科学教育产品中的人工智能—专访秦鸣老师谈教(2)

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope)，简称FAST，位于贵州省，为国家重大科技基础设施工程即“天眼”工程，由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。FAST是全世界最大的射电望远镜基地，由于这个科学大装置的设置，贵州的克度镇已经成为全国闻名的旅行小镇，大量的游客将基地作为旅行参观的目的地之一，我们也把它作为游学旅行的基地之一。

但正如刚才我所说能亲自前往的学生毕竟是少数，所以我们开发了另一个项目——中国天眼VR。这个产品是国家天文台和中国科学院自动化研究所的团队研制的。制作组派遣了一支科研团队到FAST的实地对它的物理条件进行勘测，从而对它进行建模，制作成一个体验系统，学生可以戴上VR头盔，通过VR技术实现对该设施的实地观测，就好像亲自站在FAST设施旁边一般。由于科研活动一旦开展，实验设施附近会实施戒严，也不允许我们将手机等通信设备带入，因此只有亲自去过那里的人才能通过口述向其他人传达参观的感受。但这个系统的研发可以避免这样的一系列问题。目前还没有学校采购这样的系统，但我认为大家应该马上就会意识到，如果能把相关的科学装置通过科普的形式植入学校的展览馆、实验室、科技馆中，学生不必走出校园就能体验到科学院的大型科学装备。这样的体验感，我认为也是非常宝贵的，同时也解决了很多人无法到现场参观的遗憾。

2019年2月，中国科学院白院长视察科学快车启动仪式时，将中国天眼VR搬到了现场，现场的学生经过体验也觉得这个系统非常有趣。工作人员通过一些技术手段，可以将科学院待挖掘的科学装置、科学资源、科学课程实体化，融入学校的相关内容当中，我认为这是科学教育产品的成功应用范例。

(2)科学展览中的人工智能应用：智能数据手套

智能数据手套能够精确探测人体手势信息，广泛应用于虚拟现实、人机交互、机器人控制等领域，实现抓握、拾取、手部动画等功能。中国科学院宁波材料所李润伟团队基于自主研发的弹性传感器，开发了智能数据手套，其弹性传感器能够精确、舒适探测手指的弯曲角度，融合商业六轴惯性传感器，采用多传感器融合算法，实现手势信息的精确探测。

我们之前有一次去考察中国科学院的宁波材料所，其中的技术研发团队研发了柔性导电材料，它可以应用于手套等相关设备，与机械臂、机械手或者其他人工智能的传感器结合并与之产生互动。虽然科研院所研制出了一些产品，但这些产品主要面向工业企业或相关行业，并没有想到可以应用于教育领域。但当我们和研发团队交流过后认为，可以让学生通过简单的方式体验到这种材料与其他材料有何不同，它在我国未来人工智能领域应用有何特点。

由此看来，目前我们有很多看似与科学教育没有联系的科研产品或科研产出，也可以运用一定的技术手段，将这些产品运用到科学教育产品的开发中。上述的设备目前还未实现量产，我们表示希望采购时，对方还没有准备实际的产品，只能为我们提供一些原型机进行试用，但是我认为如果能把这些产品量产包装并实现科学教育的深化改造，这对学校建设科学教室以及学生的培养是非常有益的。

(3)实验室建设的人工智能应用：人工智能相关科学教育产品

人工智能相关科学教育产品有设备、教具、课程、专家等。学校有校本课程、教师培训、科技竞赛方面的需求。通过上述几个案例说明，中国科学院很多的科研团队、科学设施、科学机构，都是具有丰富的科学教育内涵和内容的，但是需要科研机构与研究人员、企业一起去进行挖掘和改造。对于学校而言，它可能需要的是更具象的校本课程的设置、教师培训的安排、科技竞赛的参与，对于人工智能，中国科学院的产品可能只是设备原型、基础理论、专家资源，那么在这个沟通的过程中，需要一些落地的方式和手段。我们正在联合中科宏浩公司，也希望将FAST的VR演示系统、智能手套的材料等到植入我们与学校实验室建设涉及的一些相关内容和模块中，让学生能够在学校就体验到中国科学院先进的科学成果。

之前，我们前往中国科学院的大气物理研究所，了解一下关于空气污染相关的科普课程的设置，有位科学家的科研小组恰好有这样的设备。他们将与大气检测有关的设备和仪器，包括一些进口的和改装的设备，集中到一个集装箱大小的空间内。尽管，可能很多学校内有建设“小小校园气象站”或其他简单的校园气象观测设施。但是科学家在与我们交流的时候提及，那些设施已经稍显过时。目前大气物理研究所的科研系统其实也不是特别复杂，如果能植入学校，其实是可以为学校在空气、环境、生态方面的课题设置、实验室的建设安排上提供很多的技术支持。

文章来源：《装备维修技术》 网址: http://www.zbwxjs.cn/qikandaodu/2020/0825/454.html