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人工智能下的STEM教育的发展、特点和科学教育改革吴万锋2019.8一、时代背景农耕时代—工业时代—信息时代——推动人类社会向更高层次发展互联网——云计算——大数据——人工智能——推动人类社会向数字化和智能制造时代迈进人工智能现象G:\stem\京东智慧物流产业集群及全国新一代人工智能应用示范基地.mp4G:\stem\地震救灾神器，这些救援机器人可以救你一命！.mp4知识的执行者由智能机器替代人类行业的进化元科学的兴起Dr.医生Dr.律师Dr.翻译员Dr.程序员医生律师翻译员程序员知识工作者的进化未来，研究型人才是行业进化的核心推动力并在社会关系进化中处于优势地位计算能力的增长“只需要30多年，人类就可以把整个思想上传到电脑，变成数字化不朽之身，这一结果被称为‘奇点’”-Kurzweil在全球未来2045国际大会上称指数型科技创造的三观：人观+机器观+宇宙观计算能力的增长未来的某个瞬间，你还没感知到就已经发生了！2003年一个U盘是8M（8*2^20B）2017年一个U盘可以达到256G256*（2^30B）二、美国STEM教育的兴起与发展2009年1月20日，奥巴马入驻白宫,正式当选为美国总统，同年7月,美国教育部制定了“迈向巅峰计划”。该计划推出项重点项目,其中之一是重视教育,并希望各州竞报这一联邦资助项目。STEM教育己经并不仅仅是一个单纯的学科或课程层面的事情,它更多地代表了美国的一种教育发展战略,甚至可以说是一种国家战略。我们不得不在学习方式的发生改变我们不得不响应国家战略发展目标对人才培养的需求宏观概念&理论实践&操作国家核心竞争力培养面向未来的创新人才科学数学技术二、STEM教育工程数学艺术STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathmatics）英语首字母的缩写。STEM教育被称为是“后设学科”(Matadiscipline)。123STEM科学素养STEM这门跨领域的学科将原本分散的四门学科集合成一个整体。这四门学科分别代表着四类素养技术素养工程素养4数学素养科学技术工程数学科学素养,即运用科学知识如物理、化学、生物科学和地球空间科学理解自然界并参与影响自然界的有关决策的能力,主要包括三大领域生命与卫生科学、地球与环境科学、技术科学。技术素养,即使用、管理、理解与评价技术的能力。学生应当知道如何使用技术,了解技术的发展过程,具备分析新技术如何影响自己、国家乃至整个世界的能力。工程素养,即对技术的工程设计与开发过程的理解能力。工程课程往往基于一个个项目,整合了多门学科的知识,使得难以理解的概念与学生的生活密切相关,激发学生解决问题的兴趣。数学素养,即学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时,进行分析、推断和有效交流思想的能力。科学,是对自然界的研究，包括与物理、化学、生物有关的自然法则，以及与这些学科相关的事实、原则、概念或习俗的处理与利用。科学是伴随时间而积累起来的知识，以及通过科学探索过程而产生的新知识。科学知识可为工程设计过程提供信息。技术，从严格意义上来讲，并不是一门学科，它由创造和运行技术产品的人力、组织、知识、程序、设备等整个系统组成，包括技术产品本身。在历史上，人们创造技术以满足其欲望和需要，大多数现代技术是科学和工程的产物，技术工具在科学和工程这两个领域被应用。工程，既是大量关于设计和创造人工产品的知识，也是解决问题的程序。这个程序在约束条件下被设计。工程设计的制约条件之一是自然法则，或者科学。其他制约条件包括时间、财力、可用的材料、工效、环境法则、可制造性、可修复性等。工程学利用科学和数学概念以及技术工具。数学，研究量、数和空间的模式以及相互关系。它不像科学那样需要寻找实证性数据去证明或推翻论点，数学中的论点通过基于基本假设的逻辑论证予以证明。逻辑论证本身和论点是数学的一部分。与科学一样，数学中的知识也会增长，但不同于科学的是，数学中的知识不会被推翻，除非基本假设被改变。数学被广泛运用于科学、工程、技术领域。科学工程技术数学显性隐性2019/6/21KnowledgeApplication信息获取知识迁移实际应用综合能力的培养InformationSTEM教育目标大视角：培养具有核心素养的拔尖创新性人才提升国家核心竞争力精英教育小视角：培养面对复杂世界环境学生可以掌握解决问题的能力大众教育AI的技术革命趋势：三、STEM课程与小学科学课程创新52机器人小车——最常见的科技教育四、从STEM教育到STEAM教育STEAM教育的理念可以概括为:以数学为基础，通过工程和艺术解读科学和技术。STEAM教育支持学生以学科整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养他们解决问题的创新能力。我们从中是否可以看到？1.文化基础－人文底蕴、科学精神（理性思维、批判质疑、用于探究）2.自主发展－学会学习（乐学善学、勤于思考、信息意识）3.社会责任感－责任担当、实践创新（劳动意识、问题解决、技术运用）核心素养少年强则中国强我们不是仅仅为了培养科学家和工程师，而是普世的教育价值、即人格的培养。对学生而言：对国家而言：国家未来的核心竞争力