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編輯推薦: |
初识编程,了解基础编程概念;
项目式学习,熟悉程序运行过程;
训练计算思维,从问题出发进行分析。
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內容簡介: |
这是一段妙趣横生的学习之旅的起点,在这段旅程中你将会拥有一位可爱又机智的新朋友AI 猫。他会陪你一起锻炼身体、跳舞、画画、背单词、算算术来学习新本领,通过这些课程和游戏你会了解到一些基本计算思维概念,这些都是你没有听说过的新事物,比如消息、循环、条件判定、变量、表达式、函数、静态列表、动态列表、文件、二分搜索等,在学习和运用这些新知识的过程中,你会渐渐发现,建立一种思维方式可以让复杂的问题变得更简单。快和AI 猫一起开始这段旅程吧!
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關於作者: |
李明,现任美国加州州立大学计算机系正教授,毕业于上海交通大学并在美国德州大学获得计算机科学博士学位。李教授拥有近20年的计算机教学和科研经历,擅长以螺旋式内容结构来讲解深奥的编程思维,同时以科学的课程体系来训练学生,深受家长和同学们的认可。 李明,现任加州州立大学计算机科学系终身教授,计算机网络和多媒体专家。2013-2017年间曾担任计算机系系主任。毕业于上海交通大学并在美国德州大学达拉斯分校获得计算机博士学位。2017年被弗雷斯洛大学附属高中聘为计算机兴趣课授课教师,并开始在国内进行计算机编程启蒙工作,已成为近2000名大中小学生的编程启蒙老师。
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目錄:
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目录
前言
第1 章 初识AI 猫 1
1 AI 猫是何方人物? 2
2 AI 猫造型 2
3 AI 猫都会做什么? 5
第2 章 AI 猫的体育锻炼 8
1 走来走去 9
2 跑步向前 13
3 蹦蹦跳跳 14
4 寻找目标 17
5 本章小结 20
第3 章 AI 猫的艺术学习22
1 小猫跳舞 23
2 放音响 24
3 灯光效果 28
4 音乐演奏 29
5 形状绘制 34
6 本章小结 41
第4 章 AI 猫学英语43
1 认识英文字母 44
2 单词记忆 52
3 单词测试 55
4 成绩报告 59
5 本章小结 64
第5 章 AI 猫学数学 66
1 加一减一 67
2 加法和减法 70
3 高斯连加 77
4 循环猜数 81
5 二分猜数 85
6 本章小结 89
第6 章 AI 猫做项目92
1 项目设计 93
2 素材准备 96
3 代码编写 97
4 项目测试 104
5 项目优化 109
6 本章小结 114
第7 章 AI 猫迷宫找路119
1 营救AI 猫 120
2 形影不离 123
3 远程遥控 127
4 自谋出路 129
5 左手法则 136
6 迷宫寻宝 140
7 本章小结 145
第8 章 下一段旅途147
1 人工智能应用的特点 148
2 有趣的人工智能应用 149
3 计算思维的重要性 150
4 小学生如何学习人工智能? 152
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內容試閱:
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前言
自从2007 年以来,我在美国加州举办了近10 年的编程探索特色夏令营,在弗雷斯诺的大学附属高中担任编程课老师,并对幼儿园老师们进行ScratchJr的培训。2017 年夏天以来,我又针对中国的中小学生相继开设了多次线上课程,如《Scratch 零基础趣味编程》《Scratch 计算思维和人工智能应用》《Scratch算法和人工智能》《从Scratch 到PythonC 》和《Python 算法和人工智能》。这些课程是我在青少年中进行编程和人工智能教育的有益尝试,获得了很多家长和学生的好评和认可。受此鼓舞,我很高兴有机会将这些课程的精髓以一种系统的方式和更多的读者分享。
作为一个拥有二十年大学教学经验的计算机科学系教授和十几年青少年编程启蒙的工作者,我认为人工智能教育要归宗溯源,以人为本。青少年人工智能教育应该注重逻辑思维、创新能力和执行力的培养和提升,而不应进行太多的职业阶段技能的培训。人工智能的教学应该和义务教育的总体精神相一致并有利于辅助提高学生多个学科的学习水平。
基于以上理念和实践,我设计了编程思维启蒙篇和Scratch 编程篇人工智能学习系列。此系列循序渐进,由浅入深,以人工智能应用为线索,逐步引入计算思维的基本概念和一些人工智能的基本相关算法。
关于本书
《少儿人工智能学习之旅:编程思维启蒙》是本系列的第一本书,适合6 ~ 10 岁的小朋友进行启蒙阶段的学习。对于这个阶段的孩子来说,没有合适的学习入口是非常难以适应的。美国麻省理工学院(MIT)媒体实验室开发的Scratch 将常用的程序过程进行分类,创建了多种积木,使得使用者可以采用拖拽积木的形式来快速地进行程序设计和实现。在低龄儿童中开始积木式的图形界面编程有利于孩子快速理解程序运行环境和执行的全过程。
本书在架构上采用目前STEAM 教学当中流行的PBL(项目式学习),即从实际应用出发,从问题本身的要求出发,通过自然的分析、讨论、引导、举例,引领同学们逐步在问题思考和编程训练中领会和实践计算思维。在内容的设计上我采用了同学们普遍喜爱的各种益智应用和游戏,并引入大量的基本计算思维概念,如消息、循环、条件判定、变量、表达式、函数、静态列表、动态列表、文件等。在此基础上加入了一些基本的算法思维,如二分搜索。在难度上,本书采用螺旋式上升的方式,提前介绍一些重要概念,然后在后面的应用中进行更加细节的讲述。
本书在编程的过程中适时引入了大量的编程知识。这些知识不但涵盖了计算思维中的核心概念和编程结构,还包括项目生态和流程图等对于提高编程素养至关重要的框架性内容,对加深同学们对编程认识具有关键作用。
本书从一开始就给读者建立一个基本的编程学习观念,那就是在实践中学习(Learn by Doing。只有认真完成书中每一个具体的程序,才能深入领会和真正掌握书中讲解的各种方法和思想。
什么是计算思维?
计算机科学先驱狄克斯特拉(Edsger Wybe Dijkstra)曾经说,人类的思维方式受所使用工具的深刻影响。我们所处的时代是一个每天都和计算机以及各种智能设备直接交互的全新智能时代。我们的思维也要从以前的算术思维和方程思维升级演化到和智能时代相适应的新的思维计算思维。
编程看起来是一个直接运用编程语言及其运行环境进行软件应用开发的一个工作,其核心却不是学习编程语言本身。事实上,所有的编程语言都有共同的概念和模块(如变量、条件判定、循环、函数)和解决问题的方法(如递归、分而治之、动态规划等)。所以,学习编程的根本在于熟悉和掌握核心的概念、思维和算法,即计算思维。计算思维首先对问题进行分析和抽象,定义变量列表等数据组织结构,然后以条件判定,循环迭代,或者递归来表达问题的解决方案,之后通过编程来进行方案的执行和评估优化。计算思维是一种普适思维方法和基本技能,所有人都应该积极学习并使用,而非仅限于计算机科学家。
什么是Scratch 编程语言?
美国麻省理工媒体实验室在2009 年推出了针对8 ~ 16 岁的义务教育阶段青少年的编程学习软件Scratch。Scratch 取名于调音师(CD)经常使用的撮碟操作,寓意这个软件能够让小朋友们将声音、动作、绘画、图片等按照一定的逻辑和计算融合在具体的场景之中。和很多启蒙编程系统一样,Scratch采用积木拖拽式的编程方法,支持包括中文的几十种常用语言,模块设计明晰,非常有利于积木拼接。Scratch 提供在线和离线编辑器两种开发模式,支持各种操作系统和浏览器。
在进入第1 章之前, 请家长到网址http:scratch.mit.edudownload 下载Scratch 3.0 离线编辑器,也可以打开网页https:scratch.mit.eduprojectseditor 直接使用在线编辑器。
致谢
我于2017 年开始在深圳青青莲子的在线平台上讲授在线编程课,在此非常感谢该公司CEO 张淑萍女士的支持和助教姜泽宇先生的协助。我也想感谢过去三年里跟随我一起学习的同学和家长们,我为他们取得的成绩深感骄傲。最后,我也感谢家人对我在繁忙的科研教学行政工作之余创作本系列书的支持、鼓励和默默付出。
扫描书中二维码可观看案例视频讲解,源代码扫描下方二维码即可获得。
李明
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