小学生人工智能——智能摄像头KOI

2017 年国务院印发并实施的《新一代人工智能发展规划》中提出，实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。人工智能作为前沿技术，普及难度较大，需要新的教育模式和配套的课程来服务于落地后的具体教育需求。在扎实调研的基础上，我们精心研发课程，于2019 年年底出版了面向小学生的人工智能读本1.0 版本。鉴于多年的教学经验，加上课程研究的沉淀，读本得到了较好的评价与反响。在此之后，不少
热心的一线教师向我们提出了宝贵的建议：小学生人工智能教育不仅是“开眼界”，还需要勤动手，具体的实践操作指导才是硬核。广大一线教师普遍期待能有一套有针对性的、实操性强的人工智能教材。于是，我们再接再厉将教材升级至2.0 版本。
本书助力解决当下中小学校开设人工智能课程缺乏系统性、开源性的问题。我们希望以自己的绵薄之力，点燃孩子们的人工智能梦想，使他们能够搭乘人工智能的快速列车迎接未来。
本书的编写得到了福建师范大学附属小学科技组全体教师以及福州市多所学校信息技术教师的大力支持，主要参与人员有郭文辉、陈燕、洪琴等。在此真诚地感谢每一位在编写过程中付出辛勤劳动的教师。部分学生也参与到本书的试读与测试工作，他们站在初学者的角度为本书提供了许多宝贵建议，在此一并表示衷心的感谢。
本书共8 个单元，26 个生动有趣的教学案例，分为上、下两册（上、下册各4 个单元、13 课）。本书以学习人工智能通识性知识和体验人工智能为主，让学生从“软件模拟”到“实物操作”深刻感受到人工智能在生活中的广泛应用。课程内容侧重培养学生的动手能力，每个单元围绕一个主题，强调知识的融合应用与实践，实现“玩中学，做中学”的教学思想。
本书作为面向小学生的人工智能入门教材，注重化繁为简、化难为易，以故事和对话的方式展开内容，每个知识点都精心设计了相关案例，通过再现生活中的情景讲解编程知识，普及人工智能技术。本书采用MakeCode 图形化编程软件，结合开源硬件micro:bit 和KOI 进行讲解，鼓励学生主动实践，探究式学习，进而培养学生的动手能力、逻辑思维和创新思维。建议每课学时70~80 分钟。
为了方便教师教学和学生学习，本书编写团队还面向一线教师提供完整的培训服务；
对刚接触人工智能的学生，我们精心录制了微课，让学生能跟着教师一起开启人工智能的学习之路。
尽管我们尽了的努力，但书中难免存在疏漏之处，欢迎读者提出宝贵意见。

编 者
2021年3月

本书分为上、下两册，共26课，其中包括2个综合实践。上册4个单元，分别是程序思维、语音识 别、机器视觉和综合实践——垃圾分拣机，从“软件模拟”到“实物操作”，让学生感受到人工智能在 生活中的广泛应用。下册4个单元，分别是智能小车、旋转云台、机械手臂和综合实践——无人驾驶小 车，以探究性学习和创新思维培养为主线，侧重培养学生的动手能力，强调知识的融合应用与实践，实 现“玩中学，做中学”的教学思想。 本书适合开设人工智能课程的普通小学或培训机构使用（建议使用年级为小学五年级），也可供对 人工智能感兴趣的青少年阅读。

郭躬德，福建师范大学数学与计算机学院，教授，男，55，专业：数据挖掘与应用，博士，研究领域主要为模式识别与计算智能。

上 册

第1 单元程序思维1
第1 课程序基础 2
第2 课 AI 摄像头 9
第3 课开机动画 17
第4 课坐姿提醒 22

第2 单元语音识别29
第5 课声控灯光 30
第6 课自助摄影 38
第7 课无人收银 43
第8 课音乐二维码 49

第3 单元机器视觉57
第9 课视觉定位 58
第10 课机器识字64
第11 课图形识别 70
第12 课大小识别 75

第4 单元综合实践81
第13 课基于图像识别的垃圾分拣机 82

下 册

第5 单元智能小车1
第14 课搭建智能小车 2
第15 课避障小车 9
第16 课编程小车 15
第17 课巡线小车 21

第6 单元旋转云台29
第18 课安装旋转云台 30
第19 课人数统计 36
第20 课操控云台 41
第21 课移动追踪 47

第7 单元机械手臂53
第22 课搭建机械手臂 54
第23 课简单搬运62
第24 课颜色抓取 68
第25 课圆形映射 75

第8 单元综合实践81
第26 课无人驾驶小车 82

26个生动有趣的人工智能教学案例，每个单元围绕一个主题，实现“玩中学，做中学”的教学思想。