K-12視野下的人工智能與機(jī)器人教育課件

K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育

AI的教育應(yīng)用之分類AI與機(jī)器人教育課程基于標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人競(jìng)賽課程關(guān)于AI&R課程改革的設(shè)想面向K12的AI應(yīng)用系統(tǒng)案例K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育AI的教AI的教育應(yīng)用之分類借鑒：“計(jì)算機(jī)的教育應(yīng)用”3L分類（按應(yīng)用對(duì)象分類）：學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)(Learnaboutcomputer)；用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)(Learnwithcomputer)；從計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)(Learnfromcomputer)。

同理，“AI的教育應(yīng)用”3L分類：學(xué)習(xí)AI(LearnaboutAI)

把AI作為學(xué)習(xí)對(duì)象，內(nèi)容包括AI的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能及其對(duì)社會(huì)的影響等。用AI學(xué)習(xí)(LearnwithAI)

學(xué)生把AI技術(shù)與工具作為學(xué)習(xí)工具，主要包括用AI來處理信息。從AI學(xué)習(xí)(LearnfromAI)

教師把AI作為一種輔助的教學(xué)工具來輔助教學(xué)、輔助測(cè)試、輔助備課、管理教學(xué)等工作。AI的教育應(yīng)用之分類借鑒：“計(jì)算機(jī)的教育應(yīng)用”3L分類（按應(yīng)面向k12的人工智能的教育應(yīng)用研究框架學(xué)人工智能走進(jìn)人工智能的神秘殿堂人工智能與高中人工智能課程人工智能語(yǔ)言與程序知識(shí)及其表示人機(jī)博弈與智能化搜索推理技術(shù)與專家系統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器翻譯與自然語(yǔ)言處理人工智能的進(jìn)一步探索用人工智能

用人工智能技術(shù)優(yōu)化教學(xué)智能教學(xué)系統(tǒng)概述智能教學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與技術(shù)智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)智能化答疑系統(tǒng)智能化教育決策支持系統(tǒng)基于Web的智能化教學(xué)系統(tǒng)智能代理技術(shù)的教育應(yīng)用典型系統(tǒng)實(shí)例分析教人工智能

課程改革視野中的人工智能人工智能教育概述高中人工智能課程的目標(biāo)與要求人工智能課程的國(guó)際比較人工智能課程的教學(xué)設(shè)計(jì)人工智能課程的教學(xué)策略人工智能課程的教學(xué)評(píng)價(jià)教學(xué)平臺(tái)與教學(xué)案例人工智能教學(xué)存在的問題與對(duì)策機(jī)器人教育

機(jī)器人教育與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)器人與機(jī)器人教育教育機(jī)器人的構(gòu)成與原理機(jī)器人課程的目標(biāo)與教學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)器人課堂教學(xué)的實(shí)施與評(píng)價(jià)機(jī)器人競(jìng)賽的類型與規(guī)則機(jī)器人競(jìng)賽的輔導(dǎo)與組織人工智能技術(shù)與智能機(jī)器人機(jī)器人教育存在的問題與對(duì)策面向k12的人工智能的教育應(yīng)用研究框架學(xué)人工智能用人工智人工智能課程研究2022/12/95張劍平張家華著人民教育出版社2009.6我們的工作：人工智能課程研究2022/12/85張劍平張家華著我們的2022/12/9多媒體技術(shù)應(yīng)用

算法與程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用人工智能初步

信息技術(shù)基礎(chǔ)必修

（2學(xué)分）選修

（2+X學(xué)分）12345高中《信息技術(shù)》課程中的人工智能選修課

我國(guó)教育部在高中《信息技術(shù)》課程的標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)正式將人工智能列入信息技術(shù)基礎(chǔ)課程并設(shè)置了選修模塊，它意味著人工智能教育在普及層面上進(jìn)入了一個(gè)新的階段。2022/12/8數(shù)據(jù)管理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用人工智能初步2022/12/97高中AI&R課程目標(biāo)AI課程的總目標(biāo)：了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿，體驗(yàn)若干典型人工智能技術(shù)的應(yīng)用，感受人工智能對(duì)學(xué)習(xí)和生活的影響，激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來的追求。機(jī)器人課程的目標(biāo)：知道單片機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)的基本知識(shí)能設(shè)計(jì)與制作(單片機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的)簡(jiǎn)易自動(dòng)控制機(jī)器人或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)。2022/12/87高中AI&R課程目標(biāo)AI課程的總目標(biāo)：1、基本概念能描述人工智能的概念與基本特點(diǎn)2、知識(shí)及其表達(dá)列舉人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域掌握知識(shí)的概念、知識(shí)表達(dá)的基本方法3、推理與專家系統(tǒng)

演示或使用簡(jiǎn)單的產(chǎn)生式專家系統(tǒng)軟件知道專家系統(tǒng)正向、反向推理的基本原理學(xué)會(huì)使用一個(gè)簡(jiǎn)易的專家系統(tǒng)外殼4、人工智能語(yǔ)言與問題求解

學(xué)會(huì)使用一種人工智能語(yǔ)言求解簡(jiǎn)單問題了解狀態(tài)空間的概念與方法了解用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行搜索，知道啟發(fā)式搜索2022/12/98高中AI課程：內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1、基本概念2022/12/88高中AI課程：內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1.單片機(jī)及其控制程序（1）知道單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用。（2）知道單片機(jī)的基本組成及工作過程。（3）知道單片機(jī)集成電路引腳的功能。（4）了解一種單片機(jī)編程語(yǔ)言，掌握一種單片機(jī)常用的編程指令。（5）學(xué)會(huì)用指令編制簡(jiǎn)單控制的程序，并能根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行修正。（6）能操作單片機(jī)編程器將編寫的程序燒結(jié)固化。2.單片機(jī)與控制電路（1）了解電子控制系統(tǒng)的基本組成，知道單片機(jī)是一種使用廣泛的控制電路。（2）知道常見的傳感器及其作用。（3）了解繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并能掌握簡(jiǎn)單的使用方法。（4）能用傳感器、單片機(jī)和繼電器等安裝一個(gè)簡(jiǎn)單控制裝置，并進(jìn)行試驗(yàn)。3.單片機(jī)與傳動(dòng)機(jī)械（1）知道一般機(jī)械的組成，了解常見的機(jī)械傳動(dòng)的方式。（2）了解常見齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、形式和應(yīng)用，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的齒輪傳動(dòng)比。（3）能按照裝配圖樣安裝簡(jiǎn)單的齒輪裝置，并進(jìn)行調(diào)試。（4）了解常見的連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，能設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)單的連桿裝置。（5）能設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)械，并進(jìn)行安裝和調(diào)試。（6）能設(shè)計(jì)和制作一個(gè)由傳感器、單片機(jī)、繼電器、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的簡(jiǎn)易機(jī)器人或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并能通過試驗(yàn)完成2～3個(gè)規(guī)定的動(dòng)作。高中“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”課程標(biāo)準(zhǔn)1.單片機(jī)及其控制程序高中“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”課程標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人競(jìng)賽是機(jī)器人課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充形式目前情況:競(jìng)賽游離于課堂教學(xué)之外。IgorMverner(1999)研究了基于競(jìng)賽的機(jī)器人課程RobinR.Murphy(2000)提出將競(jìng)賽與課程進(jìn)行整合機(jī)器人教育研討會(huì)——美國(guó)TSA協(xié)會(huì)（TechnologyStudentAssociation）2006會(huì)議主題：通過使用以標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的機(jī)器人競(jìng)賽評(píng)價(jià)來加強(qiáng)STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育提出以下列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的，適于高中生的“機(jī)器人競(jìng)賽課程開發(fā)框架美國(guó)國(guó)家科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（NSTA）技術(shù)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（ITEA）職業(yè)生涯標(biāo)準(zhǔn)(CCSS)國(guó)家數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(NCTM）機(jī)器人課程開發(fā):基于標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)賽課程機(jī)器人競(jìng)賽是機(jī)器人課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充形式機(jī)器人課程開發(fā):基于NSTA標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人課程內(nèi)容機(jī)器人技能學(xué)生評(píng)價(jià)職業(yè)發(fā)展·概念和過程的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)－系統(tǒng)，順序和組織－依據(jù)，模型和解釋－轉(zhuǎn)變，恒定和測(cè)量－演化和均衡－形式和功能·力，力矩，質(zhì)量，加速度之間的關(guān)系·預(yù)算（能量，時(shí)間）·用各種齒輪比測(cè)量力矩·車輪大小影響移動(dòng)距離（車輪型號(hào)，組成，光滑度/多節(jié)，寬度，車輪的數(shù)量，動(dòng)力與阻力）·測(cè)量機(jī)器人爬坡停止時(shí)的角度·機(jī)器人的大小和重量對(duì)性能的影響·提高機(jī)器人的力矩和速度·速度和能量是制約因素（先在平坦的球場(chǎng)實(shí)驗(yàn)然后放到有一定高度的斜坡或放置障礙物）·使用齒輪箱提升物體(機(jī)器人所能舉起的最大重量是多少)·測(cè)量是評(píng)價(jià)改變后的效果和破壞程度的方式（例如，在螺絲被擰得更緊之前匹配測(cè)試的次數(shù)，是否需要有一個(gè)潤(rùn)滑油緊固件，以防松動(dòng)）·只有通過測(cè)量我們才能觀察到變化·機(jī)械和電能控制系統(tǒng)·搭建一個(gè)機(jī)器人或機(jī)器人的某部分并且平衡能量預(yù)算?！ねㄟ^齒輪箱來放大或減小馬達(dá)的力矩，從而改變速度和傳輸給輪子的能量。運(yùn)用不同的齒輪比來展示所引起的變化·確定不同底盤設(shè)計(jì)的重心·描述能量流動(dòng)圖和不同模件內(nèi)/之間的力·檢查，拆卸和重裝簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置并能描述各部分的作用。估測(cè)某部件的變動(dòng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響·搭建一個(gè)機(jī)器人或機(jī)器人的某部分并平衡能量預(yù)算?！?chuàng)造各種機(jī)會(huì)用于理解和調(diào)查新的技術(shù)?！み\(yùn)用跨學(xué)科的機(jī)會(huì)去理解事物的工作原理，通過系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)解決問題的辦法?！こ鯇W(xué)者在考慮如何搭建一個(gè)完成的機(jī)器人的時(shí)候會(huì)感到困惑關(guān)注裝置之間的交互可以使任務(wù)更容易處理?！ぴu(píng)估和理解設(shè)備之間如何交互需要機(jī)會(huì)去調(diào)查它們是如何操作和彼此影響的·科學(xué)探究標(biāo)準(zhǔn)－進(jìn)行科學(xué)探究的必備能力。－對(duì)科學(xué)探究的理解·在限定條件下，學(xué)生能夠交流他們?nèi)绾尾捎霉こ虒W(xué)的過程解決問題·組裝電子構(gòu)件來控制操作的順序?！みM(jìn)行一次調(diào)查，收集證據(jù)，用公式闡述對(duì)初始問題的回答·能夠描述各模塊，以及它們是如何組裝在一起并相互作用從而完成任務(wù)的·物理科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)-物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和屬性-運(yùn)動(dòng)和能量-能量守恒-能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)換·光電效應(yīng)·電池，彈簧，重力，和裝滿空氣的(壓力，體積)設(shè)備中的能量

·勢(shì)能VS動(dòng)能

·運(yùn)動(dòng)，熱以及摩擦產(chǎn)生的能量

·能量在競(jìng)賽過程中是種受限制的資源·遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人

·信號(hào)強(qiáng)度和變化頻率·能量守恒·滑動(dòng)摩擦：如雙手摩擦生熱·受約束的軸·磨擦的積極效應(yīng)?！?輪機(jī)器人：使用物理學(xué)的F(牽引)=F(重量)，確定模型位置，因此Cg是在驅(qū)動(dòng)輪上；·理解什么是可再充電電池與消耗電池；·提出改變能量供應(yīng)的解決方法；·理解光敏傳感器的光電效應(yīng)·學(xué)生能夠通過系統(tǒng)畫出能量流程圖·機(jī)器人來自輪子與地面相互作用的力=車輪的半徑所傳遞的力矩Fr=Fm*N齒輪箱/r車輪·運(yùn)用光電效應(yīng)預(yù)計(jì)和防止競(jìng)賽中的光線問題·科學(xué)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-技術(shù)設(shè)計(jì)的能力-對(duì)科學(xué)和技術(shù)的理解?！ぴO(shè)計(jì)過程

在限制性規(guī)則下完成主題任務(wù)。開發(fā)策略。發(fā)展概念以執(zhí)行策略。

細(xì)節(jié)化模件以建構(gòu)概念。·融合了設(shè)計(jì)，費(fèi)用，風(fēng)險(xiǎn)和收益·小組協(xié)作-將來自于不同科學(xué)技術(shù)概念的思想整合到解決統(tǒng)一問題的過程中?！ゎ^腦風(fēng)暴的方式·討論可選擇的設(shè)計(jì)策略·只要你有所期望，經(jīng)常觀察，總能找到改變的方法。解釋這些變化如何融進(jìn)了機(jī)器人?！つ軌蛟谛〗M協(xié)作中進(jìn)行溝通并在設(shè)計(jì)模型中采納工程學(xué)的過程。·個(gè)人與社會(huì)視角中的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)-個(gè)人和群體的健康；人口增長(zhǎng)；自然資源；環(huán)境質(zhì)量；自然和人為引起的危險(xiǎn)；處于地方、國(guó)家和全世界挑戰(zhàn)中的科學(xué)和技術(shù)·科技的創(chuàng)新性受驅(qū)于理解自然世界的欲望，而技術(shù)設(shè)計(jì)受驅(qū)于滿足人類需求和解決人類問題的需要·材料可能變化。反復(fù)彎曲的金屬?gòu)挠袕椥赞D(zhuǎn)為可塑性。金屬具疲勞性和不可靠性，塑料具有可塑性，玻璃具有易碎性，螺絲釘會(huì)松動(dòng)，電池會(huì)消耗殆盡·科學(xué)不只是存在的真理，更是一種工作模式?！た茖W(xué)的歷史與本質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)-科學(xué)是人類的一種努力；科學(xué)的本質(zhì)；科學(xué)史·基本的機(jī)器人技術(shù)以及由于科學(xué)、技術(shù)的進(jìn)步，它們是如何隨著更多系統(tǒng)和子系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的?！るS著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)能源和能量運(yùn)用進(jìn)行比較和對(duì)比·編程語(yǔ)言的發(fā)展如何給我們社會(huì)中的機(jī)器人提供更多的選擇·描述能量是如何轉(zhuǎn)換成多種形式的并且為什么可再生能源在提高我們的環(huán)境中具有重要意義。以美國(guó)國(guó)家科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（NSTA）為基礎(chǔ)的機(jī)器人競(jìng)賽課程開發(fā)框架NSTA標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人課程內(nèi)容機(jī)器人技能學(xué)生評(píng)價(jià)職業(yè)發(fā)展·概念和1、特點(diǎn)（1）結(jié)合四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，為指導(dǎo)高中生學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)和技能提供了一個(gè)宏觀的框架。（2）充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，整合了機(jī)器人教育涉及的多門學(xué)科。（3）為學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)生存的能力提供了一個(gè)清晰的遠(yuǎn)景2、啟示（1）明確了機(jī)器人教育的價(jià)值，對(duì)機(jī)器人產(chǎn)品提出了更高要求。（2）為課程整合及學(xué)生能力培養(yǎng)都提供了指導(dǎo)。（3）作為競(jìng)賽課程后，可以部分采用虛擬機(jī)器人開展教學(xué)。特點(diǎn)與啟示1、特點(diǎn)特點(diǎn)與啟示集中式（Pre-DefinedMorphology）機(jī)器人積木式（Bricks）機(jī)器人實(shí)體機(jī)器人與學(xué)生年齡階段在選擇教育機(jī)器人時(shí)，除了考慮教學(xué)需要，還要考慮各個(gè)階段學(xué)生使用的機(jī)器人應(yīng)當(dāng)適應(yīng)的認(rèn)知水平。實(shí)體機(jī)器人集中式（Pre-DefinedMorphology）機(jī)器人根據(jù)虛擬環(huán)境不同，可分二維與三維虛擬機(jī)器人虛擬機(jī)器人機(jī)器和場(chǎng)景編輯界面機(jī)器人仿真器和可視化終端根據(jù)虛擬環(huán)境不同，可分二維與三維虛擬機(jī)器人虛擬機(jī)器人機(jī)器和場(chǎng)虛擬機(jī)器人的教育功能（1）作為程序設(shè)計(jì)的教學(xué)工具（2）作為人工智能的學(xué)習(xí)、科研平臺(tái)（3）作為競(jìng)技平臺(tái)虛擬機(jī)器人平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)與局限虛擬機(jī)器人是純軟件環(huán)境、投入及維護(hù)費(fèi)用低、便于教學(xué)管理等。

可開展實(shí)體機(jī)器人與虛擬機(jī)器人結(jié)合的教學(xué)，發(fā)揮兩者所長(zhǎng)。思路：機(jī)器人教育的“虛實(shí)結(jié)合”虛擬機(jī)器人的教育功能思路：機(jī)器人教育的“虛實(shí)結(jié)合”教育機(jī)器人所體現(xiàn)的知識(shí)的綜合性使它不僅能成為信息技術(shù)教育的載體，也可以成為信息技術(shù)與中小學(xué)課程整合的載體。義務(wù)教育階段：將機(jī)器人教學(xué)與“綜合實(shí)踐活動(dòng)”、“信息技術(shù)課”有機(jī)結(jié)合；高中階段：將教育機(jī)器人與“人工智能初步”、“算法與程序設(shè)計(jì)”、“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”、“電子控制技術(shù)”等技術(shù)類課程進(jìn)行結(jié)合。有條件的學(xué)校：開設(shè)“人工智能與機(jī)器人”課程。通過虛擬與實(shí)體機(jī)器人相結(jié)合開展機(jī)器人教育。思路：機(jī)器人與人工智能課程的結(jié)合教育機(jī)器人所體現(xiàn)的知識(shí)的綜合性使它不僅能成為信息技術(shù)教育的載面向K12的AI應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例

面向K12的AI應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例

ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)主要功能：幾何作圖畫筆工具；動(dòng)態(tài)幾何邏輯構(gòu)圖；

函數(shù)作圖；多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)生成軌跡幾何變換動(dòng)畫跟蹤符號(hào)運(yùn)算自動(dòng)推理課件制作ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)主要功能：ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)知識(shí)資源庫(kù)、智能工具箱、系統(tǒng)工程Z+Z：“為中國(guó)基礎(chǔ)教育量身定做”ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)知識(shí)資源庫(kù)、智能工具箱、ALSE案例-2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix功能與特點(diǎn)：題型：數(shù)值計(jì)算（Calculate）、擴(kuò)展和簡(jiǎn)化（Expandandsimplify）、因式分解（Factor）、解方程式（Solveequation）、解不等式（Solveinequation）和解方程組（Solvesystemofequation）。能判斷解答步驟是否完整，答案是否正確。每種題型都有9個(gè)不同難度等級(jí)，分成練習(xí)（Training）和測(cè)驗(yàn)（Test）兩種活動(dòng)供選擇。能夠記錄學(xué)生的每一解題步驟，整個(gè)班級(jí)的學(xué)生答題時(shí)間、正確率、錯(cuò)誤步驟等也將以統(tǒng)計(jì)圖表呈現(xiàn)。包括3個(gè)子程序：AplusixAdmin（管理員）、AplusixEditor（教師用）和

Aplusix（學(xué)生用）。開發(fā)單位法國(guó)JosephFourier大學(xué)網(wǎng)址http://aplusix.imag.fr/en

功能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)代數(shù)學(xué)使用對(duì)象12-16歲中學(xué)生運(yùn)行環(huán)境Windows開發(fā)工具Pascal語(yǔ)言主要技術(shù)知識(shí)推理技術(shù)ALSE案例-2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix功能與特點(diǎn)：開發(fā)ALSE案例2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件AplusixAplusixEditor（教師用）用于編制習(xí)題?？梢杂袃煞N類型：代數(shù)題（例如，“x＋5＝8”）、以文字或圖片格式出現(xiàn)的應(yīng)用題。學(xué)生答題形式有三種：教師沒有提示，由學(xué)生解答；學(xué)生根據(jù)提示語(yǔ)一步步解題；填空回答?？梢栽O(shè)定習(xí)題的目的：練習(xí)或測(cè)驗(yàn)。如果是測(cè)驗(yàn)，則還需設(shè)定測(cè)驗(yàn)時(shí)間等。ALSE案例2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件AplusixAplusixE代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix（學(xué)生用）練習(xí)（Training）習(xí)題來源：習(xí)題庫(kù)；事先由教師編制；學(xué)生從課本上自選。紅色叉表示該步有誤，藍(lán)色叉表示該步不完整。測(cè)驗(yàn)（Test）測(cè)驗(yàn)時(shí)間30分鐘，通常10題。自我修正（Self-correction）記錄了剛才學(xué)生的測(cè)試過程，并對(duì)解題步驟進(jìn)行了批改。觀察報(bào)告（Observation）記錄了學(xué)生的所有活動(dòng)情況，還以統(tǒng)計(jì)圖表的形式呈現(xiàn)。代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix（學(xué)生用）ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境Activemath一個(gè)創(chuàng)新的基于web的適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境。用于指導(dǎo)學(xué)生自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)過程，可以適應(yīng)個(gè)人知識(shí)基礎(chǔ)和興趣愛好、學(xué)習(xí)目標(biāo)，有利于學(xué)生釋放自己的學(xué)習(xí)潛力?；窘M成：課程生成器：運(yùn)用教育學(xué)知識(shí)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)能力，背景和喜好自動(dòng)裝配個(gè)性化課程。練習(xí)子系統(tǒng)：診斷學(xué)生的錯(cuò)誤，提供反饋和結(jié)構(gòu)化的指導(dǎo)性策略。模糊全文檢索工具（可與Google等引擎同步）和概念圖認(rèn)知工具。ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境Activemath一ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境ActivemathActivemath當(dāng)前的軟件：（1）微積分學(xué)（DifferentialCalculus）（2）中學(xué)數(shù)學(xué)：分?jǐn)?shù)（SchoolMathematics:Fractions）（3）統(tǒng)計(jì)學(xué)（Statistics）（4）邏輯學(xué)（Logic）

（5）運(yùn)籌學(xué)（OperationResearch）

（6）最優(yōu)化方法（OptimizationMethods）Activemath的訪問：作為一般的用戶登錄；創(chuàng)建個(gè)人帳戶；作為匿名用戶進(jìn)入。“最優(yōu)化”的例子“分?jǐn)?shù)”的例子ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境ActivemathAALSE案例4：智能教學(xué)口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)ITSPOKE呈現(xiàn)問題學(xué)生輸入（答案、問題、評(píng)論）對(duì)話記錄ALSE案例4：智能教學(xué)口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)ITSPOKE呈現(xiàn)問題ALSE案例4：智能教學(xué)口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)ITSPOKE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

學(xué)生的語(yǔ)音被數(shù)字化后送到sphinx語(yǔ)音識(shí)別引擎進(jìn)行句法和語(yǔ)義分析；分析結(jié)果以XML形式被送到Why2；導(dǎo)師的文本輸出被發(fā)送到Cepstral文本-語(yǔ)音轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并從情感語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得語(yǔ)音的情感特征，把轉(zhuǎn)化的結(jié)果通過揚(yáng)聲器或耳機(jī)發(fā)出。應(yīng)用實(shí)例：

AutoTutor，在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，利用自然語(yǔ)言引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行會(huì)話，追蹤學(xué)生的語(yǔ)音情感，向?qū)W生呈現(xiàn)問題，給予學(xué)生反饋并識(shí)別學(xué)生的誤解。ALSE案例4：智能教學(xué)口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)ITSPOKE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課題組完成的相關(guān)研究成果立項(xiàng)課題：·浙江省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃課題：人工智能教育問題研究——內(nèi)容與實(shí)施（2006-2008）·浙江省教育規(guī)劃課題：在中學(xué)開展人工智能教育的研究與實(shí)踐（2004-2006）·中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)信息技術(shù)教育專委會(huì)重點(diǎn)課題：中小學(xué)人工智能與機(jī)器人教育研究（2006-2008）

·全國(guó)中小學(xué)計(jì)算機(jī)教研中心課題：高中人工智能教育的研究與實(shí)施（2003-2004）

·浙江省留學(xué)基金委員會(huì)課題：基于新課程標(biāo)準(zhǔn)的智能型教學(xué)平臺(tái)研制（2005-2006）·全國(guó)教育規(guī)劃重點(diǎn)課題子課題：普通高中《信息技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)研制（2002）教材：·張劍平主編，高中新課標(biāo)教材《人工智能初步》，教育科學(xué)出版社，2004·張劍平主編，《人工智能初步·教學(xué)輔導(dǎo)書》，教育科學(xué)出版社，2004·張劍平主編，《信息技術(shù)教育：概觀與展望》，高等教育出版社，2003

課程標(biāo)準(zhǔn)（參編）：·教育部制訂，《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》，人民教育出版社，2003.4·教育部組織編寫，《技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)研修（信息技術(shù)）》，高等教育出版社，2004.8·技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)組，《技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀》，湖北教育出版社，2004.4學(xué)位論文：·張家華，高中人工智能課程及其教學(xué)問題研究，浙江師大碩士論文，2006.5·梁靈輝，“啟智”專家系統(tǒng)工具的設(shè)計(jì)及其教育應(yīng)用，浙江師大教育碩士論文，2007.5·王

益，STS教育視野下的機(jī)器人教育問題研究，浙江師大碩士論文，2007.11·杜海瓊，基于Prolog語(yǔ)言的高中人工智能課程教學(xué)探索，浙江師大碩士論文，2009.5·張國(guó)民，虛擬機(jī)器人在中學(xué)教育中的應(yīng)用研究，浙江師大碩士論文，2009.527課題組完成的相關(guān)研究成果立項(xiàng)課題：27·張劍平，關(guān)于人工智能教育的思考，電化教育研究，2003（1）·張劍平、張家華，我國(guó)人工智能課程實(shí)施的問題與對(duì)策，中國(guó)電化教育，2008（10）·張劍平、王

益，機(jī)器人教育：現(xiàn)狀、問題與推進(jìn)策略，中國(guó)電化教育，2006（12）·張劍平等，高中人工智能教育專題（論文7篇），中小學(xué)信息技術(shù)教育，2003（10）·杜海瓊、張劍平，基于Prolog的人工智能課程教學(xué)探索，中國(guó)電化教育，2008（10）·張國(guó)民、張劍平，課程視角下的機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)研究，中國(guó)電化教育，2008（10）·張家華、張國(guó)民，人工智能與機(jī)器人課程的教學(xué)資源分析，中國(guó)電化教育，2008（10）·錢旭升，我國(guó)高中人工智能教育目標(biāo)的分類、分層體系構(gòu)建，課程.教材.教法，2007（1）

·張劍平、張家華，中英兩國(guó)高中人工智能課程之比較，中小學(xué)電教，2005（9）·杜海瓊、張劍平，人工智能教育專題網(wǎng)站的構(gòu)建與研究，中國(guó)教育信息化,2008（2）·王

益，張劍平.美國(guó)機(jī)器人教育的特點(diǎn)及其啟示,現(xiàn)代教育技術(shù)，2007（11）：108-112·李慧桂、張劍平，基于問題解決的Prolog教學(xué)：實(shí)例分析，中小學(xué)信息技術(shù)教育，2005（9）·張家華、張劍平，基于問題解決的Prolog教學(xué)：類型與過程，中小學(xué)信息技術(shù)教育，2005·方利偉、張劍平，基于實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)的智能機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，中國(guó)教育信息化，2007（8）·余挺挺、張家華，高中人工智能新課標(biāo)教材的分析與比較，中小學(xué)信息技術(shù)教育，2006（12）·許愛娣、張家華，人工智能初步選修課CAI課件及其設(shè)計(jì)，中小學(xué)信息技術(shù)教育，2005（12）·張妮佳，“人機(jī)博弈”——敲開《人工智能初步》的神秘之門，中國(guó)教育信息化，2007（4）課題組完成的相關(guān)研究成果：主要論文·張劍平，關(guān)于人工智能教育的思考，電化教育研究，2003（1張劍平浙江大學(xué)教育技術(shù)研究所謝謝張劍平謝謝K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育

AI的教育應(yīng)用之分類AI與機(jī)器人教育課程基于標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人競(jìng)賽課程關(guān)于AI&R課程改革的設(shè)想面向K12的AI應(yīng)用系統(tǒng)案例K-12視野下的

人工智能與機(jī)器人教育AI的教AI的教育應(yīng)用之分類借鑒：“計(jì)算機(jī)的教育應(yīng)用”3L分類（按應(yīng)用對(duì)象分類）：學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)(Learnaboutcomputer)；用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)(Learnwithcomputer)；從計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)(Learnfromcomputer)。

同理，“AI的教育應(yīng)用”3L分類：學(xué)習(xí)AI(LearnaboutAI)

把AI作為學(xué)習(xí)對(duì)象，內(nèi)容包括AI的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能及其對(duì)社會(huì)的影響等。用AI學(xué)習(xí)(LearnwithAI)

學(xué)生把AI技術(shù)與工具作為學(xué)習(xí)工具，主要包括用AI來處理信息。從AI學(xué)習(xí)(LearnfromAI)

教師把AI作為一種輔助的教學(xué)工具來輔助教學(xué)、輔助測(cè)試、輔助備課、管理教學(xué)等工作。AI的教育應(yīng)用之分類借鑒：“計(jì)算機(jī)的教育應(yīng)用”3L分類（按應(yīng)面向k12的人工智能的教育應(yīng)用研究框架學(xué)人工智能走進(jìn)人工智能的神秘殿堂人工智能與高中人工智能課程人工智能語(yǔ)言與程序知識(shí)及其表示人機(jī)博弈與智能化搜索推理技術(shù)與專家系統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器翻譯與自然語(yǔ)言處理人工智能的進(jìn)一步探索用人工智能

用人工智能技術(shù)優(yōu)化教學(xué)智能教學(xué)系統(tǒng)概述智能教學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與技術(shù)智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)智能化答疑系統(tǒng)智能化教育決策支持系統(tǒng)基于Web的智能化教學(xué)系統(tǒng)智能代理技術(shù)的教育應(yīng)用典型系統(tǒng)實(shí)例分析教人工智能

課程改革視野中的人工智能人工智能教育概述高中人工智能課程的目標(biāo)與要求人工智能課程的國(guó)際比較人工智能課程的教學(xué)設(shè)計(jì)人工智能課程的教學(xué)策略人工智能課程的教學(xué)評(píng)價(jià)教學(xué)平臺(tái)與教學(xué)案例人工智能教學(xué)存在的問題與對(duì)策機(jī)器人教育

機(jī)器人教育與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)器人與機(jī)器人教育教育機(jī)器人的構(gòu)成與原理機(jī)器人課程的目標(biāo)與教學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)器人課堂教學(xué)的實(shí)施與評(píng)價(jià)機(jī)器人競(jìng)賽的類型與規(guī)則機(jī)器人競(jìng)賽的輔導(dǎo)與組織人工智能技術(shù)與智能機(jī)器人機(jī)器人教育存在的問題與對(duì)策面向k12的人工智能的教育應(yīng)用研究框架學(xué)人工智能用人工智人工智能課程研究2022/12/934張劍平張家華著人民教育出版社2009.6我們的工作：人工智能課程研究2022/12/85張劍平張家華著我們的2022/12/9多媒體技術(shù)應(yīng)用

算法與程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用人工智能初步

信息技術(shù)基礎(chǔ)必修

（2學(xué)分）選修

（2+X學(xué)分）12345高中《信息技術(shù)》課程中的人工智能選修課

我國(guó)教育部在高中《信息技術(shù)》課程的標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)正式將人工智能列入信息技術(shù)基礎(chǔ)課程并設(shè)置了選修模塊，它意味著人工智能教育在普及層面上進(jìn)入了一個(gè)新的階段。2022/12/8數(shù)據(jù)管理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用人工智能初步2022/12/936高中AI&R課程目標(biāo)AI課程的總目標(biāo)：了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿，體驗(yàn)若干典型人工智能技術(shù)的應(yīng)用，感受人工智能對(duì)學(xué)習(xí)和生活的影響，激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來的追求。機(jī)器人課程的目標(biāo)：知道單片機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)的基本知識(shí)能設(shè)計(jì)與制作(單片機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的)簡(jiǎn)易自動(dòng)控制機(jī)器人或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)。2022/12/87高中AI&R課程目標(biāo)AI課程的總目標(biāo)：1、基本概念能描述人工智能的概念與基本特點(diǎn)2、知識(shí)及其表達(dá)列舉人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域掌握知識(shí)的概念、知識(shí)表達(dá)的基本方法3、推理與專家系統(tǒng)

演示或使用簡(jiǎn)單的產(chǎn)生式專家系統(tǒng)軟件知道專家系統(tǒng)正向、反向推理的基本原理學(xué)會(huì)使用一個(gè)簡(jiǎn)易的專家系統(tǒng)外殼4、人工智能語(yǔ)言與問題求解

學(xué)會(huì)使用一種人工智能語(yǔ)言求解簡(jiǎn)單問題了解狀態(tài)空間的概念與方法了解用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行搜索，知道啟發(fā)式搜索2022/12/937高中AI課程：內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1、基本概念2022/12/88高中AI課程：內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1.單片機(jī)及其控制程序（1）知道單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用。（2）知道單片機(jī)的基本組成及工作過程。（3）知道單片機(jī)集成電路引腳的功能。（4）了解一種單片機(jī)編程語(yǔ)言，掌握一種單片機(jī)常用的編程指令。（5）學(xué)會(huì)用指令編制簡(jiǎn)單控制的程序，并能根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行修正。（6）能操作單片機(jī)編程器將編寫的程序燒結(jié)固化。2.單片機(jī)與控制電路（1）了解電子控制系統(tǒng)的基本組成，知道單片機(jī)是一種使用廣泛的控制電路。（2）知道常見的傳感器及其作用。（3）了解繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并能掌握簡(jiǎn)單的使用方法。（4）能用傳感器、單片機(jī)和繼電器等安裝一個(gè)簡(jiǎn)單控制裝置，并進(jìn)行試驗(yàn)。3.單片機(jī)與傳動(dòng)機(jī)械（1）知道一般機(jī)械的組成，了解常見的機(jī)械傳動(dòng)的方式。（2）了解常見齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、形式和應(yīng)用，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的齒輪傳動(dòng)比。（3）能按照裝配圖樣安裝簡(jiǎn)單的齒輪裝置，并進(jìn)行調(diào)試。（4）了解常見的連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，能設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)單的連桿裝置。（5）能設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)械，并進(jìn)行安裝和調(diào)試。（6）能設(shè)計(jì)和制作一個(gè)由傳感器、單片機(jī)、繼電器、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的簡(jiǎn)易機(jī)器人或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并能通過試驗(yàn)完成2～3個(gè)規(guī)定的動(dòng)作。高中“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”課程標(biāo)準(zhǔn)1.單片機(jī)及其控制程序高中“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”課程標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人競(jìng)賽是機(jī)器人課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充形式目前情況:競(jìng)賽游離于課堂教學(xué)之外。IgorMverner(1999)研究了基于競(jìng)賽的機(jī)器人課程RobinR.Murphy(2000)提出將競(jìng)賽與課程進(jìn)行整合機(jī)器人教育研討會(huì)——美國(guó)TSA協(xié)會(huì)（TechnologyStudentAssociation）2006會(huì)議主題：通過使用以標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的機(jī)器人競(jìng)賽評(píng)價(jià)來加強(qiáng)STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育提出以下列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的，適于高中生的“機(jī)器人競(jìng)賽課程開發(fā)框架美國(guó)國(guó)家科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（NSTA）技術(shù)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（ITEA）職業(yè)生涯標(biāo)準(zhǔn)(CCSS)國(guó)家數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(NCTM）機(jī)器人課程開發(fā):基于標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)賽課程機(jī)器人競(jìng)賽是機(jī)器人課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充形式機(jī)器人課程開發(fā):基于NSTA標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人課程內(nèi)容機(jī)器人技能學(xué)生評(píng)價(jià)職業(yè)發(fā)展·概念和過程的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)－系統(tǒng)，順序和組織－依據(jù)，模型和解釋－轉(zhuǎn)變，恒定和測(cè)量－演化和均衡－形式和功能·力，力矩，質(zhì)量，加速度之間的關(guān)系·預(yù)算（能量，時(shí)間）·用各種齒輪比測(cè)量力矩·車輪大小影響移動(dòng)距離（車輪型號(hào)，組成，光滑度/多節(jié)，寬度，車輪的數(shù)量，動(dòng)力與阻力）·測(cè)量機(jī)器人爬坡停止時(shí)的角度·機(jī)器人的大小和重量對(duì)性能的影響·提高機(jī)器人的力矩和速度·速度和能量是制約因素（先在平坦的球場(chǎng)實(shí)驗(yàn)然后放到有一定高度的斜坡或放置障礙物）·使用齒輪箱提升物體(機(jī)器人所能舉起的最大重量是多少)·測(cè)量是評(píng)價(jià)改變后的效果和破壞程度的方式（例如，在螺絲被擰得更緊之前匹配測(cè)試的次數(shù)，是否需要有一個(gè)潤(rùn)滑油緊固件，以防松動(dòng)）·只有通過測(cè)量我們才能觀察到變化·機(jī)械和電能控制系統(tǒng)·搭建一個(gè)機(jī)器人或機(jī)器人的某部分并且平衡能量預(yù)算。·通過齒輪箱來放大或減小馬達(dá)的力矩，從而改變速度和傳輸給輪子的能量。運(yùn)用不同的齒輪比來展示所引起的變化·確定不同底盤設(shè)計(jì)的重心·描述能量流動(dòng)圖和不同模件內(nèi)/之間的力·檢查，拆卸和重裝簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置并能描述各部分的作用。估測(cè)某部件的變動(dòng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響·搭建一個(gè)機(jī)器人或機(jī)器人的某部分并平衡能量預(yù)算?！?chuàng)造各種機(jī)會(huì)用于理解和調(diào)查新的技術(shù)?！み\(yùn)用跨學(xué)科的機(jī)會(huì)去理解事物的工作原理，通過系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)解決問題的辦法?！こ鯇W(xué)者在考慮如何搭建一個(gè)完成的機(jī)器人的時(shí)候會(huì)感到困惑關(guān)注裝置之間的交互可以使任務(wù)更容易處理。·評(píng)估和理解設(shè)備之間如何交互需要機(jī)會(huì)去調(diào)查它們是如何操作和彼此影響的·科學(xué)探究標(biāo)準(zhǔn)－進(jìn)行科學(xué)探究的必備能力。－對(duì)科學(xué)探究的理解·在限定條件下，學(xué)生能夠交流他們?nèi)绾尾捎霉こ虒W(xué)的過程解決問題·組裝電子構(gòu)件來控制操作的順序?！みM(jìn)行一次調(diào)查，收集證據(jù)，用公式闡述對(duì)初始問題的回答·能夠描述各模塊，以及它們是如何組裝在一起并相互作用從而完成任務(wù)的·物理科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)-物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和屬性-運(yùn)動(dòng)和能量-能量守恒-能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)換·光電效應(yīng)·電池，彈簧，重力，和裝滿空氣的(壓力，體積)設(shè)備中的能量

·勢(shì)能VS動(dòng)能

·運(yùn)動(dòng)，熱以及摩擦產(chǎn)生的能量

·能量在競(jìng)賽過程中是種受限制的資源·遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人

·信號(hào)強(qiáng)度和變化頻率·能量守恒·滑動(dòng)摩擦：如雙手摩擦生熱·受約束的軸·磨擦的積極效應(yīng)。·6輪機(jī)器人：使用物理學(xué)的F(牽引)=F(重量)，確定模型位置，因此Cg是在驅(qū)動(dòng)輪上；·理解什么是可再充電電池與消耗電池；·提出改變能量供應(yīng)的解決方法；·理解光敏傳感器的光電效應(yīng)·學(xué)生能夠通過系統(tǒng)畫出能量流程圖·機(jī)器人來自輪子與地面相互作用的力=車輪的半徑所傳遞的力矩Fr=Fm*N齒輪箱/r車輪·運(yùn)用光電效應(yīng)預(yù)計(jì)和防止競(jìng)賽中的光線問題·科學(xué)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-技術(shù)設(shè)計(jì)的能力-對(duì)科學(xué)和技術(shù)的理解。·設(shè)計(jì)過程

在限制性規(guī)則下完成主題任務(wù)。開發(fā)策略。發(fā)展概念以執(zhí)行策略。

細(xì)節(jié)化模件以建構(gòu)概念?！と诤狭嗽O(shè)計(jì)，費(fèi)用，風(fēng)險(xiǎn)和收益·小組協(xié)作-將來自于不同科學(xué)技術(shù)概念的思想整合到解決統(tǒng)一問題的過程中?！ゎ^腦風(fēng)暴的方式·討論可選擇的設(shè)計(jì)策略·只要你有所期望，經(jīng)常觀察，總能找到改變的方法。解釋這些變化如何融進(jìn)了機(jī)器人?！つ軌蛟谛〗M協(xié)作中進(jìn)行溝通并在設(shè)計(jì)模型中采納工程學(xué)的過程?！€(gè)人與社會(huì)視角中的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)-個(gè)人和群體的健康；人口增長(zhǎng)；自然資源；環(huán)境質(zhì)量；自然和人為引起的危險(xiǎn)；處于地方、國(guó)家和全世界挑戰(zhàn)中的科學(xué)和技術(shù)·科技的創(chuàng)新性受驅(qū)于理解自然世界的欲望，而技術(shù)設(shè)計(jì)受驅(qū)于滿足人類需求和解決人類問題的需要·材料可能變化。反復(fù)彎曲的金屬?gòu)挠袕椥赞D(zhuǎn)為可塑性。金屬具疲勞性和不可靠性，塑料具有可塑性，玻璃具有易碎性，螺絲釘會(huì)松動(dòng)，電池會(huì)消耗殆盡·科學(xué)不只是存在的真理，更是一種工作模式?！た茖W(xué)的歷史與本質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)-科學(xué)是人類的一種努力；科學(xué)的本質(zhì)；科學(xué)史·基本的機(jī)器人技術(shù)以及由于科學(xué)、技術(shù)的進(jìn)步，它們是如何隨著更多系統(tǒng)和子系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的?！るS著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)能源和能量運(yùn)用進(jìn)行比較和對(duì)比·編程語(yǔ)言的發(fā)展如何給我們社會(huì)中的機(jī)器人提供更多的選擇·描述能量是如何轉(zhuǎn)換成多種形式的并且為什么可再生能源在提高我們的環(huán)境中具有重要意義。以美國(guó)國(guó)家科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（NSTA）為基礎(chǔ)的機(jī)器人競(jìng)賽課程開發(fā)框架NSTA標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人課程內(nèi)容機(jī)器人技能學(xué)生評(píng)價(jià)職業(yè)發(fā)展·概念和1、特點(diǎn)（1）結(jié)合四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，為指導(dǎo)高中生學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)和技能提供了一個(gè)宏觀的框架。（2）充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，整合了機(jī)器人教育涉及的多門學(xué)科。（3）為學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)生存的能力提供了一個(gè)清晰的遠(yuǎn)景2、啟示（1）明確了機(jī)器人教育的價(jià)值，對(duì)機(jī)器人產(chǎn)品提出了更高要求。（2）為課程整合及學(xué)生能力培養(yǎng)都提供了指導(dǎo)。（3）作為競(jìng)賽課程后，可以部分采用虛擬機(jī)器人開展教學(xué)。特點(diǎn)與啟示1、特點(diǎn)特點(diǎn)與啟示集中式（Pre-DefinedMorphology）機(jī)器人積木式（Bricks）機(jī)器人實(shí)體機(jī)器人與學(xué)生年齡階段在選擇教育機(jī)器人時(shí)，除了考慮教學(xué)需要，還要考慮各個(gè)階段學(xué)生使用的機(jī)器人應(yīng)當(dāng)適應(yīng)的認(rèn)知水平。實(shí)體機(jī)器人集中式（Pre-DefinedMorphology）機(jī)器人根據(jù)虛擬環(huán)境不同，可分二維與三維虛擬機(jī)器人虛擬機(jī)器人機(jī)器和場(chǎng)景編輯界面機(jī)器人仿真器和可視化終端根據(jù)虛擬環(huán)境不同，可分二維與三維虛擬機(jī)器人虛擬機(jī)器人機(jī)器和場(chǎng)虛擬機(jī)器人的教育功能（1）作為程序設(shè)計(jì)的教學(xué)工具（2）作為人工智能的學(xué)習(xí)、科研平臺(tái)（3）作為競(jìng)技平臺(tái)虛擬機(jī)器人平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)與局限虛擬機(jī)器人是純軟件環(huán)境、投入及維護(hù)費(fèi)用低、便于教學(xué)管理等。

可開展實(shí)體機(jī)器人與虛擬機(jī)器人結(jié)合的教學(xué)，發(fā)揮兩者所長(zhǎng)。思路：機(jī)器人教育的“虛實(shí)結(jié)合”虛擬機(jī)器人的教育功能思路：機(jī)器人教育的“虛實(shí)結(jié)合”教育機(jī)器人所體現(xiàn)的知識(shí)的綜合性使它不僅能成為信息技術(shù)教育的載體，也可以成為信息技術(shù)與中小學(xué)課程整合的載體。義務(wù)教育階段：將機(jī)器人教學(xué)與“綜合實(shí)踐活動(dòng)”、“信息技術(shù)課”有機(jī)結(jié)合；高中階段：將教育機(jī)器人與“人工智能初步”、“算法與程序設(shè)計(jì)”、“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”、“電子控制技術(shù)”等技術(shù)類課程進(jìn)行結(jié)合。有條件的學(xué)校：開設(shè)“人工智能與機(jī)器人”課程。通過虛擬與實(shí)體機(jī)器人相結(jié)合開展機(jī)器人教育。思路：機(jī)器人與人工智能課程的結(jié)合教育機(jī)器人所體現(xiàn)的知識(shí)的綜合性使它不僅能成為信息技術(shù)教育的載面向K12的AI應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例

面向K12的AI應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例

ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)主要功能：幾何作圖畫筆工具；動(dòng)態(tài)幾何邏輯構(gòu)圖；

函數(shù)作圖；多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)生成軌跡幾何變換動(dòng)畫跟蹤符號(hào)運(yùn)算自動(dòng)推理課件制作ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)主要功能：ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)知識(shí)資源庫(kù)、智能工具箱、系統(tǒng)工程Z+Z：“為中國(guó)基礎(chǔ)教育量身定做”ALSE案例1：Z+Z智能教育平臺(tái)知識(shí)資源庫(kù)、智能工具箱、ALSE案例-2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix功能與特點(diǎn)：題型：數(shù)值計(jì)算（Calculate）、擴(kuò)展和簡(jiǎn)化（Expandandsimplify）、因式分解（Factor）、解方程式（Solveequation）、解不等式（Solveinequation）和解方程組（Solvesystemofequation）。能判斷解答步驟是否完整，答案是否正確。每種題型都有9個(gè)不同難度等級(jí)，分成練習(xí)（Training）和測(cè)驗(yàn)（Test）兩種活動(dòng)供選擇。能夠記錄學(xué)生的每一解題步驟，整個(gè)班級(jí)的學(xué)生答題時(shí)間、正確率、錯(cuò)誤步驟等也將以統(tǒng)計(jì)圖表呈現(xiàn)。包括3個(gè)子程序：AplusixAdmin（管理員）、AplusixEditor（教師用）和

Aplusix（學(xué)生用）。開發(fā)單位法國(guó)JosephFourier大學(xué)網(wǎng)址http://aplusix.imag.fr/en

功能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)代數(shù)學(xué)使用對(duì)象12-16歲中學(xué)生運(yùn)行環(huán)境Windows開發(fā)工具Pascal語(yǔ)言主要技術(shù)知識(shí)推理技術(shù)ALSE案例-2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix功能與特點(diǎn)：開發(fā)ALSE案例2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件AplusixAplusixEditor（教師用）用于編制習(xí)題?？梢杂袃煞N類型：代數(shù)題（例如，“x＋5＝8”）、以文字或圖片格式出現(xiàn)的應(yīng)用題。學(xué)生答題形式有三種：教師沒有提示，由學(xué)生解答；學(xué)生根據(jù)提示語(yǔ)一步步解題；填空回答。可以設(shè)定習(xí)題的目的：練習(xí)或測(cè)驗(yàn)。如果是測(cè)驗(yàn)，則還需設(shè)定測(cè)驗(yàn)時(shí)間等。ALSE案例2：代數(shù)學(xué)習(xí)軟件AplusixAplusixE代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix（學(xué)生用）練習(xí)（Training）習(xí)題來源：習(xí)題庫(kù)；事先由教師編制；學(xué)生從課本上自選。紅色叉表示該步有誤，藍(lán)色叉表示該步不完整。測(cè)驗(yàn)（Test）測(cè)驗(yàn)時(shí)間30分鐘，通常10題。自我修正（Self-correction）記錄了剛才學(xué)生的測(cè)試過程，并對(duì)解題步驟進(jìn)行了批改。觀察報(bào)告（Observation）記錄了學(xué)生的所有活動(dòng)情況，還以統(tǒng)計(jì)圖表的形式呈現(xiàn)。代數(shù)學(xué)習(xí)軟件Aplusix（學(xué)生用）ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境Activemath一個(gè)創(chuàng)新的基于web的適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境。用于指導(dǎo)學(xué)生自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)過程，可以適應(yīng)個(gè)人知識(shí)基礎(chǔ)和興趣愛好、學(xué)習(xí)目標(biāo)，有利于學(xué)生釋放自己的學(xué)習(xí)潛力。基本組成：課程生成器：運(yùn)用教育學(xué)知識(shí)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)能力，背景和喜好自動(dòng)裝配個(gè)性化課程。練習(xí)子系統(tǒng)：診斷學(xué)生的錯(cuò)誤，提供反饋和結(jié)構(gòu)化的指導(dǎo)性策略。模糊全文檢索工具（可與Google等引擎同步）和概念圖認(rèn)知工具。ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境Activemath一ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境ActivemathActivemath當(dāng)前的軟件：（1）微積分學(xué)（DifferentialCalculus）（2）中學(xué)數(shù)學(xué)：分?jǐn)?shù)（SchoolMathematics:Fractions）（3）統(tǒng)計(jì)學(xué)（Statistics）（4）邏輯學(xué)（Logic）

（5）運(yùn)籌學(xué)（OperationResearch）

（6）最優(yōu)化方法（OptimizationMethods）Activemath的訪問：作為一般的用戶登錄；創(chuàng)建個(gè)人帳戶；作為匿名用戶進(jìn)入?！白顑?yōu)化”的例子“分?jǐn)?shù)”的例子ALSE案例3：適應(yīng)性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境ActivemathAALSE案例4：智能教學(xué)口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)ITSPOKE呈現(xiàn)問題學(xué)生輸入（答案、問題、評(píng)論）對(duì)話記錄ALSE案例4：智能教學(xué)口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)ITSPOKE呈現(xiàn)問題ALSE案例4：智能教學(xué)口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)ITSPOKE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

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