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(lèi)模型14
任務(wù)一：AI體驗(yàn)之分類(lèi)模型訓(xùn)練14
任務(wù)二：用EasyTrain訓(xùn)練圖像分類(lèi)模型14
任務(wù)三：用Python代碼訓(xùn)練圖像分類(lèi)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(chē)55
任務(wù)一：了解無(wú)人駕駛車(chē)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(chē)的組成部分56
任務(wù)四：組裝智能小車(chē)57
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：智能小車(chē)基本運(yùn)動(dòng)59
任務(wù)一：智能小車(chē)開(kāi)發(fā)環(huán)境配置59
任務(wù)二：智能小車(chē)電機(jī)控制60
任務(wù)三：通過(guò)小部件控制智能小車(chē)62
任務(wù)四：智能小車(chē)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(chē)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(lèi)挑戰(zhàn)88
學(xué)習(xí)活動(dòng)一：設(shè)計(jì)姿態(tài)分類(lèi)的算法87
任務(wù)一：理解分類(lèi)87
任務(wù)二：分類(lèi)姿態(tài)87
任務(wù)三：設(shè)計(jì)分類(lèi)90
學(xué)習(xí)活動(dòng)二：用Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)姿態(tài)分類(lèi)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(xiě)函數(shù)94
任務(wù)五：姿態(tài)分類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)100
任務(wù)二：手勢(shì)分類(lèi)效果分析100
任務(wù)三：提升分類(lèi)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(huà)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(lèi)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(lèi)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(hù)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(huà)面111
任務(wù)三：結(jié)合推理代碼完善用戶(hù)交互界面112
任務(wù)四：使用用戶(hù)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(lèi)技術(shù)137
任務(wù)一：了解圖像分類(lèi)的應(yīng)用場(chǎng)景137
任務(wù)二：體驗(yàn)圖像分類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)與機(jī)器的不同之處158
任務(wù)二：比較機(jī)器與人類(lèi)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