Разговор об искусственном интеллекте (ИИ) постоянно развивается в жизни педагогов. Неизбежно, что ИИ станет центральной частью жизни студентов. Хотя мы только начинаем понимать, как это будет выглядеть, мы знаем, что нам необходимо начинать готовить наших учеников к их будущему уже сейчас. Эта страница является отправной точкой для обучения ИИ с помощью VEX и содержит обзор информации и ресурсов, которые помогут вам интегрировать ИИ в свою педагогическую практику.
Важность ИИ
Определение ИИ
Искусственный интеллект, или ИИ, — это раздел компьютерной науки, занимающийся методами, позволяющими компьютерам делать то, что при выполнении людьми считается доказательством интеллекта1.
ИИ является ключевым и постоянным направлением развития компьютерной науки, которое продолжит оказывать значительное влияние на все слои общества. Он основан на таких базовых концепциях компьютерной науки, как алгоритмы и структуры данных, что позволяет компьютерам самостоятельно учиться, рассуждать и принимать решения.
Каждый должен узнать об ИИ
В настоящее время информатика широко признана необходимым навыком для всех учащихся. Поскольку ИИ является неотъемлемой частью компьютерной науки, студентов должны иметь фундаментальное понимание концепций, лежащих в основе ИИ. Концепциям искусственного интеллекта можно обучать непрерывно, начиная с детского сада и продолжая на протяжении всего образовательного пути учащихся. Это обеспечит студентам:
- Иметь равный доступ к будущим карьерным возможностям: Обучение ИИ гарантирует всем учащимся возможность изучить карьерные пути в таких областях, как компьютерные науки, робототехника, анализ данных и разработка программного обеспечения. Предоставляя возможности каждому, мы помогаем создать разнообразную, инновационную рабочую силу, готовую к будущему.
- Понимание влияния ИИ на общество: Изучение ИИ дает учащимся знания, необходимые для понимания его потенциала. Понимая ее преимущества и ограничения, учащиеся могут принимать обоснованные решения и вносить свой вклад в ответственное использование этой технологии.
- Формирование основных навыков и предрасположенностей: Так же, как и изучение информатики, обучение ИИ с использованием информатики способствует формированию основных навыков решения проблем и помогает учащимся развивать навыки вычислительного мышления, такие как алгоритмическое мышление и распознавание образов. Это также создает для студентов среду, в которой они могут практиковать сотрудничество и узнавать новое о собственном обучении. Это готовит их к решению сложных задач с упорством и креативностью.
Наш подход к обучению ИИ
Мы объединяем информатику, искусственный интеллект и робототехнику, чтобы создать аутентичный контекст для изучения искусственного интеллекта, который является безопасным, увлекательным и мотивирующим. Мы делаем упор на практическую робототехнику и датчики зрения ИИ, а не на большие языковые модели (LLM), такие как ChatGPT.
Конфиденциальность данных студентов — наш главный приоритет
Наш подход гарантирует, что данные ваших студентов всегда будут в безопасности.
-
Использование роботов с датчиками зрения ИИ для обучения основам ИИ предлагает
и визуально привлекательные способы изучения концепций без
потенциальных рисков для конфиденциальности, которые присутствуют в программах магистратуры права.
- Никакие персональные данные (PII) никогда не собираются.
- Изображения или видеопотоки с датчиков VEX или роботов никогда не устройство учащегося.
- Студентам предоставляются предварительно обученные модели искусственного интеллекта, устраняет необходимость сбора и загрузки изображений на и дорогие облачные серверы для обработки.
Роботы делают обучение ИИ видимым
Фундаментальные концепции ИИ можно воплотить в реальность с помощью роботов.
- Обучение ИИ с помощью робота превращает сложные абстрактные концепции в конкретные практические задания. Использование роботов для акцентирования внимания на концепциях компьютерной науки, лежащих в основе искусственного интеллекта, дает учащимся непосредственный опыт того, как на самом деле работает искусственный интеллект. Это развеивает мифы об искусственном интеллекте и помогает студентам увидеть себя в качестве будущих новаторов и специалистов по решению проблем в области искусственного интеллекта.
- Датчики зрения на базе искусственного интеллекта предоставляют учащимся немедленную и полезную обратную связь. Учащиеся могут видеть и обрабатывать данные с датчика искусственного интеллекта в режиме реального времени, а также применять их в проектах по кодированию для решения реальных проблем с помощью робота.
Развиваясь вместе с ИИ
Наш подход к образованию в области ИИ постоянно и активно развивается.
- ИИ постоянно и быстро развивается, и чтобы эффективно поддерживать преподавателей и учащихся в этой динамичной среде, мы должны развиваться в том же темпе. В ближайшие годы системы искусственного интеллекта станут более персонализированными, более эффективными в плане сотрудничества и большей прозрачности, и мы продолжим соответствующим образом разрабатывать ресурсы, чтобы обеспечить процветание студентов и преподавателей.
- Мы стремимся удовлетворять текущие потребности учителей, создавая простые в использовании учебные материалы на основе при участии учителя. Мы сотрудничали Центром CS Everyone Center при Университете , а также с двумя группами учителей начальной школы, чтобы создать мероприятия, направленные на развитие у учащихся понимания концепции восприятия искусственного интеллекта с использованием VEX 123 и VEX GO для учащихся 1-4 классов. Мероприятия описаны в разделах 123 и GO ниже.
ИИ в континууме VEX
VEX Continuum сочетает практический опыт из реальной жизни с подходящими для развития методами, чтобы гарантировать, что учащиеся всех возрастов смогут быть вовлеченными и успешными на протяжении всего процесса обучения в сфере искусственного интеллекта. Опытное обучение способствует постепенному пониманию концепций компьютерной науки и искусственного интеллекта. Со временем у студентов формируется базовое понимание того, что такое ИИ, как он работает и как его можно использовать.
ВЕКС 123
Учащиеся от детского сада до второго класса могут познакомиться с концепциями искусственного интеллекта с помощью VEX 123. Программирование робота 123 помогает учащимся начать понимать различия в том, как люди и компьютеры воспринимают окружающую среду. Встроенный датчик глаза робота 123 позволяет учащимся легко приступить к изучению данных датчиков, одновременно изучая такие основополагающие концепции компьютерной науки, как секвенирование, распознавание образов и базовые алгоритмы.
123 лабораторных модуля STEM, например, Маленький красный робот», создают увлекательный и интересный фон для изучения этих концепций. В этом STEM-лабораторном модуле учащиеся программируют своих роботов, чтобы они добирались до дома бабушки, избегали волков и создавали алгоритм обнаружения волков с помощью датчика глаза.
Кроме того, задания развитию грамотности в области искусственного интеллекта для VEX 123 предназначены для обучения учащихся фундаментальной концепции восприятия в области искусственного интеллекта. Молодым ученикам важно сформировать понимание того, как роботы и компьютеры воспринимают мир — посредством датчиков.
Занятия по развитию грамотности в области искусственного интеллекта, которые можно использовать как отдельные уроки, так и в составе серии, дают учащимся возможность решать реальные проблемы с помощью сенсорного восприятия, используя VEXcode 123 и датчик глаза. Эти занятия в увлекательной и доступной форме развивают понимание принципов работы датчиков.
Для получения дополнительной информации о VEX 123, посетите эту страницу.
Для получения дополнительной информации о лабораторных модулях VEX 123 STEM страницу.
VEX GO
Учащиеся третьего и пятого классов могут продолжить свой вводный опыт работы с ИИ с помощью VEX GO, расширяя свои знания за счет более глубокого понимания данных датчиков. Студенты получают представление о том, что такое данные, как они собираются и как их можно использовать для принятия решений.
В лабораторной работе STEMпо проекту Data Detectives: Bridge Challenge» учащиеся решают реальную задачу, используя данные с глазного датчика, и учатся использовать эти данные для обнаружения трещины в мосту.
Подобные мероприятия помогают учащимся лучше понять, как данные и искусственный интеллект могут быть использованы для помощи их сообществам. Учащиеся VEX GO продолжают развивать свои навыки в области компьютерных наук, решая более сложные задачи с использованием последовательности, принятия решений и алгоритмов.
Занятия по развитию грамотности в области ИИ также доступны для VEX GO и могут использоваться для ознакомления учащихся с сенсорным восприятием или в качестве дополнения к STEM-лабораториям VEX GO, помогая учащимся глубже погрузиться в то, как роботы и компьютеры воспринимают окружающую среду.
Занятия по развитию грамотности на основе искусственного интеллекта GO используют датчик глаза в сочетании с VEXcode GO и могут использоваться как последовательность для постепенного формирования у учащихся понимания сенсорного восприятия, так и в качестве отдельных занятий.
Для получения дополнительной информации о VEX GO посетите эту страницу
Для получения дополнительной информации о лабораторных модулях VEX GO STEM страницу.
VEX AIM
Датчик зрения ИИ дает роботу возможность видеть окружающую среду и взаимодействовать с ней. Он может обнаруживать и отображать данные о предварительно обученных объектах, таких как мячи и бочки, а также апрельские метки. Робота можно программировать как с помощью блоков, так и с помощью Python. С VEX AIM легко начать работать, и он обеспечивает высокие показатели, позволяя учащимся соответствовать уровню их понимания искусственного интеллекта и продолжать ставить перед ними сложные задачи по мере их роста.
Вводный курс VEX AIM знакомит студентов с использованием датчика зрения ИИ с роботом, подробно изучая работу датчика, проверяя его возможности и ограничения. Они запрограммировали робота на сбор и доставку грузов в определенные места с использованием AI Vision, готовясь к испытанию Capstone Challenge на базе AI Vision.
Курс сертификации преподавателей VEX AIM в PD+ предоставляет преподавателям знания, необходимые для начала преподавания с использованием VEX AIM в своих классах. Получив сертификат, преподаватели AIM смогут публиковать сообщения в категории VEX AIM сообщества PD+, чтобы делиться идеями и задавать вопросы другим людям, которые помогают своим ученикам изучать концепции ИИ с помощью VEX AIM.
Дополнительную информацию об обучении с помощью VEX AIM найти на этой странице.
VEX IQ
VEX IQ предоставляет учащимся средней школы дополнительные задачи по обучению ИИ с использованием физического робота. IQ дает учащимся возможность решать открытые задачи, собирая и используя данные с нескольких датчиков. Это помогает учащимся развить понимание того, как выбирать правильные датчики для решения конкретной задачи.
Студенты IQ также могут выполнять упражнения по регистрации данных, используя для этого карту памяти SD на устройстве IQ Brain. Учащиеся могут собирать данные с датчиков, сохранять их в CSV-файле, а затем отображать данные в графическом виде, чтобы полностью понять, как датчики IQ воспринимают окружающую среду.
Более подробную информацию о VEX IQ, см. на этой странице.
Более подробную информацию о лабораторных модулях VEX IQ STEM найти настранице.
Также доступен автономный датчик зрения AI Vision Sensor для VEX IQ (2-го поколения). Этот датчик можно использовать, как описано ниже, для VEX EXP и VEX V5, но со сборками VEX IQ (2-го поколения) и кодировать в VEXcode IQ или Microsoft Visual Studio Code.
Для получения дополнительной информации о датчике зрения ИИ прочтите Начало работы с датчиком зрения ИИ с VEX IQ».
Для получения дополнительной информации о приобретении датчика зрения VEX IQ AI страницу.
VEX EXP и VEX V5
В классе старшей школы VEX EXP и VEX V5 добавляют новое измерение вИИ с помощью датчика зрения ИИ
Датчик зрения на основе искусственного интеллекта для VEX EXP и VEX V5 позволяет вашему роботу уникальным образом видеть и взаимодействовать с окружающей средой, захватывая визуальную информацию из широкого поля зрения. Он обнаруживает 2D- и 3D-объекты, распознает определенные цвета и цветовые сочетания, а также идентифицирует AprilTags и наборы предварительно обученных объектов как для занятий, так и для соревнований.
Датчик зрения на базе искусственного интеллекта дает учащимся возможность использовать несколько типов данных датчиков в одном проекте кодирования. Кроме того, поскольку датчик содержит две предварительно обученные модели обнаружения объектов, учащиеся могут увидеть, как работают различные модели ИИ в реальных приложениях. Лабораторная работа STEM Lab Unit по программе EXP Clean Water Mission представляет собой практический, продвинутый ресурс для учащихся, в котором они используют данные с датчика, создавая сложные алгоритмы для автоматизации портативной установки очистки воды.
Для получения дополнительной информации о датчике зрения ИИ прочитайте Начало работы с датчиком зрения ИИ с помощью VEX EXP».
Для получения дополнительной информации о приобретении датчика зрения VEX AI страницу.
VEX CTE Workcell
VEX CTE Workcell — это еще один вариант обучения на уровне старшей школы, позволяющий учащимся изучать темы искусственного интеллекта. VEX CTE Workcell — это система, состоящая из роботизированной руки, конвейеров, датчиков и пневматики, которая предназначена для оказания помощи студентам в изучении промышленной автоматизации. Доступны два студенческих курса для обучения студентов важным навыкам автоматизации и компьютерной науки, связанным с искусственным интеллектом.
Курс «Введение в 6-осевую руку» дает студентам надежную основу для базовых навыков в области компьютерных наук, таких как последовательность, циклы, условные операторы и переменные.
Курс «Автоматизация рабочих ячеек» строится на этом принципе и постепенно включает в себя более сложные открытые задачи по автоматизации системы. В этих заданиях учащимся необходимо использовать данные датчиков для создания алгоритмов, оптимизации кода и успешной отладки проектов.
Более подробную информацию о VEX CTE Workcell найти на этой странице.
Более подробную информацию о курсах лабораторных работ VEX CTE STEM найти настранице.
ВЕКС ЭЙР
Дрон VEX AIR предоставляет продвинутым учащимся дополнительную практическую возможность участия в обучении с использованием искусственного интеллекта. VEX AIR объединит в себе увлекательность использования дронов в учебных классах с технологией искусственного интеллекта. Студенты могут использовать комбинацию из двух камер AIR и ее способности обнаруживать предварительно обученные объекты, а также нескольких датчиков, чтобы запрограммировать дрон на точную навигацию в воздухе.
Для получения более подробной информации о VEX AIR посетите эту страницу
ИИ в соревнованиях VEX
Конкурс искусственного интеллекта VEX
Конкурс VEX AI Competition предоставляет учащимся старших классов и колледжей возможность посоревноваться в полностью автономном соревновании по робототехнике, используя мощное сочетание датчика GPS и системы технического зрения VEX AI. Учащиеся пишут коды двух роботов, чтобы работать вместе в команде и выполнить задание этого года.
Для получения дополнительной информации страницу конкурса VEX AI.
Соревнование по робототехнике VEX V5 (V5RC)
Учащиеся могут использовать способность датчика AI Vision обнаруживать предварительно обученные классификации объектов для создания алгоритмов в сочетании с различными другими датчиками V5 при построении стратегии игры V5RC High Stakes. При этом они могут изучить, как компьютеры поддерживают представления на основе данных и используют их для рассуждений.
Для получения дополнительнойо соревновании по робототехнике VEX V5 страницу соревнования по робототехнике VEX V5.
GPS-датчик VEX V5
Используйте датчик GPS в соревнованиях V5RC или виртуальных навыках для навигации по полю на основе данных о направлении и позиционировании x, y, предоставленных датчиком.
Дополнительную информацию о датчике GPS см. в разделе Использование датчика GPS с VEX V5.
Для получения дополнительной информации о приобретении GPS-датчика посетите эту страницу.
ИИ в VEXcode VR
V5RC High Stakes Playground
Владельцы премиум-лицензии VEXcode VR или зарегистрированные команды V5RC могут играть в High Stakes с виртуальным роботом, используя возможности классификации объектов датчика AI Vision.
Для получения дополнительной информации о получении лицензии VEXcode VR Premium Licenseпосетите эту страницу.
Для получения дополнительной информации о игровой площадке High Stakes в VEXcode VR прочитайте статью Начало работы с игровой площадкой High Stakes V5RC в VEXcode VR.
Площадка для спасательных вездеходов
Пользователи VEXcode VR Premium могут взаимодействовать с искусственным интеллектом и его рассуждениями на игровой площадке Rover Rescue Playground. В проекте Rover Rescue учащиеся пишут программу для марсохода с использованием искусственного интеллекта, чтобы перемещаться по инопланетному миру, собирая минералы и избегая препятствий и врагов. Встроенная в марсоход технология искусственного интеллекта позволяет ему обнаруживать объекты и сообщать о них данные, включая расстояние до объекта и его относительный угол. Ровер может распознавать предварительно обученные игровые элементы, такие как препятствия, враги и минералы.
Дополнительную информацию о игровой площадке Rover Rescue в VEXcode VR . в разделе «Начало работы с Rover Rescue».
Дополнительную информацию об ИИ в Rover Rescue см. в разделе Использование ИИ в Rover Rescue.
Для получения дополнительной информации о получении лицензии VEXcode VR Premium Licenseпосетите эту страницу.
Обучайте ИИ с уверенностью
VEX предоставляет комплексные ресурсы и вспомогательные материалы для обучения ИИ, чтобы вы могли преподавать с уверенностью.
-
VEX STEM Labs предлагают пошаговые инструкции по внедрению, как онлайн-руководство для учителя.
- В лабораторных работах VEX 123 и GO STEM обзор модуля содержит подробную справочную информацию, чтобы вы были хорошо подготовлены к преподаванию модуля. Например, в справочной информации подразделения VEX GO Data Detectives подробно рассматривается, что такое датчики и как сам датчик Eye Sensor собирает и передает данные.
- В STEM-лабораториях IQ и EXP руководство по организации занятий содержит справочную информацию, инструкции по внедрению и советы, которые помогут исключить догадки при обучении ИИ.
- Библиотека VEX и API VEX — это ресурсы, к которым каждый может получить доступ, чтобы узнать больше об обучении ИИ с помощью VEX. Например, используйте библиотеку VEX, чтобы узнать, что такое датчик и для чего он используется. Затем обратитесь к API VEX, чтобы понять блоки кода или команды, связанные с этим датчиком.
-
VEX PD+ обеспечивает постоянное и персонализированное профессиональное развитие для пользователей VEX.
- Получите сертификат, пройдя вводный курс VEX в PD+, и получите немедленный доступ к сообществу VEX PD+, где преподаватели-единомышленники могут обмениваться вопросами и идеями по поводу обучения ИИ с помощью VEX.
- Присоединяйтесь как участник PD+ All-Access и
- Воспользуйтесь преимуществами индивидуальных сессий, на которых вы сможете обсудить обучение ИИ с экспертом VEX.
- Посетите Видеотеку, чтобы просмотреть серию видеороликов и узнать больше о датчике зрения на базе искусственного интеллекта.
- Присоединяйтесь к нам лично на конференции преподавателей робототехники и примите участие в практических семинарах и информационных сессиях, которые проведут ведущие специалисты в области образования в области искусственного интеллекта.
Для получения дополнительной информации о том, как стать участником VEX PD+ All-Access, эту страницу.