STEM与人工智能

　　本书从STEM中的人工智能教育教学实践出发，分析了国内外中小学人工智能课程的现状，以及存在的问题。从人工智能课程目标、人工智能课程内容以及人工智能课程实施过程等方面，对小学、初中和高中人工智能课程的开发及实施进行了阐述，并给出了丰富的教学课堂案例。本书还探讨了人工智能课程在中小学各学科、特别是在中小学信息技术课程中如何教的问题，为如何在中小学开展人工智能教学提供了参考。

　　汤淑明控制理论与控制工程专业工学博士，中国科学院自动化研究所副研究员，自主智能系统实验室负责人，美国加州大学伯克利分校高级访问学者，主要研究方向为无人驾驶技术、无人系统评测、智能交通系统、智能控制等。主持科技部、基金委和军委科技委等科研项目，曾获中科院和北京市科协等多项奖励。

第一章 人工智能简介………………………………………………………………… 1

一、认识人工智能…………………………………………………………… 3

二、人工智能的未来机遇…………………………………………………… 18

三、人工智能的快速发展引起广泛关注…………………………………… 19

四、人工智能教育的定义及现状…………………………………………… 24

五、人工智能在教育教学中的价值………………………………………… 33

六、人工智能在教育教学中的应用………………………………………… 37

第二章 中小学 STEM 教育与人工智能课程的现状和未来… ……………………… 41

一、STEM教育与人工智能课程在世界各国的发展现状 ………………… 43

二、国内外中小学人工智能课程现状……………………………………… 50

三、国内中小学人工智能课程的发展方向………………………………… 57

第三章 小学人工智能课程的开发…………………………………………………… 63

一、小学人工智能课程的目标确定………………………………………… 65

二、小学人工智能课程内容的确定………………………………………… 70

三、小学人工智能课程的实施计划………………………………………… 77

四、小学人工智能课程的评价……………………………………………… 92

第四章 小学人工智能课程开发案例………………………………………………… 107

一、教学设计案例1：闪烁的小灯 ………………………………………… 109

二、教学设计案例2：控制蜂鸣器发声 …………………………………… 119

三、教学设计案例3：液晶屏显示倒车雷达距离 ………………………… 120

四、教学设计案例4：体验语音识别和智能聊天 ………………………… 130

五、教学设计案例5：体验自然语言理解 ………………………………… 137

第五章 初中人工智能课程的开发…………………………………………………… 149

一、初中人工智能课程的目标确定………………………………………… 151

二、初中人工智能课程的内容确定………………………………………… 154

三、初中人工智能课程的实施计划………………………………………… 160

四、 初中人工智能课程的评价 …………………………………………… 166

第六章 初中人工智能课程开发案例………………………………………………… 173

一、教学设计案例1：揭开人工智能的神秘面纱 ………………………… 175

二、教学设计案例2：人工智能应用规则与伦理 ………………………… 176

三、教学设计案例3：人脸识别在生活中的应用及原理 ………………… 183

四、教学设计案例4：探秘机器学习之分类器 …………………………… 192

五、教学设计案例5：语音对话实验 ……………………………………… 201

第七章 高中人工智能课程的开发…………………………………………………… 211

一、高中人工智能课程的目标确定………………………………………… 213

二、高中人工智能课程的内容确定………………………………………… 216

三、高中人工智能课程的实施计划………………………………………… 221

四、高中人工智能课程的评价……………………………………………… 227

第八章 高中人工智能课程开发案例………………………………………………… 233

一、教学设计案例1：词频统计 …………………………………………… 235

二、教学设计案例2：你走我也走 ………………………………………… 244

三、教学设计案例3：三种漂亮的鸢尾花 ………………………………… 250

四、教学设计案例4：手写数字图片的识别 ……………………………… 251

五、教学设计案例5：骑士解救公主游戏 ………………………………… 259

参考文献………………………………………………………………………………… 261