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人工智能时代,如何破创客教育难题

来源 :转载 访问次数 : 发布时间 :2018-04-09

人工智能正以超出人们预想的速度迅猛发展。2017年7月8日,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,提出了“实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,支持开展人工智能竞赛,鼓励进行形式多样的人工智能科普创作”。2017年12月13日,工信部印发《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018—2020年)》,将国务院《新一代人工智能发展规划》中2020年的各项发展目标进一步明确为各项技术指标,为我国人工智能产业发展预测提供了有力依据。因此业界把2017年称为“AI”元年。

回想起2015年1月李克强到深圳考察柴火创客空间时曾提出“让众多‘创客’自由创业、能够成业”,让“创客”一词红遍了大江南北,2015年成为中国的“创客”元年,各地经过3年来的推进和发展,创客教育已进入了爆发期。但是,随着人工智能时代的到来,今后我国创客教育之路该何去何从?根据从事16年人工智能和智能机器人教学和研究的背景,本人结合近几年基于“智创空间”开展创客教育和STEAM教育的经历,经过分析、梳理和提炼,把推进创客教育过程中遇到的一些困惑和破解难题办法与大家分享。

人工智能时代创客教育的困惑

人工智能和创客教育时代的快速到来,让很多政府部门、学校和老师都猝不及防,对突如其来的创客教育还未做好迎战准备,在推进创客教育的过程中,在教育理念、教学模式、载体选择、配套教材、师资队伍和推进策略等方面都存在一系列的困惑和难题。

——缺少成熟的教育理念和推进策略。人工智能和创客教育都是近年来的研究热点领域,人来得太猛、太快,发展迅速、涉及面广、综合性强,教学上没有成功经验可循,教学内容不确定,教学目标不明确,教师缺乏教学经验,尚未形成成熟的教育理念。对一些教育主管部门,包括学校、教师和学生都是新的挑战,人工智能、创客教育和STEAM教育的前期研究较少,没有成功的经验可供借鉴,在推进创客教育的过程中遇到很多困惑和难题,缺少普及创客教育的指导意见和推进策略。

——缺少合适的教学模式和易选的实用载体。人工智能和创客教育所涉及很多内容都是新领域、新技术、新知识,如果仍然套用传统的教学模式显然已不适应,大多数老师都是摸着石头过河,教学随意、主观性强、效率不高,没有形成可复制、有效的教学模式。人工智能时代的到来,必须探索“互联网+”创客时代与之相配套的新型教学模式。

纵观目前国内创客教育的现状,开展创客教育的载体非常丰富,如人工智能技术、智能机器人、无人机(空中机器人)、智能汽车、3D打印技术、4D打印技术、虚拟与增强现实技术、物联网技术、Arduino开源软硬件、数控机床、激光切割机、Scratch创意编程、Scratch与机器人融合、App Inventor与机器人融合、可穿戴设备、创造发明、陶艺加工、厨艺烹饪、艺术剪纸、木工雕刻等都是基于STEAM教育多种学科知识的汇聚与融合,都可以作为创客教育的载体,没有好坏、高低和贵贱之分,这也让很多学校和老师眼花缭乱、无所适从。

——缺少实用的配套教材和精干的师资队伍。人工智能和创客教育在我国起步较晚,前期积累较少,基于人工智能开展创客教育的配套教材少之又少,以智能机器人为例,中小学校应用的各种智能机器人软、硬件互不兼容,一些公司推出的教材类似产品说明书且互不通用,不具备教育性、科学性和实用性,适合中小学的创客教育教材严重缺短。

人工智能、创客教育和STEAM教育都是涉及多个学科,对教师的综合素质、跨学科的能力和动手实践能力要求较高,要求教师必须具备跨界与融合的特质。但现在的教师上大学时还没有这些专业,都是从其他学科转行而来,白手起家,没有经过系统的相关专业知识培训,有的是靠主观兴趣自学,有的是领导硬性摊派,学校创客教育师资严重匮乏。

创建智能机器人“学·做·创”教学模式

人工智能和创客教育的最大特征是“创新”,创新是人的实践行为,是用现有的知识和物质,在特定的环境中改进或创造新的事物。但创新又不能天马行空、违背客观规律、违背伦理道德,在创意智造的过程中,不能只强调创新,还要遵守客观规律和伦理道德,“以人为本”“以德为先”,创造发明出对社会有用的创客作品。构建“立德树人”创新教育理念,培养对国家有用的复合型创新人才。

笔者根据多年智能机器人教育的经历,为破解中小学智能机器人教学和普及活动中存在的突出问题,借鉴发达国家和地区的成功经验,通过行动研究、探索实验、归纳总结、创新设计、理论建构等过程,创建了适用智能机器人教学的“学·做·创”教学模式,同时适用于人工智能时代的创客教育。

作为“智创空间”创始人,我们从2002年开始从事智能机器人教育,通过16年的积累在机器人教育方面取得一定的研究成果,并对智能机器人情有独钟,因此“智创空间”载体的选择以智能机器人为主体向周边进行拓展和延伸。2015年重点以智能机器人设计制作、3D打印技术在机器人中的应用和Scratch与机器人融合作为创客教育“三剑客”,2016年迎来“VR元年”的到来,载体选择又引入了虚拟与增强现实技术(含可穿戴设备)、无人机(空中机器人)和App Inventor与机器人融合作为创客教育“新三剑客”进行了拓展实验。

创客教育载体的选择不能一成不变,应该把人工智能、4D打印、物联网等新技术引入到创客教育领域。创客载体的选择没有统一的标准,只要根据本地具体情况和教师的特长,无论采用何种载体,只要适合学校、教师和学生操作,能发挥其最大效能,就是最好的载体。

智创空间,解决学校缺少创客教师难题

为解决学校缺少创客教师的难题,广州市教育信息中心作为市级教育支撑服务管理机构便承担了创客教育培训的任务。“智创空间”团队根据不同情况开设了丰富多彩的教师继续教育课程,几年来分别以面授课程、网络课程、专题培训和专家讲座的形式培训教师6580人次。为全国各地培训了一批骨干创客教师,充实了创客教育队伍,为部分学校解决缺少创客教师的难题。

学校建成了创客空间,购买了相关设备后,还必须要有与之相配套的教材才能更好地实施创客教育。为此,“智创空间”团队基于创客教育“三剑客”和创客教育“新三剑客”开发了一系列创客教育与STEAM教育教材,如创客教育与创新应用教材《智能机器人制作与程序设计》,创客教育与STEAM教育教材《Scratch与机器人创新设计》(初级篇、中级篇和高级篇)出版,又陆续开发完成了《3D打印技术应用与创新设计》《App Inventor与机器人创新设计》等一系列教材待出版。从而解决了缺少创客教材的难题。

“智创空间”团队经过探索实验,通过线下与线上空间联动,构建了一套实用的创客教育推进策略:面向中小学校组建创客教育协作联盟;面向社会大众开放创客教育科普基地;面向教师开设创客教育继续教育课程;面向学生开设创客教育体验活动课程;面向家长开设创客教育亲子互动课程;面向偏远地区开展创客教育普及活动。应用这种推进策略,“智能空间”团队到全国各地通过专题讲座形式培训教师、学生和家长11460人次,接待来自国内外专家、学者来访5千多人次,取得了良好的社会效益。

(作者单位:广州市教育信息中心)