本书从STEM中的人工智能教育教学实践出发，分析了国内外中小学人工智能课程的现状，以及存在的问题。从人工智能课程目标、人工智能课程内容以及人工智能课程实施过程等方面，对小学、初中和高中人工智能课程的开发及实施进行了阐述，并给出了丰富的教学课堂案例。本书还探讨了人工智能课程在中小学各学科、特别是在中小学信息技术课程中如何教的问题，为如何在中小学开展人工智能教学提供了参考。

汤淑明，控制理论与控制工程专业工学博士，中国科学院自动化研究所副研究员，自主智能系统实验室负责人，美国加州大学伯克利分校高级访问学者，主要研究方向为无人驾驶技术、无人系统评测、智能交通系统、智能控制等。主持科技部、基金委和军委科技委等科研项目，曾获中科院和北京市科协等多项奖励。

第一章 人工智能简介
一、认识人工智能
二、人工智能的未来机遇
三、人工智能的快速发展引起广泛关注
四、人工智能教育的定义及现状
五、人工智能在教育教学中的价值
六、人工智能在教育教学中的应用
第二章 中小学STEM教育与人工智能课程的现状和未来
一、STEM教育与人工智能课程在世界各国的发展现状
二、国内外中小学人工智能课程现状
三、国内中小学人工智能课程的发展方向
第三章 小学人工智能课程的开发
一、小学人工智能课程的目标确定
二、小学人工智能课程内容的确定
三、小学人工智能课程的实施计划
四、小学人工智能课程的评价
第四章 小学人工智能课程开发案例
一、教学设计案例1：闪烁的小灯
二、教学设计案例2：控制蜂鸣器发声
三、教学设计案例3：液晶屏显示倒车雷达距离
四、教学设计案例4：体验语音识别和智能聊天
五、教学设计案例5：体验自然语言理解
第五章 初中人工智能课程的开发
一、初中人工智能课程的目标确定
二、初中人工智能课程的内容确定
三、初中人工智能课程的实施计划
四、初中人工智能课程的评价
第六章 初中人工智能课程开发案例
一、教学设计案例1：揭开人工智能的神秘面纱
二、教学设计案例2：人工智能应用规则与伦理
三、教学设计案例3：人脸识别在生活中的应用及原理
四、教学设计案例4：探秘机器学习之分类器
五、教学设计案例5：语音对话实验
第七章 高中人工智能课程的开发
一、高中人工智能课程的目标确定
二、高中人工智能课程的内容确定
三、高中人工智能课程的实施计划
四、高中人工智能课程的评价
第八章 高中人工智能课程开发案例
一、教学设计案例1：词频统计
二、教学设计案例2：你走我也走
三、教学设计案例3：三种漂亮的鸢尾花
四、教学设计案例4：手写数字图片的识别
五、教学设计案例5：骑士解救公主游戏
参考文献

炎炎夏日，小李的智能
饭盒正在为他保鲜食物，
午饭时间，它又自动将食
物加热到适宜的食用温度
，解决了小李吃饭的问题
；小明正在兴致勃勃地观
察房间里的智能浇花器，
它能感应土壤的干燥程度
，及时控制微型水泵向花
盆浇水；校园里，伴读机
器人正在亲切地向老师和
同学们打招呼，它会适时
报道校园里发生的新闻……
。人工智能正悄无声息地
影响着我们生活的方方面
面，让孩子们从小就具有
学习人工智能的意识和兴
趣，不仅开发了他们的逻
辑思维能力、编程能力、
创造能力等，还为他们打
开了一扇通往未来世界的
大门。
人工智能是研究、开发
用于模拟、延伸和扩展人
类智能的理论、方法、技
术及应用系统的一门技术
科学。人工智能不仅涉及
计算机科学、信息工程、
自动化等专业的前沿研究
领域，而且涉及认知科学
、心理学、脑与神经科学
、生命科学、语言学、逻
辑学、行为科学、教育科
学、哲学、经济学等众多
学科领域，是一门典型的
综合性交叉学科。
STEM教育是一种集科学
、技术、工程、数学等多
学科融合的综合教育体系
。它不是学科的简单组合
，而是学科之间的深度融
合。STEM教育强调跨学科
知识的综合应用，鼓励学
生探索现实生活场景中的
问题，它的魅力在于不完
全以结果为导向，更注重
学生在实践的过程中展现
出来的探索精神、创造精
神、团队精神、组织与领
导能力和语言表达能力等
。传统的课堂教学已逐渐
不能满足未来人才培养的
需求，而STEM教育可能是
解决这一困境的一种途径
，使会学习的人在未来竞
争中处于优势地位。在
STEM课堂中，教师需要在
教学中解决哪些问题，在
解决这些问题的过程中，
需要用到哪些学科的哪些
知识，正是目前STEM课堂
重点关注的问题。
STEM教育注重培养学生
的跨学科能力、科学探究
能力和问题解决能力，而
人工智能教育侧重培养学
生综合利用各个学科的知
识，以交流合作的形式进
行科技创新，这正与STEM
教育的理念不谋而合。
STEM教育对于推动人工智
能教育的发展有重要的作
用。将STEM教育融入人工
智能课堂教学中，对人工
智能教育的发展有重要的
意义。
本书共有八章：第一章
是人工智能简介，介绍人
工智能与人工智能教育是
什么、人工智能教育在国
内外的发展状况，以及人
工智能在教育教学中的应
用；第二章是中小学STEM
教育与人工智能课程的现
状和未来，介绍了STEM教
育与人工智能教育在世界
各国的发展状况、国内外
中小学人工智能课程的现
状和国内中小学人工智能
课程的发展方向；第三章
介绍了小学阶段人工智能
课程的开发，主要包括小
学人工智能课程目标的确
定、课程内容的选取，以
及教学的方式方法，小学
人工智能课程评价的目的
、方法、内容等；第四章
介绍了小学人工智能课程
开发的5个教学案例，为教
师教学提供参考；第五章
介绍了初中阶段人工智能
课程的开发，主要包括初
中人工智能课程的目标、
教师应选择什么样的课程
内容，以及教学所需的软
硬件资源、教学的方式方
法，初中人工智能课程评
价的目的、方法、内容等
；第六章介绍了初中人工
智能课程开发的5个教学案
例，带领教师体验初中人
工智能课堂教学的全过程
；第七章介绍了高中阶段
人工智能课程的开发，主
要包括高中人工智能课程
的目标、教师应选择什么
样的课程内容、教学的方
式方法，以及高中人工智
能课程评价的目的、方法
、内容等；第八章介绍了
高中人工智能课程开发的5
个教学案例。书中每章都
提供了“回顾与反思”，使读
者能够通过对问题的解答
，重新回顾并应用所学的
知识，为下一步学习做好
充分的准备。
人工智能技术对未来生
活的影响是巨大的，爱玩
是孩子们的天性，如何让
他们在玩中学，在学中玩
，让孩子们具备适应人工
智能时代要求的知识和技
能，是中小学教师在人工
智能教学中需要解决的重
要问题。本书提供了丰富
的人工智能课程开发案例
，以期对中小学教师的人
工智能课堂教学有所启发
。
感谢在本书编写过程中
，提供帮助的各位老师和
同人！感谢教育科学出版
社的殷欢、杨凯钦编辑对
本书的指导，感谢在本书
编写过程中多次参与研讨
的各位学者和专家：于忠
岩、于晓雅，以及武晨等
中国科学院自动化研究所
自主智能系统实验室的各
位老师！