人工智能在教育中的應用42頁PPT課件

1、人的差異在于業(yè)余時間人工智能在教育中的應用人工智能在教育中的應用人的差異在于業(yè)余時間人工智能在教育中的應用廣西師范大學教育技術(shù)學系李紅波人工智能概述人工智能在教育中應用的類型3人工智能在教育中的具體應用人工智能知識普及機器人教育教學設(shè)計自動化技術(shù)智能教學系統(tǒng)及其發(fā)展 很多學生認為數(shù)學單調(diào)、枯燥，那么，如何才能激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣呢？教師在教學中應該善于設(shè)疑，巧于設(shè)疑，通過設(shè)疑創(chuàng)設(shè)情境，讓學生感到新奇有趣，進而隨著老師設(shè)置的疑點，不斷地探索下去，并自己找出答案。 在教學中，創(chuàng)設(shè)問題情境可以使學生對客觀情境獲得具體的感受，激起積極的情緒，促進學生潛能的發(fā)展，從而使學生更好地利用自己已有的認識結(jié)構(gòu)

2、和生活經(jīng)驗，對學生所學的知識進行意義建構(gòu)，促進學生的主動參與。 數(shù)學課程標準明確指出：“數(shù)學教學，要緊密聯(lián)系學生的生活實際，從學生的生活經(jīng)驗和已有知識出發(fā)，創(chuàng)設(shè)生動有趣的情境?！痹跀?shù)學課堂教學過程中，創(chuàng)設(shè)生動有趣的情境，是數(shù)學教學活動產(chǎn)生和維持的基本依托、是學生自主探究數(shù)學知識的起點和原動力、是提高學生學習數(shù)學能力的一種有效手段。 1創(chuàng)設(shè)實際生活情境，激發(fā)學生學習興趣 數(shù)學來源于生活，生活中又充滿數(shù)學。著名數(shù)學家華羅庚說過：“人們對數(shù)學早就產(chǎn)生了枯燥乏味、神秘、難懂的印象，原因之一便是脫離了實際?！币虼?，教師要善于從學生熟悉的實際生活中創(chuàng)設(shè)教學情境，讓數(shù)學走進生活，讓學生在生活中看到數(shù)學、接觸

3、數(shù)學，激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣。將知識與實際生活密切聯(lián)系起來，巧妙地創(chuàng)設(shè)教學情境，激發(fā)了學生的學習興趣和求知欲望，放飛了學生的思維；學生把自己好玩、好看、好吃的東西通過動手實踐、自主探索、合作交流、親身體驗，參與知識的形成過程和發(fā)展過程，理解掌握了分類的思想方法，獲取了學習數(shù)學的經(jīng)驗，成為數(shù)學學習活動中的探索者、發(fā)現(xiàn)者、創(chuàng)造者，同時也提高了學生的觀察能力，判斷能力和語言表達能力。 2創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑情境，引發(fā)自主探究 創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑情境，就是在教師講授內(nèi)容和學生求知心理之間搭建一座“橋梁”，將學生引入一種與問題有關(guān)的情境中。問題是數(shù)學的心臟，問題是思維的起點，是思維的動力?！皩W起于思，思源于疑”。學生在上課時

4、，對老師提出的質(zhì)疑情境有好奇心和求知欲，根據(jù)這一特點，鼓勵學生自主質(zhì)疑去發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題，激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望，啟發(fā)學生創(chuàng)新思維，起到了很好的教學效果。數(shù)學課程標準指出：“學生的數(shù)學學習內(nèi)容應當是現(xiàn)實的，有意義的，富有挑戰(zhàn)性，這些內(nèi)容應該有利于學生主動觀察、實驗、猜測、驗證、推理與交流?！薄皵?shù)學知識，思想方法，必須由學生在實踐中理解、感悟、發(fā)展，而不是單純依靠教師的講解去獲得?！敝R只有經(jīng)過學生自主探究、驗證、總結(jié)，才能深刻理解，牢固掌握；才能靈活的、創(chuàng)造性的運用于實際，體現(xiàn)數(shù)學的價值。從表面上看，這個質(zhì)疑情境是教師向?qū)W生提出問題，實際上是由學生提出問題并自己去解決問題，這

5、樣創(chuàng)設(shè)更好地調(diào)動了學生探究問題的積極性和主動性，有利于發(fā)展學生的創(chuàng)造性。 3創(chuàng)設(shè)游戲情境，讓學生“玩中學”、“學中玩” “玩”是孩子的天性。蘇霍姆林斯基曾指出：“如果老師不想辦法使學生產(chǎn)生情緒高昂和智力振奮的內(nèi)心狀態(tài)，就急于傳授知識，不動情感的腦力勞動就會帶來疲倦。沒有歡欣鼓舞的心情，沒有學習興趣，學習也就成了負擔。”小學生都喜歡做游戲，創(chuàng)設(shè)一個與學生知識背景密切相關(guān)，又使學生感興趣的游戲情境，喚起學生的主體意識，讓學生自主調(diào)動已有的知識、經(jīng)驗、策略去體驗和理解知識，激活學生的思維，引發(fā)學生探索，使學習活動生動有效、事半功倍。創(chuàng)設(shè)以游戲情境為主線，讓學生在玩中體驗和理解“某一事情發(fā)生的可能性”

6、，認識“預測某一事情發(fā)生的可能性大小”的應用價值，初步掌握“預測某一事情發(fā)生的可能性大小”的基本方法。于學生而言，他們沒有等待知識的傳遞，主動建構(gòu)了知識，真正成為了學習的主人；于老師而言，沒有去填“鴨子”，只是為學生主動學習創(chuàng)設(shè)多種學習條件，營造了一個人性化的課堂氛圍，是學生學習活動的組織者、指導者、參與者、促進者。教學過程中老師帶領(lǐng)學生玩得巧妙、玩得高明，不是為玩而玩，而是讓學生在玩中生疑，讓學生在玩中質(zhì)疑。 4創(chuàng)設(shè)懸念情境，激發(fā)學生求知欲 古人云：“學起于思，思源于疑?！币簿褪钦f，學生只有發(fā)現(xiàn)問題，才能產(chǎn)生求知欲，喚起濃厚的學習興趣。例如，在教學“能被2整除的數(shù)的特征”時，筆者是這樣創(chuàng)設(shè)情

7、境的：首先讓學生說一個數(shù)，老師很快說出它能不能被2整除，并讓學生檢驗，然后又讓學生說了幾個，由老師判斷后都讓學生進行檢驗，學生發(fā)現(xiàn)老師說的都是正確的，學生急切地想知道老師的方法。這時老師便引入新課。 5創(chuàng)設(shè)認知沖突的情境 教材知識是靜態(tài)的，如何在靜態(tài)的教材知識信息中創(chuàng)設(shè)矛盾，巧妙設(shè)疑，創(chuàng)設(shè)良好的思維情境，使學生達到“心欲求而不得，口欲言而不能”的境界，生在玩中釋疑，獲取知識，提高了學習數(shù)學的能力。 現(xiàn)代社會，知識不是單一通過教師傳授得到的，而是學生在一定的情境下，借助教師和同學的幫助，利用必要的學習資源，通過意義建構(gòu)的方式獲得的，因此，情境是教學過程中的重要因素。教學情境，是學生參與學習的具體

8、的現(xiàn)實環(huán)境。知識具體情境性，是在情境中通過活動而產(chǎn)生的。生動有趣的教學情境，是激勵學生主動參與學習的重要保證，是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)。一個好的教學情境可以溝通教師與學生的心靈，充分調(diào)動學生的既有經(jīng)驗，使之在興趣的驅(qū)動下，主動參與到學習活動中去。那么在數(shù)學課堂教學中，創(chuàng)設(shè)一個優(yōu)質(zhì)的情境是上好一堂課的重要前提。 如果每一位數(shù)學老師都能夠創(chuàng)設(shè)情境，引情激趣，我們的數(shù)學課堂就能充滿生機和活力。著名數(shù)學家華羅庚先生說：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之變，生物之謎，日用之繁，數(shù)學無處不在，無處不用?！北娝苤?，數(shù)學正深入、廣泛地應用于科學技術(shù)的各個領(lǐng)域。但是在學生的實際生活中，數(shù)學的理

9、論知識很少能被直接應用于實踐，真正起作用的是學生在數(shù)學學習過程中所培養(yǎng)出來的數(shù)學思維意識，這才是解決問題的關(guān)鍵。在教學中教師應充分向外擴展重要的數(shù)學概念、數(shù)學思想、數(shù)學方法等，提煉數(shù)學思維，使學生切身體會到數(shù)學對人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的巨大作用。 哈雷彗星，最著名的彗星。由英國天文學家哈雷在1704年最先算出它的軌道而得名。哈雷對彗星似乎情有獨鐘，1695年，已是皇家學會書記官的哈雷從1337年到1698年的彗星記錄中挑選了24顆，用一年時間計算了它們的軌道。發(fā)現(xiàn)1531年、1607年和1682年出現(xiàn)的這三顆彗星軌道看起來如出一轍，在通過大量的觀測、研究和計算后他大膽地預言，1682年出現(xiàn)的那顆彗

10、星，將于1758年底或1759年初再次回歸。哈雷提出這個預言時他已近50歲了，而他的預言是否正確，還需等待50年的時間。他意識到自己無法親眼看見這顆彗星的再次回歸，于是，他以一種幽默而又帶點遺憾的口吻說：“如果彗星根據(jù)我的預言確實在1758年回來了，公平的后人大概不會拒絕承認這是由一位英國人首先發(fā)現(xiàn)的?！痹诠兹ナ?0多年后，1758年底，這顆第一個被預報回歸的彗星被一位業(yè)余天文學家觀測到了，它準時地回到了太陽附近。哈雷在18世紀初的預言，經(jīng)過半個多世紀的時間終于得到了證實。后人為了紀念他，把這顆彗星命名為“哈雷彗星”。哈雷彗星的預言并被證實是舉世矚目的。無獨有偶，海王星、電磁波等的發(fā)現(xiàn)，都是

11、數(shù)學計算、數(shù)學推理的勝利。到了20世紀，生物科學應用數(shù)學的情況相當多見，首先是20世紀40年代，Volterra-Votka偏微分方程模型，是對邏輯斯蒂模型的拓展，奠定了種間競爭關(guān)系的理論基礎(chǔ)，他們提出的種間競爭方程對現(xiàn)代生態(tài)學理論的發(fā)展有著重大影響。 到了20世紀中葉DNA的發(fā)現(xiàn)，人們希望通過研究DNA長鏈的纏繞而了解它的活性，運用了代數(shù)拓撲學中的紐結(jié)理論，并且在計算雙螺旋的“環(huán)繞數(shù)”方面取得了突破性進展。近年來，對DNA中的堿基對的排序以及基因圖譜的讀出，同樣是運用了統(tǒng)計學、組合數(shù)學等方面的成果。新世紀，數(shù)學的豐碩成果正廣泛地應用于生命科學的研究領(lǐng)域。 數(shù)學與經(jīng)濟學的交叉更是令人振奮的是2

12、0世紀經(jīng)濟學研究的數(shù)學化對經(jīng)濟學產(chǎn)生了巨大的影響。如，J.vonNeumann和O.Morgenstern在1944年的著作博奕論與經(jīng)濟行為中提出競爭的數(shù)學模型并應用于經(jīng)濟問題，成為現(xiàn)代數(shù)理經(jīng)濟學的開端。線性規(guī)劃是應生產(chǎn)調(diào)度組織管理的需要而產(chǎn)生的，現(xiàn)在已經(jīng)普遍用于經(jīng)濟活動分析的各個方面，在數(shù)學學科上形成規(guī)劃理論的重要組成部分線性規(guī)劃。20世紀70年代以后，由于衍生經(jīng)濟的發(fā)展，F(xiàn).Black和M.S.Scholes應用隨機分析的理論，得到了著名的期權(quán)定價公式，它是數(shù)學在金融方面應用的一個突破。其他如保險業(yè)務(wù)、證券經(jīng)營等方面，數(shù)學都有著廣泛的應用。此外，還形成了一門新興的與經(jīng)濟相關(guān)的數(shù)學學科精算。

13、實際上，從20世紀50年代以來，數(shù)學方法在西方經(jīng)濟學中占據(jù)了重要地位，大部分諾貝爾經(jīng)濟學獎都授予了與數(shù)理經(jīng)濟學有關(guān)的工作者。諾貝爾經(jīng)濟學獎從1969年開始頒發(fā)，至今已經(jīng)34屆，獲獎?wù)哌_51人。一半以上獲獎?wù)叨际蔷哂猩詈駭?shù)學功底的經(jīng)濟學家，還有少數(shù)獲獎?wù)弑旧砭褪琴Y深數(shù)學家。據(jù)統(tǒng)計，僅1969年首屆諾貝爾經(jīng)濟學獎頒發(fā)至1981年間的13個獲獎成果中，就有8個是成功地將數(shù)學方法運用于經(jīng)濟學領(lǐng)域的?？梢哉f，諾貝爾經(jīng)濟學獎從1969年首次授予計量經(jīng)濟學的奠基人R?Frish（挪威人，18951979）和J?Jinbergen（荷蘭人，19031994）以來，就與數(shù)學結(jié)下了不解之緣。正如人們所說：數(shù)學為自

14、然科學“王冠上的明珠”，經(jīng)濟學為社會科學的“皇后”。1997年3月，1996年的諾貝爾經(jīng)濟學獎獲得者JamesMirrcless在波蘭給數(shù)學家作了一次學術(shù)報告，主持人幽默的介紹說：“諾貝爾獎沒有數(shù)學家的份，不過，數(shù)學家已找到了摘取諾貝爾桂冠的途徑那就是把自己變成經(jīng)濟學家！”這些話是相當客觀而深刻的。馬克思在150多年前就說過：“一門科學只有在成功地應用數(shù)學時，才算達到了真正完善的地步”。 中國是四大文明古國之一，數(shù)學成就顯著。我國南北朝時的數(shù)學家祖沖之利用割圓術(shù)，推算到圓內(nèi)接正24576邊形，從而算出3.1415926廣西師范大學教育技術(shù)學系李紅波人工智能概述人工智能在教育中應用的類型3人工智

15、能在教育中的具體應用人工智能知識普及機器人教育教學設(shè)計自動化技術(shù)智能教學系統(tǒng)及其發(fā)展人工智能概念智能一般認為,智能是指個體對客觀事物進行合理分析、判斷及有目的地行動和有效地處理周圍環(huán)境事宜的綜合能力。其包括感知能力、思維能力、行為能力。一點通:當我們的感覺器官感受到外界的信息刺激之后,能夠通過大腦進行記憶、聯(lián)想、分析、判斷等一系列思維活動,其結(jié)果就是做出一種決策,最后再通過我們的具體行動把這一決策體現(xiàn)出來。因此人類智能的基本原理可以表示為感覺分析判斷決策行動人工智能(AI)是一門硏究如何使人工裝置(如計算機、智能機器人等)去模仿、延伸、拓展人類智能的學科。它是在電子學、計算機、自動控制論、信息

16、論、系統(tǒng)論、生理學、心理學、仿生學、語言學、哲學等多種學科的發(fā)展基礎(chǔ)上誕生的人工智能的基本原理可以簡要地概括如下:外界信息感系統(tǒng)主控系統(tǒng)運動動力系統(tǒng)人工智能研究的范圍專家系統(tǒng)這類系統(tǒng)能向用戶提供指定學科領(lǐng)域中專家們的結(jié)論,其發(fā)展關(guān)鍵在于如何表示和運用這些學科的人類專家們所擁有的知識。專家系統(tǒng)是人工智能領(lǐng)城的一個重要分支,它的研究能對人工智能的應用產(chǎn)生巨大的影響自然語言處理研究用電子計算機模擬人的語言交際過程,使計算機能理解和運用人類社會的自然語言如漢語、英語等,實現(xiàn)人機之間的自然語言通信,以代替人的部分腦力勞動,包括查詢資料、解答問題、摘錄文獻、匯編資料以及一切有關(guān)自然語言信息的加工處理定理證

17、明定理證明的問題在理論上已解決,但由于計算機空間和時間的限制,一般的證明方法效率太低,往往達不到預期的效果。這就需要根據(jù)人的知識和人所具有的靈活性來提高效率,這在某種程度上已經(jīng)實現(xiàn)。機器人學機器人的硏制是人工智能的一個重要領(lǐng)域,主要解決規(guī)劃動作序列。目前已有許多機器人投入應用,主要用于深海、高溫、有毒等惡劣的工作環(huán)境自動程序設(shè)計自動程序設(shè)計就是要解決由計算機來編寫程序,人們只需告訴計算機想要做什么,并最終由計算機設(shè)計產(chǎn)生此外人工智能的研究領(lǐng)域還有還有感知問題、組合調(diào)度問題、從數(shù)據(jù)庫中進行智能檢索的問題、對策論問題等等。學習人工智能(An把AI作為學習對象,內(nèi)容包括A的基礎(chǔ)知識、基本技能及其對社

18、會的影響等用人工智能(A學習學生把A技術(shù)與工具作為學習工具,主要包括用A來處理信息從人工智能(A學習教師把AI作為一種輔助的教學工具來輔助教學、輔助測試、輔助備課、管理教學等工作。心人工智能基本知識普及2003年,教育部頒布的高中信息技術(shù)課程標準中,將人工智能列為選修課程開設(shè)“人工智能模塊初步”設(shè)置的意義首先高中課程改革強調(diào)要適應時代發(fā)展需要,人工智能技術(shù)是當前信息技術(shù)應用發(fā)展的熱點之一,將其納入課程體系能體現(xiàn)時代性特征其次現(xiàn)實世界的問題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個層次結(jié)構(gòu)化問題,是能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;非結(jié)構(gòu)化問題難以用確定的形式來描述,主要根據(jù)經(jīng)驗來求解;半結(jié)構(gòu)化問題則介于上述兩者之間。將人工智能課程引入到我國現(xiàn)行的教育中可以讓學生在了解人工智能基本語言特征、理解智能化問題求解的基本策略過程中,體驗、認識人工智能技術(shù)的同時獲得對非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題解決過程的了解從而使學生了解計算機解決問題方法的多樣性培養(yǎng)學生的多種思維方式更好的解決現(xiàn)實問題總體目標定位了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿體驗若干典型人工智能技術(shù)的應用感受人工智能對學習和生活的影響激發(fā)對信息技術(shù)未來的追求內(nèi)容標準基本概念能描