利用开源硬件进行人工智能教育

利用开源硬件进行人工智能教育一、相关政策背景二、人工智能的教育内容三、利用开源硬件开展人工智能教育四、基于Iduino的人工智能教学案例内容提要一、相关政策背景国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。加强优质教育资源开发与应用。加强网络教学资源库建设。引进国际优质数字化教学资源。开发网络学习课程。提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力。一、相关政策背景国务院总理李克强在政府工作报告中提出，中国推动产业结构迈向中高端，要实施“中国制造2025”,坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国。机器人是制造业皇冠顶端的明珠，机器人技术是当今全球工业现代化进程中必不可少的关键技术。无论是“工业4.0”还是“中国制造2025”，都离不开机器人技术的研发、应用和推广。而这一切都离不开强大的技术人才队伍。—2015年03月05日一、相关政策背景2017年1月，《“十三五”教育规划》文件指出：新一轮科技革命和产业变革蓄势待发，互联网、云计算、大数据、智能机器人、三维（3D）打印等现代技术深刻改变着人类的思维、生产、生活和学习方式，国际竞争日趋激烈，人才培养与争夺成为焦点。着力推进教育教学改革，改革创新驱动教育发展，修订国家基础教育课程方案和课程标准，体现学生发展核心素养要求。一、相关政策背景支持有条件的地方推行小班化教学，鼓励普通高中实行“选课制”、“走班制”，开设多样优质的选修课程。推动合作探究式学习，倡导任务驱动学习，提高学生分析解决问题的能力。支持有条件的普通高中与高等学校、科研院所开展有效合作，推进创新人才培养。继续推进中学生科技创新后备人才培养计划、全国青少年高校科学营等活动，积极试点探索大学先修课程。国务院《新一代人工智能发展规划》—2017年7月8日一：世界主要发达国家都把人工智能作为目前最大的发展战略，力图在新一轮国际竞争中掌握主导权。我们也必须以人工智能提升国防实力，保障和维护国家安全。二：充分发挥社会主义制度集中力量办大事的优势，动员一切资源，抢占先机，协同发力，牢牢抓住人工智能发展的重大历史机遇。三：通过壮大智能产业、培育智能经济，为我国未来十几年乃至几十年经济繁荣创造一个新的增长周期，带动国家竞争力整体跃升和跨越式发展。一、相关政策背景四：到2020年，我们人工智能产业竞争力务必要进入国际第一方阵。实现人工智能核心产业规模达1500亿，带动相关产业规模超万亿。五：到2025年，我们人工智能的理论和技术务必达到世界领先水平。实现人工智能核心产业规模达4000亿，带动相关产业规模超5万亿。六：到2030年，我们人工智能务必要占据全球人工智能制高点。实现人工智能核心产业规模达1万亿，带动相关产业规模超10万亿。一、相关政策背景七：开辟专门渠道，实行特殊政策，实现人工智能高端人才精准引进。在我国中小学阶段设置人工智能相关课程，尽快建立人工智能学院，增加相关博士，硕士招生培育。—国务院《新一代人工智能发展规划》2017年7月8日一、相关政策背景教育部《高等学校人工智能创新行动计划》—2018年4月2020年，基本完成适应新一代人工智能发展的高校科技创新体系和学科体系的优化布局，高校在新一代人工智能基础理论和关键技术研究等方面取得新突破，人才培养和科学研究的优势进一步提升，并推动人工智能技术广泛应用。2025年，高校在新一代人工智能领域科技创新能力和人才培养质量显著提升，取得一批具有国际重要影响的原创成果，部分理论研究、创新技术与应用示范达到世界领先水平，有效支撑我国产业升级、经济转型和智能社会建设。一、相关政策背景2030年，高校成为建设世界主要人工智能创新中心的核心力量和引领新一代人工智能发展的人才高地，为我国跻身创新型国家前列提供科技支撑和人才保障。—教育部《高等学校人工智能创新行动计划》2018年4月25日一、相关政策背景二、人工智能的教育内容人工智能

1956年夏季，以麦卡赛、明斯基、罗切斯特和申农等为首的一批有远见卓识的年轻科学家在一起聚会，共同研究和探讨用机器模拟智能的一系列有关问题，并首次提出了“人工智能”这一术语，它标志着“人工智能”这门新兴学科的正式诞生。二、人工智能的教育内容人工智能（ArtificialIntelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。二、人工智能的教育内容人工智能强人工智能(BOTTOM-UPAI)强人工智能观点认为有可能制造出真正能推理（REASONING）和解决问题（PROBLEM_SOLVING）的智能机器，并且，这样的机器能将被认为是有知觉的，有自我意识的。强人工智能可以有两类：类人的人工智能，即机器的思考和推理就像人的思维一样。非类人的人工智能，即机器产生了和人完全不一样的知觉和意识，使用和人完全不一样的推理方式。二、人工智能的教育内容人工智能弱人工智能(TOP-DOWNAI)弱人工智能观点认为不可能制造出能真正地推理（REASONING）和解决问题（PROBLEM_SOLVING）的智能机器，这些机器只不过看起来像是智能的，但是并不真正拥有智能，也不会有自主意识。二、人工智能的教育内容人工智能实际应用机器视觉，指纹识别，人脸识别，视网膜识别，虹膜识别，掌纹识别，专家系统，自动规划，智能搜索，定理证明，博弈，自动程序设计，智能控制，机器人学，语言和图像理解，遗传编程等。未来已来

人工智能发展远远比我们想象的要快人不能和机器人“抢饭碗”机器人不能和人“抢饭碗”二、人工智能与教育机器人机器人是人工智能应用的一个重要领域。三、利用开源硬件开展人工智能教育2000年北京景山学校将教育机器人的教育以科研课题的方式纳入到信息技术课程中，在国内率先开展了中小学智能机器人课程教学。

我国教育部于2003年4月正式颁布《普通高中技术课程（实验）》，首次在“信息技术”科目中设立“人工智能初步”选修模块和新增加的通用技术课程中设立了“简易机器人制作”选修模块，从而迈出了我国高中阶段开展人工智能教育的第一步，这也意味着我国的人工智能教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶。三、利用开源硬件开展人工智能教育2005年9月份开始，哈尔滨在师范附小、60中、省实验中学等41所学校开设了人工智能与机器人课程教学试点，以必修课形式对小学、初中、高中等三个学段的学生进行机器人科学方面的教育。2006年，哈尔滨市中小学将全面开设“机器人课程”。

香港在高中及高等教育新学制的改革中，首次在高中《设计与应用科技》中，增设有关机器人制作的课程。

2005年12月中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会公布了“全国中小学机器人教学实验学校”76个首批机器人教学实验学校，涉及全国16个省。三、利用开源硬件开展人工智能教育目前的问题1、资金与设备（选择合适的人工智能教育平台）2、如何得到领导重视和支持（学校的发展理念）3、无法取得令人满意的成绩（地区差异）4、技术壁垒（师资问题）三、利用开源硬件开展人工智能教育1、资金与设备（选择合适的开源教育平台）三、利用开源硬件开展人工智能教育1、资金与设备（选择合适的机器人平台）三、利用开源硬件开展人工智能教育1、资金与设备（选择合适的机器人平台）三、利用开源硬件开展人工智能教育2、如何得到领导重视和支持（学校的发展理念）三、利用开源硬件开展人工智能教育3、无法取得令人满意的成绩（地区差异）三、利用开源硬件开展人工智能教育4、技术壁垒（师资问题）四、基于Iduino的人工智能教学案例实例一：电机控制认识电机直流减速电机接线方式：英文名称是motor，简称MMega2560主控板中带有“M”的端口30认识电机复习思考：电机是输入or输出？速度的输出属于模拟输出or数字输出？电机引脚的三个编号中，哪个可以表示模拟输出？速度输出的范围是多少？31认识电机如何控制电机转动的方向？22、23号引脚为数字输出管脚分别用“高”“低”的电势差来控制方向找出另3个电机管脚中，控制速度和方向的引脚分别是？32速度（0~255）速度（0~255）方向马达编号M1M2M3M4速度引脚6方向引脚22、23

控制电机挑战任务1：让小车以最大速度直行33控制电机探究思考：如果将速度的模拟输出参数值设置成“大于255”，会出现什么情况？34速度参数的数值实际的效果实际的输出量控制小车转向35左轮不动，右轮前进左轮慢速前进，右轮快速前进左轮后退，右轮前进控制小车转向挑战任务2：选择一种转向方式，让小车呈“S”形行走36课后任务选择一种转向方式，合适的速度，控制小车行走边长约1米的正方形37四、基于Iduino的人工智能教学案例实例二：双光电循迹车双光电巡线的原理39左侧光电、右侧光电均检测到白色，执行“前进”左侧光电检测到黑色、同时右侧光电检测到白色，执行“左转”左侧光电检测到白色、同时右侧光电检测到黑色，执行“右转”挑战任务1根据以下逻辑关系，完成绘制流程图40左侧光电、右侧光电均检测到白色，执行“前进”左侧光电检测到黑色、同时右侧光电检测到白色，执行“左转”左侧光电检测到白色、同时右侧光电检测到黑色，执行“右转”左右两侧光电传感器检测光值左侧？右侧？左侧：>jiexian右侧：>jiexian左侧：右侧：左侧：右侧：执行“”执行“左转”执行“”逻辑“且”的使用“且”的两侧条件同时满足“或”的两侧条件满足之一即可思考：在“左侧检测到白色，右侧检测到黑色”这个条件判断中，应当