课程中，主要就是讲述计算机的发展历史，计算思维的一些基本概念，以及相应的计算文化，计算机运行基本程序。该课程，主要用通俗易懂的语言，将向学生讲述，究竟什么是计算机，计算机以及计算思维将在人类未来的发展中起到什么作用。

4.2课程基本要求

通过一些计算机基础性课程，要让学生建立起关于计算机的一些基本概念，懂得运用一些基本的计算思维方法去解决学习中所需要的较为简单的问题。同时，还要让学生明白什么是计算机的运行的一些基本步骤，并用他们所掌握的计算思维知识，初步学会如何在日常生活中进行运用。

4.3一些计算机文化相关的内容，让学生从历史和现实，以及未来的角度去认识计算机，去了解计算机在生活中所起到的重要作用。与此同时，还要增加一些计算机交叉学科方面的内容，让学生了解在其他的学科中，计算机是如何帮助他们进行优化升级的，计算思维在其他的问题解决过程中，是如何运行的。

4.4教学原则优化

通过基础性的课程，让学生建立相关的概念。与目前的基础类课程相比，计算思维下的高职计算机基础课程，应该增加一些可阅读性的东西，增加更多的案例，主要从思维的角度来进行剖析，从而得出一般的解决方法。通过经典案例分析，可以让学生更加清晰地树立计算思维图。在遇到相关问题时，便会自觉地运用计算思维进行分析和解决。启发原则也是教学中需要考虑的问题。在基础类的课程中，增加一些启发性问题和课程，引导学生进入到计算思维中去。

参考文献：

[1]美国国家科学基金CPATH计划2009年项目申报说明[EB/OL].

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实验中学的历任校长都始终倡导、支持科技创新教育工作。学校连续18年被评为市级科技活动先进校，获得“全国科技活动先进校”、“全国创建绿色学校先进单位”、“全国青少年科普创新示范校”、“青少年科技创新人才培养项目实验学校”、“中国少年科学院科普基地”、“全国电脑机器人教育实践基地”等称号。培养了许多在各级大赛中获奖的科技特长生，多名学生在各级科技竞赛中创造佳绩。

从2010年起，学校在天津市率先组建了“科技创新实验班”，并在此基础上进行基础教育阶段科技创新型未来人才培养的科研与尝试。随着天津市特色高中建设项目的实施，学校出台了“科技创新人才培养计划”，积极稳妥地推进学校科技创新教育工作的开展。

构建目标策略体系

培养目标

培养未来的科技创新型人才，是实验中学贯彻“以人为本、力行创新，为学生的终身发展奠基”办学理念的具体体现。实验中学的教育者认为，科技创新教育最需要体现的是“三创”，即创意、创造、创业。创意表现为新观念、新思想、新设计；创造是指动手能力，表现为新发明、新突破；创业是指开创新事业，所以，把未来的科技创新型人才可以定义为“有创意，能创造，善创业”的人。

实验中学“科技创新实验班”采取“双主线”教育模式（即育人教育和成才教育），紧紧围绕“国家兴亡、匹夫有责”的育人目标和“坚实的基础，良好的素质，发展的潜能，广泛的特长”的成才标准，培养未来的科技创新型人才。这类人才除了具备坚定的信念、较强的动手操作能力、科学的思维与研究方法、健康的体魄、健全的人格外，还应具备强烈的创新意识、创新精神和创新能力；对科学研究兴趣浓厚，具有无尽的求知欲、探索欲和责任感；逐步培养向往科学、探索科学、敢于革新、不怕失败、坚忍不拔、善于合作的精神；在不断追求真理、探索新知的同时，在创新感知力、创新记忆力、创新想象力和创新思维力等方面也表现突出。

计划分解

实验中学的科技创新教育具有鲜明的研究性质，“科技创新人才培养计划”主要通过宏观与微观、理念与实践、横向比较与纵向梳理、整体与局部四个维度的对比研究，探究国外发达国家创新型人才培养的先进理念和制度，对比分析我国创新型人才培养的主客观条件，力求探索具有中国特色的科技创新型未来人才培养模式。该计划分为以下四个方面。

一是基础教育阶段培养模式的研究。根据基础教育阶段学生的具体情况，根据学生的特点和特长，进行“案例式”和“项目式”培养方式的研究，以项目带动方式，让学生参与整个科研流程，在科研过程中提高学生沟通、交流与合作的能力，使学生的综合素质和科研潜能得到全面健康发展。

二是课程设置与科技创新型未来人才培养关系的研究。整合课程资源，突破现有学科知识框架，构建新型的课程结构，实施学分制自主型管理模式，并尝试对课程设置与培养模式的关系加以研究。根据不同项目组学生的不同需要，创设科技创新型课程设置模式。

三是校本课程研究。立足数学、物理、化学、生物、信息、化学工程、生物工程、人工智能、地球与空间科学这9大科技创新优势领域，学校构建了科技创新型人才校本课程体系，开发出1～2门科技创新教育课程。

四是评价体系研究。根据未来科技创新型人才的潜力和特长，积极为学生搭建交流成果与展示能力的舞台，采取开放性、流动性的动态管理和评价方式，让学生在全面发展的基础上，尽早进入带有个性色彩的科学研究领域，力争为国家培养出更多的优秀人才。

培养策略

第一，改革新生遴选机制。

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信息技术对教育会有革命性影响吗？

想到这个命题，就经常想起自己的童年，想起我自己上世纪80年代初用过的老课本。在我的课本中，只有第一页是彩色的，上面是一幅图“我爱北京天安门”，其他页全是黑白的，那时候没有电视，偶尔看看电影，也没有各种画报。像长江、黄河、长城等，基本上是靠老师的描述来学习的。但在今天，即使是边远山区的孩子，老师也可以利用电脑或电视，给他们播放一些视频和图片，让孩子有更直观的感受。

更进一步的是，美国人萨尔曼·可汗自2004年起开始利用在线视频教亲戚孩子学习数学，后来不断发展，创办了可汗学院（Khan Academy），利用一种简单的手写黑板技术，录制了许多教学视频，受到了微软创始人盖茨及社会各界的广泛好评和追捧，并先后获得微软教育奖和谷歌的资助。与此相关的是，颠倒课堂（Flipped Class Model）自2007年开始在美国及世界各地流行起来。传统的教学模式是老师在课堂上讲课，学生回家做作业；在颠倒课堂教学模式下，学生在家通过看视频完成知识的学习，来到课堂上做作业并和大家讨论。

可汗学院和颠倒课堂对我们有什么启示呢？有许多人相信，尽管颠倒课堂还存在许多问题，但是这可能是解决传统班级式教学很难解决的“个性化教学”问题的一种方法。尽管我们一直在强调因材施教，但是在传统班级制教学中，教师很难照顾到每一个学生。在颠倒课堂模式下，课下看视频的时候，看得懂的学生可以快点看，看不懂的可以慢点看、反复看，一定程度上实现了个别化教学，在课堂上老师也有更多的时间和每一个学生互动。很多人认为，农业时代是私塾式教学，工业时代是班级制教学，信息时代一定会产生一种新的教学形态。可汗学院和颠倒课堂不一定就是最终的答案，但或许是一种有益的探索。

谈到和视频有关的可汗学院和颠倒课堂，实际上还有一个更令人深思的事情：对于一个病人，如果有条件，他一定希望请中国乃至世界上最好的医生给他看病。那么对于一个学习者，如果有条件，他是否可以跟着中国乃至世界上最好的老师进行学习呢？事实上，现在已经有中小学在做实验研究，比如有人提出“专递课堂”，一个好学校的优秀老师讲课，其他几个薄弱学校的学生利用网络同步上课，本校老师只是进行辅导。由此联想，理论上是否全中国中小学生都可以只听几位最优秀的老师讲课呢？如果真的这样，对于广大教师会产生什么影响呢？

当然，这在基础教育领域基本上还只是实验，并没有大规模普及。但是在高等教育领域则走得更远。2010年前后，一批原来翻译欧美影视剧字幕的志愿者转而去翻译欧美公开课字幕，没想到这些公开课加上中文字幕以后在中国迅速开始流行，很多白领和大学生在网上“淘课”，甚至有学生逃课在宿舍看欧美公开课。

一个巨大的突变是在2011年秋，来自世界各地的16万余人注册了斯坦福大学Sebastian Thrun与Peter Norvig两位教授联合开出的《人工智能导论》免费课程，最后有2万余人通过考试。这引发了大规模多人在线课程（慕课，Massive Open Online Courses，简称为Mooc）的流行，比如美国斯坦福大学教授创办了Coursera，同斯坦福、普林斯顿等大学合作，在线提供免费的网络公开课程。任何人都可以免费学习，如果通过测试并愿意缴纳少许费用，还可以获得学分证书。该项目成立第一年即吸引了来自全球190多个国家和地区的130万名学生。哈佛大学和麻省理工学院也宣布推出MOOC网站edx，北大、清华均宣布加入edx。

泰普斯科特在著作《维基经济学》中曾指出“大规模协作改变一切”。MOOC学习方式与以往不同的是，可能是几万人一起学习一门课程。这样任何人提的问题都可以在以往问题中查到，或者会在很短时间内得到回答，而一个普通班级的网络课程则比较难做到这一点。

当然，以上还主要是技术层面的改变，最重要的是21世纪的青少年发生了什么变化？当我们看到孩子迫不及待地拥抱电脑，当我们看到刚刚牙牙学语的幼儿抱着平板电脑不松手的时候，我们就知道：不管这种趋势是好是坏，信息技术改变一切已经是不可逆转的了。

看了以上的例子，我们基本上可以相信：信息技术对教育确实是有革命性影响的！但是看看目前军事、金融、企业信息化的程度，我们就会得出这样的结论：信息技术在教育领域还不够太革命。

让我们来看企业，先不提苹果、三星等大企业，就看一个专门生产文化衫的小企业。这个企业虽然只生产文化衫，但是企业负责人一直声称他们是做IT的，什么原因呢？他解释说：传统企业靠手工管理订单，如果排列组合（尺寸、颜色、样式、印刷字体等）多过10种，就可能会出错误，而他们利用IT系统来管理订单，理论上可以一件都不错。这个例子可以看作“从IT到传统”的典型代表。近几年，一批搞IT的人转而投向传统行业，但他们不是简单的养猪养鸡，而是利用IT思维和IT技术重新打造了传统行业。所以芬卡特拉曼曾提出信息技术引导企业转变的5个层次：“局部应用、系统集成、业务流程重新设计、经营网络重新设计、经营范围重新设计。”而目前的基础教育和高等教育，基本上都刚刚处于局部应用向系统集成过渡的过程中。教育信息化与企业信息化的差距由此可见一斑。

还有一个与教育比较相似的行业，就是医院。医院信息化虽然发力较晚，但是近几年发展确实非常迅速。医院信息化有两个特点，一方面实现了流程信息化，从挂号到取药，全部利用信息技术完成；另一方面在核心业务方面，采用核磁、CT、微创手术等高新技术，以前检查不出来的病现在检查出来了，以前治不了的病现在可以治了。有一个特殊案例，就是北京大学第三医院，他们依靠优化流程和采用新技术，实现了平均住院日全国最短，2000年平均住院15.31天，到了2010年则减少到了6.57天。缩短平均住院日自然意味着社会效益和经济效益都提高了。

这个例子值得教育领域深思。医院找到了一个可以量化的指标“平均住院日”，优化流程和采用新技术可以直接改变这个指标，而改变这个指标则意味着社会效益和经济效益的提高。在教育领域，我们能找到一个这样的指标吗？我们是否可以将“平均在校日”作为这个指标呢？采用网络课程等新技术缩短平均在校日，缩短平均在校日意味可以招更多的学生，应该也意味着社会效益和经济效益的提高，这一切看起来很美！

当然，学制是否可以改变，是否可以缩短，需要严格的论证。我自己也认为学制确实不能简单地缩短。举这个例子只是引发我们思考：随着信息时代的到来，随着外部环境的变化，有一些约定俗成的规范是否需要重新考虑？是否可以真的改变？教育流程是否可以优化、可以再造？

教育流程再造

德鲁克在1992年曾说过：作为规律，对某一知识主体影响最大的变化往往并非出自本领域内。学校自从300年前以印刷品为核心重新组织以来，从未改变过自己的形态，但未来将发生越来越激烈的变化。这一变化的动力，一部分来自新技术的发展，如计算机、录像和卫星技术，一部分来自知识工作者终身学习的需要，还有一部分则来自人类学习机制的新理论。

目前颇受推崇的里夫金所著的《第三次工业革命》一书中有专门章节论述教育变革。其中提到，目前的教学模式是适应第二次工业革命对大批量标准化人才的需要的，但是第三次工业革命需要大批创新型人才，所以需要打造一批全新的教育机构。

美国政府于2010年11月颁布了《国家教育技术计划》（简称NETP），其中第7部分‘‘生产力：重新设计和改造”指出：教育部门可以从企业部门学习的经验是，如果想要看到教育生产力的显著提高，就需要进行由技术支持的重大结构性变革，而不是进化式的修修补补。

阿兰·柯林斯和理查德·哈尔弗森在最新发表的著作《技术时代重新思考教育》中也认为，目前大多数学者努力研究如何将信息技术融合进学校教育中，殊不知信息技术的快速发展，已使教育的内涵不再仅仅局限于学校之中，移动学习、泛在学习、虚拟学习、游戏化学习、工作场所学习、个性化学习、翻转学习等新型教育模式，使得学习的控制权逐渐从教师、管理者手中转移到了学习者手中，从而动摇了诞生于大工业时代，以标准化、教导主义和教师控制来批量培养人才的现行教育体系。所以，他们认为技术时代需要重新思考学习（学习不等于学校教育）、动机、学习内容（课程），需要重新思考职业及学习与工作之间的过渡，需要重新思考政府在教育中的作用。

确实，我们仔细思考当前教育中的很多做法，再联想企业、金融、医院等其他行业的做法，可以看到有一些做法似乎确实应该改革。

比如基础教育中的课程，像生命教育、环境教育、法治教育、安全教育、职业规划教育等对一个人的发展来说，应该是非常重要的，可是我们的传统课程体系非常严密，这些课程基本处于边缘化的地位。再如信息技术课程，如果说物理化学课程对于第一次、第二次工业革命至关重要的话，信息技术课程对于第三次工业革命是否很重要呢？如今是否应该获得和物理、化学等课程一样的发展地位呢？可是现状呢？如果我们真的拿出学数学、物理、化学和英语的精力来学习信息技术，或许一个高中毕业生就可以找到编程、美工等工作了。

目前MOOC的影响越来越大，美国时代周刊2012年10月发表名为《大学已死，大学永存！》的文章，其中提到：这场从硅谷、MIT发端的在线学习浪潮，理想是将世界上最优质的教育资源，传播到地球最偏远的角落。免费获得全球顶尖高校明星教师的课程，甚至取得学位，并非不可能。而对学校官员来说，变化带来的恐慌随处可见。也有很多人认为，MOOC将颠覆高等教育，会使很多高校消失。

实话实说，我个人绝对不相信MOOC会使许多高校消失，但是我认为MOOC对高等教育来说确实是一个巨大的挑战，确实会产生深刻的影响。不过我更愿意认为MOOC对高等教育是一个机遇，可以促使高等教育进行新一轮变革。如果MOOC延伸到基础教育领域，难道不是可以实现我们一直在追求的教育公平、教育均衡发展的目标吗？

其实，信息技术对教育的改变还不止这些，云计算、物联网、三网融合、虚拟现实、游戏、3D打印等技术将继续产生让我们难以置信的变化。教育将继经济学之后，不再是一门靠理念和经验传承的社会科学，而变成一门实实在在的实证科学。随着计算能力、存储能力的无限提高，随着人工智能、自然语言理解等技术的发展，利用大数据技术，对于每一个学习者的各种学习数据进行智能的、全方位的分析，然后给予其智能的、自适应式帮助，学习者是否可以学得更快，学得更好呢？比如，有一种扫描仪，学生考试完毕以后可以自动扫描试卷，并切分题目，进行分析，提供报告。尽管目前的报告还比较简单，但是已经能够对师生有所帮助。教师不再只是凭经验来判断学生存在的问题，而是靠数据说话。

未来的教育

大数据、云计算、3D打印等新技术虽然看起来很美，但是目前确实还存在很多问题，比如许多企业力推的“云存储”，就有人担心，将资料保存在“云”中，这朵云会飘走吗？事实上，今天的各种信息技术尽管已经深刻改变了整个社会，但是还存在着安全性、稳定性等诸多问题，本质上我们现在还处于“Internet的原始时代”。但是随着时间推移，随着信息技术的不断发展，我们总有一天会步入“Internet的信息时代”。

如果到那一天，我们的教育该是什么样子呢？首先看基础教育：高速有线网和无线网应该覆盖了每一个学校，班班通进入了每一间教室；传统教材应该还会有，但是每位同学应该有一个平板电脑，这个平板电脑功能非常强大，其中不仅有图文并茂、形象生动的数字教材，而且可以直接在线完成作业并提交，在做作业的过程中如果碰到问题，可以在线查看讲解视频，或者咨询老师和其他同学，也可以利用其中丰富的应用软件进行虚拟实验并和其他人交流；学习者的所有学习过程数据都会被记录下来并保存在“云”中，这一方面可以作为电子档案袋，在升学等需要的时候作为客观的评估资料，另一方面系统也会自动分析这些海量数据，发现该学习者存在的问题，并给予智能化的帮助。

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从孔子时代到当今的信息社会，因材施教一直是教育的理想状态。当前，如何培养具有个性特点，具备全球竞争力的人才是各国面临的共同挑战。学习科学的研究进展使得人类更加洞悉有效学习发生的机制，并在教育技术的支持下重塑学生的学习体验。其中，个性化学习体现公平，尊重差异，实现每一位学生的心智发展，被认为是完美应对挑战的关键。将个性化学习用于小学英语教学，能够发掘学生英语学习兴趣，改善师生关系，促进学生个性化发展，因而成为推动英语学习变革的强大工具。

一、个性化学习概述

1.含义

个性化学习概念源自英文PersonalizedLearning，[1]是信息时代教学变革的新趋势，相对于工业化时代统一标准、统一进度的大规模集体教学来说，个性化学习是承认学生的个性差异，促进学生的个性化发展的教学。英国在《个性化学习：技术提供机遇》中将个性化学习定义为一种“以学生为中心、以满足全体学生特别是那些学习有困难的学生所需求的包容性学习方式”。[2] 美国的《地平线报告（2015基础教育版》，认为个性化学习是针对个体学生特定的学习需求、兴趣、意愿或文化背景而推出的一系列教育项目、学习经验、教学方法和学术支持策略。国内学者李克东认为个性化学习是以学生个性差异为基础，针对学生个性特点采取恰当的方法、手段、内容等促进学生充分、自由、和谐发展的学习范式。纵观国内外研究者有关个性化学习的定义发现，个性化学习指以学生为中心，以反映学生个性差异为基础，以促进学生各方面充分、自由、和谐发展为目标的学习方式。

2.理论基础

“个性”一词最初源于拉丁语Personal，指演员所戴的面具，后来指演员――具有特殊性格的人。随着认知科学和教育理论的发展，人们开始用个性化的思想探讨教育问题。多元智能理论认为人的智能可以分为九个范畴，九种智能的不同组合形成了学生不同的智能特点，并各有一种或数种优势智能，只要教育得法就能将其优势智能激发出来。因而教育必须研究并尊重个体差异，要根据不同的教育对象选择不同的教学内容、教学方法等来适应学生个体智能的差异性，促进学生个性化发展。[3] 元认知理论认为人具有元认知知识、元认知体验和元认知监控三方面自我认知的能力，三方面不同的组合形成个体不同的认知风格，教育必须崇尚个性、关注个性的体现，帮助学生形成与自己的认知风格相吻合的个性化的学习方式，最大限度的发挥教育的作用。人本主义理论强调“以人为本”，重视人的潜能、个性与创造性的充分发展，教育关键在于提供适当的教育，促进学生的自我实现。建构主义理论认为世界是客观，个体以自己的经验为基础构建对世界的理解，学习是学生在一定的情境下，借助学习资料和他人的帮助，主动地建构知识的意义完成的。教育的重点在于创设适当的环境促进学生个性化的知识建构。从多元智能理论、元认知理论到人本主义理论，再到建构主义理论，都强调教育必须尊重学生的个体差异，以个性化学习来发挥教育的最大功效。

二、个性化学习的研究进展

在个性化学习的研究领域，国外起步较早。20世纪70年代以来，基础教育大众化使得学生的差异性和多样性越来越显著，学生都倾向于以个性化的方式进行学习，包括探索、质疑、实验、冒险以及检测等，发达国家开始用个性化学习应对基础教育面临的挑战。芬兰自1970年开始推出个性化教育改革，改革学生的考核标准，把促进学生个性和兴趣的发展，让学生掌握未来社会中所需的知识和技能作为基础教育的主要目标；新西兰政府允许学校在教育教学中有更多的自，考核评价中加大学生自我评估的比重；美国自2010年起兴起个性化学习，在全美24个州和哥伦比亚特区的公立学校采用了个性化学习。[4] 个性化学习理念的深入也推进了个性化学习系统的开发。美国匹兹堡大学的Peter Brusilovsky教授开发了InterBook ， ELM-ART等自适应学习系统，以满足学习者与系统交互过程中的个性化学习需求；荷兰爱因霍芬科技大学DeBra教授、澳大利亚墨尔本皇家理工大学wolf教授及希腊雅典大学的Papanikolaou等人也分别研发了相应的个性化教育超媒体系统。此外，国外还有很多机构应用大数据进行学习分析，为学习者提供个性化的学习服务。如希维塔斯学习公司基于机器的学习技术、培生集团的“我的实验室”与“梦盒学习”的学习者学习行为数据分析等。

国内在个性化学习领域起步较晚，最初停留在理论探讨，近年来进入了小规模尝试阶段。王艳芳利用人工智能技术、数据挖掘技术等构建基于网络的个性化学习系统；杨丽娜等人通过案例推理Agent合作，解决了e-Learning环境下学习资源个性化推荐问题；[5] 陈仕品从认知状态、学习风格两个维度入手，构建了适应性的教学内容组织模型；东北师范大学赵蔚团队研发的个性化自适应学习系统，初步实现了根据学习风格建模、优化个性化学习路径推荐，向同伴推送学习资源等功能。[6] 国内机构应用大数据学习分析，为学习者提供个性化的学习服务的趋势也显现。“狸米个性化教学平台”依托互联网大数据技术，通过对学生个性化记忆管理、错题辅导、针对性训练等收集分析学生的学习状态数据，为学生定制个性化学习资源和学习路径；[7] “猿题库”基于大数据技术分析，利用人工智能算法对学生进行一对一智能出题，实现个性化学习。

纵观国内外研究发现，个性化学习的需求是真实存在的，信息技术也为个性化学习的开展提供了良好的环境，但是在《地平线报告（2015基础教育版）》中个性化学习被定位为“有难度的挑战”，原因在于现有的技术和实践还没有办法充分满足个性化学习的需求，学校现有的运行机制也阻碍着个性化学习的实现，其中最大的障碍在于如何把纷繁复杂的方法和技术转变为一套精简有效的策略，以便在相关学校实施和推广。

三、小学英语个性化学习模式构建

个性化学习是数字化时代教育变革的重要趋势，也是推动英语教学改革，促进有效教学、实现学生个性化发展的关键。本文以小学英语PEP三年级下Unit5 Do you like pears？（单元复习课）为例进行小学英语个性化学习模式构建尝试，以期对个性化学习模式在相关学校实施和推广提供借鉴。

1.学生模型构建

学生首次登陆个性化学习系y，填写个人信息，完成教师课前设计好的个人认知风格量表，形成基本的个人偏好、学习动机和学习风格，作为个性化方案实施的依据。[8] 教师通过数据挖掘、分析等来构建学生模型、建立学生与课程资源库间的联系，从而实现个性化推荐，形成个性化的学习路径。

2.学生学习水平检测

本节课属于单元复习课，课前的翻转课堂教学已经让学生完成了基础知识的学习。教师根据单元教学目标、学习内容及学习过程中检测的数据分析提供一套有一定区分度的单元测试题目，用于检测学生对本单元内容掌握程度，并以此为依据开展个性化学习。根据测试分数分为三个等级：90～100分为一等，70～89分为二等，70分以下为三等。学生完成试题提交后可以查看自己得分、每道题的答案以及自己所在的相应等级。学习平台经过数据分析将每位学生的诊断结果，每道测试题得分情况反馈给教师，帮助教师进一步调整教学，并利用数据挖掘技术实现个性化推荐服务。

3.学生个性化分组

平台结合学生的学习风格和水平检测分数自动将全班同学分为三个组，进行基于群组的个性化学习。教师可查看所有学生的组别情况、每组中的学生名单以及学生答题情况分析，在此过程中，教师也可根据学生的实际表现以及个性化认知特点，手动调整个别学生的分组情况。

4.个性化学习资源推送

教师提前将课程学习资源上传到平台，资源选择采用5分制来取舍备选资源与学习主题之间的相关度，5分代表备选资源与学习主题的相关度最大，1分代表资源与学习主题相关度很低。教师依据学生模型，根据分组情况，将差异化的学习资源分配到相应组别的学习端。学习资源的推送方式可以采用系统平台自行推送，也可以由教师结合实际进行手动推送。

根据学生水平检测得分发现，三组学生水平差异较大，一组的学生已经达到本单元的预期学习目标，无需重复练习，只需稍加复习即可，为这组学生推送的是用于拔高的拓展资源；二组的学生基本达到预期学习目标，但还有个别单词没有掌握，对句型Do you like...及I don’t like ...的应用缺乏灵活性，因此为他们推送的是适当拓展的巩固资源；三组的学生离单元要求有一定距离，为他们推送的是强化对单元内容的理解和记忆的基础资源。基于不同的资源布置了差异化的学习任务，以便有针对性地实现单元学习目标。不同组别学生推送的差异化学习资源及学习任务如下。

一组（拓展）。学习资源包括：（1）Other fruitn ouns （已学过的关于水果的单词，微视频）；（2）Fruits songs（含个别没学过的水果单词，微视频）；（3）I like peachs（含个别没学过的水果单词，微视频）。学习任务包括：（1）flas每次呈现三张水果图片，然后图片消失，学生快速猜测三个单词；（2）通过唱歌流利说出水果单词；（3）通过动画配音练习巩固本单元的水果单词，以及进餐时需表达的语言；（4）完成讨论版的讨论内容。

二组（巩固）。学习资源包括： 1.Other fruit nouns（已学过的关于水果的单词，微视频）；（2）Do you like... （已学过的关于水果的单词，微视频）；（3）I like peachs （含有个别没有学过的水果单词，微视频）。学习任务包括：（1）flas每次呈现三张水果图片，然后图片消失，学生快速猜测三个单词；（2）通过微视频中的角色扮演巩固句型Do you like...或I don’t like...或I like；（3）通过动画配音练习巩固本单元的水果单词和进餐时需表达的语言。

三组（基础）。学习资源包括 1 .Fruit nouns （已学过的关于水果的单词，flas）；2.Other fruit nouns（已学过的关于水果的单词，微视频）；3.Do you like（已学过的关于水果的单词，微视频）。学习任务包括：（1）采用头脑风暴法，看flash图片快速选出pear，apple，banana，orange，watermelon， grape，strawberry等有关水果的单词；（2）玩游戏“Happy Train”，根据图片和单词的排列顺利，猜猜最后一张是什么；（3）通过微视频学习，体验进餐情景中需表达的语言，Do you like...

5.学生开展个性化学习

学生基于测评结果和教师建议，依据教师推送的个性化学习资源和学习路径进行个性化学习。每个学生只能看到自己的内容，完成分组学习后，学生之间可以自行交流，也可以生动向老师申请进人上一组别的学习序列。

6.形成性评价

教师依据一定的指标，采取一定的手段对学生的学习过程和学习结果进行评价，可将测试结果及每次动态分组中作业完成情况纳入评价，也可查看学生的各种数据，如在线学习时长、登录系统次数、观看视频的频率、单元小测得分等，教师依据搜集的数据采用学习分析技术对学生进行形成性评价。

参考文献

[1]孔晶，郭玉翠，郭光武.技术支持的个性化学习：促进学生发展的新趋势[J].中国电化教育，2016，（4）：88-94.

[2]费龙，马元丽.发展个性化学习，促进教育公正――英国个性化学习基本理论及实践经验探讨[J].全球教育展望，2010，（8）：42-46.

[3]李广，姜英杰.个性化学习的理论建构与特征分析[J].东北师大学报（哲学社会科学版），2005，（3）：152-156.

[4]钟志荣.基于Web2.0环境的个性化学习模式建构与应用[J].中国电化教育，2012，（8）：107-110.

[5]郑云翔.信息技术环境下大学生个性化学习的研究[J].中国电化教育，2014，（7）：126-132.

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中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)12-20ppp-0c

The Research of the Intelligent Tutoring Systems of Computer Foundation Course Based on the Web

QIN Yue-xing1,2

(1. College of Computer Science & Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China; 2. Department of Mathematics and Computer Science, Qinzhou College, Qinzhou 535000, China)

Abstract: Because of the neglect of the students' leading role and differences, the traditional CAI teaching pattern couldn't teach students in accordance with their aptitude. While ICAI pattern follows the principle of "people oriented, student first", with the purpose of teaching students in accordance with their characteristic and the fulfillment of the self-adapted teaching, it respects students' individual differences and attaches great importance to the students' central role. Through the combination of the characteristic of ICAI, this paper puts forward a structural model for the intelligent teaching of Computer Foundation course based on the Web.

Key words: teaching pattern; knowledge model; student model; teacher model; intelligent tutoring systems

1 引言

21世纪是一个信息社会的时代，计算机技术的日益普及和“信息高速公路”的开通将会给人类带来一个崭新的信息化社会，信息资源的共享更是当今世界发展的大势所趋。这就要求当代大学生熟练掌握计算机技术，通过它学会获取信息、加工、处理信息的能力，学会分析问题和解决实际问题的能力。《计算机文化基础》作为高等院校学生接受计算机基础教育的入门公共课程，它的内容是当代大学生必须要掌握的计算机基本知识和基本操作，其目的是为了提高学生的综合素质，使学生掌握计算机应用技能，把计算机作为一种有效的工具，应用到学习生活和以后的工作中。而目前《计算机文化基础》的上课主要是计算机＋大屏幕投影，采用以同一本教材、以教师为中心、学生围着教师转的“你教我学”的“演播式”教学模式。这种教学模式相对呆板，师生之间的交互性差，学生完全处于一种被动的学习状态，而学生又都是来自全国各地，城乡差别，地区差别较大，计算机水平参差不齐。教师把教学内容“满堂灌”式地传输给学生，而入学前计算机水平较高的学生则会感觉到课堂内容太浅，没有学习兴趣；入学前计算机水平较低的学生却又感觉课堂内容太深，上课听不太懂、跟不上，难以理解和消化。所以，实际上这样的教学模式仍然没有走出传统上课的教师“教”学生“学”的旧有模式，学生过份地依赖于教师，没有学习的积极性和主动性。这种模式忽视学生的主体性和差异性，泯灭学生的学习兴趣，面对不同的学习对象，不能做到因材施教。而智能教学则坚持“以人为本，学生第一”的教学原则，充分尊重学生的个体差异性，根据学生不同的特点，实现因人施教，充分发挥学生的主体作用，让学生积极、主动地去学习，在有效调动学生的学习主动性基础上，注重培养学生分析、解决问题和实践创新的能力。为了实现《计算机文化基础》课最好的教学效果，使学生真正掌握到计算机知识与技能，本文提出了基于Web的《计算机文化基础》的智能教学并进行了系统的简单研究与设计。

2 智能教学概况

智能教学，也称智能计算机辅助教学，简称ICAI (Intelligent Computer Assisted Instruction)是计算机辅助教学的一个重要发展方向，是利用计算机技术模仿人类的教学能力，以学生为中心，计算机为媒介形成的一种开放式的交互教学。智能教学系统是以人工智能、计算机科学、认知科学、思维科学、教育学、心理学和行为科学等为理论基础，根据学生的实际情况，自动选取适合学生的教学内容和教学方法，对学生进行个别化教学，实现了教育界提倡的“因人施教”“自适应教学”，让学生积极、主动地去获取知识，体现了智能性。实际上智能教学就相当于是赋予计算机系统以智能，由计算机系统在一定程度上代替人类教师实现最佳的教学效果。

智能教学系统最显著的特征是它具有自适应性。它能根据每个学生的基础知识、水平和能力，制定相应的学习计划，面对不同个性的学生有针对性地进行个别化指导，并在学习过程中根据学生的具体学习情况和进度自动调整适合学生的教学内容和教学策略，以达到最好的教学效果。理想的智能教学系统应能够根据学生的实际情况选取教学内容、教学模式，对学生实施个别化教学，做到“因人施教”，将教学资源、教学模式优化组合起来，建立一个良好的教与学的互动环境，激发教与学双方的主动性和创造性。

目前随着Web技术的不断发展和成熟，基于Web的智能教学系统研究越来越受到人们的重视。在Web上构建智能教学系统，利用网络的功能实现分布式教学，可以不受时间和空间上的限制，同时可以接受多个用户的并发访问，用户可以随时随地享受教学资源，充分实现信息资源的共享，又可以在最大程度上满足每个用户的需求，真正做到“因材施教”，因此得到教育领域的广泛应用。

3 基于Web的《计算机文化基础》智能教学系统设计的构成

针对基于Web的《计算机文化基础》教学系统的特点，本文采用4个相互作用的模块：知识模型、学生模型、教师模型和交互模型来设计该系统。

3.1 知识模型

知识模型将领域知识以一种特定的结构存储在计算机中，根据不同的知识类型采用不同的存储结构。知识库作为智能教学系统的重要组成部分，主要解决教什么的问题（教学内容），表示教学领域的相关知识，以及相关问题的求解知识。实际上，知识表示是智能化系统首先要实现的部分。用于智能教学的教材内容的组织不是简单地将书本电子化，而是通过对学习内容模块化来确定知识的内在联系和认知顺序。

本系统的知识模型模块，对《计算机文化基础》教学内容知识库的表示，可以采用超文本表示方法，根据教学把课程内容分解成小单元，设置相应的内容链接。其特点包括：教学内容被组织成包含文字、声音、图形、图像、动画和视频等多媒体集成的超文本文件（HTML）文件，使教学内容更为丰富、形象、生动、充实。例如，《计算机文化基础》讲解格式化磁盘或安装操作系统的相关知识时，由于硬件和时间条件的关系，教师不可能把上课所用的机子格式化后重装系统演示给学生看，一般都是口头随便讲解，草草带过。但学生对这些内容又比较感兴趣，这样，想教无法教，想学又没学到，教与学出现矛盾！但是现在通过智能教学系统，可以把这些知识点做成步骤详细的flas作品挂在校园网上，学生通过校园网可以反复多次地观看，甚至可以下载保存到自己的电脑上，这样让学生积极、主动地去学习，从而达到掌握知识和形成技能的目的。通过智能教学系统，我们可以把一些在课堂上很难实现的知识很轻松、容易地教会学生，提高学生的学习积极性。

3.2 学生模型

学生模型是记录学生的基本信息和学习情况的模块，根据学生的学习基础、能力特征和个性特点智能教学系统要提供最适合学生需要的教学，针对不同的学习个体，做到因材施教，系统就必须充分了解当前的学习对象，需要把学习对象的各种认知特征、知识水平、学习能力等用适当的数据结构记录下来，作为选择教学内容和教学方法的依据。

学生模型在ICAI中构造了一种可靠的表示学生知识水平程度的数据结构，它记录着学生对知识的掌握程度，是学生知识结构的反映。学生模型监控学生的学习情况，依据学习的进度和学生的知识水平能力从试题库中调出相应的测试内容进行测试，并将测试结果的详细情况存储到学生信息库中，方便教师模型对学生信息的调用。学生模型的构造目的是评估学生的认知状态，并发现学生在认知过程中出现的错误。

本系统的学生模型模块主要用于帮助学生进行个性化的学习活动。主要有两个方面：(1)学生学习：系统提供多种学习方式供学生进行选择，根据学生的选择系统提供相应的学习资料或课件，给出相应的学习指导。比如，如果学生选择传授式学习，那么整个学习过程都处于计算机导师的直接控制之下，相当于传统的课堂教学下的学习；如果学生选择探索式学习，那么计算机导师就会提出相应的问题和提示，学生自主地浏览相关网页内容，在这些问题和提示下，完成主动性的学习；(2)学生练习：学生完成一个单元或阶段的学习后，系统提供相应的练习题给学生进行练习；在学生提交练习结果后，系统进行评估，给出进一步的学习建议，如果系统评估不过，则学生要重新进行该练习，直到学生掌握了该知识点才能进行下一步的学习，如果系统评估通过，则形成新的有针对性的练习，或者引导学生进入下一单元的学习；同时建立学生的个性化知识库，使系统能够进行有效的推理，形成启发式的自学策略。

3.3 教师模型

教师模型是模仿人类教师工作的一组程序，存放指导教学序列和教学方法，通过人机交互对知识模型和学生模型的分析，启动推理机工作，评价学生领域知识的掌握程度，提供指导的教学序列，并在最适当的时候显示最好的指导，进行启发式的高水平教学。

本系统的教师模型主要用于辅助教师编写教案。主要包括：(1)教案生成管理：系统根据教学知识模型和学生模型，结合已有的教学资源，通过一定的推理机制生成相应的教学策略，辅助教师作出有针对性的教学计划，编写个性化的计算机教案，同时提供教案库的管理和维护功能；(2)素材组织：按照教学知识模型库将各种类型的教学素材（如声音、图形、图像、视频等）进行组织和管理，建立教学素材与教学知识点之间的有机联系，并提供与常见多媒体课件编辑工具（如PowerPoint、Authorware、Flash）的链接，能够在常见的课件编辑工具中有效地利用已有教学素材。

3.4 交互模型

交互模型实现学生与知识、系统之间的交流，是教与学双向活动的人机界面。交互模型包括学生交互界面和教师交互界面。

本系统主要有两种基本的交流工具：(1)教师信箱：学生通过电子邮件的方式与教师之进行交流；(2)电子白板:电子白板是一个虚拟的协同的交互空间，供教师和学生进行同步或异步方式的交流。对在交流过程中产生的有价值的信息，用户将其作为知识进行提取存储起来，供以后再利用。

4 结束语

《计算机文化基础》是一门基础性、应用性、操作性比较强的学科，我们要找出一条适合《计算机文化基础》教学的新路子,充分发挥学生的主体作用。目前，有关基于Web的智能教学系统的研究和开发逐渐成为国内外研究的热点，本文针对《计算机文化基础》这门课研究探讨了一种基于Web的智能教学系统的构造方法，希望能构造出一个高效的基于Web的智能教学系统，从而真正实现《计算机文化基础》的智能化教学。

参考文献：

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[8] 罗梅, 王万森. 基于Web的智能教学系统的研究与实现[J]. 研究与设计,2006,22(9).

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一、多媒体CAI在初中化学教学中应用的必要性

化学研究物质的组成、结构、性质。许许多多的必须从微观上进行的研究，一般往往只能从宏观上观察现象，难以从微观角度让学生更详细地了解原理，即使是讲解，也显得苍白无力，有的化学反应极快，现象极不明显，这样，除了难以把握以外，也给学生理解和掌握化学基本知识带来了困难，而多媒体教学与教学的结合能解决这个问题。多媒体集各种文字、图形、图像、声音、动画、视频等各种信息传输手段为一体，具有很强的真实感和表现力，可以激发学习者的兴趣。例如，多媒体可以使无法用肉眼观察到的分子、原子等微观粒子放大，使学生能够看得到，加深印象，帮助理解；多媒体可以使原本很快的反应以合适的速度展现出来，让学生能够看得清楚，想得明白。多媒体的多感官刺激作用，有利于学生注意力的长期保持和获取知识。像这样既有形式又有内容的多媒体教学既提高了学生学习化学的兴趣，改善了课堂教学环境，又提高了化学教学的教学质量。在初中化学教学中应用多媒体CAI具有优越性。

二、多媒体CAI课件在初中化学教学中应用的内容

1.模拟对环境有较大污染且毒性较大，危险系数高的实验课堂化学实验。

学生实验一般总尽量选择较安全的实验，然而在初中化学中有许多危险的实验，如：H2与F2的反应、HF的制备、氢气与氧气混合爆炸实验、一些碱金属与水的反应等等，在反应过程中反应剧烈，容易爆炸，造成器皿损坏，人员伤亡。同时还有一些实验药品有剧毒，容易造成环境污染，人员中毒，如：H S的性质与制取实验，CO、SO 、Cl 等的毒性实验。这些实验采用CAI模拟，或用视频播放一些实验(主要是学校实验条件不能完成的实验，或不适宜学生实验和教师演示的危险实验)，既考虑了实验安全因素，又增强了学生的感性认识，还可以节约教学成本。如氯气的化学性质的教学中采用Flash播放氯气与金属、非金属反应的模拟实验。

2.演示难度较大、操作技术要求高的实验。

有一些化学实验，在实验室演示时由于受到各种因素的影响，往往不易成功，或现象不明显，影响教学效果，如银镜反应，氯化氢、氨气的喷泉实验，溶液配制实验，中和滴定实验等。如果用动画去演示，直接将实验过程用彩色图像显示出来，并将操作及要点加以分解，真实感极强，可以极大地减轻教师的负担，提高教学效果。

3.模拟反应速度过慢或过快的实验。

受时间因素及课堂节奏的制约，一些反应过慢的实验如Zn和稀H SO 的反应实验、铁的生锈实验、胶体的电泳实验、次氯酸的见光分解实验等无法在课堂上演示，同时有些化学反应瞬间完成，对其过程很难分步观察与判断。通过多媒体技术，教师可以模拟控制反应变化的速度，调整教与学的进度，从而便于学习者观察和思维。

4.模拟现象模糊，需反复观察的实验。

在初中化学中有许多化学实验现象并不明显，或实验现象虽然明显，但由于需观察的现象比较复杂，学生在实际观察时不能一下子较全面地观察清楚，如压强对N O 与NO 平衡混合气影响的实验。利用CAI在演示过实验后再反复模拟，并在学生易疏忽的细节处采用放大、定格、重复等手段，动态地、对比地模拟化学实验。不但可以提供鲜明的视觉信息，还能使学生学会从不同视点，不同层次观察事物，有助于其养成良好的观察习惯。

三、多媒体CAI在初中化学教学中的应用案例

我们以人民教育出版社2006年的新教材第二单元《我们周围的空气》为例来讨论多媒体CAI课件在初中化学教学中的应用。

1.对本课题学习内容的分析

对于本课题的学习内容有以下几方面：

（1）了解空气的主要成分。

（2）了解氧气、氮气、稀有气体等气体的主要用途。

（3）了解空气污染的危害性，培养学生关注环境、热爱大自然的情感。

（4）初步学习科学实验的方法，进行观察、记录，并初步学习分析实验现象。

2.创作软件的选择

由于在本课题中要求学生能够在一个具体的情境中进行学习，并且能够与课件本身进行很好的交互，所以课件软件选择Macromedia公司生产的Authorware这个软件进行创作。

3.课件的总体设计

四、多媒体CAI在初中化学教学中应用的前景展望

1.继续发挥其辅助作用

多媒体CAI虽然是在对传统实验课堂教学存在的弊端加以解决的基础上产生并得到广泛应用的，但不论是从它的定义还是适应范围来看，它都只是处在辅助地位的一种教学手段。因为，传统课堂教学虽然存在着不少的弊端，但是也不能全盘否定它，毕竟它还有自我完善的能力，而且在实验课堂教学中教师起的作用是不可忽视的。

2.向智能化CAI发展

随着计算机人工智能技术的高度发展，专家系统和人工智能技术将广泛应用于CAI中。它能模拟教师，允许学生与计算机进行双向问答式的交互活动，为学生提供新型的学习环境；鼓励学生提出问题并能理解学生用自然语言表达的提问；能够深入地了解学生的学习情况，检测和判断学生犯错误的原因并予以纠正；根据学生的学习特点和学习风格自动调整教学策略，进行自我修改和完善，动态地控制整个教学过程。但是，目前真正能够应用于实际的成熟的智能化CAI系统还很少，这将有赖于人工智能技术的进一步发展，是下一代CAI的研究热点。

3.向网络化学习发展

随着网络技术的发展和普及，校园局域网已走进了基础教育，这为网络化学习提供了必要的物质基础。在网络化学习中学生是知识的建构者，他们完全根据自己的兴趣或需要选择学习内容，可以在线咨询教师，也可以通过因特网获得大量的学习资料，自主地进行探索，或者与远距离的同伴进行合作学习。

参考文献：

［1］印永喜.21世纪的中心学科―化学［M］.北京：中国华侨出版社，1995.

［2］王强.高考化学实验题的命题发展趋势［J］.中学化学，1999，（11）.