時間：2023-06-13 16:15:03
序論：在您撰寫人工智能的辯證思考時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
誠然，如果在現在這個基礎上給予機器人以意識，它能夠更加了解人類，能更加明白人類的喜好，能更好地服務于人類。可是，你有沒有想過，如果有一天，一個超級聰明的機器人不再滿足于屈服于人類，它的目標沒有與人類一致，那將產生什么后果？如果全部的機器人都存在這種思想的話，將會產生什么后果？我們將處于何種境地？
這些問題是值得思考并且應提前做好應對的準備，但并不是說不能研發(fā)相關的智能機器，而是要辯證對待，積極利用其好處。
網上曾有人說，如果人工智能獲得意識，那么他們便反過來奴役人類了，未來將是人工智能的天下，由此搞得人心惶惶。很多人沒有了解到意識的起源，做出這種杞人憂天的猜測，是沒有任何實際意義的?，F在我們應該做的是摸清它的運行規(guī)律，了解它們的優(yōu)點和缺點，掌握運用人工智能的方法，而不是胡亂猜測。
關鍵詞：人工智能；案例教學；應用
1引言
作為計算機科學技術的全新領域即人工智能，其正在迅速成長與成熟、新方法、新理念、新技術并且不斷壯大，同樣也包含著計算機網絡、數學、信息論各類學科的交叉和邊緣學科。人工智能包含的主要內容有知識表示和推理機制、問題求解和搜索算法，自然語言理解、專家系統(tǒng)和機器學習等；也作為計算機科學各專業(yè)重要的基礎課程，國內外各高校都非常重視，都將人工智能作為計算機專業(yè)的必修課程。人工智能包含的學科多，知識點雜、理論性強、內容抽象，算法難度高復雜，在此情況下各高校采用傳統(tǒng)的“教師講、學生聽”單一教學模式，學生處于被動學習地位；課堂教學與實際操作、理論與現實應用相脫節(jié)；加上理論知識強，案例缺乏，容易使學生感覺空洞；學生易產生厭學情緒，也達不到鍛煉其分析問題、解決問題的思維能力和實踐動手能力。如何讓學生高效的學習一直是教師研究的課題，在大數據和網絡信息時代的大背景下，“互聯(lián)網+”已經廣泛應用和存在于生活、工作各個方面，其在教育教學中表現出的創(chuàng)新性、互動性尤為突出，并極具優(yōu)勢。
2基于案例的教學研究
此方法開始于上世紀20年代左右，最早是由美國哈佛商學院所提倡的，基于當時特殊的商業(yè)管理真是背景和特殊事件，能夠有效的發(fā)展和培養(yǎng)學生主動性、積極性和應用能力，開展案例教學后，學生實際解決問題能力有了很大的提高。但此教學研究方法知道到上世紀80年代后期，才引起教師的重視。1986年由美國研究小組提出《準備就緒的國家：二十一世紀的教師》書中，強烈推薦此方法在實際教學的重要性，并說明今后在教學過程中將其作為一種重要的教學方法應用于各類課程中去。
3基于人工智能的案例教學研究及應用
3.1案例精選
此方法第一步是案例選取，案例的好壞是決定案例教學效果關鍵因素。案例的選取需要滿足以下要求：（1）符合現在的教學目標，明確學生需要掌握的知識點、重難點等，能夠運用所學的理論知識應用到實際中，以此提高學生分析、解決問題的能力；（2）案例要有代表性、趣味性，由于人工智能課程內容多、抽象，需要將枯燥乏味的知識點轉化為趣味生動的案例，有利于吸引學生注意力，激發(fā)學習興趣和主動性；例如，講到“知識表示”這部分內容中引入“機器人搬積木”、“野人修道士渡河”案例；（3）采用互動的形式，此為人工智能的案例教學研究重要特征，同時也是教學目標得以充分展現的必要條件。能夠調動大家的積極性，學生和學生之間、學生與教師之間的互動，調動學生的主觀能動性。
3.2案例的執(zhí)行
（1）講授法?；诮虒W內容具體知識點設計案例；通過教師講解，幫助學生理解抽象的理論知識。案例的呈現有兩種基本形式：一是“案例—理論”,即先給出教學案例，后講解理論知識；二是“理論—案例”,即教師先講解知識，再給出教學案例；案例的呈現方式不同,會直接影響案例的功能，也會影響到學生的學習情緒、學習效果。為了使案例能更好地為教學服務,教師講解案例之前應從創(chuàng)設案例情境開始,通過情境體驗與案例剖析激發(fā)學生認知的興趣,引導學生對將要學習的內容產生注意,有利于教師導入新課。（2）互相討論法。大學生課余時間充沛，鑒于此，將班級學生分為若干小組，教師將事先準備好的案例分配給各組，學生采用組內互動討論的形式，設計出此案例的各種解決方法。課堂上，將本小組的解決方法用課件展現給其他小組。講解完成后，學生開始互相討論，對比各自的方法，然后由老師進行分析、對比和總結。以此來增強學生對學科知識點、應用能力的掌握。（3）相互辯證法。課后，采用相互辯證的方法，組織大家相互辯論。選擇一些綜合應用比較強的案例。與簡單的案例相比，綜合應用案例能更加高效地啟發(fā)學生全方位地思考和探索問題的解決方法。相互辯證法是一種探索新型的教學形式，學生的自主性強，能夠在辯論中充分表達自己的觀點，充分運用所學的理論知識來維護自己的觀點，還可以促使學生查閱大量資料，拓展知識面。
4結語
通過以上論述，人工智能技術開始應用于教學,與教學現代化有著密切的聯(lián)系。其發(fā)展必將對現代教育起巨大推動作用。在教學,可以基于人工智能技術建立人類推理模型學習工具等諸多的運用,展示出越來越好的實用性。
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論文關鍵詞：人類智能，人工智能，認知，心理學
人工智能技術無論是在過去，現在還是將來，都作為科學研究的熱點問題之一。人類對自己本身的秘密充滿好奇，隨著生物技術的飛速發(fā)展，人類不斷破譯人體的生命密碼。而以生物科學為基礎的人工智能技術也得到了長足的發(fā)展。人們希望通過某種技術或者某些途徑能夠創(chuàng)造出模擬人思維和行為的“替代品”，幫助人們從事某些領域的工作。為了讓計算機能夠從事一些只有人腦才能完成的工作，解脫人的繁重的腦力勞動，人類對自身的思維和智能不斷地研究探索。但是，科學技術是一柄雙刃劍，人們對人工智能技術的飛速發(fā)展存在著恐慌。如果機器真的具有了人類的智能，在未來的某一天，他們會不會取代人類而成為地球的主宰者？人類智能和人工智能，誰才是未來的傳奇？
1.你在和誰說話？
“先進的人工智能機器人不但擁有可以亂真的人類外表，而且還能像人類一樣感知自己的存在。”這是人工智能發(fā)展到高級階段的目標和任務。那么，我們在不久的未來能否實現這樣一個目標呢？人類真的能發(fā)明出足以亂真的智能人類嗎？隔著一堵墻，我們是否能分辨出正在與我們對話的是一部機器還是人類？
1.1. 人工智能的定義
人工智能(Artificial Intelligence) ，英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。人工智能是相對于人的智能而言的。正是由于意識是一種特殊的物質運動形式，所以根據控制論理論，運用功能模擬的方法心理學，制造電腦模擬人腦的部分功能，把人的部分智能活動機械化，叫人工智能。人工智能的本質是對人思維的信息過程的模擬，是人的智能的物化。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能發(fā)展的過程歸納為機器不斷取代人的過程。
1.2. 人工智能技術的發(fā)展
幾個世紀以來，人類依靠智慧，發(fā)明了許多機器，使人類能夠從許多體力勞動中解放出來。從1956年正式提出人工智能學科算起，40多年來取得長足的發(fā)展，成為一門廣泛的交叉和前沿科學?？茖W家發(fā)明了汽車，火車，飛機，收音機等等，它們模仿我們身體器官的功能，但是這些不能模仿人類大腦的功能畢業(yè)論文格式范文。當計算機出現后，人類開始真正有了一個可以模擬人類思維的工具，在以后的歲月中，無數科學家為這個目標努力著。1997年5月，IBM公司研制的深藍（Deep Blue）計算機戰(zhàn)勝了國際象棋大師卡斯帕洛夫（Kasparov）。在一些地方計算機幫助人進行其它原來只屬于人類的工作，計算機以它的高速和準確為人類發(fā)揮著它的作用。計算機的出現，使得人工智能有了突破性的進展。計算機不僅能代替人腦的某些功能，而且在速度和準確性上大大超過人腦，它不僅能模擬人腦部分分析和綜合的功能，而且越來越顯示某種意識的特性。真正成了人腦的延伸和增強。
1.3. 人工智能的研究領域
人工智能是一種外向型的學科，也是一門多領域綜合學科。它不但要求研究它的人懂得人工智能的知識，而且要求有比較扎實的數學基礎，哲學和生物學基礎，只有這樣才可能讓一臺什么也不知道的機器模擬人的思維。而人工智能的最根本目的是模擬人類的思維，因此，它的研究領域與人類活動息息相關。什么地方只要有人在工作，他就可以運用到那個領域。
現階段主要研究領域有專家系統(tǒng)，機器學習，模式識別，自然語言理解，自動定理證明，自動程序設計心理學，機器人學，博弈，智能決定支持系統(tǒng)和人工神經網絡等等。
2.機器真的可以思考嗎？
機器真的可以思考嗎？機器的思考歸根結底還是模仿人類的思維模式，正是“思考”這一人類的本質屬性，使得人工智能和心理學從最初就緊密地聯(lián)系在一起。心理學研究人腦中信息的輸入、輸出、存儲和加工，并研究人腦各個部位的功能。最早的雙核計算機模仿人的左右腦，在人腦不同區(qū)域主管各個不同功能這一原理的基礎上，來設計負責不同功能的芯片。以此為出發(fā)點，心理學家和計算機學者進一步合作，通過研究人解決問題的方法來研究開發(fā)人工智能。隨著人工智能的發(fā)展，所要求實現的職能愈加復雜，但最基本的方式還是邏輯推理和歸納，這正是心理學家和邏輯學家的專業(yè)領域。心理學家以研究探討人類邏輯思維方式為人工智能提供了基本原理和原則。
2.1. 人類意識的本質
意識是世界的內在規(guī)定、一般規(guī)律和組成部分，是具有客觀實在性同世界的其它組成部分處在對立統(tǒng)一關系中的事物。意識普遍存于世界和萬物之中，世界是包含意識的世界，萬物是包含意識的萬物。沒有意識存在于其中的世界不是我們現實生活中的世界，沒有意識存在于其中的萬物也不是我們天天眼見手觸的萬物。有了意識的存在，世界和萬物就有了生機和活力。
2.1.1. 意識是與物質相對應的哲學范疇，與物質既相對立又相統(tǒng)一的精神現象。
意識是自然界長期發(fā)展的產物，由無機物的反應特性，到低等生物的刺激感應性，再到動物的感覺和心理這一生物進化過程是意識得以產生的自然條件。意識是社會的產物，人類社會的物質生產勞動在意識的產生過程中起決定的作用。辯證唯物主義在強調物質對意識起決定作用的前提下肯定意識對于物質具有能動的反作用，在意識活動中人們從感性經驗抽象出事物的本質、規(guī)律形成理性認識，又運用這些認識指導自己有計劃、有目的地改造客觀世界。
2.1.2. 從意識的起源看，意識是物質世界發(fā)展到一定階段的產物；從意識的本質來看，意識是客觀存在在人腦中的反映。
意識是人腦對客觀存在的反映：第一，正確的思想意識與錯誤的思想意識都是客觀存在在人腦中的反映；第二，無論是人的具體感覺還是人的抽象思維，都是人腦對客觀事物的反映；第三，無論是人們對現狀的感受與認識，還是人們對過去的思考與總結，以至人們對未來的預測，都是人腦對客觀事物的反映。 意識的能動作用首先表現在，意識不僅能夠正確反映事物的外部現象，而且能夠正確反映事物的本質和規(guī)律；意識的能動作用還突出表現在，意識能夠反作用于客觀事物，以正確的思想和理論為指導心理學，通過實踐促進客觀事物的發(fā)展。
2.2. 人類意識與人工智能的關系
認知心理學和人工智能，是認知科學的兩個組成部分。人工智能使用了心理學的理論，心理學又借用了人工智能的成果。人類意識與人工智能兩者具有以下關系：
l人工智能是研究用機器模擬和擴展人的智能的科學。它撇開了人腦的內在結構和意識的社會性，而只是把人腦作為一種信息處理的過程，包括信息的接收、記憶、分析、控制和輸出五部分?，F代科學技術用相應的部件來完成著五個過程，就構成了人工智能或電腦。
l人工智能可以代替人的某些腦力勞動，甚至可以超過人的部分思維能力，隨著現代科學技術的發(fā)展，它發(fā)揮著越來越重要的作用。人工智能的出現不僅解放了人的智力，而且為研究人腦的意識活動提供了新的方法和途徑。它說明了人的意識活動不管多么復雜，都是以客觀物質過程為基礎的，而不是什么神秘的超物質的東西，人們完全可以用自然科學的精確方法來加以研究和模擬，它進一步證實了辯證唯物主義意識論的科學性畢業(yè)論文格式范文。
l人工智能的產生和發(fā)展，深化了我們對意識相對獨立性和能動性的認識。機器思維即人工智能表明，思維形式在思維活動中對于思維內容具有相對獨立性，它可從人腦中分化出來，物化為機械的、物理的運動形式，部分地代替人的思維活動。
隨著科學技術的發(fā)展，人工智能將向更高水平發(fā)展，反過來推動科學技術、生產力和人類智慧向更高水平發(fā)展，對人類社會進步將起著巨大的推動作用。
3. 人工智能的未來
人工智能是為了模擬人類大腦的活動而產生的科學，人類已經可以用許多新技術新材料模擬人體的許多功能，諸如皮膚，毛發(fā)，骨骼等等，也就是說，人類可以創(chuàng)造出“類人體”。只要能夠模擬人的大腦的功能，人就可以完成人工生命的研究工作，人創(chuàng)造自己，這不但在科學上，而且在哲學上都具有劃時代的意義。這就是人工智能承擔的歷史使命。
在科學技術日新月異的今天，知識爆炸，科技的增長超出了人類承受的速度。各種新科技的出現層出不窮，隨之而來的成果簡直讓人瞠目結舌，克隆、基因芯片、轉基因等等，人類自身的秘密開始一層一層的揭開。我們人腦的復雜結構，人體的基因鏈也逐漸被科學技術解剖。我們希望將來的人工智能機器能將我們從繁重的體力勞動和腦力勞動中解放出來心理學，例如機器人做家務，帶孩子，做司機，秘書等等一系列我們不愿意花太多精力或者有太多限制條件的工作。然而，人類由于多種“性能”都不如機器人，反而退化成為機器人的奴隸？他們會不會有一天無法忍受人類對他們的“剝削”和“壓迫”，挑戰(zhàn)人類的統(tǒng)治？很多的科幻作品和電影中都預言了這樣的場景，未來的智能機器人和人類爭奪有限的地球資源，并最終打敗人類，成為新的地球統(tǒng)治者。這也正是絕大多數心理學家和哲學家對人工智能的發(fā)展憂心忡忡的原因。
人工智能的發(fā)展，也只能無限接近于人的智能，而不能超越人的智能。因為人工智能技術的本質，是模擬人類的思維過程，是為人類服務的。我們在進行發(fā)明創(chuàng)造的同時，擔心被我們所發(fā)明的物質所毀滅。正如人類發(fā)明了原子能，用于取代正在逐漸消逝的礦物能源，然而當原子能用于軍事領域的時候，他產生的力量也足以毀滅人類文明?？萍急旧聿⒉皇菃栴}，人類如何運用自己掌握的技術，才是問題的關鍵。我們最大的敵人不是我們發(fā)明的技術，而是我們自己本身。
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【關鍵詞】互聯(lián)網信息時代 人工智能 應用研究
當前，世界已全面進入以大數據共享、信息爆炸為特點的互聯(lián)網信息時代。富有智能化和人性化的計算機網絡技術服務成為了人們青睞和關注的焦點。人工智能作為互聯(lián)網信息時代凝聚高端技術的超值網絡服務，在增強互聯(lián)網安全性、提高網絡操作自動化等方面意義重大。現階段，已有更多行業(yè)領域的用戶在應用人工智能，體驗這一技術所帶來的新生活。
1 人工智能簡述
人工智能，即Artificial Intelligence，是現代社會特有的綜合類前沿學科，交叉云集了計算機、網絡技術、控制方法論、信息論、神經生物學、語言學等多學科知識，主要用來研究機器在思考、學習、規(guī)劃等行為的擬人態(tài)進化，使之解決問題的能力大幅提升。人工智能發(fā)展至今已有超過60載歲月，其成就在整個歷程中熠熠生輝，代表著人類文明的不斷發(fā)展與超越。人工智能經歷了三個階段的發(fā)展變革：第一階段是以人工智能驅動機器設備，代替或輔助人類思考并解答難題；第二階段是研發(fā)智能機器人，處理不同系統(tǒng)及環(huán)境信息的交互工作，如不確定性信息的處理工作；第三階段的代表成果就是數據挖掘系統(tǒng)，可實現海量模糊信息采集與分析，可視化技術發(fā)展迅猛，計算機具有自主學習能力。
2 人工智能的應用領域代表成就
任何一項技術的創(chuàng)新與發(fā)展，都源于人類開展生產生活的實際需求，人工智能技術的研究也不例外，發(fā)展至今已經為解決不同領域的實際需求提供了眾多技術應用。目前，人工智能在下列應用領域中取得了代表性成就：
2.1 專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)，其實是由龐大的程序組編寫完成的數據系統(tǒng)，廣泛積累不同專業(yè)的知識經驗，這些知識均可事先歸納分析，可按具體模式表示，從而幫助用戶憑借領域專家的固有知識進行推理解決問題。專家系統(tǒng)可系統(tǒng)化分析輸入信息并結合已有知識體系進行全面推理，提出建O性的決策建議，相當于發(fā)揮行業(yè)專家的作用。
2.2 數據庫智能檢索
人工智能想要做到全面模擬人類思維和動作，需要建設強大的數據庫資源，便于及時開展智能檢索。數據庫基于計算機軟件開展，存儲了海量專業(yè)學科知識，也稱之為知識庫系統(tǒng)，一旦有用戶需要查閱解決該學科的專業(yè)問題，都可通過智能檢索功能實現快速精準地檢索。
2.3 程序自動設計
自動化的程序設計就是借助更高規(guī)格高標準的程序設計系統(tǒng)來完成指定功能的程序設計，該系統(tǒng)需要用戶輸入所設計程序的需求目標，并對整個流程和架構有更為高級的描述，系統(tǒng)就能自動組織對應程序完成設計。高度自動化的程序設計編寫方式，也展現了人工智能系統(tǒng)的思考、學習、修正自身缺陷的擬人態(tài)功能。
2.4 目標模式識別
模式識別，顧名思義正是為識別不同物體的特征是否匹配目標對象而具備的功能?，F代計算機加強了模式識別系統(tǒng)功能，能夠提高機器對外界信息的感知能力，不斷接受外界信息，對所處環(huán)境的特征進行識別，加強概念理解。當前，目標模式識別已由二維向三維層面升級，為研究智能機器人提供了堅實的基礎。
當然，人工智能的應用領域遠不止上述這些，還在機器學習、機器視覺圖像處理（machine vision）、自然語言理解（Natural Language Understanding）、自然信息博弈論等方面發(fā)揮著重要的作用。
3 不同行業(yè)的人工智能技術應用實例
目前，眾多企業(yè)為求發(fā)展，與內部運營管理中加強了人工智能的應用，聚力解決各項問題，為企業(yè)贏得了經濟效益，推動著社會發(fā)展。
3.1 企業(yè)管理應用
將人工智能應用于企業(yè)管理中，需要人的智能和人工智能之間的辯證關系，靈活運用工智能應用平臺加強對企業(yè)內部各項管理智能軟件的開發(fā)工作，借助靈活的人工智能技術幫助企業(yè)實施科學決策。
3.2 水利管理應用
人工智能能夠在水情控制與洪災預報中發(fā)揮作用。如可使用人工神經網絡和遺傳算法等技術，模擬汛期的最大洪峰與洪水總量，研究更有針對性的抗洪模型，提高了洪災預報精度和汛期準度，有效發(fā)揮防洪降災、攔洪儲水的重要作用。同時，人工智能還能夠分析大江大河的復雜地質與環(huán)境系統(tǒng)，對治理河流起到良好的輔助作用。
3.3 建筑行業(yè)應用
目前，建筑行業(yè)的用地規(guī)劃、給排水工程、暖通空調工程、施工管理等內容都在應用人工智能。已有企業(yè)基于神經網絡算法發(fā)明了結構節(jié)點探傷法，可查探建筑結構損傷度；也可在市政工程建設中不斷強化正反向混合推理的理論思想，查明城市污水處理管網故障；可構建用于分析建筑工程性能效益的系統(tǒng)，加強建設項目性能效益預測和實際效益分析。
3.4 機械行業(yè)應用
人工智能同樣成為互聯(lián)網時代下的機械行業(yè)技術中的重頭戲。如：人們利用人工神經網絡算法，設計出土方工程的機械調度的優(yōu)化方案；多個工程都可搭建含多目標的尋優(yōu)函數模型。許多大型機械裝置，都配置了人工智能操作平臺，可提高安全風險監(jiān)控水平，增強機械操作自動化，進一步優(yōu)化生產效率。
3.5 商品銷售預測應用
人工智能的各種函數模型或優(yōu)化算法，可在商品銷售金額的預測中發(fā)揮巨大作用。如：在計算機中輸入不同商品某一時間段的銷售額，形成非線性系統(tǒng)進行分析，評估各種影響因素。采用人工神經網絡，不斷放大自分布處理、自組織學習、自適應與自容錯等特性，體現強大的預測功能。
當然，人工智能還廣泛應用到電子網絡技術應用、企業(yè)財務管理、航班信息查詢、教學服務、心理咨詢公路建設、焊接制造、等眾多方面，為更多企業(yè)帶來可觀的經濟效益。
4 結束語
互聯(lián)網信息時代的人工智能應用，將會隨著科技力量的不斷壯大而實現更多的應用。人們應該高度重視人工智能理論與技術的探究，從而更好地為全人類服務。
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作者簡介
李君，男，江西省上饒市人。上海財經大學浙江學院，主要從事教學軟件管理類工作。
關鍵詞：人工智能；異化；規(guī)范；生態(tài)文明觀
中圖分類號：TP18
文獻標識碼：A
一、人工智能技術的發(fā)展及其影響
人工智能技術研究開始于20世紀50年代中期，距今僅有60年的發(fā)展歷程，但是其迅猛的發(fā)展速度，廣泛的研究領域以及對人類產生的深遠影響等令人驚嘆。調查顯示，77.45%的人認為現實生活中人工智能技術的影響較大，并且86.27%的人認為人工智能技術的發(fā)展對人類的影響利大于弊；認為人工智能技術對人類生活影響很小且弊大于利的人權占很小一部分。人工智能技術的發(fā)展和應用直接關系到人類社會生活，并且發(fā)揮著重要的作用。人工智能技術的發(fā)展方向和領域等由人類掌控著，所以人類應該盡可能地把人工智能技術的弊處降到最低以便更好地為人類造福。2016年3月份，圍棋人工智能AlphaGo與韓國棋手李世h對弈，最終比分4∶1，人類慘敗。4月份，中國科學技術大學正式了一款名為“佳佳”的機器人，據了解，機器人“佳佳”初步具備了人機對話理解、面部微表情、口型及軀體動作匹配、大范圍動態(tài)環(huán)境自主定位導航和云服務等功能。而在這次正式亮相之前，“佳佳”就擔綱主持了2016“首屆全球華人機器人春晚”和“誰是棋王”半Q賽。人工智能技術確實給人類帶來了諸多的便利，給人類生產生活帶來便利；但是，人工智能技術的快速發(fā)展超乎人類的預測，引起了人類的恐慌和擔憂。百度CEO李彥宏稱，人工智能是“披著羊皮的狼”。毋庸置疑，科學技術是一把雙刃劍，當人類醉心于科學技術所帶來的福利中時，更應當注意其帶來的負面作用。人類發(fā)明和創(chuàng)造科學技術最終是為了造福人類，而非受到科技的異化。
隨著科技的發(fā)展，人工智能技術越來越成熟，在此整體趨勢之下，不同的人群對人工智能技術的不斷成熟與應用有著不同的看法。調查結果顯示，在關于機器人會不會擁有人類的思維甚至超過人類的問題方面，27.45%的人認為機器人會擁有人類的思維和超過人類；而56.86%的人認為機器人不會擁有人類的思維和超過人類，小部分人對此不是很清楚。由于受到人工智能技術迅猛發(fā)展的沖擊，如機器人保姆、AlphaGo圍棋等智能產品對人類發(fā)展帶來的威脅，一部分人仍然對人工智能技術的發(fā)展擔憂甚至認為終有一天機器人將代替人類、征服人類、控制人類。但是，大部分的人在機器人是否能夠超過人類方面，保持樂觀積極的態(tài)度，認為機器人永遠不會擁有人類的思維并且超越人類，因為人類是技術的主導者，人類掌握著技術的發(fā)展方向，技術終究是為了人類服務。這一看法肯定了人類的無止境的創(chuàng)新，然而，在人類醉心于技術創(chuàng)新的同時，應意識到某些創(chuàng)新確實超出了人類的預料，如AlphaGo與李世h圍棋人機大戰(zhàn)就是人類在技術面前失敗的慘痛教訓。因此，面對科技對人類的異化，人類要時刻保持警惕，適時地總結“技術異化”的緣由和解決對策。
二、人工智能技術發(fā)展面臨的問題及其原因
隨著技術的革新，人工智能技術的應用越來越廣泛，與人們的日常生活聯(lián)系也愈加密切。從智能手機的普及到自動駕駛汽車的研制成功，再到生產、建設、醫(yī)療等領域人工智能技術的應用，都表明了人工智能技術正悄無聲息地改變著我們生活方式。誠然，人工智能技術使我們的生活更加豐富多彩，給我們帶來了極大便利，但與此同時，人工智能技術也給社會帶來了一系列不可忽視的問題：人工智能技術在社會生產領域的應用對勞動市場造成沖擊；人工智能系統(tǒng)在收集、統(tǒng)計用戶數據過程中個人隱私及信息安全方面的隱患；人類對人工智能產品的依賴引發(fā)的身心健康問題；人工智能引起的責任認定問題等。斯蒂芬?霍金在接受BBC采訪時表示，“制造能夠思考的機器無疑是對人類自身存在的巨大威脅。當人工智能發(fā)展完全，就是人類的末日?！北硎就瑯訐鷳n的還有特斯拉的創(chuàng)始人馬斯克，他曾直言，“借助人工智能，我們將召喚出惡魔。在所有的故事里出現的拿著五芒星和圣水的家伙都確信他能夠控制住惡魔，但事實上根本不行?！辈豢煞裾J，人工智能技術是把雙刃劍，有利亦有弊，爭議從來就沒有停止過，而最不容忽視的莫過于人工智能技術引發(fā)的一系列倫理困境，關于人工智能的倫理問題成了重中之重。
調查發(fā)現，47.55%的人認為人工智能所引發(fā)的倫理問題是因為人性的思考，占比較大；而22.55%的人認為是由于人們價值觀念的改變；29.9%的人認為是利益分化與失衡以及一些其他的原因導致的。由此可以看出導致人工智能倫理困境的原因是多方面的。主要總結為以下幾個方面。
第一，從技術層面來看，人工智能技術在現階段仍然有很大的局限性。人工智能是對人腦的模仿，但人腦和機器還是存在本質區(qū)別的，人腦勝于人工智能的地方，就是具有邏輯思維、概念的抽象、辯證思維和形象思維。人工智能雖能進行大量的模仿，但由于不具備形象思維和邏輯思維，僅能放大人的悟性活動中的演繹方法，不可能真正具有智能，這決定了機器不能進行學習、思維、創(chuàng)造。此外，智能機器人也不具備情感智能，它們根本無法去判斷自己行為的對錯，也無法自動停止自己的某項行為，所以如果人工智能技術一旦被不法分子利用，后果不堪設想?？梢?，由于人工智能自身技術上的局限性導致的倫理問題已經影響到其未來發(fā)展。
第二，從規(guī)制層面來看，倫理規(guī)制的缺失和監(jiān)督管理制度的不完善是導致倫理問題產生的重要原因。科技的發(fā)展目標是為人類謀求幸福，但我們必須認識到，無論是在科技的應用還是發(fā)展過程中總是存在一些難以控制的因素，倘若沒有相應的倫理原則和倫理規(guī)制加以約束，后果難以想象。在目前人工智能領域，缺乏一套成體系的關于人工智能技術產品的從設計、研究、驗收到投入使用的監(jiān)督管理方案，也沒有一個國際公認的權威性的規(guī)范及引導人工智能技術的發(fā)展及運用的組織或機構?，F有的監(jiān)督體制遠遠滯后于人工智能技術的發(fā)展速度，無法匹配技術發(fā)展的需要。缺乏相關監(jiān)管制度的約束，人工智能技術就不可避免會被濫用，從而危害社會。
第三，從社會層面來看，公眾對人工智能技術的誤解也是原因之一。人工智能作為一門發(fā)展迅猛的新興學科，屬于人類研究領域的前沿。公眾對人工智能技術的了解十分有限，調查顯示，對人工智能技術只是了解水平較低的人較多，占62.75%，以致部分人在對人工智能技術沒有真實了解的情況下，在接觸到人工智能技術的負面新聞后就夸大其詞，人云亦云，最終導致群眾的恐慌心理，從而使得更多不了解人工智能技術的人開始害怕甚至排斥人工智能技術。我們必須清楚，人工智能是人腦的產物，雖然機器在某些領域會戰(zhàn)勝人，但它們不具備主觀能動性和創(chuàng)造思維，也不具備面對未知環(huán)境的反應能力，綜合能力上，人工智能是無法超越人腦智能的。在李世h對弈AlphaGo的曠世之戰(zhàn)中，盡管人工智能贏了棋，但人類贏得了未來。
三、人工智能技術的發(fā)展轉向
人工智能技術的發(fā)展已經深入到人類社會生活的方方面面，其最終發(fā)展目標是為人類服務。但是，科學技術是把雙刃劍，它在造福人類的同時，不可避免地會給人類帶來災難，因此，人類應該趨利避害，使人工智能和科學技術最大化地為人類服務。這就要求人類必須從主客體兩個角度出發(fā)，為人工智能技術的健康發(fā)展找出路。
1.技術層面
（1）加強各個國家人工智能的對話交流與合作。人工智能自20世紀50年代被提出以來，尤其是近六十年來發(fā)展迅速，取得了許多豐碩的成果。如Deep Blue在國際象棋中擊敗了Garry Kasparov； Watson 戰(zhàn)勝了Jeopardy的常勝冠軍；AlphaGo 打敗了頂尖圍棋棋手李世h。從表面上看，人工智能取得了很大的進步，但深究這些人工智能戰(zhàn)勝人類的案例，我們發(fā)現這些成功都是有限的，這些機器人的智能范圍狹窄。造成這一現象的很大一部分原因就在于國際間人工智能技術的對話交流與合作還不夠積極，所以加強各個國家人工智能的對話和交流迫在眉睫，同時也勢在必行。
（2）跨學科交流，擺脫單一學科的局限性。從事人工智能這項工作的人必須懂得計算機知識、心理學和哲學。歷史的經驗告訴我們，一項科學要想走得長遠就必須有正確的意識形態(tài)領域的指導思想的介入。在人工智能這項技術中，有些科學家們可能只關注經濟利益而沒有引進相應的倫理評價體系，最終使得技術預測不到位，沒有哲學的介入，等真正出現問題時就晚了。所以要加強科學家與哲學家的溝通交流，令科學家能更多地思考倫理問題，提高哲學素養(yǎng)，在人工智能技術中融入更多的哲學思想，保證人工智能技術能朝著正確、健康方向發(fā)展。
（3）人工智能技術的發(fā)展，要與生態(tài)文明觀相結合。在人工智能技術發(fā)展中，要注入更多的生態(tài)思想，這關系人民福祉、關乎民族未來的長遠大計。在人工智能發(fā)展中，若是產生資源過度消耗、環(huán)境破壞、生態(tài)污染等全球性的環(huán)境問題時，人類必須制止并進行調整。人工智能技術要想發(fā)展得更好，前景更加明亮，前途更為平坦，就必須保持與生態(tài)文明觀一致，與人類自身利益一致，為人類造福。
2.人類自身層面
（1）增強科學家道德責任感?？茖W技術本身并沒有善惡性，而研發(fā)的科學家或是使用者有善惡性。人工智能將向何處發(fā)展，往往與研發(fā)人工智能的科學家息息相關。科學家應打破“個體化原理”，要融入社會中去，關注社會道德倫理問題，承擔起道德責任，為自己、他人、社會負責，多去思考自己研發(fā)的技術可能帶來的后果，并盡可能去避免，多多進行思考，嚴格履行科學家的道德責任。
（2）提高公眾文化素養(yǎng)。調查發(fā)現，對人工智能技術了解水平較低的人較多，占62.75%；而非常了解的人較少，占4.41%；另外，對人工智能技術了解的人占21.08%，不了解的人占11.76%。由此可以看出，大部分的人對人工智能技術都能有所了解，但都不是很深入，而且仍有部分人對人工智能技術絲毫不了解，所以，人工智能技術對于個體的影響是比較微小的，其發(fā)展還沒有深入到個人的日常生活中。特別是在一些關于人工智能的科幻電影的渲染，可能使那些對于人工智能技術并不了解或是一知半解的人產生偏見。在日常生活中，人工智能給人類帶來了極大的便利。通過提高公眾的文化素養(yǎng)，使公眾正確認識人工智能技術，將是緩解甚至是解決人工智能技術某些倫理問題的重要途徑之一。
（3）加大監(jiān)督力度。人類需要通過建立一個完善的監(jiān)督系統(tǒng)引導人工智能技術的發(fā)展。對于每項新的人工智能技術產品從產生到使用的各個環(huán)節(jié)，都要做好監(jiān)督工作，以此來減少人工智能技術的負面影響，緩解甚至減少人工智能技術的倫理問題。
3.道德法律用
（1）通過立法規(guī)范人工智能技術的發(fā)展。調查發(fā)現，90.69%的人認為有必要對人工智能技術所引發(fā)的科技倫理問題實行法治，由此可以看出，要想保證科技的良好健康發(fā)展，必須要建立健全相關法律條例。然而我國在這一方面的法律還存在很大的漏洞，相關法律條文滯后于人工智能的發(fā)展，并未頒布一套完整的關于人工智能的法律體系。沒有規(guī)矩不成方圓，在人工智能領域亦是如此。我們都無法預測將來人工智能將發(fā)展到何種地步，這時就需要人類預先加以適當的限制，利用法律法規(guī)加以正確引導，使其朝安全、為人類造福的方向發(fā)展。
（2）構建人工智能技術倫理準則并確立最高發(fā)展原則。要構建以為人類造福為最終目的的倫理準則。人工智能技術的倫理問題已經給人類造成了很多負面影響，而要防止其帶來更多負面影響，構建合適的人工智能技術倫理準則勢在必行。
此外，要確立以人為本的最高發(fā)展原則 。一切科學技術的發(fā)展都應把人的發(fā)展作為出發(fā)點。人工智能的發(fā)展也是如此，要將以人為本、為人類服務為出發(fā)點，并作為最高發(fā)展原則。
四、結語
科學技術是把雙刃劍，人類只有消除人工智能技術的潛在威脅，發(fā)揮人工智能技術最大化效用，避免倫理困境重演，才能實現人機交互的良性發(fā)展，實現人工智能與人類的良性互動。
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關鍵詞：人工生命；人工智能；人造生命；物理主義
中圖分類號：N031 文獻標識碼：A 文章編號：16711165(2011)02002104
一般認為，“人工生命”、“人工智能”和“人造生命”是三個分別從計算機科學領域、智能研究和基因工程領域提出的概念。20世紀90年代未，中科院曾邦哲提出人工生物系統(tǒng)（artificial biosystem）的工程生物系統(tǒng)概念，用以整合計算機領域和遺傳工程領域的兩個概念。概念上的整合一方面體現了“人工生命”與“人造生命”兩者之間的承接性，另一方面也預示著“人工生命”發(fā)展與生物學理論發(fā)展之間的密切關聯(lián)。誠如“人工生命是具有自然生命現象的人造系統(tǒng)”[1]，那么進入微觀領域，生命規(guī)律的探索與對生命分子的操作使得“人工生命”具有了反身性。這種反身性恰恰體現了“人工生命”研究并不在于使人“非人化”［2］，使生命也成為技術的對象，而是包含了一定生命認識的特殊生命活動。那么，剖析人類基因組計劃的推進過程，就可能找到“人工生命”概念演進背后內在思想動因，從而為洞悉生命科學發(fā)展趨勢提供一條線索。
一、“人工生命”階段：肯定物理主義
在人體細胞核內，質量只有0.0000005毫克，寬度僅為0.02微米的DNA包含著大約30億個堿基排列?？茖W家相信人類DNA序列是人類生命的決定因素，人類生命活動中發(fā)生一切事情都與這一序列息息相關。［3］除了特殊情況之外，DNA中含有的龐大信息能夠被一字不差地復制，然后傳給后代。要想獲得這些信息，就需要測定DNA序列的堿基序列，這也是人類基因組計劃的核心工作。那么，測序工作則成為“人工生命”的一個階段，對生命信息傳遞過程的模擬也就構成了“人工生命”研究的起點。
基于人類全部24條染色體中3×109個堿基具有固定性的化學關系即A-T、G-C，于是DNA堿基序列的測定工作實際上可以被描述為科學家接受生命分子信號的過程。應用申農所建立的一般信息系統(tǒng)模型，在一定的指令下進行信號傳遞成為“人工生命”的最初目標。強人工生命觀念將“生命系統(tǒng)的演化作為一個可以從任何特殊媒介物中抽象出來的過程”(John Von Neumann)。以搶占計算機存儲的方式，生命演化過程被計算機程序模擬出來。人們相信，如果生命遵循既定的程序，那么只要編寫好程序，生命就能進行準確的信號傳遞，也就實現了“人工生命”。首先試圖為生命編寫程序的是生物學家林登邁爾。20世紀60年代中期，林登邁爾為紅海藻、青苔等植物的生長發(fā)育建立模型，提出了一種被稱為“L-系統(tǒng)”的形態(tài)發(fā)生系統(tǒng)，又被稱為“繁殖（發(fā)生）算法”。在編寫好的程序下，生命系統(tǒng)轉化為信號系統(tǒng)。生命信號模型以量化或模型化的方式來展示生命的屬性。這意味著：“如果具有馮•諾伊曼式的自我復制能力或繁殖的能力，那么這個實體就是有生命的?！保?］
馮•諾伊曼所證明的自我繁殖的生命信號系統(tǒng)應和了人們對微觀生命分子世界的物理主義觀點，其實質是將諸如細胞這樣一個具有新陳代謝功能的生命單元放在既定的關系下。盡管將生命活動視為一種生命信號傳遞顛覆了傳統(tǒng)的生命物質實體論，卻仍然將生命置于某種固定關系下，意味著其也不可能跳出物理主義的決定論框架。一方面，“人工生命”研究進行了生命信號傳遞模，并在計算機領域中建立虛擬生命系統(tǒng)；另一方面，人們在質疑申農的一般信息模型的同時也開始質疑“人工生命”。針對申農的一般信息模型，有學者認為：“申農通訊信息系統(tǒng)模型具有兩方面的重大缺陷：一是該模型未能注意信息系統(tǒng)的一般反饋性機制；二是該模型描述的還僅僅是信息接收系統(tǒng)?！保?］可見，申農的一般信息模型不具有反饋性機制或不能夠自創(chuàng)生。于是，這樣一種生命的信息論觀點，即“在生命運動之中物質實體-載體是流動的，組織形式-信息才是穩(wěn)定保持的”［6］，表明“人工生命”所模擬的對象是在既定關系之下的生命信號的傳遞過程。
面對人類基因組計劃這樣巨大的基因工程項目，測定了組成人類DNA的約30億個堿基中85%的堿基序列只是完成了所謂工作草圖。獲得的基因草圖只是為給基因命名、分析基因創(chuàng)造了條件，需要進一步找到能夠提供信息的標記基因，進行基因追蹤，但尋找基因的工作卻相當復雜。一般信息模型不可能作為模擬這一活動的基礎。
二、“人工智能”階段：懷疑物理主義
一般認為，人類共有5萬~10萬個基因，如果某個基因發(fā)生了變異或者產生缺陷，必然會引起機能上的障礙。根據變異的DNA標記基因來確定另外一個基因的位置，這樣就可以將其位置制成詳細的地圖，通過檢查DNA序列來識別基因突變。學者們以DNA標記為基礎的DNA基因圖譜尋找致病基因。在一階段，“人工生命”模擬的對象是尋找基因，而尋找基因的關鍵則體現為對信息的識別。人類基因組計劃在此階段的工作可以反映“人工智能”的研究。
盡管早在1956年，美國的麥卡錫就提出“人工智能”(artificial intelligence)概念，但直到20世紀80年代末，人們才將“人工智能”作為“人工生命”的一種形式。“人工智能”階段需要計算機能夠準確識別信息。對于智能的研究涉及諸如意識（consciouness）、自我（self）、心靈（mind）、無意識（unconscious mind）等問題。對此，之前將生命作為信號系統(tǒng)的一般信息模型顯然無法發(fā)揮作用。面對信息的識別和反饋機制等一系列問題，人們試圖將信息學、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫(yī)學和哲學各學科整合，并在計算機領域實踐，甚至在機器人、經濟政治決策、控制系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)中應用。然而，這種學科上的整合并沒有使人們找到合適的模型來取代之前的信號模型用以描述識別信息過程所具有的非線性特征。
對此，一部分學者試圖通過重新定義“人工智能”概念，區(qū)分出強“人工智能”和弱“人工智能”的方式來解決問題。弱“人工智能”用模擬識別信息后所表現出的行為來反推對信息的識別，也就是讓機器的行為看起來就像是人所表現出的智能行為一樣。而強“人工智能”則將識別信息的功能強加于計算機，如約翰•羅杰斯•希爾勒（John Rogers Searle）就計算機和其他信息處理機器的工作形式提出“計算機不僅是用來研究人的思維的一種工具；相反，只要運行適當的程序，計算機本身就是有思維的”［7］。無論是強“人工智能”還是弱“人工智能”，都將“人工智能”劃分為四類：機器“像人一樣思考”、 “像人一樣行動”、“理性地思考”和“理性地行動”。但是，這兩種觀點都沒有進一步對任何一種類型進行模型化。這就表明盡管在觀念上人們已經不再將生命系統(tǒng)作為信號系統(tǒng)，但其仍成為“人工生命”模擬的對象。
1999年，獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的布洛貝爾創(chuàng)立了著名的“蛋白質的命運”假說，即關于新生成的蛋白質去向的“信號假說”。他認為細胞內存在某種信號，這種信號決定了新生成的蛋白質的去向。這意味著每個蛋白質都能夠獲得向某個地方移動的信息，就像郵編一樣，可以讓蛋白質找到準確位置。也就是說，由十幾個氨基酸組成的“信號肽”使得蛋白質能夠識別信息，并在某種程度上具有了主動性。這種主動性與物理主義的決定論觀點發(fā)生了沖突。
弄清各種基因各自會生成何種蛋白質成為需找基因的重要環(huán)節(jié)，因為如果知道了信號肽的基因，就可以知道周圍的基因是決定何種蛋白質的基因。“信號肽”的發(fā)現大大推進了人類基因計劃，然而，“人工智能”研究中并沒有明確給出一個可以超越一般信息模型的新模型。
三、“人造生命”階段：突破物理主義
在識別了基因信息之后，就需要對基因突變作出解釋。人們已經發(fā)現，致命的基因突變由于地域特征和環(huán)境不同，其結果也會各不相同。這就意味著，人們在對待人類基因時必須考慮環(huán)境的因素：一方面，環(huán)境可能使基因突變形成惡性基因，另一方面則也能促使發(fā)生有益的突變，從而形成更為適應環(huán)境的基因整體。從后者來看，環(huán)境如何引發(fā)新基因整體的形成就成為對基因與環(huán)境之間關系所進行的解釋，這也就成為人類基因組計劃的后期工作，此階段的“人工生命”研究也將面臨更為深入的問題。
“對基因整體性的認識大體有兩類。一類是在分子遺傳學堅信基因獨立性存在的前提下，根據不同功能種類的基因間的協(xié)同關系詮釋基因系統(tǒng)的整體存在。而今，這一方向已在原核生物領域取得輝煌的成果；另一類是在關注物種(種群)的發(fā)育和進化并結合分子生物學的基礎上，探究基因的整體存在，即基因集成、基因組織單元及其關系的研究。目前，這一方向已受到綜合進化論者及其他一些生物學者的高度重視?！保?］后者恰恰體現了環(huán)境對基因的作用?！叭嗽焐钡奶岢鰟t將這種作用的意義凸顯出來。從其他生命體中提取基因建立新染色體的操作，實際上就是將特定基因從已有的環(huán)境中分離開來，再將提取的基因染色體放入新的環(huán)境之中，即嵌入已經被剔除了遺傳密碼的細胞中，這樣染色體在新環(huán)境中形成新的基因組織，控制這個細胞，發(fā)育變成新的生命體。2010年5月20日，美國私立科研機構克雷格•文特爾研究所宣布：世界首例人造生命――完全由人造基因控制的單細胞細菌誕生，并將“人造生命”起名為“辛西婭”。這項具有里程碑意義的實驗表明：新的生命體可以在實驗室里“被創(chuàng)造”，而不是一定要通過“進化”來完成?！靶廖鲖I”的產生在一定意義上證明了可以通過人工環(huán)境能夠實現對基因的作用。
“人造生命”為“人工生命”提出了更深層次的問題?！叭斯ど备拍畈煌趥鹘y(tǒng)生命觀和科學觀?！皞鹘y(tǒng)生物學用分析方法研究生命。通過分析，解剖現有生命的物種、生物體、器官、細胞、細胞器，即通過分析現有生命的最小部件來理解生命。人工生命用綜合方法研究生命，在人工系統(tǒng)中對簡單的零件進行組合，使其產生類同生命的行為，力圖在計算機或其他媒體中合成生命。”［9］“人造生命”則進一步模擬生命整體功能如何形成。這也改變了對生命的認識，從“如吾所說的生命（lifeasweknowit）”轉變?yōu)椤叭缙渌艿纳╨ifeasitcouldbe）”［10］。生命作為各個功能疊加的物理主義觀念被打破，取而代之的是一種功能整體性觀念。
“人造生命”已有的成果在一定程度上揭示了環(huán)境對基因整體功能的作用機制，如果能夠找到體現這種機制的模型，就將推動生命科學的發(fā)展。事實上，人類基因組計劃都是建立在DNA分子序列的符號化前提下的。沒有這種符號操作，人們就不可能應用計算機來獲得、識別并整合生命信息。而這一符號學思路恰恰應和了美國著名的科學家、認知心理學家、人工智能學家西蒙（Simon Blackurn）的理論。西蒙的“物理符號系統(tǒng)假設”進一步闡釋了這一思路。“物理符號系統(tǒng)假設”強調“所研究的對象是一個具體的物質系統(tǒng)，如計算機的構造系統(tǒng)、人的神經系統(tǒng)、大腦的神經元等。所謂符號就是模式，如任何一個模式，只要它能和其他模式相區(qū)別，他就是一個符號。”［11］“物理符號系統(tǒng)假設”從信息論模型進入了符號學模型。“人工生命”從對“生命表現出的行為的功能模擬”轉向對“生命內在創(chuàng)造機制的功能模擬”。
這種符號學模型提示，在經常變化的環(huán)境作用下，微觀生命分子形成了不同的功能整體，具有內在的適應性意義。人們在無法支配環(huán)境的情況下支配基因，就可能造成有害的影響。從“人工生命”、“人工智能”到“人造生命”的概念演進，可以得出承認生命本身具有內在意義，具有一定的主動性將成為未來生命科學理論發(fā)展的一種趨勢。
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關鍵詞:HPS教育;小學科學;人工智能
隨著我國教育的迅猛發(fā)展，作為科學教育重中之重的小學科學教育逐漸開始被大眾所關注，所以探索小學科學教育的新思路已成為教育改革的關鍵之一。多年來，我國不斷借鑒發(fā)達國家的教育改革理念與經驗，并進行本土化研究，促進我國教育發(fā)展。
一、研究背景
HPS教育作為西方20世紀80年代盛行的理論，引入中國已有20余年。作為極其受歡迎的教育理念，憑借著自身優(yōu)勢在中國教育課程改革中占據了一席之地，也為中國科學教育提供了新思路。
(一)HPS的概念界定
HPS的提出源自科學內部對科學反思和科學外部人員對科學本質認識的思考。最初，HPS指的是科學史(HistoryofScience)和科學哲學(PhilosophyofScience)兩大學科領域，但在20世紀90年代科學建構論流行后，科學社會學與科學知識社會學被引入科學教育，HPS逐漸演化成科學史(HistoryofScience)、科學哲學(PhilosophyofScience)和科學社會學(SociologyofScience)三者的統(tǒng)稱［1］:科學史即研究科學(包括自然科學和社會科學)和科學知識的歷史;科學哲學則是對科學本性的理性分析，以及對科學概念、科學話語的哲學思辨，比如科學這把“雙刃劍”對人類社會的影響;科學社會學則討論科學處在社會大系統(tǒng)中，社會種種因素在科學發(fā)展過程中的地位和作用，這包括了政治、經濟、文化、技術、信仰等因素［2］。在國外，德國科學家和史學家馬赫最早提倡HPS教育，突出強調哲學與歷史應用至科學教學中的作用。我國HPS相關研究開始晚且研究規(guī)模較小，首都師范大學的丁邦平教授認為HPS融入科學課程與教學是培養(yǎng)學生理解科學本質的一個重要途徑［3］。
(二)HPS教育理念融入小學科學課程的必要性
運用科學史、科學哲學等進行教學是目前國際上小學科學教育改革的一種新趨勢。2017年，教育部頒布的《義務教育小學科學課程標準》標志著我國科學教育步入了新階段，其不僅要求達成科學知識、科學探究的相應目標，也要養(yǎng)成相應的科學態(tài)度，思考科學、技術、社會與環(huán)境的融洽相處。該標準提出了“初步了解在科學技術的研究與應用中，需要考慮倫理和道德的價值取向，提倡熱愛自然、珍愛生命，提高保護環(huán)境意識和社會責任感”。HPS教育與小學科學課程的結合是教學內容由知識到能力再到素養(yǎng)的過程，是小學科學教育的新維度，改變了小學科學課程的教學環(huán)境。將科學課程中融入HPS教育的內容，可以幫助學生理解科學本質，研究科學知識是如何產生的，科學對社會的多方面影響以及科學和科學方法的優(yōu)、缺點等。當《小學課程標準》將科學態(tài)度和價值觀視為科學教育的有機組成部分時，小學科學課程就有望成為HPS教育的天然載體，同時為小學科學課程滲透HPS教育提出了挑戰(zhàn)。目前，我國小學科學課程雖已有部分設計融入了HPS教育理念，但該融入過程仍停留在表面，融入程度低，融入方式單一。所以，研究HPS教育理念融入小學科學課程十分有必要。
(三)HPS教育理念融入小學科學課程的可行性
縱觀國內外已有的研究，將HPS教育融入小學科學課程可分為基于傳統(tǒng)課堂模式的正式教育課程和基于科技館、研學機構等的非正式教育課程。由皖新傳媒、中國科學技術大學先進技術研究院新媒體研究院、中國科學技術大學出版社三方通力合作、聯(lián)合打造的《人工智能讀本》系列叢書自出版以來已發(fā)行八萬套，在安徽省多個市區(qū)的小學得以應用，是青少年人工智能教育上的一次全新探索。該套叢書分三年級至六年級共四套，涵蓋了16個人工智能前沿研究領域知識點，每一節(jié)課都設有場景引入、讀一讀、看一看、試一試4個模塊。小學《人工智能讀本》作為闡述新興科技的讀本，以親切的場景對話和可愛幽默的插畫等形式吸引了眾多小學生的興趣，不僅可作為學?？茖W課讀本，也可以應用于課外場景。本文則以小學《人工智能讀本》為例，對HPS教育進行初步摸索與實踐，以期對小學科學教育帶來教益。
二、HPS教育理念融入小學科學的典型案例
《人工智能讀本》作為HPS教育理念融入小學科學實踐的典型案例，側重引導學生多維度、科學辯證地認識人工智能，內容包括機器學習、決策職能和類腦智能，以及人工智能的不同發(fā)展階段，帶領學生思考人工智能帶來的倫理問題以及其他挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。本研究將以《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”為例，分析HPS教育理念融入小學科學的實踐。
(一)科學史:提升課程趣味性
小學科學教育作為培養(yǎng)具有科學素養(yǎng)公眾的重要步驟，提升過程的趣味性則十分重要。過去傳統(tǒng)的小學科學教育注重知識的傳遞而忽略了學習過程，填鴨式教學導致學生失去對科學的興趣與探索欲，不利于公民科學素養(yǎng)的整體提高。而科學史作為研究科學(包括自然科學和社會科學)和科學知識的歷史，已經逐漸滲透到科學教育中來。科學史常常介紹科學家的事跡，某一知識誕生所面臨的困難和曲折過程，而將科學史融入課程可以帶學生重回知識誕生的時刻，切身體會科學。讀本作為在小學科學教育中不可或缺的工具，利用科學史內容，以敘事方式可以將科學哲學與科學社會學的思想融入教學過程中，在讀本中融入歷史，可以提升課程趣味性，幫助學生更加容易探求科學本質，感受科學家不懈努力、敢于質疑的精神，提升科學素養(yǎng)。例如《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”引入部分即以時間順序展開，介紹人工智能的發(fā)展與面臨的困境。在“看一看”中機器人索菲亞是否可以結婚的故事不僅為本章節(jié)提供了豐富的內容，提升了課程的趣味性，而且還融入了科學與哲學，引發(fā)讀者對于人工智能的思考。
(二)科學社會學:提升課程社會性
科學社會學是研究一切科學與社會之間的聯(lián)系與影響，包含科學對社會的影響和社會對科學的影響。科學是一種社會活動，同時也受到政治、經濟、文化等多方面影響，比如蒸汽機的誕生表明科學促進社會的發(fā)展。在科學教育的課堂中融入科學社會學不僅可以幫助學生理解科學問題，還可以通過介紹科學與社會之間的復雜關系，培養(yǎng)學生靈活、批判看待科學問題的思維能力。如六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”中，在介紹個人與技術的基礎上引入了政府和環(huán)境這兩個要素，使學生在更宏觀的背景下，獲得這樣一種認知:環(huán)境與技術之間有一把“雙刃劍”，個人與技術、政府與技術之間是相互促進的主客體關系。《人工智能讀本》并不全是說教性質的文字，在“試一試”中的辯論賽環(huán)節(jié)讓同學通過親身實踐，更加了解人工智能對于社會的多方面影響。通過對于科技是一把“雙刃劍”這一事實的了解，同學們可以更好地將學習知識與社會的背景聯(lián)系在一起，深刻體會科學中的人文素養(yǎng)，增強社會責任感。
(三)科學哲學:提升課程思辨性
以往研究發(fā)現，國內學科教材中關于科學史和科學社會學內容較多而且呈顯性，而對于科學哲學的融入內容不夠，且不鮮明。［3］科學哲學融入科學教育無疑可以提升學生的思辨性，幫助學生建立起對于科學正確而全面的認識。例如，《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”中，引入人工智能倫理，通過介紹人工智能面對的挑戰(zhàn)、人工智能的具體應對策略，讓小學生了解人工智能技術發(fā)展的同時也要重視可能引發(fā)的法律和倫理道德問題，明白人與人工智能之間的關系以及處理這些關系的準則。通過“讀一讀”先讓學生明白倫理概念，再用一幅畫讓學生思考在算法的發(fā)展下，人類與機器人的關系如何定義，向學生傳遞樹立人類與人工智能和諧共生的技術倫理觀。通過這種方式，可以幫助學生逐步建立完整的科學觀，全面且思辨地看待科學，提升學生思辨性，進而提升科學素養(yǎng)。
三、HPS教育理念融入小學科學課程的實踐建議
《人工智能讀本》作為一套理論與實踐相結合，具有知識性與趣味性的兒童科普讀物，著重引導小學生培養(yǎng)科學創(chuàng)新意識，提升人工智能素養(yǎng)，產生求知探索欲望。但《人工智能讀本》作為HPS融入小學科學課程的初始，仍存在教育資源不充分、內容結合較淺等不足，為了將HPS教育更好融入小學科學課程，可從以下三方面加以改進。
(一)開發(fā)HPS教育資源
HPS教育需要教育資源的支撐。HPS教育資源來源廣泛，無論是學生的現實生活，還是歷史資料，都可以提供契機和靈感?！度斯ぶ悄茏x本》中收集了大量與人工智能相關的故事和現實案例，都可以作為教育資源，從各個角度達到科普的目的。在新媒體時代，進行HPS教育資源開發(fā)時，應當注意借助最新的信息與通信技術增強資源的互動性，如互動多媒體技術、虛擬現實技術、增強現實技術、科學可視化技術等。在傳統(tǒng)的科學課堂教學中，主要是通過圖片文字講解，實驗演示及互動來開展。這種形式對于現實中能接觸到的實驗內容，如常見的動植物、可操作的物理化學實驗等，比較容易開展。而對于地球與宇宙科學領域的知識，或者一些已經不存在的動植物，則只能通過圖片視頻進行展示，不容易進行實驗展示。通過虛擬現實技術、增強現實技術等，則可以虛擬出世界萬物，如不易操作的物理化學實驗、已消失的動植物等都可以通過虛擬現實的手段得以呈現。這些技術或能使教學內容變得生動形象，或通過營造沉浸感以使學生有更佳的情境體驗，或讓學生與教學資源進行交互從而自定義內容，服務于學生科學素養(yǎng)提升的終極目的。
(二)對小學科學教師進行培訓
HPS教育的關鍵是從社會、歷史、哲學等角度對自然科學內容進行重新編排，并不是將大量的內容或學科知識簡單相加，這對教師能力也提出了更高要求。目前，人工智能教學領域常常出現“學生不會學、老師不會教”的狀況，《人工智能讀本》作為內容翔實有趣的讀本可以彌補一部分缺失。但與此同時，也需要提升教師的教學能力與知識儲備。HPS教育理念不僅僅針對歷史中的科學人物，所有的學生主體也是歷史中的主體，他們也身處于社會中，并且對于生活中的各種科學現象有著自己的思考。所以教師身為引導者，需要注意到學生的思考，深入挖掘，鼓勵他們對所思內容進行反思并付諸實踐?？茖W史和科學哲學應當成為科學教師教育項目中的一部分，這能讓科學教師更好地理解他們的社會責任。為此，對職業(yè)科學教師進行HPS培訓便是必要的。
(三)多場景開展小學科學教育
科學素養(yǎng)不是空洞的，它來自學生的認識體驗，并從中獲得生動、具體的理解和收獲?！度斯ぶ悄茏x本》作為方便攜帶的讀本，不僅可以在小學科學課堂中作為教材使用，也可以應用在其他場景，如研學旅行、科技館等場所。課堂學習只是小學科學教育中的一個環(huán)節(jié)，家庭、科技館等也可以進行科學教育。例如，科技館與博物館可以以科學家和歷史科學儀器為主題舉辦展覽，展覽中融入HPS教育理念，學生在參觀和學習過程中學習有關科學內容。一些歷史上大型的科學實驗，學校教室或實驗室無法滿足條件，但在大型的場館中可以實現。例如，研學旅行作為目前科學教育中最受歡迎的方式之一，已被納入學校教育教學計劃，列為中小學生的“必修課”，正逐漸成為學生獲得科學知識的另一個途徑。研學旅行作為一種集知識性、教育性、趣味性和娛樂性為一體的旅游形式，通常伴隨著知識教育的過程，包括科學知識的普及，所以也是開展小學科學教育的重要場所。在該場景下，運用《人工智能讀本》等新興手段進行科學教育往往取得事半功倍的效果。
結語
目前，HPS教育理念已經積極嘗試運用到小學科學教育中，包括學校內的正式學習以及學校外如科技館、博物館、研學旅游中的非正式學習之中。其中，科技史以時間維度為線索創(chuàng)造豐富資源的同時也可以提升課程趣味性;科學社會學以科學與社會之間的相互關系幫助學生理解科學本質，提升科學素養(yǎng);科學哲學則以哲學的視域審視科學的誕生提升學生思辨能力。未來，HPS教育結合小學科學則需要更深入，在資源開發(fā)、教師培訓以及應用場景等方面加以改進，為提升國民科學素養(yǎng)做出努力。
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