人工智能教育和教育中的人工智能

人工智能教育和教育中的人工智能，一些人在思考如何将人工智能引入课堂时，可能会想到最近关于学生使用生成性人工智能工具（如ChatGPT）撰写学期论文的新闻头条。但这并不是关于人工智能在教育或人工智能教育中的唯一故事。
人工智能正在改变学生学习与周围世界互动并使用新技术为实际问题创造解决方案的方式。
加州的研究人员开发了一款屡获殊荣的网络游戏，向高中生教授大学水平的人工智能和计算思维概念。加州的另一个研究团队正在使用人工智能来教授人工智能，这些活动由一个虚拟人类人工智能化身提供便利，旨在让幼儿及其家人学习人工智能概念。在美国的另一边，缅因州开始秋季学期的中学生将很快研究人工智能喂鸟器的功能，该喂鸟器将被放置在他们的校园里，然后潜入人工智能或关于缅因州海岸海雀的历史数据集项目。
这只是过去几年里获得美国国家科学基金会资助的许多项目中的三个，而且这个数字还在与日俱增。

NSF在人工智能教育领域的领导地位
“30多年来，国家科学基金会一直领导和投资人工智能研究项目，利用新兴技术支持、重新构想和改变学习和教学，”国家科学基金会负责STEM教育的助理主任詹姆斯•摩尔三世说。“通过国家科学基金会资助的研究，我们正在学习如何利用人工智能使教育更加公平、包容和容易获得。”这些研究项目包括帮助国家理解人工智能对教育的未来意味着什么，它如何使教室（包括学生、教师和家长）受益，以及什么方法最好地激励、参与和教育后代了解人工智能。
“国家科学基金会一直在引领人工智能前沿，而不是追逐它，”国家科学基金会STEM教育局的项目官员谢申说。“我们在这一领域拥有丰富的投资组合，具有强大的影响力。这是我们作为一个机构如何帮助国家以及我们在人工智能方面遇到的道德问题和偏见等问题的一部分；这不仅仅是ChatGPT。”
事实上，在2019年，一个国家科学基金会资助的项目导致了在中小学环境中教授和学习人工智能的国家指南的制定。在此之前，美国很少甚至没有专门教授年轻的大学预科学生人工智能相关基本知识和技能的课程。现在，教育工作者和课程开发人员可以访问AI for K-12 initiative website寻找指南。教师可以利用这些为学生开发人工智能教学经验，为他们更好地为快速发展的领域做好准备。

交互式人工智能展览
国家科学基金会资助的资源也可以向年轻学习者介绍人工智能。南加州大学创意技术研究所和加州大学伯克利分校Lawrence Hall of Science的研究人员正在设计一个针对小学生的交互式人工智能展览。人工智能概念通常在大学和研究生阶段的课程中教授，因此研究人员必须想出新的、可访问的方法让孩子们有效地参与展览。
研究人员还必须记住，孩子们的注意力持续时间通常较短，必须在快速、易于消化的课程中获得新信息。考虑到这一点，研究小组开发了几种互动方式，将复杂的人工智能概念分解成一系列更容易消化的活动。这些活动包括小游戏，要求孩子帮助虚拟人类人工智能化身感知、学习、推理和计划。例如，孩子们可以与一个虚拟人类互动，这个虚拟人类试图解释他们正在做的面部表情。孩子们还可以通过识别需要采取的具体步骤来指导虚拟人类化身完成清理自助餐厅的任务。
除了传达这些复杂的概念外，研究人员还希望激发人们对人工智能如何工作的好奇心。
从展览中，研究人员还发现了一些意想不到的事情。转型科学与社会中心主任阿里•克拉科夫斯基注意到，博物馆参观者及其家人对人工智能的人性方面感到兴奋。当孩子们参与虚拟人类人工智能化身旨在确定参观者正在做什么面部表情的活动时，父母和哥哥姐姐也开始参与进来，通过体验一起学习。
“房间里有这种快乐和相互联系，”克拉科夫斯基说。

教授AI概念的游戏
南加州大学研究副教授王宁参与了“虚拟人”展览，她参与了另一个国家科学基金会项目，该项目始于通过游戏平台向年轻观众教授人工智能概念。这最终产生了比她最初计划的更深远的影响。
这款游戏 ARIN-561，为玩家提供了作为迫降宇航员探索一个奇怪的新星球的机会。通过节奏良好的教程和人工智能传输模块，玩家通过测试不同的可能路线来拯救他们任性的机器人朋友，通过学习人工智能中使用的常见方法（称为经典搜索算法）来开始游戏。
在这款游戏广泛推出之前，全国各地的学生都能够将其与其他教育游戏一起进行测试，以挑选出Interservice/Industry Training, Simulation, and Education Conference学生选择奖。在这个过程中，研究小组了解到，两名最近从乌克兰成为难民的学生已经将这款游戏带回家，并开始用它来学习英语。因为学生们以前熟悉这个话题，他们可以通过游戏的对话来学习语言，然后与同学们谈论分享的经历。“我不知道我们是否能希望学生们有更好的回应，”王说。

人工智能帮助学生与当地环境建立联系
教育中的人工智能不仅帮助学生提高课堂上的计算思维技能。它还可以创造新的方法将学习者与当地环境联系起来，让他们批判性地思考生态问题，并帮助他们提出现实的解决方案。
今年秋天，缅因州的中学生将使用安装在校园里的人工智能喂鸟器来学习机器如何捕捉、传输和识别停下来参观的鸟类的图像。例如，他们将了解人工智能正确识别每只鸟的频率，以及导致错误识别的原因。从那里，学生们将能够从学校的鸟类跳到海雀身上captured on cameras placed on islands off the coast of Maine海岸岛屿上的摄像头捕捉到。观察这些摄像头的研究人员意识到，他们无法全天候观察海雀洞，但是，在人工智能的帮助下，他们可以捕捉到更多鸟类及其婴儿的数据和图像。
学生们还不能与摄像机及其人工智能功能互动，但该项目的科学教育负责人兼首席研究员彭妮•诺伊斯说，“看看一些孩子是否因此而迷上了观鸟或人工智能，将会很有趣。观鸟是非科学家一生都参与科学的一种方式。”
从这些例子中很容易看出，人工智能和教育之间的互动远远超出了学生如何使用ChatGPT。人工智能允许所有年级的学生与周围的世界互动，了解自己和他人，并以新的方式探索STEM。国家科学基金会致力于继续资助研究人工智能在课堂内外的影响和可能性的项目。
杰伊•威尔莫尔科学助理：杰伊是美国国家科学基金会的科学助理，在那里她为国家科学基金会的项目官员提供写作和编辑协助、外联支持和数据分析。她的工作重点是提高人们对国家科学基金会在美国各地资助的令人兴奋和有影响力的项目的认识，这些项目与科学、技术、电子和数学（STEM）研究和教育有关。在来到国家科学基金会之前，她在华盛顿特区担任政府承包商，撰写技术政策。在此之前，杰伊忙于研究生院，最终获得了法医和法律心理学硕士学位。