第一篇 人工智能基礎(chǔ)
一、人工智能發(fā)展簡(jiǎn)史2
二、重大里程碑事件3
三、智能時(shí)代的概念與特征 4
四、人工智能技術(shù)對(duì)教育的影響和挑戰(zhàn) 5
五、人工智能技術(shù)對(duì)科學(xué)研究的影響和挑戰(zhàn) 5
六、人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)治理的影響和挑戰(zhàn) 6
七、人工智能技術(shù)的未來(lái)發(fā)展展望7
八、當(dāng)前人工智能技術(shù)的不足之處 7
九、青少年人工智能教育需要考慮哪些因素 8
十、如何讓青少年學(xué)生適應(yīng)未來(lái)高速發(fā)展的人工智能科技8
十一、中小學(xué)人工智能課程應(yīng)該如何開(kāi)展 9
十二、結(jié)論 10


第二篇 人工智能項(xiàng)目實(shí)例
實(shí)例一　趣味甲骨文學(xué)習(xí)小游戲12
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：如何訓(xùn)練一個(gè)圖像分類模型14
任務(wù)一：AI體驗(yàn)之分類模型訓(xùn)練14
任務(wù)二：用EasyTrain訓(xùn)練圖像分類模型14
任務(wù)三：用Python代碼訓(xùn)練圖像分類模型15
任務(wù)四：選擇合適的工具訓(xùn)練甲骨文識(shí)別模型16
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：如何測(cè)試模型并應(yīng)用模型16
任務(wù)一：用一張新圖片測(cè)試模型效果16
任務(wù)二：模型測(cè)試實(shí)驗(yàn)17
任務(wù)三：模型轉(zhuǎn)換和應(yīng)用實(shí)踐18
任務(wù)四：設(shè)計(jì)甲骨文識(shí)別模型的應(yīng)用19
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：如何制作數(shù)據(jù)集19
任務(wù)一：認(rèn)識(shí)ImageNet格式的數(shù)據(jù)集19
任務(wù)二：用BaseDT制作數(shù)據(jù)集20
任務(wù)三：用BaseDT制作甲骨文自制數(shù)據(jù)集20
任務(wù)四：用自制數(shù)據(jù)集完成模型訓(xùn)練21
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：趣味甲骨文學(xué)習(xí)小游戲開(kāi)發(fā)21
任務(wù)一：學(xué)習(xí)Gradio庫(kù)的安裝和基本使用22
任務(wù)二：用Gradio庫(kù)搭建簡(jiǎn)易模型展示系統(tǒng)22
任務(wù)三：構(gòu)思趣味甲骨文學(xué)習(xí)小游戲的功能實(shí)現(xiàn)23
任務(wù)四：開(kāi)發(fā)趣味甲骨文學(xué)習(xí)小游戲24

實(shí)例二　智能設(shè)備助力番茄的生長(zhǎng)25
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：巧妙解決番茄的土壤灌溉問(wèn)題26
任務(wù)一：使用土壤濕度傳感器26
任務(wù)二：土壤濕度檢測(cè)儀的值的獲取27
任務(wù)三：尋找土壤濕度檢測(cè)儀和土壤濕度傳感器的值之間的關(guān)系28
任務(wù)四：了解番茄苗灌溉設(shè)備29
任務(wù)五：利用智能設(shè)備設(shè)計(jì)食物供給單元實(shí)驗(yàn)箱30
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：如何使用攝像頭識(shí)別番茄苗的病蟲(chóng)害31
任務(wù)一：辨別番茄健康和非健康的葉子31
任務(wù)二：認(rèn)識(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)在視頻識(shí)別過(guò)程中的應(yīng)用32
任務(wù)三：使用攝像頭獲取番茄葉子的圖像33
任務(wù)四：使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析圖像35
任務(wù)五：番茄病蟲(chóng)害的識(shí)別應(yīng)用37
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：食物供給單元實(shí)驗(yàn)箱賞析39

實(shí)例三　有趣的掌上游戲機(jī)40
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：認(rèn)識(shí)智能開(kāi)發(fā)板，讓屏幕亮起來(lái)41
任務(wù)一：點(diǎn)亮LED陣列41
任務(wù)二：感知與顯示溫度42
任務(wù)三：使用可編程按鈕控制LED43
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：制作“變量”游戲43
任務(wù)一：制作“剪刀、石頭、布”小游戲43
任務(wù)二：制作聯(lián)機(jī)小游戲44
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：制作“接果果”游戲45
任務(wù)一：制作移動(dòng)的“籃子”46
任務(wù)二：制作掉落的“果子”47
任務(wù)三：“接果果”游戲?qū)崿F(xiàn)48
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：使用手勢(shì)識(shí)別讓游戲更有趣49
任務(wù)一：?jiǎn)��?dòng)手勢(shì)識(shí)別傳感器模塊49
任務(wù)二：制作手勢(shì)識(shí)別“搖骰子”小游戲50
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：設(shè)計(jì)掌上游戲機(jī)的外觀結(jié)構(gòu)51
任務(wù)一：設(shè)計(jì)掌上游戲機(jī)外殼51
任務(wù)二：繪制掌上游戲機(jī)外殼工程圖52
任務(wù)三：制作、加工、組裝掌上游戲機(jī)外殼53
學(xué)習(xí)活動(dòng)六：掌上游戲機(jī)作品賞析53

實(shí)例四　自動(dòng)駕駛，智慧出行54
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：了解無(wú)人駕駛車55
任務(wù)一：了解無(wú)人駕駛車的誕生與發(fā)展55
任務(wù)二：比較駕駛自動(dòng)化等級(jí)56
任務(wù)三：認(rèn)識(shí)無(wú)人駕駛車的組成部分56
任務(wù)四：組裝智能小車57
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：智能小車基本運(yùn)動(dòng)59
任務(wù)一：智能小車開(kāi)發(fā)環(huán)境配置59
任務(wù)二：智能小車電機(jī)控制60
任務(wù)三：通過(guò)小部件控制智能小車62
任務(wù)四：智能小車遙控63
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：視覺(jué)避障65
任務(wù)一：數(shù)據(jù)采集66
任務(wù)二：模型訓(xùn)練68
任務(wù)三：避障駕駛69
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：智能小車作品賞析71

實(shí)例五　智能鳥(niǎo)巢項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作73
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：如何測(cè)量和顯示溫濕度74
任務(wù)一：測(cè)試溫濕度傳感器74
任務(wù)二：溫濕度傳感器的測(cè)量實(shí)踐75
任務(wù)三：通過(guò)溫濕度變化控制LED燈75
任務(wù)四：利用溫濕度傳感器設(shè)計(jì)智能鳥(niǎo)巢76
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：如何使用攝像頭對(duì)特定物體進(jìn)行識(shí)別76
任務(wù)一：使用攝像頭標(biāo)記ID（身份標(biāo)識(shí)）77
任務(wù)二：使用攝像頭識(shí)別出紅色小球后，點(diǎn)亮紅色LED燈77
任務(wù)三：使用攝像頭進(jìn)行智能鳥(niǎo)巢的設(shè)計(jì)78
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：如何使用水位傳感器進(jìn)行水位測(cè)量78
任務(wù)一：使用串口顯示液面是否達(dá)到閾值78
任務(wù)二：判斷液面是否達(dá)到指定位置79
任務(wù)三：使用水位傳感器對(duì)智能鳥(niǎo)巢進(jìn)行設(shè)計(jì)79
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：如何控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)80
任務(wù)一：使舵機(jī)在0～180°之間轉(zhuǎn)動(dòng)80
任務(wù)二：控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并調(diào)速81
任務(wù)三：使用電機(jī)對(duì)智能鳥(niǎo)巢進(jìn)行設(shè)計(jì)81
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：智能鳥(niǎo)巢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)81
任務(wù)一：學(xué)習(xí)軟件的主要組成部分82
任務(wù)二：學(xué)習(xí)繪圖中的技巧性指令82
任務(wù)三：繪制出零件圖形83
任務(wù)四：設(shè)計(jì)智能鳥(niǎo)巢的結(jié)構(gòu)84
學(xué)習(xí)活動(dòng)六：智能鳥(niǎo)巢作品賞析84

實(shí)例六　姿態(tài)分類挑戰(zhàn)88
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：設(shè)計(jì)姿態(tài)分類的算法87
任務(wù)一：理解分類87
任務(wù)二：分類姿態(tài)87
任務(wù)三：設(shè)計(jì)分類90
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：用Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)姿態(tài)分類91
任務(wù)一：認(rèn)識(shí)Python工具92
任務(wù)二：關(guān)鍵點(diǎn)顯示93
任務(wù)三：中心化處理93
任務(wù)四：編寫函數(shù)94
任務(wù)五：姿態(tài)分類94
任務(wù)六：姿態(tài)拍攝95
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：用機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)姿態(tài)分類96
任務(wù)一：認(rèn)識(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)工具96
任務(wù)二：分類測(cè)試97
任務(wù)三：對(duì)比總結(jié)97

實(shí)例七　視力檢測(cè)小助手項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作98
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：如何識(shí)別手部動(dòng)作100
任務(wù)一：了解手勢(shì)分類100
任務(wù)二：手勢(shì)分類效果分析100
任務(wù)三：提升分類識(shí)別準(zhǔn)確率101
任務(wù)四：利用手部關(guān)鍵點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)視力檢測(cè)小助手102
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：如何獲取手部關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)102
任務(wù)一：使用XEduHub獲取一張圖片中的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)102
任務(wù)二：優(yōu)化數(shù)據(jù)采集思路103
任務(wù)三：使用攝像頭對(duì)手部關(guān)鍵點(diǎn)畫面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集104
任務(wù)四：進(jìn)一步完善手部關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)采集功能106
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：如何訓(xùn)練手勢(shì)動(dòng)作分類模型106
任務(wù)一：拆分?jǐn)?shù)據(jù)集為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集106
任務(wù)二：搭建全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并訓(xùn)練模型107
任務(wù)三：驗(yàn)證模型的效果107
任務(wù)四：對(duì)最佳模型進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換108
任務(wù)五：利用訓(xùn)練好的手勢(shì)分類模型對(duì)視力檢測(cè)小助手進(jìn)行設(shè)計(jì)110
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：如何開(kāi)發(fā)用戶交互界面110
任務(wù)一：如何在窗口上顯示圖標(biāo)110
任務(wù)二：在旁邊添加一個(gè)位置顯示攝像頭采集畫面111
任務(wù)三：結(jié)合推理代碼完善用戶交互界面112
任務(wù)四：使用用戶交互界面完善視力檢測(cè)小助手114
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：視力檢測(cè)小助手作品賞析114

實(shí)例八　廚房保衛(wèi)戰(zhàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作116
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：從目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)入手分析廚房保衛(wèi)戰(zhàn)項(xiàng)目117
任務(wù)一：學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)118
任務(wù)二：拆解廚房保衛(wèi)戰(zhàn)任務(wù)119
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)檢測(cè)模型119
任務(wù)一：回顧目標(biāo)檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)120
任務(wù)二：學(xué)習(xí)XEduHub目標(biāo)檢測(cè)代碼120
任務(wù)三：上機(jī)實(shí)踐目標(biāo)檢測(cè)代碼121
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：灶臺(tái)火焰目標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)集制作122
任務(wù)一：認(rèn)識(shí)COCO格式數(shù)據(jù)集122
任務(wù)二：準(zhǔn)備數(shù)據(jù)123
任務(wù)三：劃分?jǐn)?shù)據(jù)124
任務(wù)四：使用LabelMe對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行標(biāo)注125
任務(wù)五：將標(biāo)注文件從LabelMe格式轉(zhuǎn)為COCO格式125
任務(wù)六：檢查整理COCO數(shù)據(jù)集125
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：目標(biāo)檢測(cè)模型訓(xùn)練126
任務(wù)一：實(shí)踐模型訓(xùn)練過(guò)程126
任務(wù)二：評(píng)估模型性能127
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：模型轉(zhuǎn)換與推理127
任務(wù)一：目標(biāo)檢測(cè)模型轉(zhuǎn)換128
任務(wù)二：使用XEduHub進(jìn)行模型推理128
學(xué)習(xí)活動(dòng)六：模型應(yīng)用與部署129
任務(wù)一：實(shí)時(shí)目標(biāo)檢測(cè)129
任務(wù)二：設(shè)計(jì)邏輯代碼，實(shí)現(xiàn)“看火”功能130
任務(wù)三：硬件部署132
學(xué)習(xí)活動(dòng)七：廚房保衛(wèi)戰(zhàn)項(xiàng)目展示與評(píng)價(jià)133

實(shí)例九　AI發(fā)芽土豆分揀機(jī)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作135
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：學(xué)習(xí)圖像分類技術(shù)137
任務(wù)一：了解圖像分類的應(yīng)用場(chǎng)景137
任務(wù)二：體驗(yàn)圖像分類的項(xiàng)目流程138
任務(wù)三：認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)集的重要性138
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：數(shù)據(jù)集制作與優(yōu)化139
任務(wù)一：明確分類問(wèn)題需求139
任務(wù)二：數(shù)據(jù)預(yù)處理和劃分139
任務(wù)三：數(shù)據(jù)集的質(zhì)量?jī)?yōu)化140
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：理解模型訓(xùn)練算法與算力140
任務(wù)一：選擇SOTA模型140
任務(wù)二：實(shí)踐模型訓(xùn)練過(guò)程141
任務(wù)三：評(píng)估模型性能142
任務(wù)四：深入理解數(shù)據(jù)、算法、算力的作用142
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：模型推理與優(yōu)化143
任務(wù)一：土豆分類模型推理143
任務(wù)二：了解算力對(duì)模型訓(xùn)練的影響144
任務(wù)三：預(yù)訓(xùn)練模型145
任務(wù)四：進(jìn)行訓(xùn)練參數(shù)的實(shí)驗(yàn)145
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：模型轉(zhuǎn)換和AI應(yīng)用部署146
任務(wù)一：行空板準(zhǔn)備146
任務(wù)二：模型轉(zhuǎn)換146
任務(wù)三：行空板部署147
任務(wù)四：屏幕顯示圖像與文字148
學(xué)習(xí)活動(dòng)六：多模態(tài)交互項(xiàng)目迭代149
任務(wù)一：了解多模態(tài)交互概念150
任務(wù)二：設(shè)計(jì)超聲波檢測(cè)開(kāi)關(guān)150
任務(wù)三：語(yǔ)音輸出152
任務(wù)四：外接舵機(jī)分揀154
學(xué)習(xí)活動(dòng)七：AI發(fā)芽土豆分揀機(jī)項(xiàng)目展示與評(píng)價(jià)156

實(shí)例十　口罩檢測(cè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作157
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：了解機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)158
任務(wù)一：總結(jié)人類與機(jī)器的不同之處158
任務(wù)二：比較機(jī)器與人類的學(xué)習(xí)過(guò)程159
任務(wù)三：了解數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)集159
任務(wù)四：了解機(jī)器學(xué)習(xí)的一般過(guò)程161
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：口罩檢測(cè)項(xiàng)目的制作計(jì)劃與準(zhǔn)備161
任務(wù)一：制訂數(shù)據(jù)集的初步采集計(jì)劃161
任務(wù)二：學(xué)會(huì)使用訓(xùn)練工具161
任務(wù)三：訓(xùn)練模型，觀察測(cè)試模型結(jié)果165
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：自動(dòng)口罩檢測(cè)項(xiàng)目的制作166
任務(wù)一：口罩?jǐn)?shù)據(jù)采集166
任務(wù)二：建立口罩檢測(cè)模型166
任務(wù)三：測(cè)試口罩檢測(cè)模型166
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：口罩檢測(cè)項(xiàng)目效果的升級(jí)—口罩攻防167
任務(wù)一：嘗試“騙過(guò)”檢測(cè)器167
任務(wù)二：訓(xùn)練能防御各種攻擊情況的口罩檢測(cè)器167
任務(wù)三：進(jìn)行口罩檢測(cè)器比賽169


第三篇 人工智能項(xiàng)目實(shí)踐
項(xiàng)目實(shí)踐一：使用攝像頭進(jìn)行人臉識(shí)別并標(biāo)記173
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：導(dǎo)入項(xiàng)目所需的庫(kù)174
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：加載本地圖片175
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：探索人臉檢測(cè)模型175
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：檢測(cè)并標(biāo)記人臉的圖片176
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：實(shí)現(xiàn)完整的攝像頭視頻人臉檢測(cè)177

項(xiàng)目實(shí)踐二：中文分詞技術(shù)在詞云圖生成中的應(yīng)用178
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：導(dǎo)入項(xiàng)目所需的庫(kù)179
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：加載文本數(shù)據(jù)180
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：使用中文分詞技術(shù)對(duì)文本進(jìn)行分詞181
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：生成詞云圖182
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：優(yōu)化詞云圖生成效果183

項(xiàng)目實(shí)踐三：使用目標(biāo)追蹤計(jì)算單擺實(shí)驗(yàn)周期184
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：導(dǎo)入項(xiàng)目所需的庫(kù)，加載單擺視頻185
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：初始化目標(biāo)187
學(xué)習(xí)活動(dòng)三：逐幀追蹤188
學(xué)習(xí)活動(dòng)四：?jiǎn)螖[位置-時(shí)間信息可視化191
學(xué)習(xí)活動(dòng)五：計(jì)算單擺周期195


參考文獻(xiàn)198