人工智能入门(初级版)

本书根据中小学不同年龄阶段的认知水平和学习方法特点制定相应的知识结构，涵盖了（1）人工智能概念、应用方向和原理，（2）数学基础，（3）传感、运动、控制，（4）编程语言，（5）算法，（6）工程思维等主要知识模块，从而保证了内容的科学性和专业性，同时注重对方法和能力的培养。本书在一定程度上，回答了“人工智能是什么”“面向中小学的人工智能普及教育应该如何开展”两个问题。
对于中小学生来说，本书是一本了解人工智能的科普图书。低幼段的孩子亦可在家长的指导下进行互动学习。
 

本书是面向小学生科技课堂和信息技术课堂的人工智能普及教育读物。它以科普结合编程教育、能力培养的形式，理论联系实际，讲授人工智能知识、编程知识，提升中小学生对人工智能的认知，培养其设计能力、逻辑思维能力、动手能力、项目协作能力以及科学探究能力等。本丛书含小学版、初中版和高中版3分册，本册为小学版。

范瑞峰 北京大学助理研究员，先后担任国际机器人创客联盟秘书长、工信2025项目组RoboCom国际公开赛组委会副秘书长、教育部“互联网 ”创新创业大赛评委等职位。
从事机器人及人工智能技术研究及成果转化，主要研究方向为智能机器人、水下机器人、智能制造、STEAM教育等，已申报机器鱼、机器海豚等多种产品专利；编写机器人教育相关教材10余本；参与发起成立国际水中机器人联盟，举办国际水中机器人大赛。
顾小清 华东师范大学教授、博士，教育技术学博士生导师，教育信息技术学系主任，上海数字化教育装备工程技术研究中心主任；入选2011年度教育部新世纪人才计划。研究领域为“学习科学与学习技术”。近年已完成及在研、省部级以及国际合作课题十余项。近年来在中文及国际同行评审的高水平期刊发表论文100多篇，并出版著作和教材十余部。

前　言

第一课 人工智能来了 1

第二课 度乐乐爱学习 10

第三课 机器人说话的奥秘 18

第四课 语音合成实验课 26

第五课 度乐乐能听懂 30

第六课 语音识别实验课 36

第七课 自然语言处理 41

第八课 自然语言处理实验课 47

第九课 小小翻译官 56

第十课 让度乐乐认识我 59

第十一课 人脸识别实验课 68

第十二课 度乐乐爱识字 74

第十三课 文字识别实验课 82

第十四课 人工智能与未来 86

前言

作为中小学创客教育课程的一个重要组成部分，人工智能 （Artificial Intelligence， 简称AI）教育如今已成为一个热点。自2017年国务院正式印发《新一代人工智能发展规划》以来，市场上关于中小学人工智能的产品层出不穷，也存在教育对象不明确、教育方式不符合中小学学生心理、知识讲解乏味等诸多问题。如何做好中小学阶段人工智能的普及教育？如何编好一本真正适合中小学阶段人工智能普及教育的图书？已成为创客教育者亟待解决的重要问题。
基于以上背景及问题，我们特邀AI专家、中小学教育专家组成编写组，深入研究，编写了一套真正适合中小学阶段人工智能普及教育的图书——《人工智能入门》。本书分初级版、中级版和高级版3个分册。
本书具有以下三个特点：
一是真正以中小学生为教学对象。
本书是在深入研究中小学生学习心理及知识理解层面的基础上，从学生角度出发，科学设置相应栏目及内容。栏目多样有趣，内容语言活泼，深入浅出，浅显易懂，贴近中小学生对世界万物充满好奇的心理特征，使其充满学习兴趣。本书可作为面向中小学生科技课堂和信息技术课堂使用的人工智能普及教育的图书。
二是采用科普结合编程的讲授方式。
在提供一些必要的科普知识的基础上，以身边接触到的事物或科技现象启发问题， 引出任务，进而讲授人工智能知识以及编程知识。本册图书共设置十四课，涵盖文字识别、语音识别、图像识别、机器学习等领域，对其实现过程以及编程原理，层层递进地进行了详细的讲解，能提升中小学生对人工智能的认知，培养其设计能力、逻辑思维能力、动手能力、项目协作能力以及科学探究能力。
三是图形化的编程方式。
本书内容在编程实现方式上采用了图形化方式，利用图形模块颜色区分及形状嵌合实现编程过程。这一图形化方式能给中小学生以视觉上的冲击力，不仅利于快速掌握编程思想，而且还能根据自己的设想，快速编写小程序实现编程目标。为了配合本书内容的学习，本书体验实践部分选用了深圳乐智机器人有限公司与百度云智学院共同开发的“度乐乐”实验平台及编程教具“度乐乐”（需另外购买，详见封底）。
本书目标是让中小学生对人工智能有所认知，培养从人工智能的角度解决问题的能力，进而掌握人工智能的实现形式。我们相信本书的出版对于中小学阶段人工智能的普及教育课程的研制将起到积极的推动作用。