Debata o umělé inteligenci (AI) je neustále se vyvíjející součástí života pedagogů. Je nevyhnutelné, že se umělá inteligence stane ústřední součástí života studentů. I když teprve začínáme chápat, jak to bude vypadat, víme, že musíme začít připravovat naše studenty na jejich budoucnost už teď. Tato stránka je odrazovým můstkem pro výuku umělé inteligence s VEX a poskytuje přehled informací a zdrojů, které vám pomohou s integrací umělé inteligence do vaší výukové praxe.
Důležitost umělé inteligence
Definování umělé inteligence
Umělá inteligence, neboli AI, je odvětví informatiky zabývající se technikami, které umožňují počítačům dělat věci, jež jsou, když je lidé dělají, považovány za důkaz inteligence1.
Umělá inteligence je klíčovým a pokračujícím vývojem v oblasti informatiky, který bude i nadále výrazně ovlivňovat všechny oblasti společnosti. Staví na základních konceptech informatiky, jako jsou algoritmy a datové struktury, což umožňuje počítačům učit se, uvažovat a samostatně se rozhodovat.
Každý by se měl učit o umělé inteligenci
Informatika je dnes všeobecně uznávána jako nezbytná dovednost pro všechny studenty. Vzhledem k tomu, že umělá inteligence je nedílnou součástí informatiky, studenti si zaslouží mít základní znalosti o konceptech které umělou inteligenci tvoří základ. Koncepty umělé inteligence lze vyučovat kontinuálně, počínaje mateřskou školou a prodlužující se po celou dobu vzdělávání studentů. To studentům zajistí:
- Mít rovný přístup k budoucím kariérám: Výuka umělé inteligence zajišťuje, že všichni studenti mají možnost prozkoumat kariérní dráhy v oblastech, jako je informatika, robotika, analýza dat a softwarové inženýrství. Tím, že poskytujeme příležitosti pro všechny, pomáháme vytvářet rozmanitou a inovativní pracovní sílu připravenou na budoucnost.
- Pochopení dopadu umělé inteligence na společnost: Výuka umělé inteligence vybavuje studenty znalostmi, které jim umožní pochopit její potenciál. Pochopením jejích výhod a omezení mohou studenti činit informovaná rozhodnutí a přispívat k zodpovědnému používání této technologie.
- Rozvíjení základních dovedností a dispozic: Stejně jako učení se informatice, i výuka umělé inteligence s využitím informatiky podporuje základní schopnosti řešení problémů a pomáhá studentům rozvíjet výpočetní myšlení, jako je algoritmické myšlení a rozpoznávání vzorů. Také to studentům poskytuje prostředí, ve kterém si mohou procvičovat spolupráci a učit se o svém vlastním učení. To je připravuje na řešení složitých výzev s vytrvalostí a kreativitou.
Náš přístup k výuce umělé inteligence
Spojujeme informatiku, umělou inteligenci a robotiku, abychom poskytli autentický kontext pro učení umělé inteligence, který je bezpečný, zábavný a motivující. Klademe důraz na praktickou robotiku a kamerové senzory s využitím umělé inteligence spíše než na modely s velkým jazykem programování (LLM), jako je ChatGPT.
Soukromí studentů je naší nejvyšší prioritou
Náš přístup zajišťuje, že data vašich studentů jsou vždy v bezpečí.
-
Využití robotů s kamerovými senzory umělé inteligence k výuce umělé inteligence nabízí
a vizuálně poutavé způsoby, jak prozkoumat koncepty inteligence bez potenciálních rizik pro soukromí
která jsou spojena s programy LLM.
- Nikdy se neshromažďují žádné osobní identifikační údaje (PII).
- Obrázky nebo video streamy ze senzorů nebo robotů VEX nikdy zařízení studenta.
- Studenti dostávají předem natrénované modely umělé inteligence, eliminuje nutnost shromažďovat a nahrávat obrázky na a drahé cloudové servery ke zpracování.
Roboti zviditelňují učení umělé inteligence
Základní koncepty umělé inteligence lze zhmotnit pomocí robotů.
- Výuka umělé inteligence s robotem proměňuje náročné abstraktní koncepty v konkrétní, praktické vzdělávací zážitky. Použití robotů k zdůraznění konceptů informatiky, které stojí za umělou inteligencí, dává studentům přímou zkušenost s tím, jak umělá inteligence skutečně funguje. To demystifikuje umělou inteligenci a pomáhá studentům vnímat se jako budoucí inovátoři a řešitelé problémů v oblasti umělé inteligence.
- Senzory s umělou inteligencí poskytují studentům okamžitou a praktickou zpětnou vazbu. Studenti mohou v reálném čase vidět a manipulovat s daty ze senzoru s umělou inteligencí a aplikovat je v kódovacích projektech k řešení reálných problémů pomocí robota.
Vyvíjíme se spolu s umělou inteligencí
Náš přístup ke vzdělávání v oblasti umělé inteligence se neustále a aktivně vyvíjí.
- Umělá inteligence se neustále a rychle vyvíjí a abychom v tomto dynamickém prostředí efektivně podporovali učitele a studenty, musíme se i my vyvíjet stejným tempem. Nadcházející roky přinesou do systémů umělé inteligence více personalizace, více spolupráce a větší transparentnost a my budeme i nadále vyvíjet zdroje, abychom zajistili prosperitu studentů i pedagogů.
- Zavázali jsme se k uspokojování potřeb učitelů v daném okamžiku vytvářením snadno implementovatelných kurikulárních materiálů s umělou inteligencí bez nutnosti zapojení učitele. Spolupracovali jsme Centrem CS Everyone Center na Floridské univerzitě a se dvěma skupinami učitelů na stupni na vytvoření aktivit určených k prohloubení porozumění studentů konceptu vnímání založeného na umělé inteligenci pomocí VEX 123 a VEX GO pro žáky z mateřské školy až po 4. ročník. Činnosti jsou popsány v níže uvedených částech 123 a GO.
Umělá inteligence napříč kontinuem VEX
VEX Continuum kombinuje praktické zkušenosti z reálného světa s postupy vhodnými pro jejich vývoj, aby se studenti všech věkových kategorií mohli zapojit a být úspěšní během své cesty učení se umělé inteligenci. Zážitkové učení buduje postupné porozumění konceptům informatiky a umělé inteligence. Postupem času si studenti vytvoří základní znalosti o tom, co je umělá inteligence, jak funguje a jak ji lze používat.
VEX 123
Studenti od mateřské školy až po druhou třídu se mohou s koncepty umělé inteligence seznámit pomocí VEX 123. Programování robota 123 pomáhá studentům začít chápat rozdíly ve způsobu, jakým lidé a počítače vnímají své prostředí. Vestavěný oční senzor robota 123 poskytuje studentům snadný způsob, jak začít se seznamovat s daty ze senzorů a zároveň se učit základní koncepty informatiky, jako je sekvenování, rozpoznávání vzorů a základní algoritmy.
123 laboratorních jednotek STEM, jako například Malý červený robot, poskytuje poutavé a zábavné pozadí pro učení se těmto konceptům. V této laboratorní jednotce STEM studenti programují své roboty tak, aby jeli k babičce, vyhýbali se vlkovi a vytvářeli algoritmus pro detekci vlků pomocí očního senzoru.
Kromě toho jsou aktivity zaměřené na gramotnost v oblasti umělé inteligence pro VEX 123 navrženy tak, aby studenty naučily základní koncept vnímání v oblasti umělé inteligence. Je důležité, aby mladí studenti pochopili, jak roboti a počítače vnímají svět – prostřednictvím senzorů.
Aktivity zaměřené na gramotnost s využitím umělé inteligence, které lze využít jako samostatné lekce nebo v sérii, dávají studentům příležitost řešit problémy z reálného světa pomocí senzorického vnímání s využitím kódu VEXcode 123 a očního senzoru. Tyto aktivity zábavnou a přístupnou formou rozvíjejí pochopení fungování senzorů.
Pro více informací o VEX 123, navštivte tuto stránku.
Pro více informací o laboratorních jednotkách VEX 123 STEM stránku.
VEX GO
Žáci třetího až pátého ročníku mohou stavět na svých úvodních zkušenostech s umělou inteligencí ve VEX GO a rozšiřovat si znalosti o hlubší pochopení dat ze senzorů. Studenti získají pochopení toho, co jsou data, jak se shromažďují a jak je lze využít k rozhodování.
V laboratoři STEMs názvem Datoví detektivové: Výzva mostů studenti řeší problém z reálného světa s využitím dat z očních senzorů, přičemž se učí, jak tato data využít k identifikaci trhliny v mostě.
Takovéto zkušenosti pomáhají studentům pochopit, jak lze data a umělou inteligenci využít k podpoře jejich komunit. A studenti VEX GO si nadále rozvíjejí své dovednosti v oblasti informatiky, když se zapojují do řešení složitějších problémů pomocí sekvencí, rozhodování a algoritmů.
Pro VEX GO jsou k dispozici také aktivity zaměřené na gramotnost v oblasti umělé inteligence, které lze využít k seznámení studentů se senzorickým vnímáním nebo jako doplněk k laboratořím VEX GO STEM, což studentům pomáhá hlouběji se ponořit do toho, jak roboti a počítače vnímají své prostředí.
Aktivity VEX GO AI Literacy Activities používají oční senzor v kombinaci s VEXcode GO a lze je použít jako sérii k postupnému budování porozumění studentů senzorickému vnímání nebo jako samostatné aktivity.
Pro více informací o VEX GO navštivte tuto stránku.
Pro více informací o laboratorních jednotkách VEX GO STEM stránku.
VEX AIM
Kódovací robot VEX AIM je robot pro výuku informatiky pro žáky 4. ročníku a vyšší. VEX AIM je vybaven vestavěným senzorem AI Vision Sensor, který poskytuje příležitosti k prozkoumávání konceptů umělé inteligence s fyzickým robotem, což pomáhá studentům lépe pochopit abstraktní koncepty umělé inteligence.
Senzor AI Vision umožňuje robotovi vidět své okolí a interagovat s ním. Dokáže detekovat a zobrazit data o předtrénovaných objektech, jako jsou míče a sudy, a také o April Tagech. Robota lze naprogramovat jak pomocí bloků, tak i v Pythonu. S VEX AIM se snadno začíná a nabízí vysoký potenciál, který umožňuje studentům dosáhnout úrovně jejich chápání umělé inteligence a dále je s jejich růstem provokovat.
Certifikační kurz pro pedagogy AIM v PD+ poskytuje pedagogům znalosti potřebné k zahájení výuky s VEX AIM ve svých třídách. Jakmile získají certifikaci, mohou pedagogové AIM zveřejňovat příspěvky v kategorii VEX AIM v komunitě PD+, kde se podělí o nápady a kladou otázky ostatním, kteří pomáhají svým studentům objevovat koncepty umělé inteligence s VEX AIM.
VEX IQ
VEX IQ poskytuje žákům druhého stupně základní školy další výzvy v oblasti učení s využitím umělé inteligence pomocí fyzického robota. IQ dává studentům příležitost řešit otevřené problémy shromažďováním a využíváním dat z více senzorů. To pomáhá studentům rozvíjet pochopení toho, jak vybrat správné senzory k řešení daného problému.
Studenti s IQ se také mohou zapojit do cvičení s využitím SD karty v zařízení IQ Brain. Studenti mohou shromažďovat data ze senzorů, ukládat je do souboru CSV a poté data znázorňovat v grafu, aby plně pochopili, jak senzory IQ vnímají své prostředí.
Více informací o VEX IQ na této stránce.
Více informací o laboratorních jednotkách VEX IQ STEM nastránce.
Pro VEX IQ (2. generace) je k dispozici také senzor AI Vision. Tento senzor lze použít dle níže uvedeného popisu pro VEX EXP a VEX V5, ale s verzí VEX IQ (2. generace) a kódem v VEXcode IQ nebo Microsoft Visual Studio Code.
Více informací o senzoru AI Vision naleznete v článku Začínáme s AI Vision Sensor s VEX IQ.
Více informací o zakoupení kamerového senzoru VEX IQ AI nastránce.
VEX EXP a VEX V5
Ve třídách střední školy přidávají VEX EXP a VEX V5 další rozměr učení sumělé inteligence díky senzoru AI Vision Sensor.
Senzor AI Vision pro VEX EXP a VEX V5 umožňuje vašemu robotovi jedinečným způsobem vidět a interagovat s okolím a zachycovat vizuální informace ze širokého zorného pole. Detekuje 2D a 3D objekty, rozpoznává specifické barvy a barevné kombinace a identifikuje AprilTags a sady předem natrénovaných objektů pro třídu i soutěž.
AI Vision Sensor dává studentům možnost používat v jednom kódovacím projektu více typů dat ze senzorů. Navíc, protože senzor obsahuje dva předtrénované modely detekce objektů, si studenti mohou vyzkoušet, jak různé modely umělé inteligence fungují v reálných aplikacích. Laboratoř STEM Unit programu EXP Clean Water Mission poskytuje studentům praktický a pokročilý zdroj, v němž využívají data ze senzoru k vytváření složitých algoritmů pro automatizaci přenosné úpravny vody.
Více informací o senzoru AI Vision naleznete v části Začínáme s AI Vision Sensor s VEX EXP.
Více informací o zakoupení kamerového senzoru VEX AI nastránce.
Pracovní buňka VEX CTE
VEX CTE Workcell je další možností, jak se studenti na úrovni střední školy mohou zapojit do témat týkajících se umělé inteligence. Pracovní buňka VEX CTE je systém robotického ramene, dopravníků, senzorů a pneumatiky, který je navržen tak, aby studentům pomohl s výukou průmyslové automatizace. K dispozici jsou dva studentské kurzy pro výuku důležitých dovedností v oblasti automatizace a informatiky souvisejících s umělou inteligencí.
Úvod do kurzu 6osé rameno poskytuje studentům propracovaný základ v základních informatických dovednostech, jako je sekvenování, smyčky, podmíněné operace a proměnné.
Kurz automatizace Workcell na tom staví a zahrnuje postupně složitější otevřené úkoly v automatizaci systému. V těchto výzvách musí studenti využívat data ze senzorů k vytváření algoritmů, optimalizaci kódu a úspěšnému ladění projektů.
Více informací o pracovní cele VEX CTE nastránce.
Více informací o kurzech VEX CTE STEM Lab nastránce.
VEX AIR
Dron VEX AIR poskytuje pokročilým studentům další praktický způsob, jak se zapojit do výuky s využitím umělé inteligence. VEX AIR spojí vzrušení z dronů ve třídě s technologií umělé inteligence. Studenti mohou využít kombinaci systému duálních kamer AIR a jeho schopnosti detekovat předem natrénované objekty spolu s více senzory k naprogramování dronu pro přesnou navigaci ve vzduchu.
Umělá inteligence v soutěžích VEX
Soutěž o umělou inteligenci VEX
Soutěž VEX AI dává studentům středních a vysokých škol šanci soutěžit v plně autonomní robotické soutěži s využitím výkonné kombinace GPS senzoru a systému VEX AI Vision. Studenti naprogramují dva roboty, aby společně pracovali jako tým a splnili letošní výzvu.
Pro více informací navštivte stránku soutěže VEX AI.
Soutěž v robotice VEX V5 (V5RC)
Studenti mohou využít schopnost senzoru AI Vision Sensor detekovat předem natrénované klasifikace objektů k vytváření algoritmů v kombinacích s řadou dalších senzorů V5 při tvorbě strategie pro hraní V5RC High Stakes. Přitom mohou zkoumat, jak počítače uchovávají datové reprezentace a používají je k uvažování.
Pro více informací o robotické soutěži VEX V5 stránku robotické soutěže VEX V5
GPS senzor VEX V5
Použijte GPS senzor v soutěži V5RC nebo Virtual Skills k navigaci na hřišti na základě směru jízdy a dat o poloze x a y poskytovaných senzorem.
Více informací o GPS senzoru naleznete v části Používání GPS senzoru s VEX V5.
Více informací o zakoupení GPS senzoru V5 nastránce.
Umělá inteligence ve VEXcode VR
Hřiště s vysokými sázkami V5RC
Ti s prémiovou licencí VEXcode VR nebo registrovanými týmy V5RC si mohou zahrát High Stakes s virtuálním robotem a využít tak schopnosti klasifikace objektů senzoru AI Vision.
Pro více informací o získání prémiové licence VEXcode VRnavštivte tuto stránku.
Pro více informací o hřišti High Stakes Playground ve VEXcode VR si přečtěte Začínáme s hřištěm High Stakes Playground V5RC ve VEXcode VR.
Hřiště záchrany Roverů
Uživatelé VEXcode VR Premium se mohou zapojit do znázornění a uvažování s využitím umělé inteligence na hřišti Rover Rescue Playground. V Rover Rescue studenti programují rover s využitím umělé inteligence, kterým se řídí mimozemským světem, sbírají minerály a vyhýbají se překážkám a nepřátelům. Vestavěná technologie umělé inteligence roveru mu umožňuje detekovat objekty a hlásit o nich data, včetně toho, jak daleko se objekt nachází a jeho relativního úhlu. Rover dokáže identifikovat předem natrénované herní prvky, jako jsou překážky, nepřátele a minerály.
Pro více informací o hřišti Rover Rescue ve VEXcode VR si přečtěte Začínáme s Rover Rescue.
Více informací o umělé inteligenci v aplikaci Rover Rescue naleznete v části Používání umělé inteligence v aplikaci Rover Rescue.
Pro více informací o získání prémiové licence VEXcode VRnavštivte tuto stránku.
Učte umělou inteligenci s jistotou
VEX poskytuje komplexní zdroje a podpůrné materiály pro výuku umělé inteligence, abyste mohli učit s jistotou.
-
VEX STEM Labs nabízí podrobné pokyny k implementaci, podobně jako online manuál pro učitele.
- V laboratořích VEX 123 a GO STEM poskytuje Přehled lekcí podrobné základní informace, abyste se cítili dobře připraveni na výuku dané lekce. Například informace o pozadí jednotky VEX GO Data Detectives se podrobně zabývají tím, co jsou senzory a jak samotný oční senzor shromažďuje a hlásí data.
- V laboratořích IQ a EXP STEM najdete průvodce pro facilitaci, který obsahuje základní informace, implementační pokyny a tipy, které eliminují dohady při výuce umělé inteligence.
- Knihovna VEX a rozhraní VEX API jsou zdroje, ke kterým má kdokoli přístup, aby se dozvěděl více o výuce umělé inteligence pomocí VEX. Například použijte knihovnu VEX k zjištění, k čemu je senzor a k čemu se používá. Pak se podívejte do rozhraní VEX API, abyste pochopili bloky kódu nebo příkazy spojené s daným senzorem.
-
VEX PD+ poskytuje uživatelům VEXu průběžný a personalizovaný profesní rozvoj.
- Získejte certifikaci absolvováním úvodního kurzu VEX PD+ a získejte okamžitý přístup do komunity VEX PD+, kde si podobně smýšlející pedagogové mohou sdílet otázky a nápady týkající se výuky umělé inteligence s VEX.
- Připojte se jako člen PD+ All-Access a
- Využijte individuálních konzultací, kde můžete probrat výuku umělé inteligence s odborníkem na VEX.
- Navštivte videotéku a prohlédněte si sérii videí, která se dozvíte o senzoru AI Vision.
- Přidejte se k nám osobně na konferenci pedagogů robotiky a zúčastněte se praktických workshopů a informativních setkání vedených lídry v oblasti vzdělávání v oblasti umělé inteligence.
Více informací o tom, jak se stát členem VEX PD+ All-Access, na této stránce.