人工智能与STEAM教育4课件

人工智能与STEAM教育爷爷、孙子与驴故事的启发：如果没有自己的理解和主见，别人说什么都是对的，自己做什么都是错的！西湖区教师进修学校王理2018年4月25日&&我们人工智能&&STEAM教育小结人工智能AIArtificialIntelligence人工智能人的智能模拟延伸扩展机器人工智能研究开发理论方法技术应用系统概念理解技术形态——前沿、普遍、主流的技术形态职业领域——人工智能相关研究领域、行业……国家战略——国家安全、综合国力、经济社会动力与基础……社会形态——智能社会、智能时代、人机融合增强……伦理挑战——人工智能与人类智能、地球主义、宇宙主义……体会人工智能概念理解STEAMSTEM缘起美国对两个问题的回应：1.美国国内劳工的理工科素养不高、理工科就业岗位需求增加而相关人才缺乏2.保持全球领先的科技创新优势1986：美国国家科学委员会——《本科的科学、数学和工程教育》报告——明确提出了高等教育领域中SME&T(科学、数学、工程和技术)教育的纲领性建议1996：美国国家科学基金会——《塑造未来：透视科学、数学、工程和技术的本科教育》报告——针对社会发展中的形势和问题，对学校、地方政府、工商业界和基金会提出了明确的政策建议，包括大力培养K-12教育系统中STEM教育的师资问题。2007：美国国家科学委员会——《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》报告——行动计划中将STEM教育从本科阶段延伸到中小学教育阶段，从中小学就开始实施STEM教育。2006年：美国总统布什在其国情咨文中公布一项重要计划——《美国竞争力计划》，提出知识经济时代教育目标之一是培养具有STEM素养的人才，并称其为全球竞争力的关键。由此，美国在STEM教育方面不断加大投入，鼓励学生主修科学、技术、工程和数学，培养其科技理工素养。2007年：美国国家科学委员会发表《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》报告，提出的行动计划主要包括两个方面的措施：一是要求增强国家层面对K-12阶段和本科阶段的STEM教育的主导作用，在横向和纵向上进行协调；二是要提高教师的水平和增加相应的研究投入。这一报告进一步显示了STEM教育从本科阶段延伸到中小学教育阶段，希望从中小学就开始实施STEM教育。2011年：美国国家科学院研究委员会发布了《成功的K-12阶段STEM教育：确认科学、技术、工程和数学的有效途径》的报告，提出了扩大STEM参与度，增强所有学生的STEM素养的教育目标;美国州长协会针对STEM教育行动发布了《制定科学、技术、工程和数学教育议程：州级行动之更新》报告，分析了该协会2007年提出的行动议程中的弱势之处，重新提出“实施州级STEM议程”的各项具体措2013：NGSS2013NGSSSTEM发展历程STEM发展历程STEM发展历程STEM内涵构成强调学科整合聚焦真实情境强调合作探究注重工程设计……STEM基本特征STEM“茎”强调学科整合“把零散的叶片儿串联成一个有机的整体”浮力称重计量计算******STEM聚焦真实情景STEM强调团队合作强调科学探究与工程设计STEM工程设计过程STEM案例：缝沙包A老师1.如何剪裁？2.如何缝合？3.如何收针？4.如何封口？B老师1.沙包干嘛用？2.需要哪些材料？3.如何做？4.扔一下看看？确定问题与需求条件和限制分析设计方案与实施测试评估反馈STEM多元理解发展的STEM

与时俱进、延伸扩展对教育发展的积极回应：

强调STEM不是一个一成不变、刻板僵化的概念，而是一个能够对教育发展做出及时回应、内涵不断完善和进化的概念,如STEAM、STEMx、STREAM......对科技发展的积极回应：

强调对科学技术最新发展的回应，如人工智能、大数据等最前沿的技术形态主动纳入成为STEM教育关注的主题和应用的技术方法。整合的STEM

强调整合，通过真实问题情境为载体将多学科知识之间的关联起来。分科的STEM

代表四门独立的学科领域。STEM价值意蕴顾建军，2018.1/a/219585578_498014公民素养：STEM素养“在当今社会，科学、技术、数学是变化的中心，他们引起、塑造并应对变化，是当代儿童适应未来社会的基础”，是“公民素养的重要组成部分”

人才类型：STEM人才

理科、工科以及以理工科为基础的综合型、跨界型人才是一个国家科技创新的基石。国家需要吸引庞大和优秀的人群投入到STEM专业中，才能保证科技持续有力发展。课程形态：STEM课程

跨学科、多学科融合的课程形态，促进知识世界、现实世界和个体世界的联系，形成普遍联系和系统分析的世界观和方法论，促进知识转化应用意识和理论联系实际的能力。教学策略：STEM方式

融合学习、情境学习、项目学习、设计学习、共享学习、非正式学习……挑战：包容“模糊性”和“不确定性”关系讨论人工智能&&STEAM教育1.STEM是美国提出，解决美国的问题，与我们何关？要到哪里去？怎么到那里？到了那里了吗？教育的原点思考——《深化课程改革指导意见》立德树人、能力为重、个性发展到哪里去？到哪里去？——《学生发展核心素养》实践创新培养适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力科学精神学会学习责任担当人文底蕴健康生活

“要注重培养支撑终身发展、适应时代要求的关键能力。在培养学生基础知识和基本技能的过程中，强化学生关键能力培养。”到哪里去？——中共中央办公厅、国务院办公厅《关于深化教育体制机制改革的意见》，2017年9月培养四种关键能力：

认知能力、合作能力、创新能力、职业能力。创新能力发展的基本路径：实践怎么去？过于倚重分割化的知识性学习，显然到达不了我们想要去的彼岸。两种学习经验失衡分割的知识学习融合的综合学习怎么去分割学习迁移悖论庞杂而离散、缺乏组织和系统化的内部心智结构观念能力知识在实践中形成观念发展能力观念驾驭能力能力驱动知识综合学习整体建构高度结构化的内部心智模式“创客”“创客”一词来源于英文单词"Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。概念理解“创客”价值意蕴精神文化：草根创新“万众创新”——创新不是科学家、工程师在实验室里的专属，人人都可以是创新者；每个人在创意、行动、分享中体认自身价值。

创新实践：创造性活动

根据现实问题和用户需求，形成创意想法，并把想法通过现代工具、技术和方法，做出现实产品。创客空间：共享环境

创客空间把各种专业背景的人，各类工具、技术、资源融合在一起，形成一个的跨界融合的环境，为问题解决提供丰富联结可能性。就业途径：创造理想职业

“大众创业”——开辟了一条自谋职业、体验创业的途径。创新能力实践能力STEAM创客学习创意丰富综合学习经验培养创新与实践能力

创客教育

STEAM教育强调用工具实现创意、制造产品、分享强调跨学科、真实问题情境、探究过程和工程设计过程创客教育、STEAM教育与综合学习创客教育、STEAM为学生提供丰富的跨学科综合学习经验，是培养学生创新实践能力、发展核心素养的有效路径和载体。体会评价机制到达了吗？今天考试，看谁先爬上这棵树！用单一的尺度不能衡量学生全面素养发展的面貌，强调真实性评价、表现性评价和传统教学评价等多种形式综合运用，凸显能力和素养导向提供策略。STEAM在这方面有很好的实践。体会2.人工智能和STEAM?厘清关系STEM&AI我天生就自带着STEAM基因！人工智能本身是跨学科的研究领域终身的、整体的数据信息知识智慧香浓—“数据信息知识”模型厘清关系STEM&AI能够应对未来、理解现象、解决问题的能力与品质数据信息知识智慧香浓—“数据信息知识”模型数据信息知识理解专业技能智慧搜索引擎人工智能人类搜索引擎、人工智能和人类优势区间模型厘清关系STEM&AI我们所使用的工具影响我们的思维方式和思维习惯，从而深刻影响着我们的思维能力。——EdsgerWybeDijkstra艾兹格·迪科斯彻T之大者AI—AI让孩子对AI获得综合、多角度的理解求知者了解操控者体验工程师设计伦理学家多角度、批判性思维未来学家创意想象厘清关系STEM&AIAI成为STEAM关注议题、学习的内容与目标我们人工智能&&STEAM教育观念解锁“知识”取向——“素养”取向应对“考试”——应对“时代”应对“人生”应对“未来”“学科”本位——“学生”立场关注：计算思维计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。反映一个人运用计算机及相关数字化工具解决问题的意识、能力与品质。关键词描述数据收集搜集合适的数据与信息的过程数据分析理解数据，找出模式与规律，得出结论数据表示用合适的图、表等来描述和组织数据问题分解把问题和任务分解成更小、具体可操作的部分抽象从具体现象中抓住本质和主旨算法与程序通过有序的步骤解决问题达成目的自动化操作计算机及相关工具解决重复的问题模拟与仿真用模型和仿真来进行实验、展示解决问题的过程并行处理组织资源来并行地处理问题计算思维相关的关键词关键词描述数据收集搜集合适的数据与信息的过程数据分析理解数据，找出模式与规律，得出结论数据表示用合适的图、表等来描述和组织数据问题分解把问题和任务分解成更小、具体可操作的部分抽象从具体现象中抓住本质和主旨算法与程序通过有序的步骤解决问题达成目的自动化操作计算机及相关工具解决重复的问题模拟与仿真用模型和仿真来进行实验、展示解决问题的过程并行处理组织资源来并行地处理问题计算思维相关的关键词“计算思维”

计算思维是人类智能去包容并蓄机器智能的纽带。现代意蕴下水实践STEAM项目为久坐人群设计体感游戏实践案例运用身边材料编码和传递信息运用智能系统改造楼道灯运用智能系统设计终点计时系统设计关爱残疾人的智能饮水机器人……预防近