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《中国信息技术教育》:张院长您好,感谢您在百忙中接受我的采访。这几天我在哈尔滨走访了多所中小学校,印象最深刻的是很多学校开设了有关智能机器人的兴趣班或校本课程,请问哈尔滨市为什么要把机器人教学作为信息技术教育的一个突破口?机器人教学对学生来说意味着什么?
张丽华:自2000年国家教育部下发《关于在中小学普及信息技术教育的通知》以来,哈尔滨市教育局在“建网就是建学校”理念的指引下,中小学校建设了计算机网络,开设了信息技术教育课程,使得学生的信息素养、综合能力、创新精神有了跨越式的提高。
但是,随着计算机的进一步普及和信息技术教育课程的深入开展,我们面临了新的问题:在现行的信息技术教育课程中,主体内容是一些常用计算机软件的应用的学习,以及借助相应的软件或者互联网进行信息的获取、加工等操作的学习,缺少了对自然界的声、光、磁等形式的信息获取、处理方面的内容,从而造成了一种现象——一提到信息处理,多数师生马上想到的是通过互联网搜索信息,通过计算机和相应的软件进行处理和展示,而忽略了其实还有其他很多的信息获取、处理的技术和方法,这就造成学生缺少通过自身实践直接与客观环境交互进行信息采集、处理、创新的深切体验,而实际的科学研究、科技创新则更需要这种直接的体验。那么,如何弥补学生在获得原始直接信息方面的缺失呢?有没有一种平台可以引入中小学信息技术课堂,用来解决这一问题呢?
基于哈尔滨市前期信息技术教育工作的良好基础,着眼未来社会对人才培养的基本要求,凭借对于信息技术领域新科技的了解,哈尔滨市教育研究院的相关领导敏锐地认识到:人工智能与机器人科学,将在不久的将来弥补当前信息技术教育的不足,使信息技术课程变得更加完善。
从教育承担的使命来看,信息社会对教育提出的全新要求是:全面发展学习者智能,培养具有较高信息素养和创新素质的综合型人才。信息技术课程,作为适应信息时代的一门新兴学科,其基本思想是通过对信息的获取、加工、管理、传播的技术、方法等知识与技能的学习、应用和创新,从而培养和提高学习者的信息素养和创新素质。
人工智能与机器人科学,融合了计算机、机械、电子、通讯、控制等声、光、电、磁多个学科领域的知识,其核心是目前被称为前沿科学的人工智能理论和技术,因此,这门课程对学生的知识结构将是一种多学科整合的建构。另一方面,智能机器人的基本特征是感知—判断—决策—行动,即获取环境的直接信息,然后经过分析判断,进而做出反馈或行动。这一过程比单纯的网络上的信息的获取、加工要复杂得多,即使机器人系统完成一个比较简单的动作,也需要综合应用多种知识和技能。而且,在实施机器人项目的活动中,通过亲手组装机器人系统、检测调整传感器、编制调试控制程序等工作,能够使学生的综合知识水平得到提高,使他们的动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新意识和能力等得到全方位训练和提升,对进行学科知识渗透、培养素质全面的创新型人才具有重要的作用。
通过人工智能与机器人课程的学习,学生可以了解和具备除网络和计算机以外的更多的信息加工和处理的知识、方法和能力,将其引进课程教学必将给信息技术教育增添新的活力,将是培养和提升中小学生综合能力、信息素养、创新精神的优秀平台之一。
《中国信息技术教育》:看来人工智能与机器人教育对学生来说确实大有裨益。那么,在推进这项活动的过程中,哈尔滨市教研院是从哪些方面入手的?您有哪些经验可以与大家分享吗?
张丽华:人工智能与机器人教育,具有很强的综合性、应用性、创新性和挑战性,具体表现为:知识体系涵盖了诸多学科,学习作品可以与生产生活密切相关,学习成果的完成需要发挥想象力和创造性,作品的完成过程时刻充满了挑战。这些特点使得这一课程在激发学生学习兴趣、训练综合能力、培养创新精神等方面具有强大的潜力和作用。从素质教育的要求出发,在人工智能与机器人教育的实施过程中,我们正是坚持了“培养学生创新精神、提高学生综合素质”的根本原则。具体说,我们主要是有步骤地开展了几个方面的工作。
第一,以广泛调研为前提,师资培训先行,培养人工智能与机器人教育的种子。
哈尔滨市人工智能与机器人教育工作的开展是在广泛的前期调研的基础上逐步开展起来的。时间最早可以追溯到2003年。当时,我院的信息技术教研部在信息技术教研工作实践中,初步接触到了机器人科学,感觉到这门科学有可能在未来的信息技术教育中发挥重要的作用。于是,便展开了相关方面的大量调研工作,甚至亲自到北京、上海等地进行实地考察。随着调研工作的深入,越来越感觉到机器人科学对于促进中小学生的全面发展具有不可估量的作用,于是,决定在哈尔滨市的信息技术教育领域内尝试引进人工智能与机器人科学。
对于哈尔滨市的广大中小学教师而言,人工智能与机器人科学还是一门陌生的科学。因此,我们把师资水平的提高作为了一项重要的前期工作,开展了卓有成效的系列培训。
师资培训工作分为两个层面进行:一个层面是普及培训,主要通过教研活动、专题讲座等形式进行,目的是帮助尽可能多的信息技术教师了解人工智能和机器人的一些常识、应用以及发展趋势等;另一个层面是提高培训,这个层面针对的是一些基础好、积极性高的教师,采取的方式是除了参与普及层面的培训之外,还要参加课堂教学培训和专题教研,培训内容包含了人工智能与机器人课程的高层次知识和技能、开展人工智能与机器人课程教学的相关教育教学理论和方法等。在2003年至2005年间,参与普及层面培训的教师近1500人,参加提高层面培训的教师有200余人,其中,参加提高层面培训的绝大部分教师,都具备了进行人工智能与机器人课程教学的能力。
第二,以扎实科研为先导,组建学生团队,涵养人工智能与机器人教育的基础土壤。
基础教育是一项牵一发而动全身的工程。人工智能与机器人科学引进中小学,是哈尔滨市基础教育阶段一个全新的课题。为了能够更好地开展人工智能与机器人教育,我们采取了“以学生兴趣小组为切入点,以相关课题研究为先行者”的策略,围绕人工智能与机器人教育开展了一系列教育科研工作。主要的课题项目包括:《以智能机器人项目活动,提高信息素养、培养创新素质的研究》(哈市教育科学研究“十五”规划重大子课题)、《在中小学信息技术教育课程中开展智能机器人教育的研究》(黑龙江省教育科学 “十一五”规划重点课题)。
具体做法是:在信息技术教育工作水平较高且乐于在人工智能与机器人教育方面开展工作的学校中建立课题研究基地,各个基地从自己的实际情况出发,建立不同规模的学生兴趣小组,配备专门的教师负责和人工智能与机器人教育有关的工作。以兴趣小组的学生和相关教师为主体,围绕如何开展人工智能与机器人教育、如何通过教育机器人平台促进学生的全面发展等问题进行课题实验研究。相关教育科研的扎实开展,获得许多有价值的第一手数据,为进一步将人工智能与机器人教育引进中小学课堂奠定了基础。
与此同时,在考察了多个教育机器人平台的基础上,选定了具有功能完善、成本低廉、可以自由组装等优点的教育机器人平台,并且编写了《人工智能与机器人》小学版、初中版、高中版等系列教材,由教育科学出版社正式出版。
在教材的编写上,遵循的基本原则是以培养学生创新精神、提高学生综合素质为目标,特别强调过程性学习,即强调学生在参与机器人项目的过程中掌握知识、形成能力、提高素质、完善人格,因此,教材每一单元的内容都力求通过完成项目任务的方式呈现,具体教学中则应该以项目任务创设情境、以提出问题驾驭课堂、以过程参与达成目标。
张丽华:自2000年国家教育部下发《关于在中小学普及信息技术教育的通知》以来,哈尔滨市教育局在“建网就是建学校”理念的指引下,中小学校建设了计算机网络,开设了信息技术教育课程,使得学生的信息素养、综合能力、创新精神有了跨越式的提高。
但是,随着计算机的进一步普及和信息技术教育课程的深入开展,我们面临了新的问题:在现行的信息技术教育课程中,主体内容是一些常用计算机软件的应用的学习,以及借助相应的软件或者互联网进行信息的获取、加工等操作的学习,缺少了对自然界的声、光、磁等形式的信息获取、处理方面的内容,从而造成了一种现象——一提到信息处理,多数师生马上想到的是通过互联网搜索信息,通过计算机和相应的软件进行处理和展示,而忽略了其实还有其他很多的信息获取、处理的技术和方法,这就造成学生缺少通过自身实践直接与客观环境交互进行信息采集、处理、创新的深切体验,而实际的科学研究、科技创新则更需要这种直接的体验。那么,如何弥补学生在获得原始直接信息方面的缺失呢?有没有一种平台可以引入中小学信息技术课堂,用来解决这一问题呢?
基于哈尔滨市前期信息技术教育工作的良好基础,着眼未来社会对人才培养的基本要求,凭借对于信息技术领域新科技的了解,哈尔滨市教育研究院的相关领导敏锐地认识到:人工智能与机器人科学,将在不久的将来弥补当前信息技术教育的不足,使信息技术课程变得更加完善。
从教育承担的使命来看,信息社会对教育提出的全新要求是:全面发展学习者智能,培养具有较高信息素养和创新素质的综合型人才。信息技术课程,作为适应信息时代的一门新兴学科,其基本思想是通过对信息的获取、加工、管理、传播的技术、方法等知识与技能的学习、应用和创新,从而培养和提高学习者的信息素养和创新素质。
人工智能与机器人科学,融合了计算机、机械、电子、通讯、控制等声、光、电、磁多个学科领域的知识,其核心是目前被称为前沿科学的人工智能理论和技术,因此,这门课程对学生的知识结构将是一种多学科整合的建构。另一方面,智能机器人的基本特征是感知—判断—决策—行动,即获取环境的直接信息,然后经过分析判断,进而做出反馈或行动。这一过程比单纯的网络上的信息的获取、加工要复杂得多,即使机器人系统完成一个比较简单的动作,也需要综合应用多种知识和技能。而且,在实施机器人项目的活动中,通过亲手组装机器人系统、检测调整传感器、编制调试控制程序等工作,能够使学生的综合知识水平得到提高,使他们的动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新意识和能力等得到全方位训练和提升,对进行学科知识渗透、培养素质全面的创新型人才具有重要的作用。
通过人工智能与机器人课程的学习,学生可以了解和具备除网络和计算机以外的更多的信息加工和处理的知识、方法和能力,将其引进课程教学必将给信息技术教育增添新的活力,将是培养和提升中小学生综合能力、信息素养、创新精神的优秀平台之一。
《中国信息技术教育》:看来人工智能与机器人教育对学生来说确实大有裨益。那么,在推进这项活动的过程中,哈尔滨市教研院是从哪些方面入手的?您有哪些经验可以与大家分享吗?
张丽华:人工智能与机器人教育,具有很强的综合性、应用性、创新性和挑战性,具体表现为:知识体系涵盖了诸多学科,学习作品可以与生产生活密切相关,学习成果的完成需要发挥想象力和创造性,作品的完成过程时刻充满了挑战。这些特点使得这一课程在激发学生学习兴趣、训练综合能力、培养创新精神等方面具有强大的潜力和作用。从素质教育的要求出发,在人工智能与机器人教育的实施过程中,我们正是坚持了“培养学生创新精神、提高学生综合素质”的根本原则。具体说,我们主要是有步骤地开展了几个方面的工作。
第一,以广泛调研为前提,师资培训先行,培养人工智能与机器人教育的种子。
哈尔滨市人工智能与机器人教育工作的开展是在广泛的前期调研的基础上逐步开展起来的。时间最早可以追溯到2003年。当时,我院的信息技术教研部在信息技术教研工作实践中,初步接触到了机器人科学,感觉到这门科学有可能在未来的信息技术教育中发挥重要的作用。于是,便展开了相关方面的大量调研工作,甚至亲自到北京、上海等地进行实地考察。随着调研工作的深入,越来越感觉到机器人科学对于促进中小学生的全面发展具有不可估量的作用,于是,决定在哈尔滨市的信息技术教育领域内尝试引进人工智能与机器人科学。
对于哈尔滨市的广大中小学教师而言,人工智能与机器人科学还是一门陌生的科学。因此,我们把师资水平的提高作为了一项重要的前期工作,开展了卓有成效的系列培训。
师资培训工作分为两个层面进行:一个层面是普及培训,主要通过教研活动、专题讲座等形式进行,目的是帮助尽可能多的信息技术教师了解人工智能和机器人的一些常识、应用以及发展趋势等;另一个层面是提高培训,这个层面针对的是一些基础好、积极性高的教师,采取的方式是除了参与普及层面的培训之外,还要参加课堂教学培训和专题教研,培训内容包含了人工智能与机器人课程的高层次知识和技能、开展人工智能与机器人课程教学的相关教育教学理论和方法等。在2003年至2005年间,参与普及层面培训的教师近1500人,参加提高层面培训的教师有200余人,其中,参加提高层面培训的绝大部分教师,都具备了进行人工智能与机器人课程教学的能力。
第二,以扎实科研为先导,组建学生团队,涵养人工智能与机器人教育的基础土壤。
基础教育是一项牵一发而动全身的工程。人工智能与机器人科学引进中小学,是哈尔滨市基础教育阶段一个全新的课题。为了能够更好地开展人工智能与机器人教育,我们采取了“以学生兴趣小组为切入点,以相关课题研究为先行者”的策略,围绕人工智能与机器人教育开展了一系列教育科研工作。主要的课题项目包括:《以智能机器人项目活动,提高信息素养、培养创新素质的研究》(哈市教育科学研究“十五”规划重大子课题)、《在中小学信息技术教育课程中开展智能机器人教育的研究》(黑龙江省教育科学 “十一五”规划重点课题)。
具体做法是:在信息技术教育工作水平较高且乐于在人工智能与机器人教育方面开展工作的学校中建立课题研究基地,各个基地从自己的实际情况出发,建立不同规模的学生兴趣小组,配备专门的教师负责和人工智能与机器人教育有关的工作。以兴趣小组的学生和相关教师为主体,围绕如何开展人工智能与机器人教育、如何通过教育机器人平台促进学生的全面发展等问题进行课题实验研究。相关教育科研的扎实开展,获得许多有价值的第一手数据,为进一步将人工智能与机器人教育引进中小学课堂奠定了基础。
与此同时,在考察了多个教育机器人平台的基础上,选定了具有功能完善、成本低廉、可以自由组装等优点的教育机器人平台,并且编写了《人工智能与机器人》小学版、初中版、高中版等系列教材,由教育科学出版社正式出版。
在教材的编写上,遵循的基本原则是以培养学生创新精神、提高学生综合素质为目标,特别强调过程性学习,即强调学生在参与机器人项目的过程中掌握知识、形成能力、提高素质、完善人格,因此,教材每一单元的内容都力求通过完成项目任务的方式呈现,具体教学中则应该以项目任务创设情境、以提出问题驾驭课堂、以过程参与达成目标。