利用開源硬件進行人工智能教育

利用開源硬件進行人工智能教育一、相關(guān)政策背景二、人工智能的教育內(nèi)容三、利用開源硬件開展人工智能教育四、基于Iduino的人工智能教學案例內(nèi)容提要一、相關(guān)政策背景國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。加強優(yōu)質(zhì)教育資源開發(fā)與應用。加強網(wǎng)絡教學資源庫建設(shè)。引進國際優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學資源。開發(fā)網(wǎng)絡學習課程。提高教師應用信息技術(shù)水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果。鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習，增強運用信息技術(shù)分析解決問題能力。一、相關(guān)政策背景國務院總理李克強在政府工作報告中提出，中國推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)邁向中高端，要實施“中國制造2025”,堅持創(chuàng)新驅(qū)動、智能轉(zhuǎn)型、強化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國。機器人是制造業(yè)皇冠頂端的明珠，機器人技術(shù)是當今全球工業(yè)現(xiàn)代化進程中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。無論是“工業(yè)4.0”還是“中國制造2025”，都離不開機器人技術(shù)的研發(fā)、應用和推廣。而這一切都離不開強大的技術(shù)人才隊伍?！?015年03月05日一、相關(guān)政策背景2017年1月，《“十三五”教育規(guī)劃》文件指出：新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢待發(fā)，互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、智能機器人、三維（3D）打印等現(xiàn)代技術(shù)深刻改變著人類的思維、生產(chǎn)、生活和學習方式，國際競爭日趨激烈，人才培養(yǎng)與爭奪成為焦點。著力推進教育教學改革，改革創(chuàng)新驅(qū)動教育發(fā)展，修訂國家基礎(chǔ)教育課程方案和課程標準，體現(xiàn)學生發(fā)展核心素養(yǎng)要求。一、相關(guān)政策背景支持有條件的地方推行小班化教學，鼓勵普通高中實行“選課制”、“走班制”，開設(shè)多樣優(yōu)質(zhì)的選修課程。推動合作探究式學習，倡導任務驅(qū)動學習，提高學生分析解決問題的能力。支持有條件的普通高中與高等學校、科研院所開展有效合作，推進創(chuàng)新人才培養(yǎng)。繼續(xù)推進中學生科技創(chuàng)新后備人才培養(yǎng)計劃、全國青少年高?？茖W營等活動，積極試點探索大學先修課程。國務院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》—2017年7月8日一：世界主要發(fā)達國家都把人工智能作為目前最大的發(fā)展戰(zhàn)略，力圖在新一輪國際競爭中掌握主導權(quán)。我們也必須以人工智能提升國防實力，保障和維護國家安全。二：充分發(fā)揮社會主義制度集中力量辦大事的優(yōu)勢，動員一切資源，搶占先機，協(xié)同發(fā)力，牢牢抓住人工智能發(fā)展的重大歷史機遇。三：通過壯大智能產(chǎn)業(yè)、培育智能經(jīng)濟，為我國未來十幾年乃至幾十年經(jīng)濟繁榮創(chuàng)造一個新的增長周期，帶動國家競爭力整體躍升和跨越式發(fā)展。一、相關(guān)政策背景四：到2020年，我們?nèi)斯ぶ悄墚a(chǎn)業(yè)競爭力務必要進入國際第一方陣。實現(xiàn)人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達1500億，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超萬億。五：到2025年，我們?nèi)斯ぶ悄艿睦碚摵图夹g(shù)務必達到世界領(lǐng)先水平。實現(xiàn)人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達4000億，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超5萬億。六：到2030年，我們?nèi)斯ぶ悄軇毡匾紦?jù)全球人工智能制高點。實現(xiàn)人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達1萬億，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超10萬億。一、相關(guān)政策背景七：開辟專門渠道，實行特殊政策，實現(xiàn)人工智能高端人才精準引進。在我國中小學階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，盡快建立人工智能學院，增加相關(guān)博士，碩士招生培育。—國務院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》2017年7月8日一、相關(guān)政策背景教育部《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》—2018年4月2020年，基本完成適應新一代人工智能發(fā)展的高?？萍紕?chuàng)新體系和學科體系的優(yōu)化布局，高校在新一代人工智能基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究等方面取得新突破，人才培養(yǎng)和科學研究的優(yōu)勢進一步提升，并推動人工智能技術(shù)廣泛應用。2025年，高校在新一代人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新能力和人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提升，取得一批具有國際重要影響的原創(chuàng)成果，部分理論研究、創(chuàng)新技術(shù)與應用示范達到世界領(lǐng)先水平，有效支撐我國產(chǎn)業(yè)升級、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和智能社會建設(shè)。一、相關(guān)政策背景2030年，高校成為建設(shè)世界主要人工智能創(chuàng)新中心的核心力量和引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地，為我國躋身創(chuàng)新型國家前列提供科技支撐和人才保障?！逃俊陡叩葘W校人工智能創(chuàng)新行動計劃》2018年4月25日一、相關(guān)政策背景二、人工智能的教育內(nèi)容人工智能

1956年夏季，以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的一批有遠見卓識的年輕科學家在一起聚會，共同研究和探討用機器模擬智能的一系列有關(guān)問題，并首次提出了“人工智能”這一術(shù)語，它標志著“人工智能”這門新興學科的正式誕生。二、人工智能的教育內(nèi)容人工智能（ArtificialIntelligence），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(shù)及應用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。二、人工智能的教育內(nèi)容人工智能強人工智能(BOTTOM-UPAI)強人工智能觀點認為有可能制造出真正能推理（REASONING）和解決問題（PROBLEM_SOLVING）的智能機器，并且，這樣的機器能將被認為是有知覺的，有自我意識的。強人工智能可以有兩類：類人的人工智能，即機器的思考和推理就像人的思維一樣。非類人的人工智能，即機器產(chǎn)生了和人完全不一樣的知覺和意識，使用和人完全不一樣的推理方式。二、人工智能的教育內(nèi)容人工智能弱人工智能(TOP-DOWNAI)弱人工智能觀點認為不可能制造出能真正地推理（REASONING）和解決問題（PROBLEM_SOLVING）的智能機器，這些機器只不過看起來像是智能的，但是并不真正擁有智能，也不會有自主意識。二、人工智能的教育內(nèi)容人工智能實際應用機器視覺，指紋識別，人臉識別，視網(wǎng)膜識別，虹膜識別，掌紋識別，專家系統(tǒng)，自動規(guī)劃，智能搜索，定理證明，博弈，自動程序設(shè)計，智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程等。未來已來

人工智能發(fā)展遠遠比我們想象的要快人不能和機器人“搶飯碗”機器人不能和人“搶飯碗”二、人工智能與教育機器人機器人是人工智能應用的一個重要領(lǐng)域。三、利用開源硬件開展人工智能教育2000年北京景山學校將教育機器人的教育以科研課題的方式納入到信息技術(shù)課程中，在國內(nèi)率先開展了中小學智能機器人課程教學。

我國教育部于2003年4月正式頒布《普通高中技術(shù)課程（實驗）》，首次在“信息技術(shù)”科目中設(shè)立“人工智能初步”選修模塊和新增加的通用技術(shù)課程中設(shè)立了“簡易機器人制作”選修模塊，從而邁出了我國高中階段開展人工智能教育的第一步，這也意味著我國的人工智能教育在大眾化、普及化層面上躍上了一個新的臺階。三、利用開源硬件開展人工智能教育2005年9月份開始，哈爾濱在師范附小、60中、省實驗中學等41所學校開設(shè)了人工智能與機器人課程教學試點，以必修課形式對小學、初中、高中等三個學段的學生進行機器人科學方面的教育。2006年，哈爾濱市中小學將全面開設(shè)“機器人課程”。

香港在高中及高等教育新學制的改革中，首次在高中《設(shè)計與應用科技》中，增設(shè)有關(guān)機器人制作的課程。

2005年12月中國教育學會中小學信息技術(shù)教育專業(yè)委員會公布了“全國中小學機器人教學實驗學?！?6個首批機器人教學實驗學校，涉及全國16個省。三、利用開源硬件開展人工智能教育目前的問題1、資金與設(shè)備（選擇合適的人工智能教育平臺）2、如何得到領(lǐng)導重視和支持（學校的發(fā)展理念）3、無法取得令人滿意的成績（地區(qū)差異）4、技術(shù)壁壘（師資問題）三、利用開源硬件開展人工智能教育1、資金與設(shè)備（選擇合適的開源教育平臺）三、利用開源硬件開展人工智能教育1、資金與設(shè)備（選擇合適的機器人平臺）三、利用開源硬件開展人工智能教育1、資金與設(shè)備（選擇合適的機器人平臺）三、利用開源硬件開展人工智能教育2、如何得到領(lǐng)導重視和支持（學校的發(fā)展理念）三、利用開源硬件開展人工智能教育3、無法取得令人滿意的成績（地區(qū)差異）三、利用開源硬件開展人工智能教育4、技術(shù)壁壘（師資問題）四、基于Iduino的人工智能教學案例實例一：電機控制認識電機直流減速電機接線方式：英文名稱是motor，簡稱MMega2560主控板中帶有“M”的端口30認識電機復習思考：電機是輸入or輸出？速度的輸出屬于模擬輸出or數(shù)字輸出？電機引腳的三個編號中，哪個可以表示模擬輸出？速度輸出的范圍是多少？31認識電機如何控制電機轉(zhuǎn)動的方向？22、23號引腳為數(shù)字輸出管腳分別用“高”“低”的電勢差來控制方向找出另3個電機管腳中，控制速度和方向的引腳分別是？32速度（0~255）速度（0~255）方向馬達編號M1M2M3M4速度引腳6方向引腳22、23

控制電機挑戰(zhàn)任務1：讓小車以最大速度直行33控制電機探究思考：如果將速度的模擬輸出參數(shù)值設(shè)置成“大于255”，會出現(xiàn)什么情況？34速度參數(shù)的數(shù)值實際的效果實際的輸出量控制小車轉(zhuǎn)向35左輪不動，右輪前進左輪慢速前進，右輪快速前進左輪后退，右輪前進控制小車轉(zhuǎn)向挑戰(zhàn)任務2：選擇一種轉(zhuǎn)向方式，讓小車呈“S”形行走36課后任務選擇一種轉(zhuǎn)向方式，合適的速度，控制小車行走邊長約1米的正方形37四、基于Iduino的人工智能教學案例實例二：雙光電循跡車雙光電巡線的原理39左側(cè)光電、右側(cè)光電均檢測到白色，執(zhí)行“前進”左側(cè)光電檢測到黑色、同時右側(cè)光電檢測到白色，執(zhí)行“左轉(zhuǎn)”左側(cè)光電檢測到白色、同時右側(cè)光電檢測到黑色，執(zhí)行“右轉(zhuǎn)”挑戰(zhàn)任務1根據(jù)以下邏輯關(guān)系，完成繪制流程圖40左側(cè)光電、右側(cè)光電均檢測到白色，執(zhí)行“前進”左側(cè)光電檢測到黑色、同時右側(cè)光電檢測到白色，執(zhí)行“左轉(zhuǎn)”左側(cè)光電檢測到白色、同時右側(cè)光電檢測到黑色，執(zhí)行“右轉(zhuǎn)”左右兩側(cè)光電傳感器檢測光值左側(cè)？右側(cè)？左側(cè)：>jiexian右側(cè)：>jiexian左側(cè)：右側(cè)：左側(cè)：右側(cè)：執(zhí)行“”執(zhí)行“左轉(zhuǎn)”執(zhí)行“”邏輯“且”的使用“且”的兩側(cè)條件同時滿足“或”的兩側(cè)條件滿足之一即可思考：在“左側(cè)檢測到白色，右側(cè)檢測到黑色”這個條件判斷中，應當