即使面对远程学习，Vayanos教授、Ren教授和Sharada教授也抓住机会，通过各种外展项目和计划对高中生产生影响。(图片由Vayanos、Ren和Sharada提供)
一年多前，新冠肺炎大流行改变了我们的生活、交流和学习方式。
以南加州大学维特比工程学院(USC Vbob国际首页登录iterbi School of Engineering)为例，教授们利用在线学习的局限性，并通过与社区内外的高中生开展项目，将其转化为积极因素。
“远程学习可能会让教师很难让学生参与进来，”该项目联合主任凯蒂·米尔斯(Katie Mills)说bob国际首页登录南加州大学维特比K-12 STEM中心．“我们必须适应，看到维特比的教授们真的利用了这些环境，真是太棒了。他们能够接触到这些高中生，并与他们密切合作。如果学校不在线，他们可能不可能有如此深入的参与。”
人工智能造福社会
菲比Vayanos他是工业与系统工程和计算机科学的WiSE Gabilan助理教授，也是南加州大学CAIS社会人工智能中心的副主任，致力于开发一个实时的虚拟研讨会，名为空洞在那里，高中生们学习了人工智能在现实世界中的应用。
该研讨会于11月7日举行，将学生与来自全国各地的教授、研究人员和博士生联系起来。瓦亚诺斯与南加州大学维特比分校的学生共同组织了这次研讨会bob国际首页登录Aida Rahmattalabi他是一名攻读计算机科学的博士生卡罗琳·约翰斯顿他是一名攻读工业与系统工程的博士生。
“探索者的目标是让学生熟悉运筹学和人工智能及其在社会公益方面的应用，特别是那些来自服务不足社区的学生，”Rahmattalabi说。“我们希望通过让学生获得解决不同现实问题的实际经验来实现这一目标，这些问题可以受益于人工智能或运筹学解决方案。”
该活动由INFORMS多元化、公平和包容大使倡议资助，该倡议提供赠款，支持在工作场所实践、教学和研究等领域改善多元化、公平和包容的项目。Rahmattalabi, Johnston和Vayanos因其“将STEM教育带到服务不足的社区”的提案而获得了2020年INFORMS DEI计划奖。
在研讨会期间，学生们被分成几个小组，并有一位指定的导师。瓦亚诺斯是活动期间的导师之一，其他导师包括来自佐治亚理工学院、东北大学和哈佛大学的师生。许多出席的学生都参加了学校的代码这是一家总部位于巴尔的摩的非营利组织，致力于扩大该地区年轻人接受计算机科学教育的机会。来自高中的学生好莱坞STEM学院也参加了这次活动。
每组学生都被分配到一个现实世界的问题，例子包括与野生动物保护、无家可归和城市规划有关的问题。学生小组与他们的导师合作，使用之前在研讨会上教授的概念起草问题的解决方案，其中包括博弈论、优化和模拟等主题。活动以最后的演讲结束，学生们分享了他们解决分配问题的方法。
探险家事件发生在Gather。Town是一款网络会议软件，允许参与者在虚拟世界中移动虚拟形象并与其他人互动。
这个事件通过一个叫Gather.town这是一个在线视频游戏式的环境，用户可以控制一个虚拟角色，以一种有趣而简单的方式与他人实时互动。
”收集。小镇上有一张地图，这是我们根据活动需要设计的。”“例如，在地图上，我们为小组设置了不同的房间，用虚拟白板和谷歌幻灯片进行头脑风暴讨论。我们还有一个房间，所有的与会者都聚集在那里进行最后的演示。”
根据事后调查的学生反馈，探索者是成功的。所有学生都表示，他们“对工程和/或计算机科学的一个或多个特定领域更感兴趣，比如运筹学或人工智能。”
“在研讨会期间，学生们不仅学习了技术和数学概念，而且还学习了它们在现实问题中的应用，”Vayanos说。“我们希望这对促进学生对这些主题的理解是有价值的，而且通过看到真正的社会影响的潜力，也可以激励学生追求这些相关领域。”
虽然这个研讨会是一个单一的、为期一天的活动，但瓦亚诺斯、拉玛塔拉比和约翰斯顿希望在未来继续举办类似的研讨会。
反复暴露是多么强大(而且很酷!)人工智能和OR对于让高中生认为这是他们可能想在大学里学习更多的东西来说是非常重要的，”约翰斯顿说。“当然，在一天的研讨会中，我们不能教给这些学生所有的东西，但如果有足够的东西能激发他们的‘我想要了解更多关于这方面的知识’，那么我相信我们的活动和我们未来的努力是成功的!”
通过计算机软件建立化学知识
Shaama Sharada他是南加州大学维特比分校化学工程和材料科学与化学的WISE Gabilan助理教授，他正在通过向高中生介绍一种名为“化学”的免费软件程序来帮助他们更好地理解化学bob国际首页登录IQmol．该软件可以模拟分子的三维结构，帮助学生在霍桑数学科学学院为了更好地了解气候变化。
这张iqmol生成的图像是免费软件功能的一个例子，它允许用户可视化分子、化学键、轨道以及分子和化合物的其他属性。(图片来源:IQmol网站图库)
沙拉达在自己的研究中每天使用IQmol，她认为该软件对高中生有益。她回想起自己的教育，那时她经常觉得化学的视觉成分在她的学习中缺失了。
萨拉达说:“学习化学的高中生习惯于在纸上或白板上看二维分子，这可能会使这门学科难以掌握和理解。”IQmol绘制出了这些分子的实际结构，这样学生就可以看到原子和电子的位置，更好地理解它们是如何相互作用的。”
最初，沙拉达在2019年秋天联系了南加州大学维特比K-12 STEM中心，讨bob国际首页登录论她如何将这个项目带到该地区的高中。米尔斯帮助她与梅瑞迪斯布兰登她是霍桑数学与科学学院的环境科学教师，她对将这个项目整合到她的课程中很感兴趣。
“IQmol的界面非常简单，而且非常直观，”Sharada说。“现在的高中生通常都很擅长技术，所以我真的觉得这个软件对他们来说很容易使用，并且在他们的化学理解上有很大的不同。”
2020年1月，沙拉达在布兰登的环境科学课上做了关于IQmol的演讲。在演讲中，Sharada谈到了她自己的研究小组如何使用该软件通过可视化电子和原子之间的相互作用来研究化学反应。然后她给了一个教程，在这个演示之后，学生们被鼓励玩这个软件。在课程结束时，学生们创建了他们自己的温室气体模型，如甲烷和二氧化碳。
布兰登说:“在正常的学年里，我会让我的学生在课堂上建立不同分子的3d模型，但当我们实际学习时，很难做任何实际操作的建模。”“IQmol是一个让学生在电脑上建立和操作模型的好工具。”
在2020年夏天，布兰登和Kareesa克隆亚麻他在Sharada的指导下攻读化学工程博士学位，为一项教学计划创建内容，旨在利用IQmol软件向学生传授更多关于温室气体的知识。
“模拟温室气体可以帮助我们理解解释全球变暖过程的基本化学性质，”Kron说。“这个课程计划通过给学生一个亲身实践的机会来观察不同气体的分子特性，从而促进了这种理解。”
课程计划包括为学生提供的活动和练习，以及为教师提供的答案和额外材料网上免费下载在化学工程领域的女性网页上。Kron是WChE的外联协调员，Sharada是该组织的教师顾问，他们希望继续制定新的教学计划，供教师和学生使用。
“IQmol的能力远远超出了温室气体的可视化。该软件还可以为学生提供氨基酸、蛋白质、糖、酶等的三维表示。”“在未来，我希望扩展到环境科学课程之外，并帮助将IQmol整合到其他高中科学课程中，比如化学和生物。”
人工智能检测在线仇恨言论
湘任他是南加bob国际首页登录州大学维特比分校计算机科学助理教授，致力于向高中生教授人工智能的应用，重点是检测和控制在线仇恨言论。
任志强说:“人工智能在现实世界中有很多很多令人兴奋的应用。”“技术正在迅速变化和进步，我希望学生们对他们可以在这些领域从事的职业感到兴奋。”
去年12月，任志强为当地两所高中的学生做了演讲:罗斯福高中和好莱坞STEM学院．在演讲中，他谈到了如何使用人工智能和机器学习算法来检测Facebook等在线平台上的仇恨言论。他还谈到了自己在自然语言处理方面的研究，以及这一主题在语音识别和语言分析技术(如Siri)中发挥的关键作用。
“我认为学生们觉得任教授的演讲非常有价值，也很有趣，”K-12 STEM中心的助理主任莎拉·托马斯(Sarah Thomas)说，她负责协调这个项目，促进和组织任教授和高中工作人员之间的交流。“他们问了很多问题，真的很投入。”
计算机科学教师,埃德金从罗斯福高中和詹妮弗石头干学院的好莱坞,是进一步追求教训任正非的车间。他们每个人都致力于为他们的学生开发一个基于人工智能在社会公益领域应用的项目。
例如，罗斯福高中(Roosevelt High School)的学生被要求创建机器人并设计代码，能够在一个虚构的软件公司的聊天功能中检测出仇恨或歧视性的语言。南加州大学的学生全国黑人工程师协会自愿与这些高中生一起担任导师，帮助他们编写代码。学生们在三月份提交了他们的期末项目。
任教授实验室的一组博士生向好莱坞STEM学院的学生提供了关于使用人工智能为无家可归者提供支持的项目提案的反馈。
相比之下，好莱坞STEM学院的学生被分配了一个更广泛的项目。他们有机会选择一个现实世界的问题，并有可能采用基于人工智能的解决方案。一名学生提议使用人工智能来监控城市地区动物的活动，以确保它们的安全。另一名学生建议使用人工智能来优化资源配置，并将其分配给无家可归的个人和家庭。在3月初,学生会见了任和一群南加州大学维特比工程计算机科学博士学位的学生,听他们的想法,并提供反馈。bob国际首页登录
“看到我的学生在任教授的演讲中如此投入和感兴趣，真的很有意义，”斯通说。“当他谈到仇恨言论和社交媒体时，我认为他们中的许多人在个人层面上有共鸣，他们在接下来的整个项目中都非常兴奋和直言不讳。”
南加州大bob国际首页登录学维特比K-12 STEM中心致力于通过旨在建立知识、技能、自我效能和领导力的项目，为青年、家庭和学校提供机会。要联系和了解更多，请访问https://viterbik12.usc.edu或者发邮件给k12stem@usc.edu．
出版于2021年6月10日
最后更新于2022年9月29日
