2019年10期
浅析青少年人工智能素养的培育
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：为使青少年在未来的人工智能时代获得更好地生存和发展，培养青少年人工智能素养势在必行。以适应人工智能时代为切入点，青少年人工智能素养的要素包括智能教育本体知识、突出信息素养的综合型素质、高质量思维能力、终身学习素养和技术伦理素养。为此，学校应开设数字化教育课程，形成智慧化课程文化，打造人机协同化教学方式和智能化与可视化评价系统。
关键词：青少年；人工智能；人机协同；思维能力
一、培育青少年人工智能素养的紧迫性
随着人工智能技术在全球各行业内的升级式渗透，人们的生活方式也在加速改变。人工智能的高速发展对各领域产生了重大的影响，也必然对学校教育产生深刻影响。在人工智能得到广泛应用的当下，学校人才培养规格也将发生巨大变化，学校急需利用人工技能技术加快青少年人工智能素养的培育，助力青少年更好地生存和发展。
二、青少年人工智能素养的要素分析
弄清青少年人工智能素养的构成要素是开展人工智能素养培养工作的前提条件。人工智能素养培育在于助力青少年形成适应智能时代发展的基本伦理素养、必备知识和关键能力。
（一）技术伦理素养
人工智能与教育的深度互动趋势越明显，考虑更深层的伦理问题就越迫在眉睫。人工智能为学校教育带来很多便利的同时，也催生了学术不端、侵犯隐私、社交障碍等不良现象。所以我们有必要引导青少年对人工智能应用教师教学、自身学习可能造成的伦理问题形成清晰的认知以及检举不良行为的自觉意识。
（二）智能教育本体知识
智能教育本体知识，指对人工智能学科加以明确和规范化说明的特定的学科知识，包括人工智能基础概念与思想、技术方法与技术实践、学科相关知识、学科发展史和学科世界观等。
（三）高质量思维能力
人类大脑的思维能力是人类最大的优势所在，积极地培育青少年高质量的思维能力成为当务之急。高质量思维能力是一系列智能机器无法具备的核心能力，也是未来时代青少年的核心竞争力。一个具备高质量思维能力的青少年在自主学习、创新式学习方面更加具有发展的潜力。
（四）终身学习能力
青少年想要在知识爆炸、竞争激励的智能时代里获得较好的生存和发展，必须高度重视自身终生学习能力的培育。青少年具备终身学习能力，也就意味着青少年可以根据自身需求，通过正规、非正规和非正式学习等多种学习方式自主地进行终身学习，从而不但提升自身思维能力和综合素养。
三、青少年人工智能素养的培育路径
（一）数字化教育课程
对数据的解读、使用、交流与应用是当代学生必备的基本素养之一。为此，开设数字化教育课程对学校来说十分必要。学习人工智能需要青少年同时具备算法基础和编程基础。
算法是一系列解决问题的清晰指令。开设算法课程的目的在于让学生习得一定的算法知识，生成算法式语言，提升学生理解和运算的能力，从而为后续内容的学习打下坚实的基础。
编程是指把人类的语言转化成计算机语言的过程。学习编程知识能使青少年具备一项重要的谋生技能，也有利于青少年思考问题能力的发展，逻辑思维、抽象思维和计算思维能力的提升。
（二）智慧化课堂文化
智慧学习是对传统学习的超越，学生的学习是一个利用学科知识图谱、虚拟学习场景和学习路网等手段来建构信息体系的过程。
1.生成智慧学习资源是基础
学科知识图谱是基于知识之间的语义关系所形成的知识间逻辑关联网。[1]包含学科目标、内容、特征，是珍贵的智慧学习资源。学科知识图谱对提升学生的学科的认知能力和思维能力大有裨益。学科知识图谱可以帮助学生对学科知识点进行查询、知识点之间关联查询。
2.打造智慧学习场景是关键
学生所接受的主科教育多为室内教育，学生缺少接触真实教学情境的机会和手段，不利于学生高质量思维能力发展和提升。虚拟学习场景，根据学生学习需要，结合学科特点，通过数据及服务技术、虚拟仿真技术、3D建模技术勾勒出逼真的数字化场景、自然现象、人文过程，通过对象模拟、相似模拟和过程模拟的原则，为学生体悟模拟实体、抽象实体、艺术加工实体和信息实体提供优质学习手段。
3.建设智慧学习路网是路径
学习路网是智慧学习路径，致力于为学生提升个性化学习路径。学习路网由课程库、资源库、学习目标库、题库、名师指导课以及学习工具等构成。学科知识图谱中某个知识点或者知识族都组成一条具体的知识链，每条知识链都与学生学习层次相适应的资源一一对应，形成无缝对接的学习路径，多条不同的学习路径自然连接，从而建构出优质、完备的学习路网。[3]
（三）智能化与可视化评价系统
当前，中小学教师对学生的评价不能实时照顾到整体，教师对学生的语言评价在评价用语上也存在不恰当性和空泛性。另外，对学生的总体评价只用一个数字符号来显示。建构智能化与可视化教学评价势在必行。
多模态机器学习系统就是构建智能化和可视化教学评价系统的关键技术。该系统可以将语音和视频数据，甚至是图像、语义等更多的模态融合在同一个时间轴上加以处理，可以自主生成学生在每堂课的综合性评价，并把评价结果以可视化图像、报告的方式反馈给学生，使学生可以实时获取到自身的学习表现以及学习中存在的问题，从而助力青少年自我能力的提升。同时，该系统极大地帮助教师以更迅速、快捷地方式获知学生每堂课的综合表现，从而根据每个学生的不同评价情况给予不同的心理关注和辅导，帮助青少年身心更好地发展。
参考文献：
[1]李艳燕，张香玲，李新，杜静.面向智慧教育的学科知识图谱构建与创新应用[J].
电化教育研究，2019，40（08）：60-69.
[2]钱丽娜.三维虚拟学习环境的设计研究[D].上海师范大学，2007.
[3]钟绍春.构建信息时代教育新模式[J].电化教育研究，2019，40（04）：23-29.
关键词：青少年；人工智能；人机协同；思维能力
一、培育青少年人工智能素养的紧迫性
随着人工智能技术在全球各行业内的升级式渗透，人们的生活方式也在加速改变。人工智能的高速发展对各领域产生了重大的影响，也必然对学校教育产生深刻影响。在人工智能得到广泛应用的当下，学校人才培养规格也将发生巨大变化，学校急需利用人工技能技术加快青少年人工智能素养的培育，助力青少年更好地生存和发展。
二、青少年人工智能素养的要素分析
弄清青少年人工智能素养的构成要素是开展人工智能素养培养工作的前提条件。人工智能素养培育在于助力青少年形成适应智能时代发展的基本伦理素养、必备知识和关键能力。
（一）技术伦理素养
人工智能与教育的深度互动趋势越明显，考虑更深层的伦理问题就越迫在眉睫。人工智能为学校教育带来很多便利的同时，也催生了学术不端、侵犯隐私、社交障碍等不良现象。所以我们有必要引导青少年对人工智能应用教师教学、自身学习可能造成的伦理问题形成清晰的认知以及检举不良行为的自觉意识。
（二）智能教育本体知识
智能教育本体知识，指对人工智能学科加以明确和规范化说明的特定的学科知识，包括人工智能基础概念与思想、技术方法与技术实践、学科相关知识、学科发展史和学科世界观等。
（三）高质量思维能力
人类大脑的思维能力是人类最大的优势所在，积极地培育青少年高质量的思维能力成为当务之急。高质量思维能力是一系列智能机器无法具备的核心能力，也是未来时代青少年的核心竞争力。一个具备高质量思维能力的青少年在自主学习、创新式学习方面更加具有发展的潜力。
（四）终身学习能力
青少年想要在知识爆炸、竞争激励的智能时代里获得较好的生存和发展，必须高度重视自身终生学习能力的培育。青少年具备终身学习能力，也就意味着青少年可以根据自身需求，通过正规、非正规和非正式学习等多种学习方式自主地进行终身学习，从而不但提升自身思维能力和综合素养。
三、青少年人工智能素养的培育路径
（一）数字化教育课程
对数据的解读、使用、交流与应用是当代学生必备的基本素养之一。为此，开设数字化教育课程对学校来说十分必要。学习人工智能需要青少年同时具备算法基础和编程基础。
算法是一系列解决问题的清晰指令。开设算法课程的目的在于让学生习得一定的算法知识，生成算法式语言，提升学生理解和运算的能力，从而为后续内容的学习打下坚实的基础。
编程是指把人类的语言转化成计算机语言的过程。学习编程知识能使青少年具备一项重要的谋生技能，也有利于青少年思考问题能力的发展，逻辑思维、抽象思维和计算思维能力的提升。
（二）智慧化课堂文化
智慧学习是对传统学习的超越，学生的学习是一个利用学科知识图谱、虚拟学习场景和学习路网等手段来建构信息体系的过程。
1.生成智慧学习资源是基础
学科知识图谱是基于知识之间的语义关系所形成的知识间逻辑关联网。[1]包含学科目标、内容、特征，是珍贵的智慧学习资源。学科知识图谱对提升学生的学科的认知能力和思维能力大有裨益。学科知识图谱可以帮助学生对学科知识点进行查询、知识点之间关联查询。
2.打造智慧学习场景是关键
学生所接受的主科教育多为室内教育，学生缺少接触真实教学情境的机会和手段，不利于学生高质量思维能力发展和提升。虚拟学习场景，根据学生学习需要，结合学科特点，通过数据及服务技术、虚拟仿真技术、3D建模技术勾勒出逼真的数字化场景、自然现象、人文过程，通过对象模拟、相似模拟和过程模拟的原则，为学生体悟模拟实体、抽象实体、艺术加工实体和信息实体提供优质学习手段。
3.建设智慧学习路网是路径
学习路网是智慧学习路径，致力于为学生提升个性化学习路径。学习路网由课程库、资源库、学习目标库、题库、名师指导课以及学习工具等构成。学科知识图谱中某个知识点或者知识族都组成一条具体的知识链，每条知识链都与学生学习层次相适应的资源一一对应，形成无缝对接的学习路径，多条不同的学习路径自然连接，从而建构出优质、完备的学习路网。[3]
（三）智能化与可视化评价系统
当前，中小学教师对学生的评价不能实时照顾到整体，教师对学生的语言评价在评价用语上也存在不恰当性和空泛性。另外，对学生的总体评价只用一个数字符号来显示。建构智能化与可视化教学评价势在必行。
多模态机器学习系统就是构建智能化和可视化教学评价系统的关键技术。该系统可以将语音和视频数据，甚至是图像、语义等更多的模态融合在同一个时间轴上加以处理，可以自主生成学生在每堂课的综合性评价，并把评价结果以可视化图像、报告的方式反馈给学生，使学生可以实时获取到自身的学习表现以及学习中存在的问题，从而助力青少年自我能力的提升。同时，该系统极大地帮助教师以更迅速、快捷地方式获知学生每堂课的综合表现，从而根据每个学生的不同评价情况给予不同的心理关注和辅导，帮助青少年身心更好地发展。
参考文献：
[1]李艳燕，张香玲，李新，杜静.面向智慧教育的学科知识图谱构建与创新应用[J].
电化教育研究，2019，40（08）：60-69.
[2]钱丽娜.三维虚拟学习环境的设计研究[D].上海师范大学，2007.
[3]钟绍春.构建信息时代教育新模式[J].电化教育研究，2019，40（04）：23-29.
- 【发布时间】2019/11/5 20:26:26
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