本書是面向小學(xué)生科技課堂和信息技術(shù)課堂的人工智能普及教育讀物。它以科普結(jié)合編程教育、能力培養(yǎng)的形式,理論聯(lián)系實(shí)際,講授人工智能知識(shí)、編程知識(shí),提升中小學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)知,培養(yǎng)其設(shè)計(jì)能力、邏輯思維能力、動(dòng)手能力、項(xiàng)目協(xié)作能力以及科學(xué)探究能力等。本叢書含小學(xué)版、初中版和高中版3分冊(cè),本冊(cè)為小學(xué)版。
本書根據(jù)中小學(xué)不同年齡階段的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)方法特點(diǎn)制定相應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu),涵蓋了(1)人工智能概念、應(yīng)用方向和原理,(2)數(shù)學(xué)基礎(chǔ),(3)傳感、運(yùn)動(dòng)、控制,(4)編程語(yǔ)言,(5)算法,(6)工程思維等主要知識(shí)模塊,從而保證了內(nèi)容的科學(xué)性和專業(yè)性,同時(shí)注重對(duì)方法和能力的培養(yǎng)。本書在一定程度上,回答了人工智能是什么面向中小學(xué)的人工智能普及教育應(yīng)該如何開(kāi)展兩個(gè)問(wèn)題。
對(duì)于中小學(xué)生來(lái)說(shuō),本書是一本了解人工智能的科普?qǐng)D書。低幼段的孩子亦可在家長(zhǎng)的指導(dǎo)下進(jìn)行互動(dòng)學(xué)習(xí)。
前言
作為中小學(xué)創(chuàng)客教育課程的一個(gè)重要組成部分,人工智能 (Artificial Intelligence, 簡(jiǎn)稱AI)教育如今已成為一個(gè)熱點(diǎn)。自2017年國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》以來(lái),市場(chǎng)上關(guān)于中小學(xué)人工智能的產(chǎn)品層出不窮,也存在教育對(duì)象不明確、教育方式不符合中小學(xué)學(xué)生心理、知識(shí)講解乏味等諸多問(wèn)題。如何做好中小學(xué)階段人工智能的普及教育?如何編好一本真正適合中小學(xué)階段人工智能普及教育的圖書?已成為創(chuàng)客教育者亟待解決的重要問(wèn)題。
基于以上背景及問(wèn)題,我們特邀AI專家、中小學(xué)教育專家組成編寫組,深入研究,編寫了一套真正適合中小學(xué)階段人工智能普及教育的圖書《人工智能入門》。本書分初級(jí)版、中級(jí)版和高級(jí)版3個(gè)分冊(cè)。
本書具有以下三個(gè)特點(diǎn):
一是真正以中小學(xué)生為教學(xué)對(duì)象。
本書是在深入研究中小學(xué)生學(xué)習(xí)心理及知識(shí)理解層面的基礎(chǔ)上,從學(xué)生角度出發(fā),科學(xué)設(shè)置相應(yīng)欄目及內(nèi)容。欄目多樣有趣,內(nèi)容語(yǔ)言活潑,深入淺出,淺顯易懂,貼近中小學(xué)生對(duì)世界萬(wàn)物充滿好奇的心理特征,使其充滿學(xué)習(xí)興趣。本書可作為面向中小學(xué)生科技課堂和信息技術(shù)課堂使用的人工智能普及教育的圖書。
二是采用科普結(jié)合編程的講授方式。
在提供一些必要的科普知識(shí)的基礎(chǔ)上,以身邊接觸到的事物或科技現(xiàn)象啟發(fā)問(wèn)題, 引出任務(wù),進(jìn)而講授人工智能知識(shí)以及編程知識(shí)。本冊(cè)圖書共設(shè)置十四課,涵蓋文字識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域,對(duì)其實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及編程原理,層層遞進(jìn)地進(jìn)行了詳細(xì)的講解,能提升中小學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)知,培養(yǎng)其設(shè)計(jì)能力、邏輯思維能力、動(dòng)手能力、項(xiàng)目協(xié)作能力以及科學(xué)探究能力。
三是圖形化的編程方式。
本書內(nèi)容在編程實(shí)現(xiàn)方式上采用了圖形化方式,利用圖形模塊顏色區(qū)分及形狀嵌合實(shí)現(xiàn)編程過(guò)程。這一圖形化方式能給中小學(xué)生以視覺(jué)上的沖擊力,不僅利于快速掌握編程思想,而且還能根據(jù)自己的設(shè)想,快速編寫小程序?qū)崿F(xiàn)編程目標(biāo)。為了配合本書內(nèi)容的學(xué)習(xí),本書體驗(yàn)實(shí)踐部分選用了深圳樂(lè)智機(jī)器人有限公司與百度云智學(xué)院共同開(kāi)發(fā)的度樂(lè)樂(lè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及編程教具度樂(lè)樂(lè)(需另外購(gòu)買,詳見(jiàn)封底)。
本書目標(biāo)是讓中小學(xué)生對(duì)人工智能有所認(rèn)知,培養(yǎng)從人工智能的角度解決問(wèn)題的能力,進(jìn)而掌握人工智能的實(shí)現(xiàn)形式。我們相信本書的出版對(duì)于中小學(xué)階段人工智能的普及教育課程的研制將起到積極的推動(dòng)作用。
范瑞峰 北京大學(xué)助理研究員,先后擔(dān)任國(guó)際機(jī)器人創(chuàng)客聯(lián)盟秘書長(zhǎng)、工信2025項(xiàng)目組RoboCom國(guó)際公開(kāi)賽組委會(huì)副秘書長(zhǎng)、教育部互聯(lián)網(wǎng) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽評(píng)委等職位。
從事機(jī)器人及人工智能技術(shù)研究及成果轉(zhuǎn)化,主要研究方向?yàn)橹悄軝C(jī)器人、水下機(jī)器人、智能制造、STEAM教育等,已申報(bào)機(jī)器魚、機(jī)器海豚等多種產(chǎn)品專利;編寫機(jī)器人教育相關(guān)教材10余本;參與發(fā)起成立國(guó)際水中機(jī)器人聯(lián)盟,舉辦國(guó)際水中機(jī)器人大賽。
顧小清 華東師范大學(xué)教授、博士,教育技術(shù)學(xué)博士生導(dǎo)師,教育信息技術(shù)學(xué)系主任,上海數(shù)字化教育裝備工程技術(shù)研究中心主任;入選2011年度教育部新世紀(jì)人才計(jì)劃。研究領(lǐng)域?yàn)閷W(xué)習(xí)科學(xué)與學(xué)習(xí)技術(shù)。近年已完成及在研、省部級(jí)以及國(guó)際合作課題十余項(xiàng)。近年來(lái)在中文及國(guó)際同行評(píng)審的高水平期刊發(fā)表論文100多篇,并出版著作和教材十余部。
前 言
第一課 人工智能來(lái)了 1
第二課 度樂(lè)樂(lè)愛(ài)學(xué)習(xí) 10
第三課 機(jī)器人說(shuō)話的奧秘 18
第四課 語(yǔ)音合成實(shí)驗(yàn)課 26
第五課 度樂(lè)樂(lè)能聽(tīng)懂 30
第六課 語(yǔ)音識(shí)別實(shí)驗(yàn)課 36
第七課 自然語(yǔ)言處理 41
第八課 自然語(yǔ)言處理實(shí)驗(yàn)課 47
第九課 小小翻譯官 56
第十課 讓度樂(lè)樂(lè)認(rèn)識(shí)我 59
第十一課 人臉識(shí)別實(shí)驗(yàn)課 68
第十二課 度樂(lè)樂(lè)愛(ài)識(shí)字 74
第十三課 文字識(shí)別實(shí)驗(yàn)課 82
第十四課 人工智能與未來(lái) 86