人工智能基础（小学版）

2017 年7 月国务院印发《新一代人工智能发展规划》，明确指出人工智能成为国际竞
争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步
推广编程教育，建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地。2018
年年初，发布《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017 年版）》，正式将
“人工智能” 纳入新课标的高中信息技术课程。《教育信息化2.0 行动计划》提出完善课程方
案和课程标准，充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容，表明
从国家层面对人工智能进入中小学教育有了明确的要求。2018 年两会期间，人工智能被写
进2018 年政府工作报告，引起社会各界尤其是教育领域的高度关注。2019 年人工智能又
一次被写进政府工作报告。2021 年10 月，中央网络安全和信息化委员会印发《提升全民
数字素养与技能行动纲要》，指出要将数字素养培育相关教育内容纳入中小学教育教学活
动。2022 年4 月，发布《义务教育课程方案和课程标准（2022 年版）》，将人工智
能纳入义务教育阶段的信息科技课程。“少年强，则国强。”为实现未来中国人工智能技术
的飞跃发展，人工智能科普教育必须从青少年抓起。当前人工智能领域的人才缺口、发展
潜力、技术突破和创新飞跃，也需要将中小学的人工智能科普教育落实到课堂。在中小学
开展人工智能课程教育，使青少年了解人工智能技术基础理论、处理信息的过程、算法设
计、应用范围等，帮助青少年正确认识、理解和掌握人工智能技术领域重要的基础技术，
显得十分迫切。为全面贯彻国家教育方针，实施素质教育，落实国家新课程改革要求，做
好人工智能课程普及工作；为国家、各高校培养高素质的人工智能专业人才，助力国家人
工智能行业产、学、研的飞速发展，编者组织编写了本书。
本书的开发团队由全国知名的人工智能专家、中小学一线专家名师、大学教授、工程
师组成，以现代新的教育理论和课程理论为指导；以培养青少年的信息素养、计算思维、
实践创新、团队协作和社会活动等能力为目标；以全面提高青少年的学科核心素养为指导
思想，经历了集思广益、精心设计、集中研讨、试点实施、专家论证等一系列的活动，开
发出了一套衔接自然、层次清晰、梯度恰当、难度合适、自成体系而又适于普遍实施的中
小学人工智能普及课程体系。
在本书的撰写过程中，我们得到了来自多方的指导、帮助和支持。感谢湖南省人工智
能学会的大力支持和专业指导，感谢蔡自兴教授的专业指导和鼎力相助，智慧眼科技股份
有限公司董事长邱建华先生的鼎力支持，感谢参与课程开发、教材编写的专家、名师、工
程师、老师们，有了你们的支持、帮助与积极参与，开发出了此套小学、初中、高中三个
学段的人工智能普及课程。谨以此书献给热爱中小学人工智能教育的老师们、爱好者，热
爱人工智能课程学习的同学们，愿大家工作愉快，学习快乐，学有所成！
编者
2023 年10 月

　　本书以“未来小镇”的规划建设及智能生活为主题，分为“探秘人工智能王国”“未来小镇初建设”“未来小镇新生活”三章，共17 个项目。书中设计了“灰灰”（人工智能初学者）和“大大”（人工智能专家）两个人物角色，通过他们的对话衔接每个项目和环节的主题，让学生更容易融入角色，切身体验项目设计的思路，主动完成项目内容的探究学习。每个项目包含“激趣引导”“探索分析”“创意设计”“拓展提升”“总结巩固”五个环节，按照项目思维结构图设计、编程实践、拓展优化的设计思路，充分激发学生对人工智能自主探究的学习兴趣，促进学生计算思维、创新能力的学科核心素质培养。
　　本书可以用于中小学选修课、社团课、竞赛课、课后服务课程的实施，也适合中小学一线教师和对人工智能感兴趣的学生作为科普读物。

第一章　探秘人工智能王国 1
项目一　芝麻开门——漫话人工智能  2
项目二　面向未来——初探人工智能  14
项目三　巧用工具——初识智能帮手  24
项目四　牛刀小试——规划未来小镇  33
第二章　未来小镇初建设  43
项目五　唯命是从——智能房间  44
项目六　广而告之——文字朗读  53
项目七　语音交互——迎宾机器人  61
项目八　未卜先知——智能天气预报  69
项目九　慧眼识字——车牌识别  79
项目十　同步传译——小小翻译家  88
第三章　未来小镇新生活  97
项目十一　奇妙魔镜——人脸识别  98
项目十二　明察秋毫——视频侦测  109
项目十三　火眼金睛——视频考勤  118
项目十四　一路追随——人脸追踪  129
项目十五　蓦然回首——人脸检测  139
项目十六　智能诊断——专家系统  150
项目十七　艺术生活——涂鸦应用  159

　　本书以“未来小镇”的规划建设及智能生活为主题，分为“探秘人工智能王国”“未来小镇初建设”“未来小镇新生活”三章，共17 个项目。书中设计了“灰灰”（人工智能初学者）和“大大”（人工智能专家）两个人物角色，通过他们的对话衔接每个项目和环节的主题，让学生更容易融入角色，切身体验项目设计的思路，主动完成项目内容的探究学习。每个项目包含“激趣引导”“探索分析”“创意设计”“拓展提升”“总结巩固”五个环节，按照项目思维结构图设计、编程实践、拓展优化的设计思路，充分激发学生对人工智能自主探究的学习兴趣，促进学生计算思维、创新能力的学科核心素质培养。
　　本书可以用于中小学选修课、社团课、竞赛课、课后服务课程的实施，也适合中小学一线教师和对人工智能感兴趣的学生作为科普读物。

（1）内容新颖。依据最新的课程标准和课程理念进行设计，反映人工智能的最新内容和发展趋势，符合当前中小学教育的育人目标和理念。
（2）结构合理。结构全面，层次递进，难易程度循序渐进，着重人工智能基础知识、基本原理、基本案例的传授。
（3）方法科学。主题课程内容框架设计、项目制探究学习活动设计、弹性拓展部分的分层学习，均注重人工智能科技内涵和学科核心知识教学。
（4）联系实际。项目和案例丰富形象，做到理论密切联系实际，已在几轮的课程试点实施中卓有成效，获得好评。
（5）适应性强。适合作为中小学人工智能普及课程教材或教学参考书以及其他青少年的科普读物。
（6）趣味性强，可读性好。教材以讲故事的形式，通过塑造的人物角色，寓人工智能科技知识于有趣的故事情节，能够培养学生学习人工智能的兴趣，增强学习效果。
青少年人工智能编程挑战赛的配套教材