人工智能時代青少年創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

1、人工智能時青少年創(chuàng)新能力的培養(yǎng)引言三次工業(yè)革命分別人類帶進了蒸汽時代電氣時代和信息時代隨著科 技的不斷發(fā)展，第次工業(yè)革命已悄然來2016 年召的第 46 屆世界經(jīng)濟 論壇以掌控第四次工業(yè)命 ”為主題，在這次議上，參會者們熱的話題之一 便是人工智能很可成為第四次工業(yè)革命核心驅(qū)動力，徹底改有學(xué)者們的 生活。每一次工業(yè)革命都為人類社會帶來巨大變革，人工智能的發(fā)對人類社會的 影響不容小覷，美萊斯大學(xué)計算機工程 Vardi 給了這樣的預(yù)測： 在未來 30 年內(nèi)，人工能將取代目前世界 的工作。與此同時，技界 與企業(yè)界也掀起了工智能創(chuàng)業(yè)熱潮，越越多的人工智能產(chǎn)品世，如智能物 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，利用人智能算法實時監(jiān)控

2、人與車流，可以進行更高效的社會資源 管理；基于人工智算法的自動駕駛技術(shù)將為人們的出行方式來極大地便利。 除此以外，如圖 1，工智能技術(shù)與如教、醫(yī)療與農(nóng)業(yè)等行各業(yè)的關(guān)系日益 緊密，為人類的生方式與科技發(fā)展帶來命性的改變。但人工能領(lǐng)域面臨的 人才困境也相當(dāng)嚴(yán)相關(guān)研究指出人工智技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是科創(chuàng)新能力的培 養(yǎng)?？萍紕?chuàng)新在人發(fā)展歷史中起著不可量的作用，人類發(fā)展歷程，實際就 是科技創(chuàng)新不斷進的過程。在當(dāng)代，科創(chuàng)新已經(jīng)成為時代的旋律，以人工 智能為代表的信息術(shù)帶動社會飛速發(fā)展而創(chuàng)新又使這個速度斷加快，國 家中長期人才發(fā)展劃綱要（20102020 年確指出：出培養(yǎng)造就創(chuàng)新型 科技人才需要探索推行創(chuàng)新型教育

3、方式法，突出培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)精神、創(chuàng)造 性思維和創(chuàng)新能力加強對青少年科技創(chuàng)能力的研究，培養(yǎng)一批合格的科技 創(chuàng)新人才。作為未來的科技重的發(fā)展方向，及時幫青少年了解人工智能相關(guān)概念， 培養(yǎng)青少年對人工能技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用的趣，引導(dǎo)青少年用創(chuàng)性的思維 人工智能在發(fā)展過中對人類社會的影響對青少年科技意識的養(yǎng)與人 域的人才儲備，都有裨益。青年新力培方在創(chuàng)新能力的研究域，國內(nèi)外的學(xué)者從新能力對應(yīng)的領(lǐng)域特性，即科技知 識的本質(zhì)和內(nèi)涵以科技活動的特點出發(fā)對青少年科學(xué)創(chuàng)造力青少年技術(shù)創(chuàng)造 力開展了相關(guān)的理和實踐研究，其研究果對青少年科技創(chuàng)新力的研究有著積極 的借鑒價?？萍碱I(lǐng)域追求創(chuàng)新能絕大部分都以解決實的生活實際問題為

4、發(fā)點，如互聯(lián)網(wǎng)的生初衷僅僅是為了實較遠(yuǎn)距離的文檔傳輸?shù)缃襁@一極 富創(chuàng)造力的發(fā)明極地改變了人類世界。本質(zhì)上，科技是創(chuàng)造的一種展現(xiàn)形 式，創(chuàng)造力具有特領(lǐng)域的特性，科學(xué)領(lǐng)的創(chuàng)造力必須建立在學(xué)知識背景與研 究方法上。在人工能領(lǐng)域，除計算機科外，其他學(xué)科也為其展提供了相當(dāng)大 的作用，圖 給出了各學(xué)科與人工能研究的相關(guān)度。圖 2 學(xué)科人工能的關(guān)度由圖 有學(xué)者們以看到，隨著人工能技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科、各個領(lǐng)域 對其發(fā)展起到的作也日益均衡，由于涉的領(lǐng)域廣，技術(shù)細(xì)節(jié)象，對青少年而 言最為關(guān)鍵的培養(yǎng)容在于幫助青少年了人工智能的概念及其未來的人類 生活中起到的作用激發(fā)青少年對人工智的興趣。近年來，學(xué)者們對少年科學(xué)創(chuàng)

5、造力的培方式有比較充分的理與實驗研究， 首先可以確認(rèn)的是科學(xué)創(chuàng)造力是可以通一定的培養(yǎng)方式提升，相關(guān)文獻表明， 對青少年科技創(chuàng)新力的培養(yǎng)大都從兩個面出發(fā)選適宜青少年性格特 征的教學(xué)培養(yǎng)模式如創(chuàng)造性問題解決法基于互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)造性題解決法、技 術(shù)設(shè)計教育與計算實踐活動開發(fā)青少年創(chuàng)新潛力通過設(shè)置合理的具有 針對性的課程培養(yǎng)少年的創(chuàng)新能力，如對某個具有代表性課的深入挖掘與 調(diào)查研究課程。本文將基于這兩種為有效的培養(yǎng)模式，討基于人工智能的青年創(chuàng)新能 力的培養(yǎng)理念與培方法?；酥堑纳賱?chuàng)能培體設(shè)整體而言，人工智技術(shù)的基礎(chǔ)是神經(jīng)網(wǎng)與深度學(xué)習(xí)，這兩種術(shù)的所要 求的技術(shù)背景非常象，需要深厚的數(shù)學(xué)邏輯與計算能力理解背后

6、的實現(xiàn)原理，這對于青少年的知體系與積累來說是不宜的，也容易打擊青年的 興趣是最好的老師成就感是最好學(xué)習(xí)動，脫離具體技術(shù)的實背景，著眼于前沿技在生活與的緊密連接應(yīng)用，對青少年而言激發(fā)其學(xué)習(xí)興 趣的有效方。工智能的背后隱藏極為復(fù)雜的技術(shù)度，但通過工程實 的人工智能產(chǎn)品在少年眼里卻代表著新與酷炫，從這些已經(jīng)際應(yīng)用的產(chǎn)品出 發(fā)，為青少年量身制教學(xué)方案與課程，時對人工智能領(lǐng)域非關(guān)鍵的實現(xiàn)途徑， 即編程語言，進行度的引導(dǎo)與教學(xué)，讓少年獲得一定的成就，從 索未知世界的求知2.1 編程言的選取編程語言數(shù)字連接字世界與實際生活的梁，也是將人工智能抽象的理 論具體實現(xiàn)為有學(xué)們可感知產(chǎn)品的基石6。教學(xué)活動中適度開編

7、程教育對 培養(yǎng)青少年的學(xué)習(xí)就感，是激發(fā)其持續(xù)習(xí)的動力。 給出了目國內(nèi)外青 少年編程教育中典的編程語言。表 內(nèi)外行的年編程語語言LogoC+PythonJava國別美國美國美國荷蘭加拿大美國年份196819721983199119952008特點接近自然語言，通繪圖讓初學(xué)者學(xué)習(xí)編 編譯方式簡易，運不需要任何預(yù)裝環(huán)境 言的超集，具有向?qū)ο筇匦?腳本本語言，因大據(jù)、機器學(xué)習(xí)廣泛應(yīng) 面向?qū)ο蟮木幊陶Z功能強大，簡單易用拖拽式編程語言，合初學(xué)者其中 語言C+與 Java 等傳統(tǒng)的編程語言與計算機思維方式具有類似 的表征，其實現(xiàn)方比較抽象，廣泛應(yīng)用工業(yè)界與高學(xué)段學(xué)生體中?？梢暬?程語言 等，因其使用圖形化

8、界面及易操作，越來越受較低學(xué)段 學(xué)生的歡迎，但其陷在于與當(dāng)下較為流的人工智能理論結(jié)合不高，難以適應(yīng)人 工智能領(lǐng)域的編程言需求。相比較而 語言由其語法簡單，同時 Python 的語法風(fēng)格非接近人類的自然言，這也使 Python 的學(xué)習(xí)周期極短， 另外，Python 擁有豐富的人工智開發(fā)模塊，如智語音、智能圖像檢與處理 等，學(xué)習(xí)者極易在 Python 的學(xué)習(xí)中獲得充足成就感，以上特都非常適宜青 少年這類中學(xué)段學(xué)的學(xué)習(xí)。 “智能響背后奧”基智能語音青少創(chuàng)新力課程設(shè)近年來，伴隨著 AI、機器人商化的熱潮，智能音的發(fā)展迅猛，各大 頭紛紛涌入兒童教市場，推出了眾多面兒童陪護、兒童早教用的智能硬件 產(chǎn)品，同

9、時具有家娛樂功能的智能音響如小度音箱（百度愛音響（小 米）與 Echo Dot（Amazon）紛紛進入市場，其可人進行對話并具學(xué)習(xí)能 力的特點迅速吸引很多人的注意，其中包括相當(dāng)多的青少年體。智能音響 的背后蘊藏著諸多工智能技術(shù)，如自動聲識別、自然語言處等智能語音技術(shù) 。文將以智能語音技為切入點，為青年設(shè)計寓教于樂的新能力培養(yǎng)課 程。按照青少年各個發(fā)階段的學(xué)習(xí)特點，結(jié)青少年創(chuàng)新能力的培方法，總結(jié)出 了一套青少年科技新能力的教育方案，體系分成七個階段，階段一到階段七：（1第一階段為興趣導(dǎo)階段。以具體的款智能音響產(chǎn)品為例如小愛 音響導(dǎo)學(xué)生與音響對話交，讓學(xué)生充分利用絡(luò)資源查找相關(guān)類似產(chǎn) 品并進行體驗

10、，激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；（2第二階段為概念出階段。引導(dǎo)學(xué)生考智能音響在哪些方具有人 類的特征，引出人智能與人工智能這一念，指導(dǎo)學(xué)生進行討，逐步給學(xué)成 灌輸人工智能這一念；（3第三階段為概念展階段。在抽象的工智能概念的基礎(chǔ)上將這一 概念擴展至生活中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)除智能響以外的具有人的智的科技產(chǎn)品， 如智能攝像頭、智機器人等。（4第四階段為原理紹階段。為學(xué)生簡介紹智能音響這一典的人工 智能產(chǎn)品背后所蘊的技術(shù)原理，簡要介人的大腦的工作原理模仿人大腦工 作原理的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并將這兩技術(shù)結(jié)合到智能音響，促進學(xué)生對這 一概念的深入理解（）第五階段為初步踐階段。檢驗介紹 Python 編程語言，指導(dǎo)學(xué)生進 行簡單的編程練習(xí)為利用P 進簡單的智能語音方探索打下基礎(chǔ)。（）第六階段為深入踐階段。當(dāng)學(xué)生具一定 基礎(chǔ)后，引導(dǎo)學(xué)生 利用為學(xué)生定制的于 Python 的機對話解決方案進初級的探索，為理智能音箱的技術(shù)細(xì)節(jié)下基礎(chǔ)。（7第七階段為總結(jié)習(xí)階段。幫助學(xué)生結(jié)學(xué)習(xí)過程中的遇到困難與 收獲，并幫助學(xué)生用網(wǎng)絡(luò)了解其他的人智能產(chǎn)品在生活中的用，以及如何去 獲取相關(guān)資源進行主學(xué)習(xí)?？偱c