高中人工智能教育知识库系统的设计与实现
这是一篇关于知识库,本体,人工智能教育的论文, 主要内容为近年来,随着人工智能技术的飞速发展,许多国家都设置了人工智能相关课程,以期培养此方面的新型人才。然而,人工智能知识体系庞大,资源丰富且缺乏知识层次的统一描述,致使教师在认知层面上缺乏统一性,实施效果并不理想,目前我国高中人工智能教育仍处于探索阶段。一些学者也对此开展了相关研究,但现有的研究大多集中在人工智能教材分析、教学内容设计等方面,而关于人工智能知识与资源的有效表示与组织的研究甚少。因此,如何有效规范高中人工智能教育知识与资源的统一描述和组织是一个亟待研究和解决的问题。知识库是知识爆炸时代的一种有效的知识管理工具,可以有效地表示与存储知识,而知识库的构建通常基于本体进行。作为一种能对知识进行语义组织与统一描述的概念模型,本体已在诸多领域得到广泛研究及应用。因此,本文以实现高中人工智能知识与资源整合和促进人工智能知识传播与共享为目标,利用本体技术构建高中人工智能教育知识库系统,实现该学科知识和资源的有效组织,在一定程度上为教师开展人工智能教育教学工作和学生学习该学科知识提供帮助。本文的主要研究工作如下:(1)高中人工智能学科知识及其资源分析与描述。通过对高中人工智能相关课程标准以及教材内容的分析研究,划分了高中阶段人工智能学科知识体系,明确了该阶段人工智能课程的覆盖范围和目标需求。并基于LOM学习对象元数据模型,设计了一种适合高中人工智能教育知识资源的管理规范,有效地保证了高中人工智能教育知识库的建设质量。(2)高中人工智能学科本体构建研究。首先,基于本体构建“七步法”与软件工程循环迭代的思想,设计了一种适合高中人工智能学科本体的构建流程;其次,基于该流程确定了高中人工智能学科本体概念、属性、关系以及实例的知识分类体系,构建了一项高中人工智能学科本体原型;最后,使用Jena本体语言解析工具实现该学科本体的持久化存储。(3)高中人工智能教育知识库原型系统的开发。以高中人工智能学科本体为原型,设计实现了以知识用户注册登录、高中人工智能知识浏览、知识检索以及知识管理为主要功能的高中人工智能教育知识库原型系统,使该学科知识与资源得到了有效的管理与共享。
欠发达地区小学人工智能教学项目设计与实践研究——西藏L小学为例
这是一篇关于欠发达地区,人工智能教育,核心素养,图形化编程,项目设计的论文, 主要内容为国务院于2017年发布的《新一代人工智能发展规划》[1]等文件中明确提出要在中小学阶段设置人工智能相关学科,逐步推广编程教育。2018年4月,教育部再次提出要在中小学阶段引入人工智能普及教育。[2]人工智能教育作为培养适应未来智能型社会人才所需素养的有效途径,对帮助学生形成智能社会意识,适应智能社会发展具有极其重要的意义。笔者通过文献查阅和实地考察,分析了国内外中小学人工智能教育现状并收集了众多研究者们的教学案例,发现当前我国各省市根据实际情况逐步在中小学开展了人工智能课程的教学。但相对于发达国家而言,我国人工智能教育起步较晚,尚未形成系统的教学理论和教学模式,缺少权威的教学内容,在师资力量、信息环境等条件不够完善,尤其在国内欠发达地区开展中小学人工智能教育无疑是一个极大的挑战。本着实现国家“面向人人”的人工智能教育的愿景,本文梳理了人工智能教育的相关概念、项目式教学的理论以及中小学人工智能课程标准等,提出了欠发达地区小学人工智能教学项目设计与实践研究课题。也是由于机缘巧合,笔者于2021年前往西藏墨脱L小学进行了为期半年的援藏支教工作,这里是我国最后一个通公路的地方,也是全国经济较落后的地区之一,当地落后的教育状况令我感触很深,也是促使我选择欠发达地区中小学人工智能教育作为研究课题的主要原因。本文的切入点是将STEAM理念与人工智能教育相融合,利用m Python人工智能编程软件及相关硬件(如主控模块、各类传感器、控制模块、输入/输出模块等),结合当地实际情况(如气候、人文、地理、民族文化等)自主开发设计人工智能教学项目,并应用于小学人工智能校本课程的教学。在支教期间以该校四年级学生为教学对象,在该校的信息技术课堂中开展本课题教学实践研究。主要的研究问题有:第一,如何根据欠发达地区的小学特点进行人工智能教育项目设计与实施。第二,如何把先进的教育理念(如现象式教学)融入小学人工智能课堂。第三,通过开展人工智能项目教学是否能够提升学生学科核心素养,提高学生综合实践能力和创新能力。经过教学实践、行动研究及教学测量结果分析发现,学生对人工智能项目教学表现出较高的学习兴趣,学生人工智能敏感度及编程能力都有所提升,并且能够提出创意想法创新制作人工智能作品。本研究主要分为五章。第一章是绪论,内容包括问题提出、研究目的和意义、研究内容和研究方法,本研究的创新之处;第二章是与本课题相关的人工智能的基本概念和理论基础;第三章是人工智能项目设计方案,总结项目式教学设计的一般流程,根据教学实际进行了项目设计的前期分析、项目开发以及教学评价设计;第四章是人工智能项目的教学设计与教学实施过程,并分析研究结果;第五章是总结、反思与展望。
欠发达地区小学人工智能教学项目设计与实践研究——西藏L小学为例
这是一篇关于欠发达地区,人工智能教育,核心素养,图形化编程,项目设计的论文, 主要内容为国务院于2017年发布的《新一代人工智能发展规划》[1]等文件中明确提出要在中小学阶段设置人工智能相关学科,逐步推广编程教育。2018年4月,教育部再次提出要在中小学阶段引入人工智能普及教育。[2]人工智能教育作为培养适应未来智能型社会人才所需素养的有效途径,对帮助学生形成智能社会意识,适应智能社会发展具有极其重要的意义。笔者通过文献查阅和实地考察,分析了国内外中小学人工智能教育现状并收集了众多研究者们的教学案例,发现当前我国各省市根据实际情况逐步在中小学开展了人工智能课程的教学。但相对于发达国家而言,我国人工智能教育起步较晚,尚未形成系统的教学理论和教学模式,缺少权威的教学内容,在师资力量、信息环境等条件不够完善,尤其在国内欠发达地区开展中小学人工智能教育无疑是一个极大的挑战。本着实现国家“面向人人”的人工智能教育的愿景,本文梳理了人工智能教育的相关概念、项目式教学的理论以及中小学人工智能课程标准等,提出了欠发达地区小学人工智能教学项目设计与实践研究课题。也是由于机缘巧合,笔者于2021年前往西藏墨脱L小学进行了为期半年的援藏支教工作,这里是我国最后一个通公路的地方,也是全国经济较落后的地区之一,当地落后的教育状况令我感触很深,也是促使我选择欠发达地区中小学人工智能教育作为研究课题的主要原因。本文的切入点是将STEAM理念与人工智能教育相融合,利用m Python人工智能编程软件及相关硬件(如主控模块、各类传感器、控制模块、输入/输出模块等),结合当地实际情况(如气候、人文、地理、民族文化等)自主开发设计人工智能教学项目,并应用于小学人工智能校本课程的教学。在支教期间以该校四年级学生为教学对象,在该校的信息技术课堂中开展本课题教学实践研究。主要的研究问题有:第一,如何根据欠发达地区的小学特点进行人工智能教育项目设计与实施。第二,如何把先进的教育理念(如现象式教学)融入小学人工智能课堂。第三,通过开展人工智能项目教学是否能够提升学生学科核心素养,提高学生综合实践能力和创新能力。经过教学实践、行动研究及教学测量结果分析发现,学生对人工智能项目教学表现出较高的学习兴趣,学生人工智能敏感度及编程能力都有所提升,并且能够提出创意想法创新制作人工智能作品。本研究主要分为五章。第一章是绪论,内容包括问题提出、研究目的和意义、研究内容和研究方法,本研究的创新之处;第二章是与本课题相关的人工智能的基本概念和理论基础;第三章是人工智能项目设计方案,总结项目式教学设计的一般流程,根据教学实际进行了项目设计的前期分析、项目开发以及教学评价设计;第四章是人工智能项目的教学设计与教学实施过程,并分析研究结果;第五章是总结、反思与展望。
高中人工智能教育知识库系统的设计与实现
这是一篇关于知识库,本体,人工智能教育的论文, 主要内容为近年来,随着人工智能技术的飞速发展,许多国家都设置了人工智能相关课程,以期培养此方面的新型人才。然而,人工智能知识体系庞大,资源丰富且缺乏知识层次的统一描述,致使教师在认知层面上缺乏统一性,实施效果并不理想,目前我国高中人工智能教育仍处于探索阶段。一些学者也对此开展了相关研究,但现有的研究大多集中在人工智能教材分析、教学内容设计等方面,而关于人工智能知识与资源的有效表示与组织的研究甚少。因此,如何有效规范高中人工智能教育知识与资源的统一描述和组织是一个亟待研究和解决的问题。知识库是知识爆炸时代的一种有效的知识管理工具,可以有效地表示与存储知识,而知识库的构建通常基于本体进行。作为一种能对知识进行语义组织与统一描述的概念模型,本体已在诸多领域得到广泛研究及应用。因此,本文以实现高中人工智能知识与资源整合和促进人工智能知识传播与共享为目标,利用本体技术构建高中人工智能教育知识库系统,实现该学科知识和资源的有效组织,在一定程度上为教师开展人工智能教育教学工作和学生学习该学科知识提供帮助。本文的主要研究工作如下:(1)高中人工智能学科知识及其资源分析与描述。通过对高中人工智能相关课程标准以及教材内容的分析研究,划分了高中阶段人工智能学科知识体系,明确了该阶段人工智能课程的覆盖范围和目标需求。并基于LOM学习对象元数据模型,设计了一种适合高中人工智能教育知识资源的管理规范,有效地保证了高中人工智能教育知识库的建设质量。(2)高中人工智能学科本体构建研究。首先,基于本体构建“七步法”与软件工程循环迭代的思想,设计了一种适合高中人工智能学科本体的构建流程;其次,基于该流程确定了高中人工智能学科本体概念、属性、关系以及实例的知识分类体系,构建了一项高中人工智能学科本体原型;最后,使用Jena本体语言解析工具实现该学科本体的持久化存储。(3)高中人工智能教育知识库原型系统的开发。以高中人工智能学科本体为原型,设计实现了以知识用户注册登录、高中人工智能知识浏览、知识检索以及知识管理为主要功能的高中人工智能教育知识库原型系统,使该学科知识与资源得到了有效的管理与共享。
儿童人工智能游戏活动设计的师资培训课程开发与实践
这是一篇关于人工智能教育,K-2学段,“不插电”,师资培训,4C/ID模型的论文, 主要内容为智能时代的背景下,各国逐渐将人工智能人才的培养作为重要目标,对人工智能的教育需求愈发迫切。在K-12学段人工智能教育的发展进程中,以K-2学段儿童为研究对象的相关理论与实践研究都较为缺少。基于该背景,本研究尝试找出适合儿童人工智能教育的方式,并设计、开展师资培训课程,以作为推广儿童人工智能教育的先导途径。本研究旨在拓宽智能思维的培养路径,推进人工智能教育在K-2阶段的展开。本研究首先阅读了人工智能教育的相关文献,通过对文献的梳理,了解当前基础教育阶段的人工智能教育内容体系及相关教学实践探索,选定了适合在K-2阶段进行人工智能教育的教学形式——“不插电”游戏活动,进而提出儿童人工智能游戏活动这一概念,并总结了儿童人工智能游戏活动的内容与设计方法。在整理常见师资培训方式及国内外人工智能师资培训案例后,本文采用4C/ID模型进行师资培训课程的设计,提出了基于“儿童人工智能游戏活动设计”这一专题领域的师资培训流程模式。为了验证本文中师资培训课程设计的有效性,随后开展了行动研究。行动包括一次先导讲座与四次工作坊课程。每次工作坊围绕某一人工智能相关知识主题开展,依次进行知识导入、案例展示、协作设计和成果分享,并对每次工作坊过程进行观察和反思,作出迭代改进。最后通过学生作品评价、问卷调查、过程观察等方式对课程效果进行分析。根据数据统计结果显示,学习者对课程的接受度高,并且行动实施能够有效提升学习者的儿童人工智能游戏活动设计能力。本研究在成果方面,建设了儿童人工智能游戏活动设计支架、儿童人工智能游戏活动师资培训流程模式及配套课程资源,并提出了培训策略:工作坊发挥学生自主性;构建生成性资源库;异质分组协作。
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