序一　寫(xiě)給大朋友們
2020年年底，杭州的初二學(xué)生陸原，為了幫助患有阿爾茨海默病的大外婆能夠想起身邊的親人和回家的路，設(shè)計(jì)出了一個(gè)智能工具 勿忘我出行伴侶。這個(gè)完全由陸原同學(xué)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的作品，利用Arduino主控板、紫外線傳感器、AI攝像頭等開(kāi)源硬件，圖形化編程與3D打印技術(shù)，巧妙地實(shí)現(xiàn)了設(shè)想的功能。這個(gè)作品，也成為2020年科創(chuàng)教育出圈的熱點(diǎn)，各大媒體相繼點(diǎn)贊、轉(zhuǎn)發(fā)，還登上了包括中央廣播電視總臺(tái)《新聞直播間》《我愛(ài)發(fā)明》等電視欄目。在節(jié)目中，陸原同學(xué)分享了整個(gè)作品的設(shè)計(jì)過(guò)程，給筆者帶來(lái)了極大的觸動(dòng)。一是作為一名科創(chuàng)教育老師，看到越來(lái)越多的學(xué)生，真正地?fù)碛辛藙?chuàng)客思維，即用自己具備的技能解決實(shí)際生活中的問(wèn)題，因而感到非常欣慰。二是作品所得到的社會(huì)關(guān)注度、認(rèn)可度，也在一定程度上反映了國(guó)家近年來(lái)對(duì)科創(chuàng)教育的重視和努力開(kāi)始有所收獲。
觸動(dòng)之余，我們可以將目光聚焦到兩個(gè)關(guān)鍵詞：編程和人工智能。首先，個(gè)關(guān)鍵詞編程，作為學(xué)習(xí)開(kāi)源硬件、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等相關(guān)技術(shù)的必要基礎(chǔ)，想要實(shí)現(xiàn)像勿忘我這樣的作品功能，首先需要具備的正是編程能力。圍繞編程，一方面，我們看到的是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外皆越發(fā)重視青少年編程學(xué)習(xí)，包括芬蘭、日本、美國(guó)等國(guó)以及我國(guó)越來(lái)越多的省市紛紛開(kāi)始將編程課納入中小學(xué)課程；編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也如雨后春筍般紛紛涌現(xiàn)。另一方面，市場(chǎng)的過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)、家長(zhǎng)的焦慮情緒，又激發(fā)出了另一種聲音：少兒編程教學(xué)就是噱頭，孩子們根本不需要從小學(xué)習(xí)編程。于是，許多人又陷入了這樣的沉思到底要不要讓我的孩子學(xué)習(xí)編程？學(xué)編程到底又是為了什么？
筆者認(rèn)為，編程尤其是其中適合低年級(jí)學(xué)生入門學(xué)習(xí)的圖形化編程，首先是需要被客觀看待的，同時(shí)也要正視它的價(jià)值。教育學(xué)理論指出，7~12歲，是孩子邏輯思維的形成期。而對(duì)圖形化編程的學(xué)習(xí)，其實(shí)是一種非常直接的訓(xùn)練邏輯思維的方式，編程的過(guò)程也可以看作是一種讓邏輯可視化的過(guò)程。以生活中常見(jiàn)的樓道燈為例，想要通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)聲控、光控亮燈的效果，學(xué)生首先需要自己選擇以什么樣的順序依次排列判斷條件，或選擇通過(guò)與模塊連接兩個(gè)核心條件從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)判斷，以及學(xué)生需要自行設(shè)計(jì)觸發(fā)亮燈的具體條件、亮燈的持續(xù)時(shí)間等。每一步的設(shè)計(jì)，都是學(xué)生邏輯思維的展現(xiàn)。
此外，圖形化編程的迅速反饋以及程序的易讀性，令學(xué)生無(wú)論是在任何一個(gè)階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，都能夠高效地回過(guò)頭再分析、試錯(cuò)，直到終成功。這樣編寫(xiě)-測(cè)試-調(diào)整-再測(cè)試的周期是非常短的，因而在這個(gè)過(guò)程中逐步建立起的還有試錯(cuò)思維，以及面對(duì)失敗的正確心態(tài)。后，正如上面所舉的樓道燈的例子，實(shí)則有多種程序設(shè)計(jì)方式，問(wèn)題的解法永遠(yuǎn)不止一種這樣的教學(xué)場(chǎng)景，對(duì)每個(gè)學(xué)科來(lái)說(shuō)，都是難能可貴的。所以我們說(shuō)，圖形化編程的學(xué)習(xí)，有其重要性和必要性。
明確了學(xué)習(xí)編程的價(jià)值，另一個(gè)值得討論的問(wèn)題就是，孩子們需要花多少時(shí)間去學(xué)習(xí)圖形化編程。這個(gè)問(wèn)題的答案，其實(shí)需要我們換一個(gè)角度去看待編程學(xué)習(xí)。作為一種培養(yǎng)思維能力的手段，筆者更愿意將圖形化編程學(xué)習(xí)定位為一種素質(zhì)教育。正如孩子們學(xué)習(xí)音樂(lè)、美術(shù)，在校內(nèi)，這是提升學(xué)生整體素質(zhì)的必修學(xué)科；而在校外，我相信大部分家長(zhǎng)更多是為了幫助孩子陶冶情操、激發(fā)興趣、培養(yǎng)藝術(shù)鑒賞能力，而不是為了培養(yǎng)孩子將來(lái)一定要成為音樂(lè)家、畫(huà)家，走上藝術(shù)道路以此謀生。類比圖形化編程，也是一樣的。孩子們從小學(xué)編程，不是為了成為程序員，更多是為了培養(yǎng)邏輯思維、計(jì)算思維等新時(shí)代所必不可少的信息素養(yǎng)。如果孩子們展現(xiàn)出了興趣和天賦，就可以考慮花更多的精力，進(jìn)行更專業(yè)的學(xué)習(xí)。而且，圖形化編程的入門非常簡(jiǎn)單，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單動(dòng)畫(huà)、游戲、工具項(xiàng)目，孩子很容易從學(xué)習(xí)中獲得成就感。所以，不需要焦慮，花一點(diǎn)點(diǎn)課余時(shí)間，學(xué)一點(diǎn)圖形化編程，會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
接下來(lái)，我們?cè)倬劢沟搅硪粋�(gè)關(guān)鍵詞人工智能（AI）�，F(xiàn)如今人工智能時(shí)代廣泛出現(xiàn)在新聞、自媒體、教育市場(chǎng)中，人工智能教育，就如前幾年的編程教育一樣，正處于熱潮中。我們當(dāng)然要在過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)中吸取教訓(xùn)，而筆者吸取教訓(xùn)的方式，就是對(duì)人工智能入門教學(xué)的具體定位孩子們?cè)诰邆浞浅：?jiǎn)單的圖形化編程能力的基礎(chǔ)上，能夠親手設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)人工智能的相關(guān)功能，體驗(yàn)人工智能應(yīng)用，獲得快樂(lè)和成就感，啟蒙對(duì)人工智能的興趣與理解。將這樣的定位付諸實(shí)踐后，本書(shū)就誕生了。
本書(shū)編寫(xiě)成功得益于Mind 編程軟件的成熟。Mind 除了具備完整的圖形化編程功能，也支持IoT（物聯(lián)網(wǎng)）、機(jī)器學(xué)習(xí)、KNN物體分類、PoseNet姿態(tài)追蹤、ASR（自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別）、文字處理以及支持百度AI服務(wù)器等多種AI功能。而且Mind 平臺(tái)完全免費(fèi)開(kāi)放，是天然的圖形化編程零基礎(chǔ)、零成本學(xué)習(xí)平臺(tái)。本書(shū)里的每一個(gè)項(xiàng)目，都無(wú)須復(fù)雜的編程技能，無(wú)須任何AI知識(shí)儲(chǔ)備，跟著書(shū)中內(nèi)容的節(jié)奏，就可以輕松實(shí)現(xiàn)能夠互動(dòng)對(duì)話的自制語(yǔ)音精靈、一看就知道是什么垃圾的智能垃圾分類小助手、一揮手就能自動(dòng)更換衣服上身效果的姿態(tài)追蹤試衣鏡等既有趣、又結(jié)合實(shí)際生活的人工智能編程項(xiàng)目作品。同時(shí)每個(gè)項(xiàng)目都有很高的自由度，讀者可以根據(jù)自己的理解優(yōu)化、改編和添加更多功能。
學(xué)習(xí)編程、學(xué)習(xí)人工智能，本就可以是一件輕松、快樂(lè)的事情。希望愿意閱讀本書(shū)的大朋友和小朋友，都能夠收獲快樂(lè)，收獲進(jìn)步，收獲自豪。
王春秋
2021年8月


序二　寫(xiě)給孩子們
親愛(ài)的同學(xué)們：
【我們是幸運(yùn)星】
當(dāng)你拿到本書(shū)時(shí)，想必你是想開(kāi)啟或是已經(jīng)踏上了人工智能的學(xué)習(xí)之旅。不管你是什么契機(jī)開(kāi)啟了對(duì)人工智能的學(xué)習(xí)，我們都要感到慶幸，慶幸我們生活在這個(gè)時(shí)代的中國(guó)一個(gè)科技高速發(fā)展、社會(huì)和諧穩(wěn)定、人民幸福安康的國(guó)家。因?yàn)閲?guó)家的強(qiáng)大和對(duì)科技、教育的重視與投入，我們才有了能站在巨人肩膀上學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)的更多機(jī)會(huì)和方式。
【請(qǐng)帶上好奇心】
如何學(xué)習(xí)本書(shū)呢？也許需要你帶著一顆好奇心上路。對(duì)于本書(shū)的內(nèi)容，你好奇的可能是程序的用法和效果，也可能是人工智能技術(shù)的原理。不過(guò)我希望你還要有一點(diǎn)對(duì)生活的好奇與探究。如今人工智能技術(shù)在我們生活中已經(jīng)有非常廣泛的應(yīng)用了，比如智能手機(jī)、無(wú)人駕駛、智能音箱等。面對(duì)世界上這么多的創(chuàng)新型人工智能產(chǎn)品，我覺(jué)得還是少了一個(gè)產(chǎn)品，就是你創(chuàng)造的人工智能產(chǎn)品。這個(gè)產(chǎn)品需要你對(duì)生活充滿好奇，并仔細(xì)觀察和探究，去調(diào)動(dòng)大腦里的信息碎片，結(jié)合人工智能技術(shù)，來(lái)創(chuàng)造一幅屬于你的人工智能畫(huà)卷。本書(shū)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容以人工智能技術(shù)為核心延展到變臉、旅游助手、試衣、拜年、五禽戲等多個(gè)場(chǎng)景，你在完成這些項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過(guò)程中，還可以多一些好奇心：這個(gè)項(xiàng)目為什么要這樣設(shè)計(jì)？這個(gè)場(chǎng)景中還可以用到哪些人工智能技術(shù)？本項(xiàng)目中的人工智能技術(shù)還能用在生活中的哪些場(chǎng)景？帶著這樣的好奇心來(lái)學(xué)習(xí)本書(shū)，相信你的收獲會(huì)更大。
【對(duì)自己有信心】
書(shū)中的所有項(xiàng)目都是按照由易到難的順序編寫(xiě)，層層遞進(jìn)。同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)本書(shū)的時(shí)候，一定都能夠完成本書(shū)的項(xiàng)目。同時(shí)我希望你在完成項(xiàng)目的學(xué)習(xí)后，能夠不斷更新和完善它，讓它變成你的人工智能項(xiàng)目。聰明的你，在項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)效果中會(huì)融入你的觀察和看法，不管是修改素材、獲取數(shù)據(jù)、調(diào)整程序，還是完全重新創(chuàng)作一個(gè)作品，它都將會(huì)是一個(gè)非常了不起的人工智能作品！
本書(shū)的所有人工智能項(xiàng)目對(duì)同學(xué)們來(lái)說(shuō)只是一個(gè)開(kāi)端。帶上你對(duì)科技的熱愛(ài)和好奇，在探索的路上乘風(fēng)破浪，披荊斬棘。你所學(xué)習(xí)的每一個(gè)知識(shí)，生活中細(xì)心觀察到的每一個(gè)細(xì)節(jié)都將是你日后創(chuàng)意迸發(fā)的源泉。沒(méi)錯(cuò)，我相信極具創(chuàng)造力的你能做到！
【期待你的收獲】
學(xué)完本書(shū)的項(xiàng)目后，你可能會(huì)有很多的收獲。關(guān)于對(duì)Mind 中人工智能技術(shù)的掌握、百度AI功能的調(diào)用、機(jī)器學(xué)習(xí)等知識(shí)的理解，以及對(duì)人工智能相關(guān)知識(shí)的了解，或者是你能夠自己根據(jù)生活中的觀察，設(shè)計(jì)一個(gè)人工智能項(xiàng)目。如果你能有這些收獲，那么恭喜你已經(jīng)從本書(shū)中學(xué)到了很多書(shū)本之外的知識(shí)啦！不過(guò)我還希望你可以獲得一個(gè)收獲：結(jié)合生活中的觀察與發(fā)現(xiàn)，對(duì)人工智能有自己的理解和看法。
本書(shū)可能是你學(xué)習(xí)人工智能的一個(gè)起點(diǎn)，而終點(diǎn)，在未來(lái)！同學(xué)們，因?yàn)橛心�，未�?lái)可期！
少東叔叔
2021年8月