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科学教育产品中的人工智能—专访秦鸣老师谈教(3)

来源:矿业装备 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-07-08

【作者】:网站采编
【关键词】:
【摘要】:科学家可能在之前从没有想到过这些设备可以植入校园或者对科学教育有哪些帮助,这就需要我们未来与中小学学校进行深入的开发和合作。科学家从事的

科学家可能在之前从没有想到过这些设备可以植入校园或者对科学教育有哪些帮助,这就需要我们未来与中小学学校进行深入的开发和合作。科学家从事的各项研究内容是一个巨大的宝库,所以我希望通过与更多的学校、机构及公司有更加深入的合作,让学生更多地体验到中国科学院掌握的这些优质资源,让更多的青少年儿童感受科学文化的魅力。

本刊:谢谢秦鸣老师针对中国科学院有关人工智能与中小学科学教育产品有机融合相关问题的耐心解答。

信息技术时代,人工智能在社会的很多行业都有所应用,教育更应该是人工智能大展身手的新领域。有人认为,人工智能的最大价值是提高人效,当更好的教育资源能提供给教育的接受者,他们可以更好地学习并利用其为社会提供更大的价值。目前,不仅是教育领域的相关公司嗅到了人工智能的发展机会。学生、学校和政府部门都在感受或者展望人工智能对传统教育理念的改造。近几年,人们的关注点不仅在传统教育领域的硬件及装备方面,学校方面已经将越来越多的目光投向软件及课程方面,关于两者如何能够有机的融合,更好地为教育教学助力,本刊记者采访了中国科学院行政管理局科学文化传播发展中心主任助理秦鸣,就相关问题进行解读。本刊:中国科学院作为国家在科学技术方面的最高学术机构,人们通常认为科学家从事的研究都是非常高深的,与中小学基础性教育相距甚远,能否请您举几个案例,简单介绍一下中国科学院在中小学科普教育方面有哪些尝试?秦鸣:中国科学院不仅从事国家级的课题研究,其实在很多方面都有所涉猎。1949年,伴随着中华人民共和国的诞生,中国科学院成立。作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,虽然它的主要职能是科学研究,但是中国科学院的很多科学家都是非常热心于科学普及和科学教育的,我们平时也会与教育相关领域的公司如北京中科宏浩教育科技有限公司合作开展包括科学家进校园、研学旅行、实验室建设、课程研发等相关的科学教育方面的工作。报告中国科学院的相关业务,我从人工智能教育的相关角度选择了几个案例介绍一下。例如,中国科学院从事各种学科的前沿科学研究,具备大量先进的实验室仪器和高端的科学设备,这个是科学家日常直接接触到的,我们在平时也会组织中小学学生到中国科学院,进入实验室或研究所里进行参观;同时也请科学家走出研究所,走进教室,到学校为中小学学生进行科普,如举行科学家进校园、走进中国科学院、科技教师科学素养培训、社会综合实践、科学实验室建设、科学课程研发、研学旅行、课题探究等活动。再举个例子,近几年,研学旅行在学生和家长中受欢迎程度很高,但现在比较热门的研学旅行主题更多的是国学、自然科学、历史等文化相关方向,关于科学类主题的非常少,我们了解到中国科学院在深圳有一个信息研究院,那里是中国科学院内甚至是国家在很多高精尖技术领域,包括人工智能方面非常重要的一个点。所以,我们组织人员专门设计了一条人工智能的研学旅行线路。在我们去广州、深圳时,在现场组织学生参观研究院所,请研究院所的教师面对面给学生介绍我国在人工智能相关技术层面的研究进展。这是一个比较简单的形式,搜索哪些地点可以提供人工智能的相关资源,并组织学生前往参观学习。除此之外,中国科学院计算技术研究所在北京顺义区有一个刚建造完成的智慧科技馆,在那里不仅把固有的人工智能教育资源纳入科学教育产品,还在参观学习简单课程内容的基础上,与科研院所的教师磋商并开发、设计了相关的专业的课程。如制作自动下棋的软件、学习编程的环节、制造相片打印或智能玩具系统。通过这类新型课程的设置,不仅让学生对人工智能有了看、听等体验,他们还可以亲自动手操作,并在教师的指导下自主完成人工智能的活动。以上是中国科学院活动的附属内容,但我认为这样的改造和融入还不够,因为刚才提到的信息研究院位于深圳,而计算研究所的基地在北京市顺义区,能够有机会走入这里的学生数量属实有限,大部分学生还是以学校作为主要学习阵地。希望未来可以组织更多的学生参与研学产品中的人工智能应用,有效地接触、学习高端医疗影像、医用机器人与功能康复技术、先进电子封装材料、肿瘤精准治疗技术、合成生物器件等关键技术。本刊:学生日常接触到的科学概念,更多的可能是您刚才提到的研学产品中的人工智能应用,如假期到智慧科技馆,看一看人工智能方面的展览,感受人工智能在生活方面的应用。那么除此之外,能否请您从科教展览、科学展览、实验室建设3个方面简单介绍一下人工智能的应用?秦鸣:好的,那我从这3个方面,简单地举例说明一下。(1)科教展览中的人工智能应用:500米口径球面射电望远镜500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope),简称FAST,位于贵州省,为国家重大科技基础设施工程即“天眼”工程,由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。FAST是全世界最大的射电望远镜基地,由于这个科学大装置的设置,贵州的克度镇已经成为全国闻名的旅行小镇,大量的游客将基地作为旅行参观的目的地之一,我们也把它作为游学旅行的基地之一。但正如刚才我所说能亲自前往的学生毕竟是少数,所以我们开发了另一个项目——中国天眼VR。这个产品是国家天文台和中国科学院自动化研究所的团队研制的。制作组派遣了一支科研团队到FAST的实地对它的物理条件进行勘测,从而对它进行建模,制作成一个体验系统,学生可以戴上VR头盔,通过VR技术实现对该设施的实地观测,就好像亲自站在FAST设施旁边一般。由于科研活动一旦开展,实验设施附近会实施戒严,也不允许我们将手机等通信设备带入,因此只有亲自去过那里的人才能通过口述向其他人传达参观的感受。但这个系统的研发可以避免这样的一系列问题。目前还没有学校采购这样的系统,但我认为大家应该马上就会意识到,如果能把相关的科学装置通过科普的形式植入学校的展览馆、实验室、科技馆中,学生不必走出校园就能体验到科学院的大型科学装备。这样的体验感,我认为也是非常宝贵的,同时也解决了很多人无法到现场参观的遗憾。2019年2月,中国科学院白院长视察科学快车启动仪式时,将中国天眼VR搬到了现场,现场的学生经过体验也觉得这个系统非常有趣。工作人员通过一些技术手段,可以将科学院待挖掘的科学装置、科学资源、科学课程实体化,融入学校的相关内容当中,我认为这是科学教育产品的成功应用范例。(2)科学展览中的人工智能应用:智能数据手套智能数据手套能够精确探测人体手势信息,广泛应用于虚拟现实、人机交互、机器人控制等领域,实现抓握、拾取、手部动画等功能。中国科学院宁波材料所李润伟团队基于自主研发的弹性传感器,开发了智能数据手套,其弹性传感器能够精确、舒适探测手指的弯曲角度,融合商业六轴惯性传感器,采用多传感器融合算法,实现手势信息的精确探测。我们之前有一次去考察中国科学院的宁波材料所,其中的技术研发团队研发了柔性导电材料,它可以应用于手套等相关设备,与机械臂、机械手或者其他人工智能的传感器结合并与之产生互动。虽然科研院所研制出了一些产品,但这些产品主要面向工业企业或相关行业,并没有想到可以应用于教育领域。但当我们和研发团队交流过后认为,可以让学生通过简单的方式体验到这种材料与其他材料有何不同,它在我国未来人工智能领域应用有何特点。由此看来,目前我们有很多看似与科学教育没有联系的科研产品或科研产出,也可以运用一定的技术手段,将这些产品运用到科学教育产品的开发中。上述的设备目前还未实现量产,我们表示希望采购时,对方还没有准备实际的产品,只能为我们提供一些原型机进行试用,但是我认为如果能把这些产品量产包装并实现科学教育的深化改造,这对学校建设科学教室以及学生的培养是非常有益的。(3)实验室建设的人工智能应用:人工智能相关科学教育产品人工智能相关科学教育产品有设备、教具、课程、专家等。学校有校本课程、教师培训、科技竞赛方面的需求。通过上述几个案例说明,中国科学院很多的科研团队、科学设施、科学机构,都是具有丰富的科学教育内涵和内容的,但是需要科研机构与研究人员、企业一起去进行挖掘和改造。对于学校而言,它可能需要的是更具象的校本课程的设置、教师培训的安排、科技竞赛的参与,对于人工智能,中国科学院的产品可能只是设备原型、基础理论、专家资源,那么在这个沟通的过程中,需要一些落地的方式和手段。我们正在联合中科宏浩公司,也希望将FAST的VR演示系统、智能手套的材料等到植入我们与学校实验室建设涉及的一些相关内容和模块中,让学生能够在学校就体验到中国科学院先进的科学成果。之前,我们前往中国科学院的大气物理研究所,了解一下关于空气污染相关的科普课程的设置,有位科学家的科研小组恰好有这样的设备。他们将与大气检测有关的设备和仪器,包括一些进口的和改装的设备,集中到一个集装箱大小的空间内。尽管,可能很多学校内有建设“小小校园气象站”或其他简单的校园气象观测设施。但是科学家在与我们交流的时候提及,那些设施已经稍显过时。目前大气物理研究所的科研系统其实也不是特别复杂,如果能植入学校,其实是可以为学校在空气、环境、生态方面的课题设置、实验室的建设安排上提供很多的技术支持。科学家可能在之前从没有想到过这些设备可以植入校园或者对科学教育有哪些帮助,这就需要我们未来与中小学学校进行深入的开发和合作。科学家从事的各项研究内容是一个巨大的宝库,所以我希望通过与更多的学校、机构及公司有更加深入的合作,让学生更多地体验到中国科学院掌握的这些优质资源,让更多的青少年儿童感受科学文化的魅力。本刊:谢谢秦鸣老师针对中国科学院有关人工智能与中小学科学教育产品有机融合相关问题的耐心解答。

文章来源:《矿业装备》 网址: http://www.kyzbzz.cn/qikandaodu/2020/0708/357.html

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