人工智能思想在创客教育中的应用研究

牟琴

摘   要：文章在概述人工智能研究方法和创客教育及其面临困境的基础上，构建了基于人工智能信息生态方法论的创客教育模型，基于该模型提出了当前国内创客教育困境的解困机制，并结合重庆师范大学文化传媒众创空间进行了应用分析。

关键词：人工智能思想;创客教育;信息生态方法论;解困机制

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）01-0046-04

一、引言

2016年10月，美国总统行政办公室联合美国国家科学技术委员会共同发布了《规划未来，迎接人工智能时代》（Preparing For The Future of Artificial Intelligence）报告（以下简称《报告》）。该《报告》针对当前人工智能发展和应用的现状以及存在的问题，为美国政府及相关机构更好地应对未来人工智能的发展，提出了若干建议和对策[1]。人工智能自1956年提出以来，其研究方法在很长一段时间内是“三分天下”的，一是1943年由McCulloch和Pitts发表的人工神经元模型开启的人工神经网络研究方法（即结构模拟方法，也称结构主义方法）;二是1956年由McCarthy发起、Simon和Newell等人提出的“物理符号系统假设”开启的物理符号系统研究方法（即功能模拟方法，也称功能主义方法）;三是1990年由Brooks研制的“六脚虫机器人”推动的感知动作系统研究方法（即行为模拟方法，也称行为主义方法）。近年来，人们更倾向于构建统一的人工智能研究方法，其中的典型代表是“信息生态”方法论[2]。

《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》提出：有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学习者具有较强的信息意识和创新意识[3]。创客教育来自于“创客活动”的兴起。学术界普遍认为“创客活动”源自于麻省理工学院的比特及原子研究中心在2001年发起的FabLab（Fabrication Laboratory，制作实验室）创新项目[4]。国内学者认为，创客教育的内涵可分为“创客的教育”和“创客式教育”。其中，后者旨在运用创客的理念与方式改造教育，倡导“在创造中学习”或“基于创造的学习”[5]。

人工智能研究方法经历了由分到合的发展阶段。“信息生态”方法论的提出更是对人工智能研究起到了良好的推动作用，基于该方法论的人工智能创新研究已得到广泛应用。国内学者也对人工智能教育应用进行了探讨研究[6]。创客教育是当前创新教育领域的重要教育形式，研究如何将人工智能思想（尤其是“信息生态”方法论）应用到创客教育有显著的现实意义。

二、国内创客教育面临的困境

当前，国内部分学者对我国创客教育面临的困境作了分析。燕山大学崔研认为大学生创客培养依然面临政策、实践、师资、个体的困境[7]。广州市教育信息中心王同聚认为创客教育面临的困境主要为：一是缺少成熟的教育理念和推进策略;二是缺少合适的教学模式和易选的实用载体;三是缺少实用的配套教材和精干的师资队伍[8]。广东省惠州市广播电视大学周海涛认为创客课程开发面临诸如课程开发形式过度依靠外部企业力量、缺乏教师深度参与、课程内容过度依赖技术工具等困境[9]。宿迁学院胡星认为创客教育面临的主要困境为：一是创客空间标准不高、配置太低;二是课程体系内容陈旧、兼容较难;三是创客教师师资匮乏、能力较弱[10]。综合上述阐述，当前创客教育的困境主要表现为：

1.主体困境

创客教育的主体是人，可分为教育者和被教育者。

教育者困境表现为：一是个人所具备的知识和能力有限。创客教育要求教育者具备多学科的知识和能力，很多教育者不满足多学科的知识背景。二是教育理念的局限性。创客教育的中心点和出发点是创新，教育者往往突出创客技能和知识上的培养，对创客应该必备的创新思维缺乏培养手段。

被教育者困境表现为：一是创客基础知识技能的缺乏。创新必须是有基础的创新，创客教育要求被教育者具备一定的多学科知识和实践动手技能。被教育者缺乏的基础知识技能需要经过一段时间的教育才得以强化。二是对创客教育目标缺乏清晰定位。被教育者對通过创客教育是让自己成为一名创客还是提升创新能力没有清晰认识，必然导致创客教育效果打折扣。

2.客体困境

创客教育客体即为创客教育所需要的硬件和软件等外部环境。硬件困境表现为场所有限、用于创客实现的设备和资源有限;软件困境表现为支持创客实践的软件应用还不够丰富，同时支撑创客实践的资金有限。

3.系统困境

当前，创客教育活动主要集中于创客空间内部来开展，形式和资源相对集中，不够开放。这和创新教育的培养相悖。我们所期望的创客空间应该是一个开放可发展的系统，该系统从系统规则（即创客规则、创客教育规则、创客空间规则）、系统自我更新发展（软硬件的更新发展）以及与其他系统的交互都应该是开放可持续发展的。

三、人工智能信息生态方法论对创客教育的影响

1.基于人工智能信息生态方法论构建创客教育模型

创客教育在主体、客体和系统三个方面所面临的困境是相互关联、不可分割的。鉴于人工智能在研究方法上处于“分而治之”的发展阶段，我们很有必要以一个统一的方法去解决创客教育的研究，而不仅仅局限于其中一个方面的突破。因此，可以从全局的层面去解决创客教育所面临的困境。

人工智能信息生态方法论将人工智能的研究对象划分为：主体（目的、知识）、客体/环境、客体信息和智能行为。强调各个要素之间的“互相关系”，将之视为一个整体相互联系的研究而非独立研究。结合上述方法，我们可将创客教育分为：主体（教育者、被教育者）、客体（外部环境）、客体信息和创客行为。四者及其相互关系如图1所示。