人工智能實驗室建設(shè)背景
2017年7月,國務(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，鼓勵廣大科技工作者投身人工智能的科普與推廣，全面提高全社會對人工智能的整體認知和應(yīng)用水平。實施全民智能教育項目，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)新基地平臺等的科普作用”、“鼓勵科學(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》強調(diào)“支持部分學(xué)校引入人工智能教學(xué)實驗，推動教師主動適應(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行動計劃》，要求落實“信息素養(yǎng)全面提升行動”，“將學(xué)生信息素養(yǎng)納入學(xué)生綜合素質(zhì)評價”，“充實適應(yīng)信息時代、智能時代發(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，這毫無疑問會深層次推動信息技術(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)生在新的社會就業(yè)體系和人生價值坐標系中準確定位自己。教育目標、教育理念的改變將加速推動培養(yǎng)模式、教材內(nèi)容、教學(xué)方法、評價體系、教育治理乃至整個教育體系的改革創(chuàng)新。
1、開設(shè)人工智能課程的教育價值
◆提高信息素養(yǎng)
◆培養(yǎng)多種思維能力和多樣化問題解決能力
◆提高學(xué)生的邏輯思維能力
◆促進個性化學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才
◆激發(fā)對信息技術(shù)未來的追求
2、開設(shè)人工智能課程的必要性和可行性
◆人工智能在社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，越來越多的人需要了解和接觸人工智能
◆目前我國已基本具備了實施人工智能基礎(chǔ)教育的條件
中小學(xué)人工智能實驗室建設(shè)的設(shè)計思想
為師生提供探索人工智能技術(shù)的認知入口
當前學(xué)校教育仍以語數(shù)外、物理化等傳統(tǒng)學(xué)科為主，缺乏對前沿技術(shù)的正確認識，獲取人工智能相關(guān)知識的主要來源是網(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)實際，這都使得無法對人工智能的技術(shù)原理、科技發(fā)展、應(yīng)用場景等有正確認識，不利于為未來社會變革做準備，所以需要為廣大師生提供正確探索和認知人工智能的入口。
◆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、由淺入深地了解深奧的人工智能相關(guān)知識，滿足學(xué)生走近科學(xué)、了解前沿科技的需求，提升學(xué)生對人工智能的認識,培養(yǎng)編程思維、計算思維和創(chuàng)新思維。同時，學(xué)生能夠在任務(wù)挑戰(zhàn)和項目式學(xué)習(xí)的過程中，充分鍛煉自己的溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等核心素養(yǎng)，助力學(xué)生未來發(fā)展。
人工智能實驗中心建設(shè) AI課程目標
課程目標
人工智能創(chuàng)新教育課程的目標不是泛泛的科普，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)生為未來的工作、學(xué)習(xí)和生活做好準備。
具體可分為:
(一)知識與技能目標
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。
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.了解智能語音、計算機視覺等技術(shù)原理。
4.了解人工智能在生活中的實際應(yīng)用場景。
5.能夠利用人工智能技術(shù)，通過簡單的編程，完成指定任務(wù)。
(二)過程與方法目標
1.通過對人工智能技術(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。
2.通過小組協(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.通過項目式學(xué)習(xí)的方式，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和對人工智能技術(shù)的應(yīng)用能力。
人工智能實驗室的功能與特點
人工智能實驗室的功能與特點主要有以下幾個方面：
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
人工智能實驗中心的建設(shè)，可以幫助學(xué)生以有趣的方式、由淺入深地了解深奧的人工智能相關(guān)知識，滿足學(xué)生走近科學(xué)、了解前沿科技的需求，提升學(xué)生對人工智能的認識，培養(yǎng)編程思維、計算思維和創(chuàng)新思維。同時，學(xué)生能夠在任務(wù)挑戰(zhàn)和項目式學(xué)習(xí)的過程中，充分鍛煉自己的溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等核心素養(yǎng)，助力學(xué)生未來發(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)新需要創(chuàng)新型人才，人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在于教育，中小學(xué)生是祖國的未來，其肩負著建設(shè)偉大祖國的歷史使命，只有大力實施中小學(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)新型提供根本動力和全面保障。同時，當傳統(tǒng)的應(yīng)試教育到達瓶頸，學(xué)校更需要以素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育為抓手，著眼未來，打造特色，建立新時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、通過使用人工智能實驗室中實驗儀器，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。
4、通過使用人工智能實驗室中實驗儀器，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)用的基本過程和實現(xiàn)原理。
5、通過使用人工智能實驗室中實驗儀器，了解特定領(lǐng)域（如機器學(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，通過具體案例了解這些工具的特點、應(yīng)用模式及局限性。
6、利用開源人工智能應(yīng)用框架，搭建簡單的人工智能應(yīng)用模型，并能根據(jù)實際需求配置適當?shù)沫h(huán)境、參數(shù)及自然交互方式等。
7、通過智能系統(tǒng)的應(yīng)用體驗，了解社會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，增強安全防火意識和責任感。
8、人工智能實驗室中實驗儀器具有互動功能，通過簡單直觀的實物模型表現(xiàn)復(fù)雜深奧的人工智能科學(xué)原理。既能吸引學(xué)生動手參與，又能讓學(xué)生在娛樂之中思考和學(xué)到知識，真正做到寓教于樂。其實質(zhì)就是從簡單中體會深奧，在娛樂中學(xué)到知識，從而達到科技普及的目的。
9、人工智能實驗室是一個良好的科技創(chuàng)作中心，以生動的、可以讓學(xué)生動手操作參與做實驗的實物展教形式，通過學(xué)生動手動腦啟迪思維，從而激發(fā)科技創(chuàng)作興趣?；芋w驗主題有利于培養(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)探究實驗學(xué)習(xí)，可以較好地培養(yǎng)分析問題和解決問題的綜合能力。
中小學(xué)人工智能實驗室的構(gòu)成
教學(xué)設(shè)計：人工智能創(chuàng)新教育教學(xué)設(shè)計充分考慮教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、趣味性、可行性，將深奧難懂的人工智能知識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、動手實踐、總結(jié)分享等能力，通過“少量教師講授+大量學(xué)生實踐”的方式，讓學(xué)生獲得人工智能知識的同時，培養(yǎng)綜合能力。以下為教學(xué)設(shè)計示例:
配套資源：人工智能實驗室由智能家居機器人、智能快遞套件、智能采摘機器人、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、腦控對抗機器狗、書畫與分揀搬物機器人、聽話的智能手、智能月球車制作套件、智能變形車、智能小象、恐龍機器人、腦控機器人、可編程智能步行馬、畫像機器人等系列儀器組成。這些儀器集科學(xué)性、知識性、趣味性、操作性于一體，以直觀的形式演示出來。學(xué)生親自操作，動腦動手，發(fā)現(xiàn)其中的奧妙，掌握其中的科學(xué)原理。
