本書是面向小學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)系實際,講授人工智能知識、編程知識,提升中小學生對人工智能的認知,培養(yǎng)其設(shè)計能力、邏輯思維能力、動手能力、項目協(xié)作能力以及科學探究能力等。本叢書含小學版、初中版和高中版3分冊,本冊為小學版。
本書根據(jù)中小學不同年齡階段的認知水平和學習方法特點制定相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu),涵蓋了(1)人工智能概念、應(yīng)用方向和原理,(2)數(shù)學基礎(chǔ),(3)傳感、運動、控制,(4)編程語言,(5)算法,(6)工程思維等主要知識模塊,從而保證了內(nèi)容的科學性和專業(yè)性,同時注重對方法和能力的培養(yǎng)。本書在一定程度上,回答了人工智能是什么面向中小學的人工智能普及教育應(yīng)該如何開展兩個問題。
對于中小學生來說,本書是一本了解人工智能的科普圖書。低幼段的孩子亦可在家長的指導下進行互動學習。
前言
作為中小學創(chuàng)客教育課程的一個重要組成部分,人工智能 (Artificial Intelligence, 簡稱AI)教育如今已成為一個熱點。自2017年國務(wù)院正式印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》以來,市場上關(guān)于中小學人工智能的產(chǎn)品層出不窮,也存在教育對象不明確、教育方式不符合中小學學生心理、知識講解乏味等諸多問題。如何做好中小學階段人工智能的普及教育?如何編好一本真正適合中小學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題。
基于以上背景及問題,我們特邀AI專家、中小學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階段人工智能普及教育的圖書《人工智能入門》。本書分初級版、中級版和高級版3個分冊。
本書具有以下三個特點:
一是真正以中小學生為教學對象。
本書是在深入研究中小學生學習心理及知識理解層面的基礎(chǔ)上,從學生角度出發(fā),科學設(shè)置相應(yīng)欄目及內(nèi)容。欄目多樣有趣,內(nèi)容語言活潑,深入淺出,淺顯易懂,貼近中小學生對世界萬物充滿好奇的心理特征,使其充滿學習興趣。本書可作為面向中小學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的基礎(chǔ)上,以身邊接觸到的事物或科技現(xiàn)象啟發(fā)問題, 引出任務(wù),進而講授人工智能知識以及編程知識。本冊圖書共設(shè)置十四課,涵蓋文字識別、語音識別、圖像識別、機器學習等領(lǐng)域,對其實現(xiàn)過程以及編程原理,層層遞進地進行了詳細的講解,能提升中小學生對人工智能的認知,培養(yǎng)其設(shè)計能力、邏輯思維能力、動手能力、項目協(xié)作能力以及科學探究能力。
三是圖形化的編程方式。
本書內(nèi)容在編程實現(xiàn)方式上采用了圖形化方式,利用圖形模塊顏色區(qū)分及形狀嵌合實現(xiàn)編程過程。這一圖形化方式能給中小學生以視覺上的沖擊力,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。為了配合本書內(nèi)容的學習,本書體驗實踐部分選用了深圳樂智機器人有限公司與百度云智學院共同開發(fā)的度樂樂實驗平臺及編程教具度樂樂(需另外購買,詳見封底)。
本書目標是讓中小學生對人工智能有所認知,培養(yǎng)從人工智能的角度解決問題的能力,進而掌握人工智能的實現(xiàn)形式。我們相信本書的出版對于中小學階段人工智能的普及教育課程的研制將起到積極的推動作用。
范瑞峰 北京大學助理研究員,先后擔任國際機器人創(chuàng)客聯(lián)盟秘書長、工信2025項目組RoboCom國際公開賽組委會副秘書長、教育部互聯(lián)網(wǎng) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽評委等職位。
從事機器人及人工智能技術(shù)研究及成果轉(zhuǎn)化,主要研究方向為智能機器人、水下機器人、智能制造、STEAM教育等,已申報機器魚、機器海豚等多種產(chǎn)品專利;編寫機器人教育相關(guān)教材10余本;參與發(fā)起成立國際水中機器人聯(lián)盟,舉辦國際水中機器人大賽。
顧小清 華東師范大學教授、博士,教育技術(shù)學博士生導師,教育信息技術(shù)學系主任,上海數(shù)字化教育裝備工程技術(shù)研究中心主任;入選2011年度教育部新世紀人才計劃。研究領(lǐng)域為學習科學與學習技術(shù)。近年已完成及在研、省部級以及國際合作課題十余項。近年來在中文及國際同行評審的高水平期刊發(fā)表論文100多篇,并出版著作和教材十余部。
前 言
第一課 人工智能來了 1
第二課 度樂樂愛學習 10
第三課 機器人說話的奧秘 18
第四課 語音合成實驗課 26
第五課 度樂樂能聽懂 30
第六課 語音識別實驗課 36
第七課 自然語言處理 41
第八課 自然語言處理實驗課 47
第九課 小小翻譯官 56
第十課 讓度樂樂認識我 59
第十一課 人臉識別實驗課 68
第十二課 度樂樂愛識字 74
第十三課 文字識別實驗課 82
第十四課 人工智能與未來 86