人工智能时代青少年创新能力的培养

1、人工智能时青少年创新能力的培养引言三次工业革命分别人类带进了蒸汽时代电气时代和信息时代随着科 技的不断发展，第次工业革命已悄然来2016 年召的第 46 届世界经济 论坛以掌控第四次工业命 ”为主题，在这次议上，参会者们热的话题之一 便是人工智能很可成为第四次工业革命核心驱动力，彻底改有学者们的 生活。每一次工业革命都为人类社会带来巨大变革，人工智能的发对人类社会的 影响不容小觑，美莱斯大学计算机工程 Vardi 给了这样的预测： 在未来 30 年内，人工能将取代目前世界 的工作。与此同时，技界 与企业界也掀起了工智能创业热潮，越越多的人工智能产品世，如智能物 联网系统，利用人智能算法实时监控

2、人与车流，可以进行更高效的社会资源 管理；基于人工智算法的自动驾驶技术将为人们的出行方式来极大地便利。 除此以外，如图 1，工智能技术与如教、医疗与农业等行各业的关系日益 紧密，为人类的生方式与科技发展带来命性的改变。但人工能领域面临的 人才困境也相当严相关研究指出人工智技术发展的关键是科创新能力的培 养。科技创新在人发展历史中起着不可量的作用，人类发展历程，实际就 是科技创新不断进的过程。在当代，科创新已经成为时代的旋律，以人工 智能为代表的信息术带动社会飞速发展而创新又使这个速度断加快，国 家中长期人才发展划纲要（20102020 年确指出：出培养造就创新型 科技人才需要探索推行创新型教育

3、方式法，突出培养学生的学精神、创造 性思维和创新能力加强对青少年科技创能力的研究，培养一批合格的科技 创新人才。作为未来的科技重的发展方向，及时帮青少年了解人工智能相关概念， 培养青少年对人工能技术与相关应用的趣，引导青少年用创性的思维 人工智能在发展过中对人类社会的影响对青少年科技意识的养与人 域的人才储备，都有裨益。青年新力培方在创新能力的研究域，国内外的学者从新能力对应的领域特性，即科技知 识的本质和内涵以科技活动的特点出发对青少年科学创造力青少年技术创造 力开展了相关的理和实践研究，其研究果对青少年科技创新力的研究有着积极 的借鉴价。科技领域追求创新能绝大部分都以解决实的生活实际问题为

4、发点，如互联网的生初衷仅仅是为了实较远距离的文档传输但如今这一极 富创造力的发明极地改变了人类世界。本质上，科技是创造的一种展现形 式，创造力具有特领域的特性，科学领的创造力必须建立在学知识背景与研 究方法上。在人工能领域，除计算机科外，其他学科也为其展提供了相当大 的作用，图 给出了各学科与人工能研究的相关度。图 2 学科人工能的关度由图 有学者们以看到，随着人工能技术的发展，各学科、各个领域 对其发展起到的作也日益均衡，由于涉的领域广，技术细节象，对青少年而 言最为关键的培养容在于帮助青少年了人工智能的概念及其未来的人类 生活中起到的作用激发青少年对人工智的兴趣。近年来，学者们对少年科学创

5、造力的培方式有比较充分的理与实验研究， 首先可以确认的是科学创造力是可以通一定的培养方式提升，相关文献表明， 对青少年科技创新力的培养大都从两个面出发选适宜青少年性格特 征的教学培养模式如创造性问题解决法基于互联网的创造性题解决法、技 术设计教育与计算实践活动开发青少年创新潜力通过设置合理的具有 针对性的课程培养少年的创新能力，如对某个具有代表性课的深入挖掘与 调查研究课程。本文将基于这两种为有效的培养模式，讨基于人工智能的青年创新能 力的培养理念与培方法。基人智的少创能培体设整体而言，人工智技术的基础是神经网与深度学习，这两种术的所要 求的技术背景非常象，需要深厚的数学逻辑与计算能力理解背后

6、的实现原理，这对于青少年的知体系与积累来说是不宜的，也容易打击青年的 兴趣是最好的老师成就感是最好学习动，脱离具体技术的实背景，着眼于前沿技在生活与的紧密连接应用，对青少年而言激发其学习兴 趣的有效方。工智能的背后隐藏极为复杂的技术度，但通过工程实 的人工智能产品在少年眼里却代表着新与酷炫，从这些已经际应用的产品出 发，为青少年量身制教学方案与课程，时对人工智能领域非关键的实现途径， 即编程语言，进行度的引导与教学，让少年获得一定的成就，从 索未知世界的求知2.1 编程言的选取编程语言数字连接字世界与实际生活的梁，也是将人工智能抽象的理 论具体实现为有学们可感知产品的基石6。教学活动中适度开编

7、程教育对 培养青少年的学习就感，是激发其持续习的动力。 给出了目国内外青 少年编程教育中典的编程语言。表 内外行的年编程语语言LogoC+PythonJava国别美国美国美国荷兰加拿大美国年份196819721983199119952008特点接近自然语言，通绘图让初学者学习编 编译方式简易，运不需要任何预装环境 言的超集，具有向对象特性 脚本本语言，因大据、机器学习广泛应 面向对象的编程语功能强大，简单易用拖拽式编程语言，合初学者其中 语言C+与 Java 等传统的编程语言与计算机思维方式具有类似 的表征，其实现方比较抽象，广泛应用工业界与高学段学生体中。可视化编 程语言 等，因其使用图形化

8、界面及易操作，越来越受较低学段 学生的欢迎，但其陷在于与当下较为流的人工智能理论结合不高，难以适应人 工智能领域的编程言需求。相比较而 语言由其语法简单，同时 Python 的语法风格非接近人类的自然言，这也使 Python 的学习周期极短， 另外，Python 拥有丰富的人工智开发模块，如智语音、智能图像检与处理 等，学习者极易在 Python 的学习中获得充足成就感，以上特都非常适宜青 少年这类中学段学的学习。 “智能响背后奥”基智能语音青少创新力课程设近年来，伴随着 AI、机器人商化的热潮，智能音的发展迅猛，各大 头纷纷涌入儿童教市场，推出了众多面儿童陪护、儿童早教用的智能硬件 产品，同

9、时具有家娱乐功能的智能音响如小度音箱（百度爱音响（小 米）与 Echo Dot（Amazon）纷纷进入市场，其可人进行对话并具学习能 力的特点迅速吸引很多人的注意，其中包括相当多的青少年体。智能音响 的背后蕴藏着诸多工智能技术，如自动声识别、自然语言处等智能语音技术 。文将以智能语音技为切入点，为青年设计寓教于乐的新能力培养课 程。按照青少年各个发阶段的学习特点，结青少年创新能力的培方法，总结出 了一套青少年科技新能力的教育方案，体系分成七个阶段，阶段一到阶段七：（1第一阶段为兴趣导阶段。以具体的款智能音响产品为例如小爱 音响导学生与音响对话交，让学生充分利用络资源查找相关类似产 品并进行体验

10、，激学生的学习兴趣；（2第二阶段为概念出阶段。引导学生考智能音响在哪些方具有人 类的特征，引出人智能与人工智能这一念，指导学生进行讨，逐步给学成 灌输人工智能这一念；（3第三阶段为概念展阶段。在抽象的工智能概念的基础上将这一 概念扩展至生活中引导学生发现除智能响以外的具有人的智的科技产品， 如智能摄像头、智机器人等。（4第四阶段为原理绍阶段。为学生简介绍智能音响这一典的人工 智能产品背后所蕴的技术原理，简要介人的大脑的工作原理模仿人大脑工 作原理的深度学习神经网络，并将这两技术结合到智能音响，促进学生对这 一概念的深入理解（）第五阶段为初步践阶段。检验介绍 Python 编程语言，指导学生进 行简单的编程练习为利用P 进简单的智能语音方探索打下基础。（）第六阶段为深入践阶段。当学生具一定 基础后，引导学生 利用为学生定制的于 Python 的机对话解决方案进初级的探索，为理智能音箱的技术细节下基础。（7第七阶段为总结习阶段。帮助学生结学习过程中的遇到困难与 收获，并帮助学生用网络了解其他的人智能产品在生活中的用，以及如何去 获取相关资源进行主学习。总与