前言

越來越多的跡象預示人工智能將是下一次工業革命的核心驅動力，成為人類進步新的推動引擎。2017年7月8日，國務院關于印發《新一代人工智能發展規劃的通知》，把智能機器人作為大力培育發展人工智能新興產業的重點之一，要求實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發和推廣。

目前，我們的基礎教育階段的信息技術教材中雖有一部分機器人的課程，也可以歸類到人工智能領域。但總體上看數量偏少，趣味性不強，具有公司壁壘、價格昂貴、軟件遷移性差等特點都限制了它們的普及和實施。一些發達地區的學校已有一些社團開展人工智能方面的教學實踐，每年也有各級各類的機器人競賽舉行，但總體上看因缺乏系統的教材師資、受設備等條件的制約，目前尚未在中小學全面開設專門的人工智能課程。

在基礎教育階段面向全體學生有效實施人工智能教育是目前亟待解決的問題，機器學習、數據挖掘、人工神經網絡等領域顯然過于高大上，智能機器人的開發與應用涉及感測技術、通信技術、智能技術和控制技術，學生喜聞樂見，是滲透人工智能教育的最佳載體。筆者基于多年的信息技術、科技教育經驗編寫了本書，其中課程的設計注意層次性、趣味性、整合性、平民化及易遷移，本書共有20個智能機器人課程項目，以每個項目平均2課時，每學期20課時計算，可以覆蓋一個學年的學習時間。配套器材每套僅千余元，以三人小組一套配備，每校投入萬余元即可在年級段面向全體學生開設智能機器人創新課程，在賦予機器人智能的實驗過程中享受創造帶來的樂趣。另外，考慮到學生已有Scratch編程基礎，為便于學生遷移，采用mBlock軟件，此軟件的核心還是Scratch 2.0，學生也容易上手。

本書分3部分，第1部分是入門篇，需要正確安裝巡跡傳感器、超聲波傳感器及紅外線接收裝置等，編制指揮機器人完成避障、追光、手勢及紅外線遙控等動作。第2部分是進階篇，有更多傳感器的加入，程序更具智能化，部分機器人的“表演”會讓人目瞪口呆，個性化的創意讓許多配件無處尋覓，需要3D建模打印。第3部分是整合應用篇，除了Aurgia主板及傳感器外，其余諸如外殼、機械傳動配件等均需要學生運用已學的3D建模打印本領，設計、建模、打印。本書項目眾多且層次分明，師生可以在這個“課程超市”中選擇感興趣的，適合自己水平的案例進行制作。本書是基于Arduino開源平臺，圖形化編程的案例資源網絡上日趨豐富，學生有時可以借助相關網絡案例資源對自己的機器人設計進行功能的拓展和完善，融入自己的創意進行二次開發。

基于Arduino的智能機器人課程的教學目標是讓學生了解信息技術發展的前沿，激發其對人工智能技術未來的追求，使其具備面向未來的核心素養。許多項目預設的問題都需要學生運用跨學科的知識來解決，因此本書也可以作為學校進行STEM教育的選修用書。本書中讓人目瞪口呆的智能化機器人具備足夠的吸引力，會讓學生沉浸其中，引導深度學習及高階思維的發生。當然教師也要在其手足無措時適時地給出教學支架引導其探索“人工智能”的旅程。

本書所附光盤中含有各項目的mBlcok程序，高清調試演示視頻等，適用年級為小學六年級或初中低年級，部分難度較大的項目可以作為學校的STEM社團或機器人社團的活動內容。

光盤根目錄與課程設置一致，每節課下有MAX模型、3D打印STL文件、mBlcok程序、演示視頻等子目錄。MAX模型是編者根據案例設計需求構建的，可供借鑒參考。配套的mBlcok程序均通過實際調試，如有錯漏還望批評指正（郵箱：zyc_70@163.com；zhouyingchun@sina.com或50108461@qq.com）！

周迎春

2017年10月