編程教育與創(chuàng)客

編程教育與創(chuàng)客

做有未來(lái)的教育2021/6/271科技的發(fā)展日新月異機(jī)器人主播新聞2021/6/272科技的發(fā)展日新月異無(wú)人機(jī)打劫2021/6/273人工智能的發(fā)展2021/6/274人工智能將引領(lǐng)人類第四次工業(yè)革命–智能化時(shí)間18世紀(jì)末工業(yè)1.0創(chuàng)造了機(jī)器工廠的“蒸汽時(shí)代”20世紀(jì)初電力廣泛應(yīng)用蒸汽機(jī)信息物聯(lián)系統(tǒng)1970年代初今天工業(yè)2.0將人類帶入分工明確、大批量生產(chǎn)的流水線模式和“電氣時(shí)代”工業(yè)3.0應(yīng)用電子信息技術(shù)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平自動(dòng)化、信息化工業(yè)4.0開(kāi)始應(yīng)用信息物理融合系統(tǒng)（CPS）復(fù)雜度悄悄來(lái)臨互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正在終結(jié)人工智能機(jī)器人交通工具（即無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛等）VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）2021/6/275AIRoadmap2021/6/276AIRoadmap2021/6/2772021/6/278展開(kāi)深度為4的博弈樹(shù)本方本方本方對(duì)方對(duì)方Ply1Ply3Ply4Ply2Ply0根節(jié)點(diǎn)為當(dāng)前局面葉節(jié)點(diǎn)為展開(kāi)終點(diǎn)雙方輪流出手偶數(shù)層為本方奇數(shù)層為對(duì)方2021/6/279從PH到CPH的人類空間演變并未結(jié)束，而正在深化。AI走向3.0正是這種深化演變?yōu)榈囊粋€(gè)結(jié)果AI2.0互聯(lián)網(wǎng)多媒體、傳感器人機(jī)交互自主裝備大數(shù)據(jù)新一代人工智能自主智能系統(tǒng)群體智能智能大數(shù)據(jù)跨媒體智能人機(jī)混合增強(qiáng)智能AI走向3.0認(rèn)知智能能理解會(huì)思考感知智能能聽(tīng)會(huì)說(shuō)、能看會(huì)認(rèn)計(jì)算智能能存會(huì)算新一代AI的技術(shù)方向2021/6/2710深層次分析：世界正從原來(lái)的二元空間進(jìn)入新的三元空間世界原來(lái)是二元空間:人類社會(huì)空間（H）和物理空間（P）。但近年來(lái)，信息力量的迅速壯大，已長(zhǎng)成除P、H兩極之外的新一極：信息空間（C）。信息來(lái)自于人類社會(huì)：書(shū)籍、交流、媒體、計(jì)算機(jī)信息開(kāi)始互聯(lián)：互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊和搜索信息繞過(guò)人類，直接來(lái)自于物理世界：傳感器和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)：信息快速膨脹，人類已無(wú)法單獨(dú)處理從大數(shù)據(jù)必然會(huì)走向大知識(shí)，并推動(dòng)人類認(rèn)識(shí)與控制能力的大變化近50年來(lái)，信息空間成長(zhǎng)壯大的歷程2021/6/2711語(yǔ)音識(shí)別大數(shù)據(jù)智能自然語(yǔ)言理解…圖像識(shí)別聊天界面（小冰）語(yǔ)音助手（Siri）翻譯（谷歌）語(yǔ)音記錄（訊飛）智能音箱（亞馬遜Echo）PC智能交互智能手機(jī)交互智能記錄、搜索智能翻譯智能家居（已售出1000萬(wàn)臺(tái)）（理論與基礎(chǔ)技術(shù)）（技術(shù)研究）（應(yīng)用研發(fā)）（商業(yè)技術(shù)模式）（產(chǎn)品開(kāi)發(fā)）智能音箱（亞馬遜、谷歌、蘋(píng)果、京東……）開(kāi)放平臺(tái)APP應(yīng)用軟件嵌入硬件語(yǔ)音打車叫外賣查詢…………掃地機(jī)器人冰箱手機(jī)汽車已有一萬(wàn)余種應(yīng)用新一代AI應(yīng)用-什么最火新一代AI的新理論、新技術(shù)、新平臺(tái)將和社會(huì)心需求相結(jié)合，形成廣泛的新應(yīng)用，顯示出強(qiáng)大的延展性和滲透性：智能語(yǔ)箱2021/6/2712機(jī)器人越來(lái)越智能

2021/6/2713

現(xiàn)代機(jī)器人隨著社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)器人的種類功能也越來(lái)越多，它們不僅能工作、服務(wù)人類，還能供人們娛樂(lè)！你可以教機(jī)器人下棋想一想，深藍(lán)為何能擊敗卡斯帕羅夫？

2021/6/2714工業(yè)機(jī)器人——工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)

1954年，電子學(xué)家德沃爾獲得了一項(xiàng)“可編程序機(jī)械手”的專利。1959年，英格伯格和德沃爾設(shè)計(jì)出了世界上第一臺(tái)真正實(shí)用的工業(yè)機(jī)器人，名叫“尤尼梅特”。世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人“尤尼梅特”正在生產(chǎn)線上工作1961年，英格伯格和德沃爾籌辦了世界上第一家專門(mén)生產(chǎn)機(jī)器人的工廠——“尤尼梅特”公司。

1961年，英格伯格也被人們譽(yù)為“工業(yè)機(jī)器人之父”。2021/6/2715——工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)在焊接機(jī)器人代替人類從事危險(xiǎn)的焊接工作焊接時(shí)，可以精確地焊接很復(fù)雜的部分

機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線

2021/6/2716裝配機(jī)器人從事簡(jiǎn)單的重復(fù)性的組裝工作可以像人手一樣進(jìn)行組裝機(jī)器人及輸送線物流自動(dòng)化系統(tǒng)2021/6/2717噴漆機(jī)器人可以完成對(duì)人體有害的噴漆工作能夠?qū)⑽矬w表面噴得很平滑大型噴漆機(jī)器人日本推出全球最大的工業(yè)機(jī)器人2021/6/2718空間機(jī)器人

具有高智能的空間機(jī)器人可克服惡劣的自然條件，代替人類去探索宇宙的奧秘！

MARSOKHOD火星探測(cè)車

丹蒂（ANTE）機(jī)器人

ANTE是美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)為探行星做準(zhǔn)備而研制的，高3米，寬2米，重400千克。2021/6/2719

海洋機(jī)器人

海底蘊(yùn)藏著十分豐富的生物和礦產(chǎn)資源，因此，海洋開(kāi)發(fā)與太空開(kāi)發(fā)同等重要！

深飛（DeepFlight）1號(hào)潛水器“

雙鷹”水下機(jī)器人無(wú)人遙控潛水艇2021/6/2720

極限操作機(jī)器人

代替人類在核反應(yīng)堆、空間、深海、災(zāi)區(qū)等危險(xiǎn)地帶工作，從事許多人所不能及的工作！

日本研制的一種用于極限作業(yè)的機(jī)器人

處理核事故的機(jī)器人

防災(zāi)機(jī)器人《返回2021/6/2721

醫(yī)用機(jī)器人

傳統(tǒng)意義上，醫(yī)生用雙手手術(shù)，現(xiàn)在可以用機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)！醫(yī)生發(fā)號(hào)施令，機(jī)器人惟命是從，雙方優(yōu)長(zhǎng)互補(bǔ)，達(dá)到“珠聯(lián)璧合”。正在工作的機(jī)器人機(jī)器人配合醫(yī)生做手術(shù)《返回這種名叫“利薩”的機(jī)器手為病人做手術(shù)2021/6/2722

軍用機(jī)器人

很多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始考慮在軍事方面投入研究！早在第二次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)人就研制并首次使用了掃雷和反坦克用的遙控爆破機(jī)器人，美國(guó)人則研制出遙控飛行機(jī)器人，這些可以稱得上是原始的機(jī)器人武器。

“徘徊者”偵察機(jī)器人遙控掃雷車無(wú)人機(jī)

《返回2021/6/2723“土撥鼠”（右）和“野?！保ㄗ螅┡疟瑱C(jī)器人

高空無(wú)人偵察機(jī)微型無(wú)人機(jī)2021/6/2724仿人形機(jī)器人是多門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科、多項(xiàng)技術(shù)的集成，代表了機(jī)器人的尖端科技，它不僅是一個(gè)國(guó)家高科技水平的重要標(biāo)志，也在人類生產(chǎn)、生活中有著廣泛用途。在這方面，日本處于世界領(lǐng)先水平。仿人形機(jī)器人新型仿真機(jī)器人NEC具有會(huì)話識(shí)別功能的機(jī)器人《返回2021/6/2725索尼3SR-3X機(jī)器人表演金雞獨(dú)立本田的雙足步行機(jī)器人“ASIMO”2021/6/2726這個(gè)外觀為銀色的機(jī)器人ASMIO的步行速度為1.6公里/小時(shí)日本索尼公司推出的這款機(jī)器人

只有50厘米高、5公斤重，24個(gè)關(guān)節(jié)保證他能完成起立、單腿站立、題球、跳舞等動(dòng)作。2021/6/2727各種機(jī)器人不斷吸引我們的眼球，不斷搶占頭條。除了AlphaGo，AlphaZero，還有美國(guó)波士頓的大狗，中國(guó)也有類似的產(chǎn)品?？梢源蚱古仪虻臋C(jī)器人。日本的能與人語(yǔ)音加表情的交流的人形機(jī)器人。掃地機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入了很多家庭。人們關(guān)注各種機(jī)器人的消息，甚至飯館里刀削面的自動(dòng)機(jī)器扮成人的樣子也來(lái)?yè)屨碱^條。2021/6/2728波士頓動(dòng)力再曝視頻！機(jī)器人上躥下跳視察工地2021/6/27292021/6/2730中學(xué)信息課即將產(chǎn)生的變化新課標(biāo)提出的核心素養(yǎng)：《課程標(biāo)準(zhǔn)》明晰了信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“信息意識(shí)”、“計(jì)算思維”、“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”、“信息社會(huì)責(zé)任”等四個(gè)核心內(nèi)容。明顯地，課程將由目前的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用培訓(xùn)，轉(zhuǎn)向信息科學(xué)的研究，以計(jì)算思維為核心的編程教育提上日程。2021/6/2731中學(xué)信息課將由側(cè)重電腦軟件應(yīng)用培訓(xùn)，轉(zhuǎn)向信息學(xué)這門(mén)科學(xué)。轉(zhuǎn)向以計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)處理信息的科學(xué)。走出為某軟公司培育市場(chǎng)的尷尬境地。大數(shù)據(jù)，云計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)的背后是一行行的代碼在運(yùn)行。這給了編程教育肥沃的土壤和廣闊的空間。各種智能機(jī)器人正在快速進(jìn)入我們的生活會(huì)寫(xiě)新聞的機(jī)器人效率奇高。汽車工廠里大量的機(jī)器人取代了人的工作。銀行里引入大批機(jī)器人取代人的工作甚至連傳統(tǒng)的ATM自動(dòng)柜員機(jī)都開(kāi)始下崗了，新一代AI智能機(jī)器人大大解放人的雙手，簡(jiǎn)單勞動(dòng)都會(huì)被逐步取代，甚至部分程序員也將會(huì)失業(yè)，因?yàn)楹?jiǎn)單的編程也將由會(huì)編程的機(jī)器人自動(dòng)生成。2021/6/2732工業(yè)4.0，AI3.0時(shí)代背景下，給編程教育提供了強(qiáng)有力的背書(shū)。2021/6/2733大家學(xué)校里中小學(xué)生可以參加的機(jī)器人類比賽都有哪些呢？2021/6/2734足球，籃球，滅火。。。。偏硬件和偏軟件。2021/6/2735偏硬件側(cè)重機(jī)械部件的質(zhì)量，動(dòng)力要足，要足夠結(jié)實(shí)。比如對(duì)抗性很強(qiáng)的機(jī)器人足球，機(jī)器人籃球等項(xiàng)目。偏軟件的側(cè)重解決問(wèn)題，要能更精細(xì)的控制，有足夠的反饋調(diào)節(jié)。比如機(jī)器人軌跡賽等技巧性強(qiáng)的項(xiàng)目。如果要取得更好的成績(jī)，就要在算法上多下功夫，比如引入PID算法精確控制。2021/6/2736介紹我校自己的情況2021/6/2737鄭州市第十一中學(xué)學(xué)校為國(guó)家培養(yǎng)了大批的科技創(chuàng)新人才，中國(guó)首位女航天員劉洋；德國(guó)漢堡科學(xué)院院士、國(guó)際智能機(jī)器人領(lǐng)域頂尖專家張建偉；省科學(xué)院化學(xué)研究所所長(zhǎng)趙天增；省優(yōu)秀專家許還春等都是學(xué)校的知名校友。劉洋（1997屆校友）

張建偉（1980屆校）2021/6/2738硬件建設(shè)，為科普教育提供必要條件2016年12月，我校星火創(chuàng)客空間正式揭牌。教學(xué)裝備先進(jìn)，配套硬件設(shè)施完善，建筑面積近1000平方米。2021/6/2739學(xué)校辦學(xué)特色日漸凸顯，創(chuàng)客教育成果喜人。2016屆學(xué)生婁晨耀在全國(guó)信息學(xué)奧賽中榮獲金牌，并順利考入清華大學(xué)；2017屆學(xué)生薛天揚(yáng)獲得全國(guó)信息學(xué)奧賽冬令營(yíng)銅牌；2019屆朱少本在同項(xiàng)比賽中與武漢大學(xué)成功簽約；2021/6/2740科技活動(dòng)，為教育注入活力2018年在第32屆河南省青少年科技創(chuàng)新大賽中，我校八名學(xué)生榮獲一等獎(jiǎng)；2021/6/2741科技活動(dòng)，為教育注入活力在第十九屆全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)，白童瑜高中組程序設(shè)計(jì)作品《趣味答題》、朱邦元3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)《自動(dòng)播種機(jī)器人》榮獲全國(guó)一等獎(jiǎng)；田鑫的二維動(dòng)畫(huà)《繪愛(ài)》榮獲全國(guó)二等獎(jiǎng)，機(jī)器人籃球榮獲全國(guó)二等獎(jiǎng)；機(jī)器人足球、BotBall榮獲全國(guó)三等獎(jiǎng)。2021/6/2742科技活動(dòng)，為教育注入活力在機(jī)器人競(jìng)賽中，多次在省市科協(xié)、電教館舉行的機(jī)器人比賽獲得一等獎(jiǎng)；2018年，我校獲得FIRST科技挑戰(zhàn)賽鄭州賽區(qū)的聯(lián)盟冠軍，晉級(jí)全國(guó)總決賽，并在決賽中取得一等獎(jiǎng)；2021/6/2743參加電腦制作活動(dòng)中獲獎(jiǎng)學(xué)生使用APPinverter開(kāi)發(fā)制作作品：并在本年度中小學(xué)電腦制作活動(dòng)中獲獎(jiǎng)：2021/6/2744關(guān)于青少年編程普及活動(dòng)每學(xué)期利用信息技術(shù)課堂面向全體學(xué)生開(kāi)展了“編程一小時(shí)”活動(dòng)，普及編程基礎(chǔ)知識(shí)。2021/6/2745關(guān)于少兒編程2021/6/27462021/6/27472021/6/27482021/6/2749全球的“鄭州編程一小時(shí)活動(dòng)”美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬及各方名人力推2021/6/2750青少年編程入門(mén)的語(yǔ)言Scratch是一種非常好的少兒編程語(yǔ)言。對(duì)其他編程初學(xué)者也有很高的學(xué)習(xí)價(jià)值。在沒(méi)有英文基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)操作不熟練的情況下也能體驗(yàn)編程。Python也是另一種很好的語(yǔ)言。2021/6/2751Python是全世界最受歡迎的程序語(yǔ)言之一(

world’smostpopular

)

。如果不特別說(shuō)明，你可能每天在使用Python寫(xiě)成的軟件而不知道。像許多著名的公司跟組織如Google,NASA,BankofAmerica,Disney,CERN,YouTube,Mozilla,TheGuardian，已經(jīng)使用Python開(kāi)發(fā)了大量且廣泛的應(yīng)用程序。我們信息奧賽訓(xùn)練的OJ最初是由婁晨耀用python開(kāi)發(fā)的。2021/6/2752Python特點(diǎn)1.易于學(xué)習(xí)：Python有相對(duì)較少的關(guān)鍵字，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，和一個(gè)明確定義的語(yǔ)法，學(xué)習(xí)起來(lái)更加簡(jiǎn)單。2.易于閱讀：Python代碼定義的更清晰優(yōu)雅。3.易于維護(hù)：Python的成功在于它的源代碼是相當(dāng)容易維護(hù)的。4.一個(gè)廣泛的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)：Python有豐富的庫(kù)，跨平臺(tái)的，在UNIX，Windows和Macintosh兼容很好。5.更接近于人類的日常語(yǔ)言和行為，同等情況下，代碼量小，程序員可以更專注于設(shè)計(jì)程序，開(kāi)發(fā)效率高。比如變量可直接使用不需聲明，天生支持高精度。6.可移植：基于其開(kāi)放源代碼的特性，Python已經(jīng)被移植（也就是使其工作）到許多平臺(tái)。7.可擴(kuò)展：如果你需要一段運(yùn)行很快的關(guān)鍵代碼，或者是想要編寫(xiě)一些不愿開(kāi)放的算法，你可以使用C或C++完成那部分程序，然后從你的Python程序中調(diào)用。2021/6/2753是浙江等高考考試的語(yǔ)言山東小學(xué)正在推廣的編程語(yǔ)言大學(xué)也在推廣的語(yǔ)言最接近人類自然語(yǔ)言的語(yǔ)言號(hào)稱“人工智能語(yǔ)言”2021/6/2754介紹一輛python編程控制的小車小車的特點(diǎn)集成度高支持micropython，Java等語(yǔ)言直接控制2021/6/2755Microbit板子集成度高5*5顯示點(diǎn)陣；加速度傳感器，并提供了三軸的感應(yīng)數(shù)據(jù)并包含了手勢(shì)感測(cè)的算法，電子陀螺儀，無(wú)線，兩個(gè)按鈕等等無(wú)驅(qū)模式，不需要安裝驅(qū)動(dòng)。引腳做成插卡式，可以microusb接口供電2021/6/2756BBC的microbit宣傳片

/microbit-video-education-04052017-nomusic.mp4#t=22021/6/27572021/6/27582021/6/2759一些microbit作品的例子2021/6/27602021/6/27612021/6/27622021/6/27632021/6/27642021/6/27652021/6/27662021/6/27672021/6/2768baseball-pitch-counter2021/6/2769編程控制小車1、helloworld2、笑臉3、檢測(cè)按鈕4、時(shí)間檢測(cè)5、超聲波感應(yīng)器和運(yùn)動(dòng)2021/6/2770開(kāi)源電子編程類創(chuàng)客的難點(diǎn)分析開(kāi)源硬件編程一般需要的編程能力并不高，主要門(mén)檻在于硬件接口不熟悉，需要連接硬件（有些還需要電烙鐵焊接）和記住各種接口命令和使用方法，這個(gè)門(mén)檻攔住了大量的初學(xué)者。各硬件廠家互不兼容，零部件接口不通用，難以選擇。每次上課需要準(zhǔn)備的工作很多，課后的收尾工作也麻煩，零部件易丟失。主要考察動(dòng)手組裝硬件的能力更多一些，只有少數(shù)需要較高的思維難度，比如機(jī)器人軌跡賽，如果使用PID等深度在線干預(yù)的算法，機(jī)器人的表現(xiàn)將非同一般，拿大獎(jiǎng)就容易多了。而機(jī)器人足球，機(jī)器人籃球更多的是依賴硬件的質(zhì)量取勝，比如電機(jī)的功率和速度，堅(jiān)固的骨架等等。2021/6/2771helloworld！程序員的第一句話："helloworld!"，可以用microbit很簡(jiǎn)單的顯示出來(lái)。第一行：frommicrobitimport*告訴MicroPython所需的包，所有需要的東西都在一個(gè)模塊microbit中?！?”在Python中的意思是“所有”，所以，這句話的意思是，“從microbit包中導(dǎo)入所有的模塊”。第二行：display.scroll("HelloWorld!")讓microbit滾動(dòng)顯示字符串“helloworld!”，調(diào)用microbit包中display的scroll()方法顯示“HelloWorld!”frommicrobitimport*display.scroll("HelloWorld!")2021/6/2772Images（圖像）Microbit配備5*5格紅色LED燈，使用micropython，讓你領(lǐng)略藝術(shù)圖案。Micropython擁有許多內(nèi)置圖片用于顯示。例如：開(kāi)發(fā)板顯示圖片HAPPY相信你能記住第一行的內(nèi)容。第二行使用display的show()方法顯示一個(gè)內(nèi)置圖像。想要顯示HAPPY這個(gè)圖片，要調(diào)用Image類的HAPPY方法。我們使用show()來(lái)顯示它，并且要將使用的內(nèi)容放到（）括號(hào)中間。frommicrobitimport*display.show(Image.HAPPY)2021/6/2773按鈕microbit的LED左右兩側(cè)各有一枚按鍵，標(biāo)記為A和B。我們可以通過(guò)一些方法讓microbit在按鈕被按下時(shí)做出反應(yīng)。屬性button_a：A按鈕，按鈕左下角有A字符button_b：B按鈕，按鈕右上角有B字符示例這個(gè)程序的功能：記錄10秒內(nèi)，A按鍵被按下的次數(shù)，并在10秒后將次數(shù)滾動(dòng)顯示出來(lái)。frommicrobitimport*sleep(10000)display.scroll(str(button_a.get_presses()))2021/6/2774事件循環(huán)通常你需要你的程序掛起來(lái)等待某事發(fā)生或者一直運(yùn)行。為此，您可以循環(huán)一段代碼。該代碼定義了如何對(duì)某些預(yù)期事件（如按下按鈕）做出反應(yīng)。這段程序檢測(cè)microbit的啟動(dòng)時(shí)間，如果小于10秒，顯示"1",大于10秒，顯示"0"。frommicrobitimport*whilerunning