学校创客教育实施方案
先来说什么是创客空间。最直白的含义就是“创客”们一起做东西的地方。这个概念最早可以追溯到发源于欧洲的“黑客空间”(hackerspace),格物斯坦认为:从芯片到PIN,再到智能手机等等。“黑客空间”并不仅仅破解电脑,在理想状态下会锲入到生活的方方面面之中(包括政治),可以将其看作是与人类日常生活并行的另一套“系统”。
众创空间的核心价值不在于办公场地的提供,而是在于其提供的辅助创业创新的服务。各种形式的众创空间都在通过各自的方式,向创业者提供各种类别、不同程度的基础服务。这些基础服务包括但不限于:培训辅导、融资对接、活动沙龙、财务法务顾问等等。此外,个别创业服务机构还自己设立天使或早期基金,有些能帮助初创企业进行鼓励、补贴的政策申请,有些还通过与第三方合作的方式提供工位注册的工商服务等。
建设新型创业创新平台,为更好实施创新驱动发展战略、推进大众创业万众创新提供低成本、全方位、专业化服务,可以更大释放全社会创业创新活力,增强实体经济发展新动能,增加就业岗位,为化解过剩产能创造条件。为此,一要依托国家自主创新示范区、高新技术产业开发区等,试点建设一批国家级创新平台,推动各地发展各具特色的双创基地,选择电子信息、高端装备制造、现代农业等重点领域,通过龙头企业、中小微企业、科研院所、高校、创客等多方协同,打造产学研用贯通的众创空间,促进制造业增效升级和现代服务业发展。二要加大政策扶持,鼓励将闲置厂房、仓库等改造为双创基地和众创空间,对办公用房、水电、网络等设施给予补助。引导和鼓励天使投资、创投基金等入驻双创基地和众创空间,选择金融机构试点开展投贷联动融资服务。三要落实研发仪器设备加速折旧、研发费用加计扣除等税收优惠,改革完善创新成果收益分配制度,支持科技人员到双创基地和众创空间创新创业,对其创业项目知识产权申请、成果转化和推广应用给予政策扶持。
会结合推进新型城镇化、农业现代化和扶贫搬迁等,实施新一轮农村电网改造升级工程,可以改善农村生产生活条件、带动相关产业发展、拉动有效投资和消费,是一举多得的重要举措。会议决定,一是加快西部及贫困地区农网改造升级,以集中连片特困地区、革命老区等为重点,着力解决电压不达标、不通动力电等问题。提高接纳分布式新能源发电的能力。二是结合高标准农田建设和推广农业节水灌溉等,推动平原村机井用电全覆盖。对接农产品加工、农村电商发展、农民消费升级的新需求,加大中心村电网改造力度。三是开展西藏、新疆及四川、云南、甘肃、青海四省藏区农网建设攻坚,集中力量加快孤网县城的联网进程。实施上述工程,预计总投资7000亿元以上。要在继续安排中央预算内投资的基础上,结合电力体制改革拓宽融资渠道,用商业机制吸引社会资本参与农网建设改造。
综上所述,多数参与调查的一线教师对创客教育的未来充满期待,也充分肯定创客空间对学生发展的作用。同时,各学校在创客空间建设与运营的过程中也遇到了诸多困难。综合上述调查结果及对多位创客教育方面专家的访谈,我们认为,要在中小学普及创客教育,建设合适的创客空间。
郭绍青:人工智能助力教师教学创新
人工智能作为关键共性与颠覆性技术,正在对产业结构、生活环境等产生影响。人工智能进入教育领域,推动了智能学习系统、虚实融合学习环境、智能教育助理等智能系统和工具的开发与供给,智能教育环境建设已现端倪。实现机器智能与人类(教师)智慧相融合指向学习者的高级思维发展、创新能力培养,启迪学习者智慧的新教育,培养复合型、创新型、战略型、智慧型的人才,能够对人工智能与人类智慧相融合从事社会工作的劳动者的智慧教育进行广泛讨论。教师作为人工智能融入教育的直接利益相关者,具备利用人工智能学习系统和工具开展教学的知识与技能,提升人工智能技术素养显得十分重要。当前人工智能教育产品正在快速进入学校与课堂,为教师利用人工智能技术实现教学创新提供了支撑。
智能诊断助力教师优化课堂教学。适应性学习系统、手写板、智能阅卷等系统进入学校,为教师提供了对学生个体、小组、班级等随堂数据和课外数据采集与分析的手段,教师利用数据分析结果,精准定位学生个性学习问题与班级的普遍问题,找准学生个性与共性薄弱点、聚集学生学习障碍点,改进教学策略与方法,进行分层、分类教学,提升教师在课堂教学中解决学生学习问题的针对性与教学效率。
学习分析技术助力教师开展规模个性化教学。《中国教育现代化2035》提出“走班制、选课制等教学组织模式……利用现代技术加快推动人才培养模式改革,实现规模化教育与个性化培养的有机结合”的要求,具备大数据学习分析功能的网络学习空间的应用,对学生学习的精准画像,使教师在精准掌握学情的基础上,能够有效组织翻转课堂、小组合作学习、探究学习等学习活动。同时,学习分析技术正在推动网络学习空间中以个性化发展为核心的动态学习组织的发展,并引发实体学校动态走班制度的建立,实体学校与网络学习空间相融合的动态学习组织发展,将使教师实施规模个性化教学成为现实。
课堂智能分析助力教师精准教研。集自然语言处理、计算机视觉、生物特征识别等技术的课堂教学智能分析系统的应用,实现了对课堂教学过程数据的伴随性采集,汇聚课堂教学多维数据的智能分析能够形成更加精准的教师课堂教学行为的可视化分析结果。跨校际、跨区域的教研活动,利用课堂教学智能分析系统的分析报告,结合教研员与优秀教师评价分析,为研修教师提供精准服务,指导、组织、协助研修教师进行深度学习,对提升研修效果与效率具有显著作用。
智能学习系统助力教师提升教学质量。目前相对成熟的智能学习系统主要集中在智能语言学习方面。英语流利说、英语趣配音等一批利用自然语言处理技术开发的智能语言学习系统进入了教育领域,教师利用英语智能学习系统能够支持学生的听说训练,特别是在面向农村教学点的专递课堂中的应用,能够弥补教师自身的能力缺陷。同时利用自然语言处理技术与AR/VR相融合开发的藏、维双语智能学习系统将为学生提供多通道的人机交互,提升国家通用语言的学习质量。
人工智能助力教师家校协同。人工智能技术在家校协同教育中的应用,正在改变家校教育分离、难以形成合力与协同监管的现状。一些县区在推动人工智能教育应用过程中,利用人工智能技术助力家校协同教育,利用智能校徽与体温和人脸采集摄像机,无感采集学生体温、运动量、行动轨迹等数据,协助教师与家长掌握学生健康状况、安全信息、运动强度。要求学生阅读课外书籍,并在每天规定时间内利用纸笔系统写出读后感,教师能够及时进行点评,对培养学生的学习习惯、扩宽知识面等发挥了积极作用。(西北师范大学郭绍青)
中小学校创客教育实施方案
(一)3D打印模块
1、3D打印教学意义
促进教师的个性化教学:教师在教学过程中利用3D打印制作教学用具,可以针对某班,某学科知识点理解薄弱的环节,更形象具体的开展针对的探究课或者实验课。更有效的帮助学生理解未掌握的知识点。也帮助老师用廉价有效的手段,满足本班级学生的个性化教学。
促进学生的知识点应用实践:3D打印技术作为教学协作探究环境的重要工具,承担对创意和技术方案进行快速实践验证的任务。这种实践的过程可以促进学生培养对已掌握的知识点的应用加以不断实践与应用,既强化了知识点认知的深化理解,也促进知识点的应用面。为学生将书本上的理论知识通过三维设计与3D打印技术进行实践与验证提供一个很直接的实验室环境。
培养学生通过设计解决实际问题的能力:3D打印技术配合实验室提供的培养创造力课程,将为学生提供一个通过设计解决生活实际问题的实验环境。为学生拓展贴近生活的创造空间,激发学生的批判性思维,提高学生通过创造解决问题的能力。通过实验室提供的课程,学生将完成一个个小任务,每个任务都包含了认知、学习、实践、改造和反思教学流程。通过这些任务的实践,帮助学生树立能够真正解决问题的创造思维与创造方法。
锻炼学生的实践技能:3D打印的打印流程包含模型设计和模型打印,这两个阶段皆需要学生的全程参与。无形中,即使处于学习边缘的学生也会自主完成学习角色转换,由边缘角色转变为中心角色,提高学习参与度。同时,通过完成提出创意、设计模型、构建模型以及打印模型这一系列任务,将有效促进学生设计能力、观察能力和实践能力的发展。实践是提高知识内化和掌握程度的主要途径,同时,实践能力也是学生发展研究能力和创新能力的基石。
营造愉快的学习体验:3D打印技术可以加速学生的设计过程,学生在模型设计初期就可以通过教师指导以及原形化发现问题和不足,降低设计出错的概率和认知出错次数,减轻学习过程中的挫折感,增强自信,获得愉快的学习体验。对于3D打印无论是设计、制作还是分享使用都可能产生一种新的学习体验,吸引学生的学习兴趣。只要有创意,就可以将构思变为真实的立体模型,使大脑中的抽象概念转变为现实世界的真实存在。这将使学生在学习过程中充满沉浸感和成就感,激发学生的学习热情和DIY兴趣,使得学生发展成为主动的知识建构者和探索者。
2、3D打印产品特色
稳定运行的高精度3D打印机是校园创客空间必不可少的工具,可以帮助使用创客快速实现学生的创作、关注创新与设计本身、验证想法并形成创新产品展示。有了高精度的3D打印设备,学生不仅仅可以做简单的3D设计与实践课程。还可以结合船模、车、航模节能环保、新能源、开源硬件编程以及机器人等科技创新课程,将该项新技术更多的应用到科技创新实践活动中去,这个是体验级3D打印机无法做到的。
该3D打印智能套件是一套DIY智能机械臂:可拼装组装成3D打印机,也可改造为其他功能。例如:激光雕刻机、果酱趣味机、画笔机器人等(附加升级配置打印头,价格不等)。
1)、全新高精度金属智能套件,让整机的机械性能更加稳定。独特的模块化设计让使用者能够快速的了解设备原理、轻而易举的组装使用起来。从而删繁就简的下的是精益求精的结果,在后期改造需求下会更加方便使用者的切入和实现。
2)、整机主要模块是四根运动滑台,外形简练、组装简单、全金属材质,具有精度高、寿命长、磨损小、节能低耗摩擦系数小、构造紧凑、通用性强等特点。在组装过程中无需分辨,识别容易并具互换性、定位精度准确、效率高;是一种最理想的运动结构。
(二)开源硬件电子模块
Microduino是一家旨在为各个年龄段以及不同水平创客、设计师、工程师、学生和富有想象力的发明家们带来简单易用的电子硬件的司。我们推出了世界上最小系列的Arduino兼容智能模块,小巧,灵活,可堆叠,功能强大!您可以用这些模块搭建出无限种DIY项目。
学生可以通过观看、触摸、搭建等感受microduino系列产品,从而对科技创新产生浓厚的兴趣。并且通过配套的创新设计以及开源硬件创新课程的教学,促使学生接触基础的科技创新产品合作项目,并通过组织各类活动激发学生自发的提出自主创作项目并进行实践。
而开源硬件之最新产品mCookie是可编程的智能电子模块,可以有效串联起各种设备。可以无缝兼容乐高、3D打印、激光切割、物理实验等教学内容。使得学生可以做出跨学科的作品。让学生体验从一个创意理念到实现创意的功能性,最后设计并制作一件产品的全部流程,为进入未来社会提供创新型人才打好结实的基础。
(三)空中机器人
1、空中机器人的教学意义
1)、空中机器人创客教育可以锻炼学生实践动手能力
学生亲手拆解、组装机械零件、联通导线、安装部件等活动锻炼学生的手指灵活性,刺激大脑的发展。可以为培养未来的能工巧匠打下基础。此外空中机器人需要编写控制代码,分析解决实际中的问题,这能培养学生计算机操作能力。同时学生能够掌握更多的知识、方法,逐渐的培养对科学技术的兴趣。
2)、空中机器人创新实验室可以培养学生克服困难的能力
空中机器人综合了信息技术、各种传感器、机械、电子、控制等多个学科知识。拼接一台空中机器人对学生来说是个巨大的挑战,学生通过查阅各种空中机器人知识、克服组装空中机器人中的各种问题。这将能有效的培养学生克服问题,越挫越勇的能力。
3)、空中机器人创新实验室可以培养学生团队工作能力
目前多种集成计算机语言、通信、网络、传感技术、自动化技术、人工智能一体的空中机器人出现,需要学生之间通力配合才能解决问题,如何发挥团队作用、如何体现个体价值,能充分的在空中机器人创新中体现。
4)、空中机器人创新实验室可以培养学生创新的能力
空中机器人创新活动,学生提供了全面接触、学习信息科技,理解信息科技内涵的智能化学习平台,有利于中小学生信息素养、想象力、创造力的全面提高。空中机器人完全靠学生运用自己的聪明才智去制作,有利于培养学生的开放性思维。
2、空中机器人的产品特色
1)一键程控飞行
可实现脱离遥控器飞行。在PC机设定好飞行路径后下载到F260-S1中,然后一键开启,飞机按照设定路径自主飞行后降落在指定地点。
2)图像化-程控飞行
F260-S1图形化程控飞行,学生可使用控制语句来组合各个动作模块,完成空中机器人在脱离遥控器的情况下进行自主解锁、自主起飞、自主悬停,甚至执行自主运输等复杂动作。
3)室内定点悬停
F260-S1可以在室内无GPS时稳定悬停在指定高度,解决了空中机器人室内飞行第一步也是最重要的一个问题。
4)5合1超声波
可以同时启用前、后、左、右、下五个方位的超声波,实现实时避障、测距、定高等动作。
5)丰富的接口
RC接口USB、GPSSERIAL4/5TELEM1TELEM2I2CCANSAFTY开关声音报警电流测量电压测量AUX1234
6)实用的教材
快速指南、组装说明、调飞手册、开发指南,从入门到专家的全程指导。
7)二次开发
根据实际需要可对F260-S1的飞行路径、高度、避障方式等做二次开发等,也可以增加其他传感器模块,完善飞机功能。
8)高兼容的机身结构
机身自带12V转5V模块,可以直接安装机械手等装置,满足多类竞赛需求。
9)内外双修
除了室内自主飞行等功能以外,F260-S1也支持室外常规飞行