人工智能概论课堂总结范文

导语：如何才能写好一篇人工智能概论课堂总结，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：人工智能；教学内容；教学方法

中图分类号：G642　文献标识码：A

1　引言

人工智能(AI)是二十世纪五十年代后期兴起的利用计算机模拟人类智能活动去求解问题的学科，与空间技术、原子能技术一起被誉为二十世纪三大科学技术成就，目前广泛应用于专家系统、机器翻译、语音识别、文字识别、计算机视觉、机器人、电子游戏等方面，已经成为计算机技术发展以及许多高新技术产品中的核心技术。

为了适应人工智能技术日益广泛的需要，国内外高校普遍开设了“人工智能”方面的课程，特别是作为计算机方面专业的核心课程之一。我校自从1993年开始为自动化专业本科生开设“智能控制”选修课，1996年为自动化、计算机、机械等专业本科生开设“人工智能导论”、“人工智能及其应用”课程。目前，我校软件学院、信息学院、机电学院都开设了“人工智能导论”课程，已经成为计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、自动化、机械制造与自动化等许多专业本科生的一门重要的技术基础课程，也是面向包括人文社科等全校所有专业的公选课之一，其目的是使学生了解人工智能的基本概念和基本原理，初步学习和掌握人工智能的基本技术和前沿内容，拓宽知识面，启发思路，为学生提供最基本的人工智能技术和有关问题的入门性知识，提高学生应用开发软件的能力和水平，为今后在相关领域的研究和应用奠定更为坚实的基础。因此，建设好“人工智能导论”课程具有重要意义和很广的受益面。

由于人工智能是交叉学科，涉及面广、内容抽象、不易理解，学生往往有望而生畏的感觉，在教学过程中，老师教、学生学都比较吃力。为了更好地实现上述教学目标，提高本课程的教学质量，协调好教与学的双边关系，使学生由望而生畏的感觉，变为有用有趣的感觉，根据已有人工智能课程在教学与实践方面的经验和方法，结合“人工智能导论”课程的近几年教学实践，对课程的教学体系、教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行了探索总结。

2　调整与优化教学体系和教学内容

“人工智能导论”是计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、自动化、机械制造与自动化等许多专业本科生的一门重要的技术基础课程，也是面向包括人文社科等全校所有专业的公选课之一，其研究领域及内容十分丰富，涉及的基础面广。因此如何选好教学内容，既能使学生了解本领域的概貌，又能适合学生的基础，便于他们在有限的时间完成学习任务，是一件重要而又困难的事情。

进入21世纪以来，人工智能学科又有了新的发展。为了及时反映人工智能研究和学科的最新进展，我们修订了“人工智能导论”的教学大纲，对教学内容进一步优化和更新，极大充实了各个系统的内容。我们确定的教学内容主要分为三部分：第1部分为概论，介绍人工智能的基本概念、基本内容、主要研究领域及发展过程；第2部分是知识表示，推理和搜索技术，讨论几种常用的知识表示方法、推理技术(包括确定性推理方法和不确定推理方法)和搜索求解策略；第3部分是人工智能应用研究领域，包括专家系统、自然语言理解、机器学习、人工神经网络、遗传算法等的基本概念和方法等。其中第2部分是基础理论，是人工智能的重要基础，应该循序学习。第3部分是人工智能的应用，由于每个研究内容都相对独立、自成体系且有其专门的学术著作研究、热点，因此针对高等院校的本专科生来说，不必循序学习，而且结合专业特点可以选择其中几个研究领域。例如对自动化专业的学生来说，可以选择专家系统、人工神经网络、遗传算法等，同时可增加在自动控制领域的应用，包括专家控制、神经网络控制和进化控制等热点：而对计算机科学与技术专业来说，可以选择专家系统、自然语言理解、机器学习等，并辅以动物识别系统、语音识别系统、智能机器人等实例。总之就是要把握课程性质和教学目的，调整本课程教学体系，优化教学内容，让学生以有限的时间学到人工智能的基础知识和基本方法。

另外，在选择和确定教学内容时必须兼顾基础知识和新兴技术，注意与相关课程(如离散数学、数据结构、概率论、自动控制原理、Matlab系统仿真、面向对象的编程技术等)的链接，密切理论与实际的关系，通过课堂讲授和课外训练，注意学生能力培养，提高他们的学习效果和整体素质。

3　加强课程立体化建设和系列教材研究

在课程的立体化建设中，教材充当了地基的角色，所有的课程内容安排，无不体现出以教材为基本，以教材为模板。所以本着基础、实用的原则，我们先后编著出版了《人工智能及其应用》课程教材导论部分概括性强，引人入胜；基础部分系统全面，叙述深入浅出，循序渐进；应用部分密切理论与实际关系，典型形象。其中第二版在第一版的基础上，增加了证据理论、模糊推理、神经网络等理论的一些典型应用，使学生能够更深入地理解和应用这些理论；另一方面，又新增了自然语言理解及其应用内容，以适应目前计算机翻译、人机自然语言交互等技术日益广泛应用的需要。系列教材适应了人工智能导论新课程开设的需要，反映了人工智能学科的发展，为人工智能课程确立了基本框架，发挥了重要作用。系列教材的问世不仅解决了本校“人工智能导论”课程教学用书的问题，而且也被各兄弟院校普遍采用，促进了该课程的普遍开设，推动人工智能学科的发展。

为了配合教材第二版的教学和自学，在已有教学经验和教学成果积累的基础上，制作了高质量的教学课件和完整的教学视频录像，并刻录成光盘随书供读者使用；同时又研究与开发了网络课程(http：//)，以更好地调动学生的学习兴趣和主动性，促进本课程的教学改革。

包括主教材、电子教案、教学视频录像、网络课程及教学资料库等在内的课程立体化建设符合二十一世纪高校教学的要求，支持教师提高教学手段现代化的水平，更贴合学生的学习需求。

4　改革与创新教学模式和教学方法

在“人工智能导论”课程教学的过程中，我们积极探索教学新路，经过数年辛勤试验，结合蔡自兴教授等对人工智能课程的建设经验，对课程的教学模式和教学方法进行了如下一些的改革与创新。

(1)通过多种途径激发学生的学习兴趣

“兴趣是最好的老师”，“人工智能导论”课程的学习效果，直接受到学生兴趣和参与意识的影响。由于这是一门导论性前沿课程，一般来说，学生开始学习兴趣很大。但是，当一些学生开始接触到抽象概念和算法时，往往感到不易接受。我们通过各种途径和方法，激发和培养学生的学习兴趣。例如，鼓励学生参与课堂讨 论、布置读书报告和课外实验、以问题为导向的启发式教学、专题讨论／辩论等形式。特别，我们精心组织和准备了模糊控制技术及其应用、智能机器人技术与应用、智能交通、BCI(脑机交互接口)等专题，以及智能调度软件、语音识别系统、动物识别系统、足球机器人比赛、机器人轨迹跟踪、倒立摆的智能控制等课内演示，使学生扩大了眼界，增加了感性知识，达到提高学生学习兴趣的目的与效果。

(2)面向问题的启发式教学

人工智能中的许多问题，有的似是而非，有的引人入胜。在教学中，有意识的提出相关问题，提请学生思考，鼓励学生提出自己的猜想和解决方案。然后逐步进入教材中的解决方案，启发学生求解这些问题，并进行分析和比较，从而强化了学生学习的主动意识和参与意识，提高了学生的学习积极性。例如，在讲到比较抽象的“遗传算法”时，提出“遗传算法如何用于优化计算?”这一问题。针对该问题，先从“达尔文的生物进化论”入手，讨论“遗传”、“变异”和“选择”作用；然后通过一个简单的例子，从特殊到一般地启发学生思考“遗传”、“变异”和“选择”的实现，最终让学生与教师一起导出遗传算法用于优化计算的基本步骤。这样，学生不但从中学习了遗传算法，而且得到一次逻辑思维的训练，取得很好的教学效果。

(3)课堂辩论与交互式教学

组织课堂辩论，讨论的议题包括人工智能的应用前景和其他比较等有争议的问题。学生对这些问题展开了激烈的争论，激发了学习潜能，明确了学习目标。例如，为了加深学生对智能机器人内涵的理解，我们组织了“机器智能能否超过人类智能”的辩论会。会前正反双方结合本课程内容及其相关知识，认真进行准备；辩论会上正反双方唇枪舌战，激烈争辩，气氛热烈。辩论后，学生余意未尽，讨论热情不减。无论是哪一方获胜，都达到了预期的效果。教学中我们还注意采用了多种交互式策略，如课堂上教师提问可鼓励或指定学生提问，也可由学生自由地就某个知识点进行主题发言后老师点评等。

(4)个性化学习与因材施教

在本课程教学过程中注意对学生因材施教和个性化教学。例如，通过组织学生进行读书报告的形式，鼓励学生从多方面、多角度考虑问题，多提新颖思想，有意识地鼓励优秀学生探讨比较深层的内容，并辅导优秀学生将其成果以科技论文和发表文章的形式转化为成果。又如，在教学设计和实验设计中，注意要求学习有余力和兴趣的学生选作部分探索性、创新性的功课和实验(选学内容，如模糊控制器的设计、进化控制等)，从而引导学生发挥个性优势，达到因材施教的目的。同时注意分析学习较差的学生的具体困难，进行有针对性的指导。

(5)多媒体与网络教学的使用

本课程在PPT演示文稿和网络课程上，采用了大量的多媒体表现形式，如视频、动画、声音和图像等。目的在于使得人工智能抽象的知识形象化，便于学生理解。例如，课内让学生在线观看涂晓媛博士的计算机动画“人工鱼”的录像片段、人工生命Floy中生命智能体在环境中不断的适应进化构成演示等，有助于加深学生对所学知识的理解，促进教学水平的提高，激发了学生对课程的兴趣，使学生创新意识得到增强。此外，随教材附赠的教学光盘和开发的网络课程(http：//)提供了学生课外自学用的高质量的电子课件、完整的教学视频录像、丰富的实验和案例资料等，以更好地调动学生的学习兴趣和主动性。

(7)理论与实践结合

在教学内容安排上，注意理论联系实际，适时布置一些人工智能实验给学生进行课外练习。设计的课外实验包括产生式系统实验，归结反演实验，主观Bayes推理网络实验，A搜索实验，以及基于Maltab工具箱的模糊控制位置跟踪系统、两车追赶模糊控制系统、神经网络模式识别仿真、遗传算法优化计算等实验。通过实践和参与，保持学习兴趣，有助于学生对人工智能基本概念和难点的理解，掌握基本方法和技术，为从事智能系统应用开发打下基础，从而达到教学目的。例如，我们组织学生参观我们的研究生综合自动化实验室，观看机器人臂取物、倒立摆控制、语音识别软件、指纹识别软件、智能调度软件等演示，密切理论与实际的关系。

我们在教学改革实践中探索的这些教学方法，有利于充分激励学生的学习积极性和主动性，有利于鼓励学生发挥独立思考和创新思维，有利于多方位培养学生学习发现问题、分析问题和解决问题的能力。

5　运用多样化的教学手段和考核方式

5.1　多样化的教学手段

采用现代信息技术进行教学，构筑“人工智能导论”课程的现代教学模式，是本课程的主要特点之一。教学过程中采用了多媒体教学课件和网络课程相结合的方法，充分利用多媒体的丰富表现形式，利用网络课程的交互性、情景化等，进行教学。采用的方法包括：

(1)抽象知识内容的多媒体表示

通过动画和视频来演示抽象的概念、算法和过程，包括机器人轨迹跟踪、机器人臂取物、足球机器人比赛、倒立摆控制、“人工鱼”等录像片段，以及智能调度软件、语音识别系统、指纹识别系统、动物识别系统等软件演示。

(2)通过PPT撰写教案

精心编制PPT，组织好课件内容，做到图文并茂，提纲挈领，便于学生理解，便于教师讲授。

(3)开发与应用网络课程

“人工智能导论”网络课程较好的实现了交互性、在一定程度上实现了学习过程的情景化。在交互性方面，通过网络课程的课堂练习和章节练习，评价学生的学习情况，并给学生提出学习建议。在情景化方面，采用了在线答疑形式，使得学习过程丰富有趣。

(4)先进实验系统的观摩与演示

利用我们的研究成果等有利条件，有针对性地对学生进行成果演示(包括智能调度软件、语音识别系统、指纹识别系统、动物识别系统等软件)，使学生知道学了有用，而且很有用，很有趣，很有意义，从而进一步诱导学生的学习兴趣，巩固了课堂所学知识，提高了教学质量。

教学效果通过上述先进的现代信息技术的应用，不仅极大地提高了学生的学习兴趣和主动性，而且也取得很好的实际教学效果，提高教学质量。

5.2　作业、考试等教改举措

(1)改革作业方式与方法

改变过去那种单纯的书面习题作业，发展成为必须交给教师评阅的书面家庭作业、不必交给教师的课外思考题目、口头布置的思考题或阅读材料以及大型作业等。其中上交作业通过网络进行，教师批阅后的作业也通过网络返回给学生，实现了作业呈交和返回的网络化。

(2)改革考试方式与方法

如何对本课程的考试方式进行改革一直是我们探索的问题。我们综合考虑课堂出勤情况(10％)、平时正式作业成绩(20％)和期末课程考试(70％)，进行综合评分。期末考试有时采用综合试题考试，出几个大题目让学生选择其中几个进行开卷笔试，当面交卷后评分；有时采用课外开卷论文结合或口试面试。最近，我们还对部分学生结合实验或实际问题提问等进行考核。我们正进一步改革、试验和探索，使考试成为衡量与培养创新能力，促进学生学习主动性和提高课程教学质量的重要环节。

篇2

关键词：科学幻想与人类未来;公共选修课;策略;高校

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）02-0044-02

为社会培养具有创新能力的人才是我国高等教育的一项崇高目标，而想象力是创新型人才的重要基本素质。教育如果只偏重知识的传授与记忆，忽视学生创新与想象能力的培养，就难以造就创新人才、培育创新社会，这将不利于我国应对激烈的国际竞争。为提高我国高等教育质量，素质教育和创新教育作为新的教育理念在我国各级各类教育中得到了响应与重视。在教学改革中，高等院校为开阔学生视野、提高学生的综合素质和能力，在培养方案中通常设置了通识类公共选修课模块，在课程设置中给予了学生自由选择发展的机会。我校的“科学幻想与人类未来”公选课就是在这样的背景下开设的。

一、课程开设的目的与意义

科学幻想是一种特殊的文艺形式，通常作者以特定科学知识为背景，通过逻辑推理和超前幻想，融入绚丽的文学色彩，反映科学研究方向、科学精神、人类未来、人文价值等方面的内容。科幻的主题呈现多样化，有的是对部分未解决的科学问题的思考，有的是对未来科技应用前景的向往或可能产生的社会伦理冲突的忧患警示，具有科学性、虚幻性、超前性的特点。科幻作品中有科学技术研究开发的前沿内容，探讨科技与人性的关系，情节引人入胜，同时又能唤起人们对未知世界的理性思考，开阔人的心胸，提高人的精神境界。一些特别优秀的科幻作品，有时还能引领科技发展的方向。由于这些特点，科学幻想不仅仅受到了青少年的青睐，有些专业的科学团体也鼓励科学幻想的发展，如NASA组织科幻作家讨论会、Nature这样顶尖的专业科学杂志上发表了一些科幻小说[1]。国内外一些高校也开始尝试开展科学幻想教育，例如，美国密歇根大学开设了名为“Fantasy and Science Fiction：The Human Mind，Our Modern World”的选修课，台湾国立清华大学开设了“科幻概论”选修课，主要围绕着科学幻想文学名家名作的导读分析展开课程。

这门课程开设的目的是通过展示和讨论不同研究领域中精彩的科学幻想，促进和培养学生想象力的发展。

（一）改变少数学生对科学幻想的片面认识

国内一些娱乐网站的编辑认识有误区，不理解什么是科学幻想，随意地将各种幻想类作品都归入科幻片频道。实际上科学幻想的最大特色是对科技发展方向及其与人类关系的一种文学表现形式的思考与探索。与魔幻（如《指环王》）、神话（如《大闹天宫》）、童话（如《哈利波特》）等幻想作品不同，科学幻想更注重科学研究的发展与科学逻辑。社会上对科幻定义的不明，有时会误导学生产生认识上的偏差，轻视科学幻想或者将算命、魔法等非科学的事物当作科学。

（二）提升学生对科学知识与技术开发的兴趣

在许多科幻作品中常常涉及一些科学技术研究开发前沿的知识与内容，例如《侏罗纪公园》这部作品就以通俗易懂的方式普及了古生物学、基因组学、生物技术、生物进化、混沌理论等科学知识;《从地球到月球》形象化地展示了经典牛顿力学关于加速度等科学理论。在当科技水平达到一定程度时，科幻作家有时预想某些科技领域的发展能给人类社会带来的新变化，吸引了青少年对某些科学技术领域的兴趣。有些科学家和技术工程师就是在青少年时代受到科学幻想的影响而立志于从事科学研究和技术开发，实现了其中诸如潜水艇（《海底两万里》）、航空母舰（《机器岛》）、太空飞船、平板电脑、太阳能汽车等想象。因此在一定程度上科学幻想作品促进了社会发展。

（三）激发学生的想象力

想象力是创新的源泉，科学幻想作品中的想象元素非常丰富。某些优秀的科幻作品在特定科学技术领域上能提供若干有参考价值的意见。例如世界公认的第一部科幻小说《弗兰肯斯坦》设想了将不同人体的器官组合在一起制造新的生命，其想象无形中启发了后世科学家对器官移植的研究热情;阿西莫夫等写作的太空题材科幻也吸引了NASA及各国军方设计部门的兴趣，对太空飞船的设计以及月球、火星等外太空探索计划都有裨益。这门通识类公选课希望通过讨论优秀的科幻作品、鼓励学生创作科幻小说或组织科幻小品表演来激发学生的想象力。

二、教学内容的选择与设计

首先，本课程结合科学技术发展领域对各种科学幻想题材进行分类，每个领域下面涉及若干专题，在专题讨论中注意结合相关科幻题材进行科学普及和科幻创新点的分析，并引导学生展开想象力的训练。本课程总共设置了七个内容模块。

第一个模块是科学幻想文艺基本理论。在本模块中，主要向学生普及科学幻想的文艺概念、基本理论、题材类型与发展历史。

第二个模块是生命科学领域相关科学幻想。在本模块中，选取器官移植、克隆技术、基因与基因组、神经生物学与脑科学等题材的科学幻想开展讨论。这些专题都是现在生命科学研究的热点，也是社会和学生比较关注的内容。

第三个模块是计算机科学与人工智能相关科学幻想，划分了人工智能研究、机器人技术、虚拟现实技术等专题，探讨未来研究方向、人类与机器人可能的社会关系模式等问题。

第四内容模块是宇宙探索与科学时空观。主要题材是宇宙探索，结合科幻作品普及现代宇宙观、恒星寿命、太阳系环境，讨论人类宇宙探索活动、外星人搜寻计划的进展与意义。

第五内容模块是灾难应对与环境保护，科幻作家设想人类面对各种巨大灾难时可以采取的应对策略。

对科学幻想、怀疑精神与伪科学的专题讨论作为第六个教学模块。引用、伪科学的若干实例，引导大家讨论区分什么是科学幻想、什么是伪科学、什么才是真正的科学。

第七个模块是激发学生想象力与创造能力，在课内外鼓励学生进行科幻小说的创作、安排部分学生在课外组织科幻小品排练或DV拍摄，结课的时候安排学生表现他们创作出来的科幻作品。

三、教学方法与教学效果分析

在第一个绪论模块中，主要采用多媒体幻灯片展示资料、教师课堂讲授的方式开展教学。而在二、三、四、五模块教学中，根据每一模块的研究热点，划分为若干专题讲授和讨论。在专题教学中，我们首先普及各领域科幻题材所需了解的基本科学知识背景;然后结合一两部优秀影视作品或科幻小说的欣赏，分析其科学幻想的创新点;同时考虑到科学幻想毕竟是一种浪漫主义的文学形式，而不是科学发展愿景的蓝图或实验报告，因此在课堂中，我们还严肃地指出部分作品中模糊的科学假设及与纯科学原则相背离的地方;最后总结本专题当中尚未解决的科学问题，人类如何发展及应用这项科技成果，以及对社会产生可能影响的应对思路。第六个教学模块主要采用案例提出、组织课堂讨论的方法来引起学生的争论与思考。第七个模块则通过课堂说明、鼓励学生开展想象力锻炼实践，指导学生在课外开展创作活动，期末集中进行展示。

每个专题的教学教师灵活运用多媒体技术，以丰富、精彩、形象的图片和视频进行展现。在专题讲解时，课前我们收集整理了大量科研历史资料，让学生了解了人类在各方面的努力与攻关历程，在研究中做出过杰出贡献的几位科学家的情况，以及他们研究过程中遇到的问题与解决方法等。PBL（问题导入方法）教学法也在许多专题教学中运用开展教学，先设置一些科学问题，然后通过对科幻作品分析，让大家细细体味其中的科学背景。课后从学生的反映看，学生们的科学兴趣大大高涨。学生评价说：“平时某些艰深的理论知识，通过这种方式的演示与讨论，学得轻松而有趣。”

在关于科学的怀疑精神的课堂讨论中，我们引导大学生分辨一些伪科学书籍（例如《人是太空人的实验品》、《》、《生物学历史上最大的骗局》等）中非科学及反科学的成分，以科学证据反驳这些混淆视听、使人误入歧途的书籍。教育大学生应当以正确的眼光看待科学发展当中的争论，认识到伪科学的危害。

同时我们在课堂上将学生划分成若干学习小组，鼓励以小组为单位在课内外排演科幻小品，期末面向全体同学表演。在这几年的教学实践中，一些同学组织表演了立意深、题材新、表现生动的科幻小品，近年来的学生作品《生命的颜色》《第七日（记忆移植）》《教授的戒指》《广告时代》等从不同角度很好地表现了学生们潜藏的创造力和对科学技术与人类社会发展关系问题认真理性的思考。

托尔斯泰说过，没有想象力的民族是没有希望的民族。在人类的创造性心理结构中，想象力占有特殊的地位，因此增强学生的想象力在现代科技竞争日益激烈的今天显得尤为重要。当代大学生是我国将来科技发展的主力军，如何发掘“科学幻想与人类未来”公选课的作用，增强青年学子的科学精神，丰富他们的想象力，激发他们的探索精神和对人类未来的理性思考，是我们今后应当努力工作的方向。

篇3

【关键词】机器人教学;能力培养;教学内容;教学方法

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)03―0144―03

引言

20世纪是人类科学技术迅速发展的辉煌100年,综合诸多前沿学科和技术的机器人的诞生和机器人学(Robotics)的建立是上世纪科学技术所取得的重大成就的代表之一。从1962年美国万能自动化(Unimation)公司的第一台机器人的投入使用到现在,短短40多年的时间,机器人已从无到有,现在已拥有“百万大军”,在世界各个领域和人民生活的诸多方面忠诚地为人类服务,做出了不可磨灭的贡献。随着机器人技术的蓬勃发展,目前全国的许多高校甚至中小学都开设了机器人教学的相关课程,而且学生的人数在逐年增多。以北京航空航天大学(简称北航)为例,现在每年选修机器人课程的学生都在上百人左右。机器人是一门多学科高度交叉的前沿学科,包括机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等,无论在基础理论方面还是在实践应用方面其发展速度都十分惊人。为了进一步更新教学理念,优化教学策略,保持与国内外机器人教学同步提高,笔者对国内外十几所著名高校的机器人教学情况,就教学大纲、成绩考核等方面进行了调查研究与分析,在此基础上对笔者从事的机器人教学课程进行了改革和探索,提出了一些建议和改革措施,并在近三年北航的《机器人学》教学过程中进行了实践,取得了不错的教学效果。

一 国内外机器人教学的调研

美国是机器人技术的发源地,开展机器人教学的高校比较多,而且教学水平和教学质量在国际上都是首屈一指的。调研的美国高校包括MIT[1]、Stanford[2]、CMU[3]、UC-Berkeley[4]、CIT[5]五所高校,国内高校包括清华大学[6]、上海交通大学[7]、哈尔滨工业大学[8,9]、吉林大学[10]、天津大学[11]、北航六所高校。调研的方式主要是收集各高校网站相关教学信息,包括教学大纲、成绩考核等,通过分析比较,总结经验。

就所调研的国内外高校而言,国内外高校机器人教学特点可概括如下(参见表1和表2):

1 美国高校的机器人启蒙课程或机器人导论等开设在本科,使本科学生对机器人有个普遍的了解,以“讲解+实验+讨论”的形式,利于形象化理解;研究生阶段开设《高级机器人学》等更深层次的课程,进行分方向研究。开设的专业较广,涉及机械工程、电子工程、航空航天、计算机科学等专业,而国内高校本科开设机器人课程的相对较少。

2 国内的机器人课程主要开设在硕士第一学期,部分学校在本科阶段开设《机器人概论》课程,现有将《机器人学》从硕士提到本科的倾向。开设方式多样,如必修、专业选修、全校选修等。国内高校选择教材较集中,选用蔡自兴《机器人学》、熊有伦《机器人学》的居多,部分高校的课外参考书为国外原版教材。

3 美国高校的机器人实验与课堂讲解的学时比例基本上在1:1.5左右,而国内高校的实验学时数相对较少(实验与讲解的比例最高为1: 3.2),半数以上高校的实验课时数为零。例如,MIT的课堂教学学时数与北航的差不多,但实验的学时数已经达到了22学时,而北航的实验学时数为零。

4 就考核方式而言,美国高校的机器人课程都有期中考核,国内高校基本上没有期中考核。此外,美国高校的机器人课程作业考核占的比重比较大,比如CMU的作业考核占到了总成绩的60%。

二 北航机器人教学现状

以北航机器人所为全校研究生开设的《机器人学》这门课程为例,我们的机器人教学还有较多不合理之处:

1 教学内容陈旧。课程的教学大纲是九十年代制定的,十几年了没有什么变化,远远落后于机器人技术的发展。而教师在授课时基本按照教学大纲来执行,对教学内容的更新不多。课程设置的大多还是一些传统基础内容,而从学生的反馈来看他们对该学科的前沿进展和最新成果更加感兴趣,因此需要从兴趣方面引导学生积极地自主学习,在该学科上不但具有扎实的基础同时具有宽广的知识面。

2 教学环节上也存在诸多不合理之处,过多偏重于教师的讲授,学生独立思考、实践的课程根本没有。而实践环节是检验学生创新思维能力的最佳方法, 是锻炼学生对信息的采集、分析、处理和应用等必不可少的重要环节。

为了全面提高机器人教学的质量和学生的培养质量,使学生能真正学到系统深入的机器人知识并具有较强的实际运用能力,为他们在后续的工程实践和研究过程中创造出创新性的研究成果奠定基础,有必要针对上述问题进行《机器人学》课程教学的改革,制定合理的课程内容和教学方案。

三 改革措施与实践效果

针对《机器人学》这门课程存在的问题,基于“能力培养”的主导思想,对该课程进行了改革和探索。

1 教学内容方面的改革

教学内容方面的改革主要包括两方面:

(1)在教学内容上增加了入门介绍的内容。针对我校的大部分研究生在本科阶段未上过机器人相关课程的情况,借鉴国外本科机器人教学的内容和方式,把绪论部分的学时从原来的1学时增加到了2学时,并采用视频、图片、动画、参观等直观形象的方式为学生较系统地介绍机器人的发展历史、分类、用途、研究方向等,让学生在2学时的时间内对机器人这个学科有一个基本的认识,避免了过去绪论时间短,学生还未弄明白学习对象的情况下就开始专业知识的学习。此外,在绪论里面每年都增加新的机器人的研究进展,学生们既了解了历史又开阔了眼界。在过去三年的实践中,上述教学改革得到了学生的好评。

(2)在教学内容上注重了“深度”与“广度”的结合。在以前的机器人教学内容中偏重于知识的深度而忽略了知识的广度,例如偏重于机器人运动学和动力学,机器人控制和运动规划都不讲,这存在一个弊端,即如果有的学生在后期的研究中要进行机器人控制方面的工作,相关的知识是没有学过的,还要重新自学。因此在教学内容上我们降低了机器人运动学和动力学的讲解深度,增加了机器人控制和机器人规划方面的内容,力求通过该课程的学习让学生们既比较深入地掌握了机器人运动学和动力学的基础知识,同时对于其他相关的理论也有一个基本基础和认识。

2 教学方法方面的改革

(1)在教学方式上增加了课堂讨论的环节。以前的机器人教学,主要采用老师讲、学生听的方式,学生与老师之间没有交互的机会,课堂气氛比较沉闷,学生比较容易游离于教学环节之外。为了调动学生学习的积极性,让他们参与到机器人的学习过程中,我们在每章的教学内容中都设置了讨论的问题,让学生自己来表述解题的方法、对问题的看法,并让他们之间进行互相的辩论,老师是作为一个仲裁者的身份进行讨论的组织和总结。在该方式最初试行的时候,由于中国学生天生的内向性格,参入的学生比较少,但在后续的讨论中,越来越多的学生敢于发表自己的观点,并积极地参与辩论。在辩论中学生们都感觉收获很大,对于一些深奥或难理解的问题理解地比较清楚明了了。

(2)在教学方式上增加了现场讲解环节。为了让学生们能够更好地理解和掌握机器人运动学的知识,我们把部分课堂环节改在实验室进行,以真实的机器人为例,讲解机器人的关节、坐标系、D-H建模、正运动学和逆运动学的知识,如图1所示。这种教学方式避免了以往学生学习运动学的知识只是面对机器人简图、缺乏真实案例的弊端,让学生们的学习做到了理论与实际的结合。

(3)在教学方式上增加了专题作业论文的环节。专题作业论文是为了能够扩展学生的知识面,同时把课堂学习的机器人知识与自己未来的研究方向结合起来,选题的内容由学生跟自己的导师商量,格式按照标准的期刊论文的格式来写,必须把一个与学习内容相关的专题内容论述清楚。比如,往届学生有写轮式移动机器人机构的、机器人视觉的、机器人优化控制的,如图2所示。这种专题作业论文既让学生练习了专业论文的写作格式,同时又结合某个专题扩展了学生们的知识面。

(4)在教学方式上增加了实验环节。受我校机器人实验的条件限制,我们一直未能正式地开展机器人的实验课程,但是机器人实验对于锻炼学生的实际操作能力是很重要的。在08年秋季,通过整合部分机器人资源,为学生开设了机器人实验。实验内容是编程控制机器人按自设定的轨迹运动,采用的机器人是ABB的1440。由于学生多机器人少,我们采用了四个学生一个组的方式,大家按组轮流来做实验。尽管学生们在实验中出现了各种各样的错误,但学生们的兴致很高,一直操作到每组许可的时间结束。学生们反映这个实验对于他们锻炼的价值很大,因为把理论和实际之间的这层窗户纸给打通了,让学生们对于这门机器人的课程有了一个系统的认识和理解。

四 结语

机器人课程在各高校中变得越来越普遍,如何结合机器人技术的发展搞好机器人的教学工作是许多机器人教育者关心的问题。笔者通过对国内外部分高校的机器人教学进行调研,并结合我校机器人教学的实际情况,对《机器人学》这门研究生课程进行了改革与探索,在过去三年的改革与实践过程中,取得了不错的教学效果。

本论文得到了北京航空航天大学研究生教育与发展研究专项基金的资助,在此表示感谢。

参考文献

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Research and Practice in Teaching of a Robotics Lesson

ZHAN Qiang YAN Cai-xia CAI Yao

(Robotics Institute, Beihang University, Beijing 100191, China)

篇4

关键词:计算机基础;教学改革;非计算机专业;能力培养

随着信息技术的不断发展,计算机技术已经渗透到各个领域,计算机知识的掌握和能力的培养成为当今社会不可或缺的学习内容。高等学校的计算机教育可以分为两类:一类是面向计算机专业的学科教育,即计算机专业教育;另一类是面向所有非计算机专业大学生的计算机教育,即计算机基础教育。高等学校计算机基础教育是高等教育中的重要组成部分,它面向的是占大学90%以上的非计算机专业学生,它的目标是在各个专业领域中普及计算机知识,推广计算机应用,使所有大学生成为既掌握本专业知识,又能熟练使用计算机的复合型人才。非计算机专业学生的计算机基础教育, 在很大程度上决定着未来社会人们应用计算机的水平和掌握信息化技术的程度。因此,在计算机教学过程中注重学生创新与应用能力的培养就成为计算机教育中的关键问题。

1改革课程体系

从我校的教学实践看,高等学校计算机基础教育始终应该从基本理论和知识、基本开发技术和应用三个层面来进行讲解,让学生对计算机的认识由感性的、功能的认识深入到内涵的、机理的认识,能在高层次上使用计算机和应用各种信息技术来提高专业工作的质量和效率。[1]在这三个层面的教学过程中,

设置科学合理的、适合不同专业培养目标的非计算机专业计算机基础教育的课程体系,是保证计算机基础教学工作的首要任务,也是使学生直接受益的前提。

1.1基础知识阶段课程改革

第一个层面:基本理论和基础知识的培养阶段,在大学第一个学期实施。主要任务是使学生掌握在信息化社会里能更好地工作、学习和生活必备的计算机基本知识与基本操作技能,培养学生的计算机文化意识。在该层次的教学过程中我们发现,传统的针对全校所有非计算机专业学生开设相同的“大学计算机基础”课程,存在着一些弊端。

首先,各专业学生对于计算机基础知识的兴趣、需求及今后的应用有着相当大的区别。比如, 经管类学生应该多掌握些报表制作、数据统计及数据库管理方面的操作,文史哲法类的学生对于办公软件的高级应用有着更大的需求,艺术类学生对图像处理、动画制作及网站设计等方面显现出特别兴趣等等。如果都强求他们与理工类的同学一样去掌握那些枯燥无味的计算机原理知识的话,只会起到反作用,显然也很不合理。

其次,对于“大学计算机基础”课程都是采用一周内2节理论课加上2节配套上机操作课的授课方

基金项目:浙江理工大学教育教学改革项目“高校非计算机专业学生计算机应用能力培养的教学改革与实践”(QN07015)和“面向能力培养的程序设计基础课程体系和教学方法”(ZB07017)。

作者简介:金蓉(1979-),女,讲师,硕士,研究方向为计算机基础教学与研究。

式。在授课的过程中我们发现,将像Windows基本操作、办公软件及IE、OE的使用等操作类的知识采用在教室以理论讲授的方式传达给学生,学生再等到隔几天上机的时候,很多知识已经遗忘,老师需要在上机过程中重复理论课的相关知识点,教学效果并不是很理想。

为此,我校对于“大学计算机基础”课程实施教学改革。

首先,将该课程分为2门独立课号的必修课程:“计算机基础概论”和“计算机应用技能”。其中,“计算机基础概论”课程,每周2学时,共8周,主要是使学生能较系统地掌握计算机软硬件的基本理论和基本知识、信息与网络以及数据库的相关知识,提高计算机文化素质,培养利用计算机分析问题和解决问题的意识;而“计算机应用技能”课程,每周3学时、共11周,着重介绍计算机的基本操作技能,强调常用系统软件和应用软件的使用,为将来应用计算机知识和技能解决本专业实际问题打下基础,以满足和适应信息化社会对大学生基本素质的要求。

其次,为了区分专业教学,满足不同专业学生对计算机知识的不同需求,我校将非计算机专业学生分为理工、经管、文史哲法以及艺术4个大的门类,对每个不同门类的学生执行不同的“计算机基础概论”和“计算机应用技能”课程教学大纲,讲授不同的教学内容,学习不同的计算机技术。当然这种区别教学的方式,并不是一味的强调它的特殊性,各专业还是有一些基础的、通用的计算机知识需要学习,我们只是强调学习的要求和侧重点有所不同而已。

例如在“计算机应用技能”课程的授课过程中,Windows基本操作、IE/OE、Office办公软件(Word、Excel、Powerpoint、Frontpage)以及数据库管理软件Access的基本使用是各个类别的学生都要求掌握的,但是在学习的过程中侧重点及掌握程度会有所不同。对于理工类的学生,增加了一次算法与程序设计的介绍,为学生在后一阶段进行程序设计的开发打下基础并激发其后续学习的兴趣;对于经管类的学生,增加了Excel的高级应用学习内容,向学生介绍了Excel常用的数据管理的功能和财会类函数;对于文史哲法类学生,增加了Word高级应用的介绍,向学生更多的展示了Word除了字处理外在文档排版等方面的强大功能;对于艺术类学生,增加了多媒体技术课的介绍,向学生介绍了图像处理、动画制作等的应用,引起学生的极大兴趣。

对于数据库管理软件的使用,文史哲法类和艺术类的学生只要求掌握其基本操作,包括表和查询及表间关系的建立,而理工类和经管类的学生还要求掌握Access中创建简单表单进行输入的过程、并了解在Access中报表的创建和使用。由于学时有限,与专业相关的知识模块不可能讲解的非常细致,只是通过一些精彩示例的演示,引起学生进一步学习的兴趣,并在后续学期中,通过各类公选课的开设,给学生一个学习的环境和平台。实践证明,学生对于后续开设的各类与专业相关的公选课表现出极大的学习热情,改革效果明显。

1.2开发技术阶段课程改革

第二个层面:基本开发技术的培养阶段,在大学第二个学期实施。该层次的课程根据专业需求进行选择,可设置为必修课或选修课。我校为不同专业需求的学生开设多门计算机程序设计语言课程,如针对理工类学生开设了“VB程序设计”和“C语言程序设计”两门必修课程,学生可根据专业需要任选其中一门课程进行学习,目的是使学生掌握程序设计的基本方法,培养学生的逻辑思维能力和理解计算机处理问题的方法,并引导学生利用计算机解决专业问题,从而培养了学生的综合信息处理能力;而针对经管类学生开设了“Visual Foxpro”课程,文科类部分专业开设了“Web程序设计”课程。这样既达到了教学的要求,又满足了专业发展的需要。

1.3应用技术阶段课程改革

第三个层面:计算机应用技术的培养阶段,在大学一年级下学期开始至三年级实施。主要任务是增强学生建构本专业及相关领域中计算机应用系统的能力并为其开拓视野、了解计算机相关领域发展的最新动态,主要以选修课形式开设。我校为学生提供了先进、丰富的计算机应用及介绍性课程供学生选择,包括:Photoshop图像处理技术、Flas制作、Maya、网页设计与制作、算法艺术、多媒体制作技术、办公软件高级应用等,各专业根据自身的应用需要进行选择,满足了学生个性化的培养需求。

2改革教学方法

2.1案例教学法的应用

不同于计算机专业教育,计算机基础教育的目的是使学生将计算机技术与专业知识相结合,以计算机为工具来解决专业领域中的实际问题。因此,教师应能充分调动学生的积极性,在教学中注意引导学生实现角色转变,从“让我学”变成“我要学”,从理解和接受式的被动学习转变为探索和研究式的自主学习,从注重知识传授向注重能力培养转变,即从使用计算机解决实际问题的角度出发,使学生掌握基本的程序设计方法,主动思考并设法解决问题,从而提高学生实际动手能力和创新能力。

案例教学是指以案例作为教学材料,结合教学主题,通过讨论问答等师生互动的教学过程,让学生了解与教学主题相关的概念或理论,培养学生高层次能力的一种教学方法[2]。以“VB程序设计”课程为例,不同于传统的以教材为中心的教学模式,即先介绍基本的语法、语句结构和使用规则,再进行控件对象的属性、方法和事件的学习,在案例教学的实施过程中,采用了将控件与程序设计基本概念的介绍相结合进行的方法,激发学生主动学习、解决问题的兴趣,使学生把自己作为一个发现者,探索知识的来源,培养学生探索和发现问题的欲望及思考和解决问题的独创性,并就此引出相关知识点的讲解。学生通过一步步的深入学习,与老师一起完成案例的设计与完善,然后再由老师进行相关知识的总结。整个教学过程中强调学以致用,在应用中学习。

现代教育观强调学生在教学活动中的主导地位, 鼓励学生以主角的身份积极参与到教学活动中,有利于学生勒于思考、敢于质疑、大胆设想、创造性的解决实际问题,在整个教学活动过程中教师起组织和引导的作用[3]。实践证明,上述教学方法的实施,不仅可以极大地激发学生学习的积极性、主动性和创造性,使学生的主体性得到充分的展现,而且有助于培养学生思考问题、分析问题和运用相关知识解决实际问题的能力,使学生的角色由被动的灌输接受转变为主动的积极参与,真正达到巩固知识、培养能力、提高全面素质的目的,从而使教育质量得到提升。

2.2团队协作学习

现代社会的快速发展要求高校培养具有自主学习、终生学习能力,具有创新意识和创新能力,具有团队合作精神的复合型人才。因此,以“VB程序设计”课程为例,除了平时基础与验证性实验和设计与开发型实验外,我校还在课程的中后期给学生特别布置了研究与创新型实验(占该课程总成绩的10%),重在培养学生的研究能力与创新意识。要求学生综合本学期学习的相关知识,采取团队协作学习的形式,即把学生分成小组形式,通过组内的合作讨论,互相交流信息,取长补短、共同完成任务。要求学生以2～3人为一个小组自由组成团队,每个小组选一位同学做组长,负责本组相关工作的分配和协调、汇报进展情况及后期的答辩演讲等。每个团队对自己设计的实验要有详细的设计说明,包括组员分工情况,软件的使用说明情况,设计与制作过程中遇到的问题、解决方法及完成本实验的感想等。并要求组长定期(2周左右)汇报本组的进展情况及项目完成的可行性,教师对于学生的实验给出合理化建议,起到监督和指导作用。考虑到学生初始阶段在选题上及完成形式上可能遇到的困难,我校将历届学生优秀作品做成可执行程序放在网上供学生观摩借鉴。

事实证明,学生对于这种团队协作完成自主研究与创新型实验表现出了极大的热情,在实验完成的过程中,绝大多数小组都通过网上查找资料、组内讨论或直接与老师沟通的方式设计出了内容丰富、风格各异的各类作品。有学习类的,如小学生算术练习软件、小学生趣味英语学习软件等;有功能实用类的,如自制手机、个人小助手(包括用户登录、通讯录、浏览小说、显示当前时间、闹钟设置、添加及修改联系人等功能)、新型秒表计时器、网上充值系统等;有益智游戏类的,如打地鼠、贪吃蛇、五子棋、猜数、趣味打字、俄罗斯方块、扫雷、拼图等。并且各个软件都配上了软件使用说明书,与学生在市面上可以购买到的各类软件产品颇为类似,学生的成就感得到了极大地满足。在课程结束前,学校安排2个学时左右的时间,从各类作业中选出具有代表性的优秀作品,由小组组长上台演示并介绍本小组作品的主要功能,开发过程中遇到的问题及最终的解决办法,教师引导学生进行讨论,从而分享各自的经验。

采用团队协作完成的这种研究与创新型实验,有利于在实践中培养和提高学生综合应用计算机知识解决实际问题的意识和能力,充分调动了学生的学习积极性,提高了学生的自主学习能力、创新能力和动手能力,增强了团队合作意识,也使得课堂上老师讲授的知识得到了有效地巩固,取得了良好的教学效果。

3改革考核方式

考核是检测和监控教学质量、评价和检查学习效果的重要手段,一套科学合理的考核体系能够在很大程度上影响教学活动的方向与形式,引导学生学习的态度与方法。因此,为了真正地落实素质教育和能力教育,科学、合理地评价学生的学习状况,我校采取了多样化的考核评价方式,包括学习中的形成性评价和学习后的终结性评价。

以“计算机基础概论”课程为例,因其涉及到有关计算机的基础知识和基本理论较多,我们采用了这样的成绩评定方式:平时成绩占10%,包括课堂考勤和平时课堂及课后作业等;期末上机理论考试成绩占30%,题型以单选、多选和判断等客观题为主,题目采用的是从题库随机抽题,全面覆盖教学大纲中所规定的知识范围,主要考查学生知识结构的系统性和完整性;论文报告占60%,主要了解学生掌握知识的程度和运用知识的能力及其是否能学以致用,进行更深层次的研究工作。该论文报告在课程中期布置下去,要求学生在课程结束前上交并选出比较有代表性的优秀论文在课堂上进行讲解交流。考虑到学生对于论文报告形式和内容的不了解,我们给出了一个已经设计好的Word模板供学生参考,其中包含了论文报告的题目、摘要、关键词等基本组成及各个内容所应使用的样式。论文题目是关于几个高级主题研究方向,如高性能计算机、人工智能、计算机与教育、计算机

与交通、电子服务等供同学选择。学生对于这种不用通过期末考试一锤定音,而是可以选择自己喜欢的内容进一步探讨研究的考核方式表现出了极大的热情并给予了积极的肯定。

对于“计算机应用技能”课程,考虑到本课程实践性较强的特点,我校的考核项目有:平时成绩占40%,包括课堂考勤(10%)、平时作业和测试(10%)、主题作业(20%)等,其中主题作业要求学生从学习过的Office办公软件(Word、Excel、Powerpoint)中任选一个,自定主题、查找资料,完成一个有意义的作品,让学生在完成作品的过程中巩固知识并进一步扩展知识;期末上机考试成绩占60%,使用的是从试题库随机抽题,闭卷考试、机器自动阅卷的形式,考试内容涉及到Windows基本操作、文件操作、Internet Explorer和Outlook Express操作、Office办公软件基本操作(Word、Excel、Powerpoint)、Frontpage网页制作、Access数据库管理等,全部是以操作实践题的形式呈现,主要考查学生对于教学大纲所规定的相关软件使用的掌握程度。

考核只是推进教学的手段而非终极目的,多样化的考核评价方式注重学生对课程知识的掌握、积累、应用和提高,有助于学生素质的全面发展,激发学生的创新精神。

4结束语

信息技术以超常的速度发展,直接或间接地改变了社会的一切事物。计算机基础教学应根据市场的需求,适应形势的发展,不断加强教学的改革与创新,不断增加与各学科各专业相关的计算机知识教学,加强计算机在社会各个领域的应用的教学,激发学生的学习热情,使得他们的创新意识得到培养,综合应用能力得到提高,培养出更多更好的能适应新时代需要的复合型人才。

参考文献:

[1] 苏惠香. 大学计算机基础教学的改革探索与实践[J]. 计算机教育,2008(22):6-7.

篇5

论文摘要本研究广查资料，总结他人的研究成果，设计出客观的调查问卷，采用spss软件分析，得到了一个量化的杭州市青少年科普活动的现状。  

 

杭州的青少年科普活动开展的时间较长，青少年参与科普活动的人数不断增加，已经形成了一个培养的框架机构。那么培养的结果产生的成效如何呢？ 

本研究依据《儿童权利公约》和《联合国青年权利公约》相关年龄文本，青少年的年龄段13~19岁，即13岁~16岁为初中组，17岁~19岁为高中组。根据分层抽样原则，在杭州市区的 8所高中和 3所初中随机抽取共33个 班级，1650 名学生，收回有效问卷1640份，自行设计问卷，做了调查。 

1 青少年科普活动硬件状况 

1.1 校内硬件 

校内科普硬件主要由橱窗、报廊、挂像、校内科普作品展、科普角、科普组、气象台、生物角等项目组成，被调查的11所学校的科普硬件建设都有上述项目的建设，但没有设置全部项目。 

调查结果非常出乎意料，不论高中还是初中，在同一所学校面对“你所在的学校有以下科普项目吗？”的调查，不同学生回答差异很大，有的学生在橱窗、报廊、挂像、校内科普作品展、科普角、科普组、气象台、生物角等选项中只选择了一项，有的学生选了8项，选择相同选项的学生10%不到，学校是否建有这些科普设施，在同样的科普环境中，不同学生的感受和认知是不同的，学生表达的更是自己的兴趣点。 

从走访中可以看出杭州各个学校不论高中、初中，不论重点还是职业，都非常重视科普硬件的建设，校内科普作品展和气象观察近一年内有学校没有举办或者还没有到举办的时间，其他的每个学校都有设置。 

由此可见，一个学校的科普硬件的实际建设情况为多项的100%，而学生可以认为学校没有这个项目的建设，一则是学生兴趣的问题，二则学生是否有空暇时间来顾及，三则这些硬件要让它们产生生命力是由学生的科普情结决定的。 

1.2 校外硬件 

2006年3月国务院《全民科学素质行动计划纲要》颁布后浙江省省委和省政府更加重视科普设施的建设，杭州市的科普综合实力又是连续七年稳居浙江省第一，①省、市二级政府十分重视城市科普硬件的建设，地处杭州的校外科普设施资源十分丰富，主要由少年宫、博物馆、科普中心、科普展览、植物园、海洋世界等组成。 

这些对全民开放的科普场地，硬件使用情况取决于使用者的使用主动性。被试者参观杭州市公共科普场馆的次数从0次/年四次/年呈递减状态分布，其中5次以上/年出现了多人现象，但在访谈记录中，几乎是去自修学习的，而不是为了满足自身对科普的需求。初中组和高中组的统计数据还表现出同步性。 

2 青少年科普活动及其分层次状况 

为了更好地反映青少年科普活动现状，调查问卷设计了多道多项选择题，多项选择可以更好地反映一个现状，但也给数据的百分比统计带来困难。以下各个有关青少年科普活动的分层内容的状况是统计数据的绝对数量表示。 

2.1 科学知识教育培养状况 

由于科学知识的传授能提高青少年对客观世界的认识，促进青少年智力发展和科学世界观的形成，所以科学知识教育成为了青少年科普活动的一个基本要素。随着科学的发展，应将激光、超导、生物工程、环境保护、人工智能等新的科学技术知识作为青少年科普活动的内容。 

问卷通过“假设一种治疗高血压的药物被怀疑疗效不好，你认为科学家会采用如下所列5种方法中的哪一种进行研究？”来调查，选择正确答案“对患者和医生进行调查，并对两组调查资料进行统计对比分析”的人数为单项选择中最多的，但是选择其他错误答案的人数总和远远超过选择2的人数。 

选择“对患者的意见进行调查，然后作统计分析”有92人，选择“用最新的医学理论来判断药的实际疗效”有58人，选择“将病人分成两组，一组服该药，一组服另一种药，然后进行比较”有125人。可见很多同学没有形成“科学是实践，可以重复检验，实践会有主观色彩”这些科学概念。初中和高中在答题错误的分布数量上存在一致性。 

2.2 科学意识的培养状况 

科学意识就是在一定环境条件下所产生的科普活动观念，它是人内在的、积极思考和创新的思想品质。并非所有人在具备一定科学知识的基础上都能进行科研活动。培养青少年如何抓住机遇和灵感，针对社会生活和生产中的实践活动，随时产生一系列假设和构思，这是青少年科普活动的重要因素。 

调查通过“你对算命之类”的问题来分析。在410份问卷中选择“完全不相信”的有120人，“非常相信”的10人，“有点相信”93人，“说不清楚”57人，“不太相信 ”130人。可见青少年的科学意识的培养已具有一定基础，但是还存在少部分同学科学意识比较淡薄。 

2.3 科学精神的培养状况 

科学精神是指科学研究中的科学态度和作风，科学的道德与情操。它包括谦虚谨慎、严谨求实、吃苦耐劳、认真扎实、锲而不舍、坚忍不拔的精神，善于总结经验、勤于捕捉灵感、敢于突破的个性品质。实践证明，科学精神是个人和社会宝贵的精神财富，它对促进青少年良好个性品质的形成与社会进步起着极其重要的作用。 

调查通过“谦虚谨慎、严谨求实、吃苦耐劳、认真扎实的精神，善于总结经验、勤于捕捉灵感、敢于突破的个性品质，你认为可以通过以下哪些方式来培养？”来了解，可以看出被试者认为上述品质是由“课堂知识的学习”、“ 社会实践活动”（初中组）、“ 科普活动”、 “体育锻炼 ”、“ 向有经验的长辈学习”各个选项的人数基本一致，只是在高中组的“ 社会实践活动”选择人数远远超出其他选项，可见“社会实践活动”在品质培养方面在高中生心目中占很重要地位，而对上述品质培养起重要作用的“科普活动”在被试者心目的地位与其他选项是一样的。科普活动的作用和功能在被试者心中没有得到客观反映。 

2.4 科学道德的教育培养状况 

在青少年科普活动中应重视道德教育。通过科普历史、著名科学家和科普成果的介绍，来培养青少年的科学道德和高尚的人格品质。 

问卷通过“当你了解到一项新的科普知识，你会怎么做？”投射科学道德的主动意境来了解该项情况，“主动告诉家人或朋友，让他们增长见识 ”、“ 和家人或朋友一起探讨此项科普知识”、“只有别人问我，我才会告诉他们这项科普知识”、“ 会认真地研究一下”、“跟课内的学习没有关系，不会花太多精力研究”、“不知道，说不清楚”，六个选项的设计程度是递减的，初中和高中组出现了明显的分层，初中组没有依次递减，在“ 会认真地研究一下”项超过了“只有别人问我，我才会告诉他们这项科普知识”，高中组的选项依次递减。可见，投射结果高中组的科学道德的培养状况好于初中组。 

2.5 科学技能的培养状况 

科学技能包括动作和心智两个方面。技能的形成过程，就是人通过练习掌握技能的过程。在青少年科普活动中，需要多动脑、多动手，加强练习，使其形成一定的科学技能。同时也要运用观察、实验、演绎、归纳、假设、抽象等方面的知识，动脑、动手形成设计、操作、反馈等一系列科学研究的技能。 

通过“认真细致的分析和解释可以弥补观察步骤的缺失，这个说法是什么”来了解被试者的科学技能情况，选项“正确 ”、“不正确 ”、“ 不全面 ”、“ 不知道，无法判断” 。这道调查题的难度不高，是一题基础题，被试的是科学技能的基础“观察”。选项正确的人数初中组只有20人，高中组58人，只占19.02%。 

2.6 科学思维的训练状况 

科学思维的训练是进行科普教育的核心。在科普活动中应着重培养青少年思维的多元性、辩证性、逆向性、创造性、主体性等。重点加强思维模式的训练，有利于青少年适应不断发展变化的环境，有利于在今后的工作和科研中节约时间、少走弯路、提高工作效率。 

 对“科学思维”的现状做了分层，首先通过“以下都是具有创造力的人拥有的性格特点，选出你认为最重要的三个”来了解科学思维的特质。 

“独立性强、自信心强、敢于冒风险、具有好奇心、有理想抱负、易于被复杂奇怪的事物所吸引、具有艺术上的审美观、富有幽默感 、兴趣爱好既广泛又专一”，高中组的前三项选择“独立性强、自信心强、具有好奇心”，初中组的前三项选择是“自信心强、具有好奇心、敢于冒风险”，有相交区也有不同选点。初中组的科学思维更表现出冒险特质。 

“您平时在解决问题的时候，有没有习惯用另外一种方法来解决。”被试者对“几乎都会用、经常会用、偶尔会用、几乎没有用过”四个选项选择最多的是“偶尔会用”，其次是“经常会用”，初中高中的选择分布出现一致，但各个选项的比例出现不同。 

“当你脑中突然冒出一个新奇的想法时，你一般会”，被试者对待“认为自己胡思乱想，很快忘掉这个想法；觉得自己的想法很有意思，但是觉得不切实际；静下来好好想想这个想法，然后过段时间又忘了；静下来好好想，并且将想法付诸实施来了解。”四个选项，初中和高中的情况出现了很大不同，初中组后3个选项基本呈均匀分布状态，但高中组有250人选择的是“觉得自己的想法很有意思，但是觉得不切实际；静下来好好想想这个想法，然后过段时间又忘了；”说明初中组对自我的思维状态评价要远比高中组的自我评价要高，尤其是第四个选项，高中组选择占9.26%，初中组选择占10.98%。 

3 青少年科普活动参与度 

3.1 校内科普活动参与度 

校内科普活动的参与度是通过“请问你所在的学校举办科普讲座或其他科普活动的情况？”来了解的，“经常举办、 偶尔举办 、不经常举办、很少举办、从不举办 、不知道。” 

上述选项中，初中组各个选项几乎呈均衡分布，但是选择“不知道”的，在初中组有36人，是所有选项中绝对数量最大的。高中组选项主要集中在“偶尔举办”和“不经常举办”2项，似乎学校的科普活动的频率无法满足高中生的要求，回答“不知道”的有53人，这个数量位于所有选项的第三。初中生顾及学习以外的活动的程度低于高中生。 

3.2 校外科普活动参与度 

校外科普活动的参与度是通过“请问如果有科普讲座或科普活动你会去参与吗？”来调查，在5个“ 肯定去 、视内容而定 、学校组织集体去才会去 、不去、不知道，说不清楚、”选项中，初高中最主要的选项是“视内容而定”，尤其是高中组有近200位学生选择该项，科普活动如何吸引学生是开展科普活动者要思考的一个问题。 

初中组其他各个选项情况差异不大，“不去”是选择人数最少的一项。高中组“肯定去”选项的人数只有18人。 

总之，青少年的科普活动开展状况有令人欣喜的一面，尤其在校内外科普硬件的建设上已经达到一定水准。青少年科普活动的开展已经展示一定效度，青少年对科普活动有渴求有期待有自我评价，随着年龄的增大，高中组明显强于初中组。 

但是，也发现杭州市青少年科普活动也存在几个比较明显的问题。科普教育师资队伍的建设相对薄弱 ，科普教育的实施需要复合型的教育人才，而目前我们的教师多是接受单一学科教育成长起来的。如何培养复合型教师人才，是一个亟待解决的重要问题。而且，学校与学校之间对科普教师的重视程度存在着很大的差异性，这就造成不同学校求学的青少年接受科普活动开展时存在着不公平性。 

科普活动教师的培训和评价制度尚需健全 ，目前科普教师的成长主要依靠他们自学钻研或者校内的老教师的传帮带，一所普通中小学是很难系统地独自完成科普活动教师的培养。同时，没有制度化的进修和定期的集体研讨，科普教师的专业发展和参与科普探索的积极性等都会受到很大的影响。地方科普管理部门和地方教育行政部门对此应给予足够的重视。 

科普教育的重心应转向课程研发，中国的青少年每天的绝大部分时间都在学校度过，中小学校的科普教育研究应从科普活动向科普教育课程的研发层面提升。在青少年科学素养培养课程的开发与实施中，许多学校没有一本可以参考的、综合程度较高的科普教材，即便有，有些教材的“拼盘”痕迹太重，缺乏系统化和综合性。 

科普教育资源有待整合，杭州的青少年科普活动可谓是丰富的，学校、家庭、社区不同范围的科普活动各自开展着，大多以局部为出发点设计开展着活动，有重复现象，也有内容和活动方式上的缺失想象，符合青少年兴趣特点、“价廉物美”的科普教育资源缺乏地区教育资源系统整合，而且这个工作是一所学校和教师难以独立完成的，需要地方行政部门的牵头研究整合。 

杭州市科技计划软科学重点项目部分结题报告，计划编号：20091334m38，2009年4月~2010年12月 

 

注释 

①杭州高科技投入高回报大 2010年销售额将达2600亿，chinachs. 

org.cn/cityxilan/content_443.htm，2010-7-16. 

 

参考文献 

[1]杭州科普信息网 btl-auto.com/cn/images/others/_vti_cnf/633295.html. 

[2]浙江省科普网zjinfo.gov.cn/. 

[3]郭正谊.青少年科普活动概论[j].北京:中国科学技术出版社,1992.