计算机视觉赋能中小学实验教学设计研究.docx

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1、计算机视觉赋能中小学实验教学设计研究摘要：计算机视觉技术是人工智能重要的技术手段之一，作者通过计算机视觉技术在中小学科学、物理、化学、生物和地理等实验学科的应用，提出计算机视觉实验设计方案，尝试开展“人工智能+中小学实验”教学设计研究，并给出了计算机视觉技术赋能中小学实验教学的合理化教学建议。关键词：人工智能；计算机视觉技术；实验教学；中小学中图分类号：TP309文献标识码：A论文编号：1674-2117(2022)08-0081-05引言2022年7月，国务院在印发的新一代人工智能发展规划中指出要“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育“。l2022年11月

2、30日，教育部发布的教计算机视觉赋能中小学实验教学设计研究摘要：计算机视觉技术是人工智能重要的技术手段之一，作者通过计算机视觉技术在中小学科学、物理、化学、生物和地理等实验学科的应用，提出计算机视觉实验设计方案，尝试开展“人工智能+中小学实验”教学设计研究，并给出了计算机视觉技术赋能中小学实验教学的合理化教学建议。关键词：人工智能；计算机视觉技术；实验教学；中小学中图分类号：TP309文献标识码：A论文编号：1674-2117(2022)08-0081-05引言2022年7月，国务院在印发的新一代人工智能发展规划中指出要“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育

3、“。l2022年11月30日，教育部发布的教计算机视觉赋能中小学实验教学设计研究摘要：计算机视觉技术是人工智能重要的技术手段之一，作者通过计算机视觉技术在中小学科学、物理、化学、生物和地理等实验学科的应用，提出计算机视觉实验设计方案，尝试开展“人工智能+中小学实验”教学设计研究，并给出了计算机视觉技术赋能中小学实验教学的合理化教学建议。关键词：人工智能；计算机视觉技术；实验教学；中小学中图分类号：TP309文献标识码：A论文编号：1674-2117(2022)08-0081-05引言2022年7月，国务院在印发的新一代人工智能发展规划中指出要“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关

4、课程，逐步推广编程教育“。l2022年11月30日，教育部发布的教本研究选取高中地理选修11-9地理野外实习模块内容，选取II-9.5识别主要造岩矿物和常见岩石，认识不同性质岩石对地貌发育的影响，以“常见岩浆岩的认识和鉴定”为例，进行人工智能与地理实验教学融合探究。（1）实验装置（如图2）具体过程如下:计算机连接掌控板，进行图形化编程、信息输入、数据计算及读取。掌控板连接小方舟AI视觉模块，进行数据传授、获取，掌控板显示小方舟AI计算获取的相关信息，使用杜邦线将小方舟、掌控板（含拓展板白灵鸽）接在一起，组成简易计算机视觉识别装置。小方舟AI获取比色带信息，进行记录，并反馈给计算机。小方舟AI识

5、别实验目标灰度，并反馈给掌控板，显示结果。小方舟AI输出图像给计算机，登录地质云岩石智能识别工具（试用版），进行岩石识别。（2）实验目标地理实践力：通过计算机视觉识别技术,掌握常见岩浆岩的分类,区分花岗岩、玄武岩、安山岩等，并通过实验设计和具体操作锻炼地本研究选取高中地理选修11-9地理野外实习模块内容，选取II-9.5识别主要造岩矿物和常见岩石，认识不同性质岩石对地貌发育的影响，以“常见岩浆岩的认识和鉴定”为例，进行人工智能与地理实验教学融合探究。（1）实验装置（如图2）具体过程如下:计算机连接掌控板，进行图形化编程、信息输入、数据计算及读取。掌控板连接小方舟AI视觉模块，进行数据传授、获取

6、，掌控板显示小方舟AI计算获取的相关信息，使用杜邦线将小方舟、掌控板（含拓展板白灵鸽）接在一起，组成简易计算机视觉识别装置。小方舟AI获取比色带信息，进行记录，并反馈给计算机。小方舟AI识别实验目标灰度，并反馈给掌控板，显示结果。小方舟AI输出图像给计算机，登录地质云岩石智能识别工具（试用版），进行岩石识别。（2）实验目标地理实践力：通过计算机视觉识别技术,掌握常见岩浆岩的分类,区分花岗岩、玄武岩、安山岩等，并通过实验设计和具体操作锻炼地本研究选取高中地理选修11-9地理野外实习模块内容，选取II-9.5识别主要造岩矿物和常见岩石，认识不同性质岩石对地貌发育的影响，以“常见岩浆岩的认识和鉴定”

7、为例，进行人工智能与地理实验教学融合探究。（1）实验装置（如图2）具体过程如下:计算机连接掌控板，进行图形化编程、信息输入、数据计算及读取。掌控板连接小方舟AI视觉模块，进行数据传授、获取，掌控板显示小方舟AI计算获取的相关信息，使用杜邦线将小方舟、掌控板（含拓展板白灵鸽）接在一起，组成简易计算机视觉识别装置。小方舟AI获取比色带信息，进行记录，并反馈给计算机。小方舟AI识别实验目标灰度，并反馈给掌控板，显示结果。小方舟AI输出图像给计算机，登录地质云岩石智能识别工具（试用版），进行岩石识别。（2）实验目标地理实践力：通过计算机视觉识别技术,掌握常见岩浆岩的分类,区分花岗岩、玄武岩、安山岩等，

8、并通过实验设计和具体操作锻炼地建基础。随着人工智能教育师范专业的开设和国家人工智能素养师资培训的推广，政府、企业和学校共同建设中小学人工智能实验室的投入使用，相信该步骤实验教学很快就能实现。第二步，师生使用已经开发的人工智能算法，自己开发适合实验教学的硬件装置。绝大部分非计算机专业的教师和学生，并不需要掌握人工智能的底层逻辑，只需要会运用已经开发的人工智能算法，结合先进的物联网实验仪器传感器，就可以开发新的人工智能赋能科学实验。第三步，师生共同开发新的人工智能算法应用于实验教学。向麻省理工学院捐赠T 3. 5亿美元,用于建设StephenA. Schwarzman计算学院的Stephena.

9、Schwarzman表示，人工智能学院的目标是培养“教育未来的双语者”，这里说的“双语者”是指那些在生物、化学、政治、历史和语言学等领域能够熟练应用人工智能技术的人们。15相信在未来更远的时间里，人工智能时代原住民能够具备开发实验教学人工智能新算法的能力。3 .人工智能技术与中小学实验教学的融合层次蔡曙山（2022）从人类心智和认知层次将人工智能水平分为五个层次。16结合人工智能技术赋能中小学实验教学，可以将各类传感器、五感（计算机视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉）融合，避免学生直接接触实验带来的各类危险，也可以将各类实验数据精确化，保存实验过程的真实记录，进而进行演绎推理和专家决策。同时，还要通

10、过人工智能技术赋能实验学习，使学生手脑并用，保持好奇心，激发想象力。第二步，师生使用已经开发的人工智能算法，自己开发适合实验教学的硬件装置。绝大部分非计算机专业的教师和学生，并不需要掌握人工智能的底层逻辑，只需要会运用已经开发的人工智能算法，结合先进的物联网实验仪器传感器，就可以开发新的人工智能赋能科学实验。第三步，师生共同开发新的人工智能算法应用于实验教学。向麻省理工学院捐赠T 3. 5亿美元,用于建设StephenA. Schwarzman计算学院的Stephena. Schwarzman表示，人工智能学院的目标是培养“教育未来的双语者”，这里说的“双语者”是指那些在生物、化学、政治、历史

11、和语言学等领域能够熟练应用人工智能技术的人们。15相信在未来更远的时间里，人工智能时代原住民能够具备开发实验教学人工智能新算法的能力。3 .人工智能技术与中小学实验教学的融合层次蔡曙山（2022）从人类心智和认知层次将人工智能水平分为五个层次。16结合人工智能技术赋能中小学实验教学，可以将各类传感器、五感（计算机视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉）融合，避免学生直接接触实验带来的各类危险，也可以将各类实验数据精确化，保存实验过程的真实记录，进而进行演绎推理和专家决策。同时，还要通过人工智能技术赋能实验学习，使学生手脑并用，保持好奇心，激发想象力。第二步，师生使用已经开发的人工智能算法，自己开发适合实

12、验教学的硬件装置。绝大部分非计算机专业的教师和学生，并不需要掌握人工智能的底层逻辑，只需要会运用已经开发的人工智能算法，结合先进的物联网实验仪器传感器，就可以开发新的人工智能赋能科学实验。第三步，师生共同开发新的人工智能算法应用于实验教学。向麻省理工学院捐赠T 3. 5亿美元,用于建设StephenA. Schwarzman计算学院的Stephena. Schwarzman表示，人工智能学院的目标是培养“教育未来的双语者”，这里说的“双语者”是指那些在生物、化学、政治、历史和语言学等领域能够熟练应用人工智能技术的人们。15相信在未来更远的时间里，人工智能时代原住民能够具备开发实验教学人工智能新算法的能力。3 .人工智能技术与中小学实验教学的融合层次蔡曙山（2022）从人类心智和认知层次将人工智能水平分为五个层次。16结合人工智能技术赋能中小学实验教学，可以将各类传感器、五感（计算机视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉）融合，避免学生直接接触实验带来的各类危险，也可以将各类实验数据精确化，保存实验过程的真实记录，进而进行演绎推理和专家决策。同时，还要通过人工智能技术赋能实验学习，使学生手脑并用，保持好奇心，激发想象力。参考文献：国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知