Samtalet om artificiell intelligens (AI) är en ständigt föränderlig närvaro i lärares liv. Det är oundvikligt att AI kommer att bli en central del av studenters liv. Även om vi bara har börjat förstå hur detta kommer att se ut, vet vi att vi måste börja förbereda våra elever för deras framtid nu. Den här sidan är en språngbräda för att undervisa i AI med VEX och ger en översikt över information och resurser som finns tillgängliga för att stödja dig när du integrerar AI i din undervisning.
AI:s betydelse
Definiera AI
Artificiell intelligens, eller AI, är en gren inom datavetenskap som sysslar med tekniker som gör det möjligt för datorer att göra saker som, när människor gör dem, anses vara bevis på intelligens1.
AI är en central och pågående utveckling i datavetenskapens utveckling som kommer att fortsätta att i hög grad påverka alla delar av samhället. Den bygger på centrala datavetenskapliga koncept som algoritmer och datastrukturer, vilket gör det möjligt för datorer att lära sig, resonera och fatta beslut på egen hand.
Alla borde lära sig om AI
Datavetenskap är nu allmänt erkänt som en viktig färdighet för alla studenter. Eftersom AI är en integrerad del av datavetenskap, förtjänar att ha en grundläggande förståelse för de bakomliggande koncepten inom AI. AI-koncept kan läras ut på ett kontinuum som börjar i förskolan och sträcker sig genom elevernas utbildningsresor. Detta kommer att säkerställa att eleverna:
- Ha rättvis tillgång till framtida karriärer: Undervisning i AI säkerställer att alla elever har möjlighet att utforska karriärvägar inom områden som datavetenskap, robotik, dataanalys och programvaruutveckling. Genom att erbjuda möjligheter för alla bidrar vi till att skapa en mångfaldig och innovativ arbetsstyrka som är redo för framtiden.
- Förstå AI:s inverkan på samhället: Att lära sig AI utrustar eleverna med kunskapen för att fånga dess potential. Genom att förstå dess fördelar och begränsningar kan eleverna fatta välgrundade beslut och bidra till en ansvarsfull användning av denna teknik.
- Bygg grundläggande färdigheter och dispositioner: Precis som att lära sig datavetenskap, främjar undervisning i AI med hjälp av datavetenskap viktiga problemlösningsförmågor och hjälper eleverna att utveckla beräkningsmässigt tänkande, som algoritmiskt tänkande och mönsterigenkänning. Det ger också eleverna en miljö där de kan öva samarbete och lära sig om sitt eget lärande. Detta förbereder dem för att ta sig an komplexa utmaningar med uthållighet och kreativitet.
Vårt tillvägagångssätt för att undervisa i AI
Vi sammanför datavetenskap, AI och robotik för att skapa ett autentiskt, säkert, roligt och motiverande sammanhang för att lära sig AI. Vi betonar praktisk robotik och AI-visionssensorer snarare än stora språkmodeller (LLM), som ChatGPT.
Studenternas integritet är vår högsta prioritet
Vår metod säkerställer att dina elevers data alltid är säkra.
-
Att använda robotar med AI-visionssensorer för att undervisa om AI erbjuder
och visuellt engagerande sätt att utforska AI-koncept utan de
potentiella integritetsrisker som finns med juridikexamina.
- Inga personligt identifierbara uppgifter (PII) samlas någonsin in.
- Bilder eller videoströmmar från VEX-sensorer eller robotar lämnar aldrig studentenhet.
- Studenterna får tillgång till förtränade AI-modeller, vilket behovet av att samla in och ladda upp bilder till och dyra molnservrar för bearbetning.
Robotar synliggör AI-inlärning
Grundläggande AI-koncept kan göras konkreta med hjälp av robotar.
- Att undervisa i AI med en robot förvandlar utmanande abstrakta koncept till konkreta, praktiska lärandeupplevelser. Att använda robotar för att betona de datavetenskapliga koncepten bakom AI ger eleverna direkt erfarenhet av hur AI faktiskt fungerar. Detta avmystifierar AI och hjälper studenter att se sig själva som framtida innovatörer och problemlösare inom AI-området.
- AI-synsensorer ger omedelbar och handlingsbar feedback till eleverna. Studenter kan se och manipulera data från en AI-visionssensor i realtid och tillämpa den i kodningsprojekt för att lösa verkliga problem med hjälp av en robot.
Utvecklas tillsammans med AI
Vår strategi för AI-utbildning utvecklas kontinuerligt och aktivt.
- AI utvecklas ständigt och snabbt, och för att effektivt stödja lärare och elever i denna dynamiska miljö måste vi utvecklas i samma takt. De kommande åren kommer att innebära mer personalisering, mer samarbete och mer transparens i AI-system, och vi kommer att fortsätta utveckla resurser i enlighet därmed för att säkerställa att elever och lärare kan blomstra.
- Vi är engagerade i att möta lärarnas behov i nuet genom att skapa lättanvända AI-läroplanmaterial med input från lärare Vi samarbetade CS Everyone Center vid University of Florida och två grupper av lärare i för att skapa aktiviteter utformade för att stärka elevernas förståelse för AI-konceptet perception med hjälp av VEX 123 och VEX GO, för elever i förskoleklass till årskurs 4. Aktiviteterna beskrivs i avsnitten 123 och GO nedan.
AI över hela VEX-kontinuumet
VEX Continuum blandar praktiska erfarenheter från den verkliga världen med utvecklingsanpassade metoder för att säkerställa att elever i alla åldrar kan vara engagerade och framgångsrika under hela sin AI-inlärningsresa. Erfarenhetsbaserat lärande bygger en stegvis förståelse av datavetenskap och AI-koncept. Med tiden utvecklar eleverna en grundläggande förståelse för vad AI är, hur det fungerar och hur det kan användas.
VEX 123
Elever från förskoleklass till andra klass kan introduceras till AI-koncept med VEX 123. Att koda en 123-robot hjälper eleverna att börja utveckla en förståelse för skillnaderna i hur människor och datorer känner av sina omgivningar. 123-robotens inbyggda ögonsensor ger eleverna ett enkelt sätt att börja utforska sensordata, samtidigt som de lär sig grundläggande datavetenskapliga koncept som sekvensering, mönsterigenkänning och grundläggande algoritmer.
123 STEM-labbenheter, som till exempel Lilla röda roboten, ger en engagerande och rolig bakgrund för att lära sig dessa koncept. I den här STEM-labbenheten programmerar eleverna sina robotar så att de kör till mormors hus, undviker vargen och skapar en algoritm för att upptäcka vargar med hjälp av ögonsensorn.
Dessutom är AI-läskunnighetsaktiviteterna för VEX 123 utformade för att lära eleverna om det grundläggande AI-konceptet perception. Det är viktigt för unga elever att bygga upp en förståelse kring hur robotar och datorer uppfattar världen – genom sensorer.
AI-läskunnighetsaktiviteterna, som kan användas som fristående lektioner eller i en serie, ger eleverna möjlighet att lösa verkliga problem med sensoruppfattning med hjälp av VEXcode 123 och ögonsensorn. Dessa aktiviteter bygger upp förståelse för hur sensorer fungerar på ett roligt och lättillgängligt sätt.
För mer information om VEX 123, besök den här sidan.
För mer information om VEX 123 STEM-labbenheter, besök den här sidan.
VEX GO
Elever i tredje till femte klass kan bygga vidare på sina introduktionserfarenheter av AI med VEX GO, allt eftersom de utökar sina kunskaper till att omfatta en djupare förståelse av sensordata. Eleverna får förståelse för vad data är, hur den samlas in och hur den kan användas för att fatta beslut.
I Datadetektiver: Broutmaning STEM-labblöser eleverna ett verkligt problem med hjälp av ögonsensordata, samtidigt som de lär sig att använda informationen för att identifiera en spricka i en bro.
Upplevelser som denna hjälper eleverna att bygga upp en förståelse för hur data och AI kan användas för att hjälpa deras samhällen. Och VEX GO-studenter fortsätter att utveckla sina datavetenskapliga färdigheter allt eftersom de löser mer komplexa problem med hjälp av sekvensering, beslutsfattande och algoritmer.
AI-läskunnighetsaktiviteter finns också tillgängliga för VEX GO och kan användas för att introducera elever till sensoruppfattning, eller som ett komplement till VEX GO STEM Labs, vilket hjälper elever att fördjupa sig i hur robotar och datorer uppfattar sina omgivningar.
VEX GO AI-läskunnighetsaktiviteterna använder ögonsensorn i kombination med VEXcode GO och kan användas som en serie för att gradvis bygga upp elevernas förståelse för sensoruppfattning, eller som fristående aktiviteter
För mer information om VEX GO, besök den här sidan.
För mer information om VEX GO STEM Lab-enheter, besök den här sidan.
VEX AIM
AI-visionssensorn ger roboten möjligheten att se och interagera med sin omgivning. Den kan upptäcka och visa data om förtränade objekt, såsom bollar och tunnor, samt apriltaggar. Roboten kan kodas med både block och Python. VEX AIM är lätt att komma igång med och ger höga möjligheter, vilket gör att det kan möta elevernas förståelse av AI och fortsätta utmana dem allt eftersom de växer.
VEX AIM introduktionskurs för studenter introducerar eleverna till att använda AI-visionssensorn med roboten, där eleverna fördjupar sig i hur sensorn fungerar och testar dess funktioner och begränsningar. De programmerar roboten att hämta och leverera gods till specifika platser med hjälp av AI Vision medan de arbetar mot en AI Vision-driven Capstone-utmaning.
AIM-utbildningen för lärare i PD+ ger lärare den kunskap de behöver för att börja undervisa med VEX AIM i sina klassrum. När AIM-utbildare är certifierade kan de posta i VEX AIM-kategorin i PD+ Community för att dela idéer och ställa frågor till andra som hjälper sina elever att utforska AI-koncept med VEX AIM.
För ytterligare information om undervisning med VEX AIM, besök den här sidan.
VEX IQ
IQ ger elever i mellanstadiet ytterligare AI-inlärningsutmaningar med hjälp av en fysisk robot. IQ ger eleverna möjlighet att lösa öppna utmaningar genom att samla in och använda data från flera sensorer. Detta hjälper eleverna att utveckla en förståelse för hur man väljer rätt sensorer för att lösa ett givet problem.
IQ-elever kan också delta i dataloggningsövningar med hjälp av SD-kortlagring på IQ Brain. Eleverna kan samla in sensordata, lagra den i en CSV-fil och sedan rita upp informationen i ett diagram för att fullt ut förstå hur IQ-sensorer uppfattar sin omgivning.
För mer information om VEX IQ, se denna sida.
För mer information om VEX IQ STEM Lab-enheter, se denna sida.
Det finns också en fristående AI Vision Sensor tillgänglig för VEX IQ (2:a generationen). Denna sensor kan användas enligt beskrivningen nedan för VEX EXP och VEX V5, men med VEX IQ (2:a generationen) och kodad i VEXcode IQ eller Microsoft Visual Studio Code.
För mer information om AI-visionssensorn, läs Komma igång med AI-visionssensorn med VEX IQ.
För mer information om att köpa en VEX IQ AI-visionssensor, besök den här sidan.
VEX EXP och VEX V5
I gymnasieklassrummet ger VEX EXP och VEX V5 ytterligare en dimension till AI-inlärning med AI Vision Sensor
AI-visionssensorn för VEX EXP och VEX V5 gör det möjligt för din robot att se och interagera med sin omgivning på ett unikt sätt och fånga visuell information från ett brett synfält. Den detekterar 2D- och 3D-objekt, känner igen specifika färger och färgkombinationer och identifierar AprilTags och uppsättningar av förtränade objekt för både klassrummet och tävlingen.
AI-visionssensorn ger eleverna möjlighet att använda flera typer av sensordata i ett och samma kodningsprojekt. Dessutom, eftersom sensorn innehåller två förtränade objektdetekteringsmodeller, kan eleverna uppleva hur olika AI-modeller fungerar i verkliga tillämpningar. EXP Clean Water Mission STEM Lab Enhet tillhandahåller en praktisk, avancerad resurs för elever där de använder data från sensorn och skapar komplexa algoritmer för att automatisera en portabel vattenreningsanläggning.
För mer information om AI-visionssensorn, läs Komma igång med AI-visionssensorn med VEX EXP.
För mer information om att köpa en VEX AI Vision Sensor, besök den här sidan.
VEX CTE Arbetscell
CTE Workcell är ett annat alternativ för gymnasieelever att engagera sig i AI-ämnen på. VEX CTE Workcell är ett system med en robotarm, transportörer, sensorer och pneumatik som är utformat för att stödja studenter i deras lärande om industriell automation. Två studentkurser finns tillgängliga för att lära studenter viktiga AI-relaterade färdigheter inom automation och datavetenskap.
Introduktionskursen till 6-axlig arm ger studenterna en gedigen grund i grundläggande datavetenskapliga färdigheter, såsom sekvensering, loopar, villkor och variabler.
Workcell Automation-kursen bygger vidare på detta och inkluderar successivt mer komplexa, öppna utmaningar i automatiseringen av systemet. I dessa utmaningar måste eleverna använda sensordata för att skapa algoritmer, optimera sin kod och felsöka projekt framgångsrikt.
För mer information om VEX CTE Workcell, se denna sida.
För mer information om VEX CTE STEM Lab Unit Courses, se denna sida.
VEX AIR
VEX AIR-drönaren ger avancerade studenter ytterligare ett praktiskt sätt att engagera sig i AI-inlärning. VEX AIR kommer att kombinera spänningen hos drönare i klassrummet med AI-teknik. Studenter kan använda kombinationen av AIR:s dubbla kamerasystem och dess förmåga att upptäcka förtränade objekt tillsammans med flera sensorer för att koda drönaren att navigera genom luften med precision.
För mer information om VEX AIR, besök den här sidan.
AI i VEX-tävlingar
VEX AI-tävling
VEX AI-tävlingen ger gymnasieelever och universitetsstudenter chansen att tävla i en helt autonom robottävling med hjälp av den kraftfulla kombinationen av GPS-sensorn och VEX AI Vision System. Eleverna kodar två robotar för att arbeta tillsammans som ett team för att slutföra årets utmaning.
För mer information, besök sidan om VEX AI-tävlingen.
VEX V5 Robotics Competition (V5RC)
Eleverna kan använda AI-visionssensorns förmåga att upptäcka förtränade objektklassificeringar för att skapa algoritmer i kombination med en mängd andra V5-sensorer när de bygger en strategi för att spela V5RC High Stakes. Genom att göra det kan de utforska hur datorer underhåller databaserade representationer och använder dem för resonemang.
För mer information om VEX V5 Robotics Competition, besök sidan om VEX V5 Robotics Competition.
VEX V5 GPS-sensor
Använd GPS-sensorn i V5RC Competition eller Virtual Skills för att navigera i fältet baserat på kurs- och x- och y-positionsdata som sensorn tillhandahåller.
För mer information om GPS-sensorn, läs Använda GPS-sensorn med VEX V5.
För mer information om att köpa V5 GPS-sensorn, besök den här sidan.
AI i VEXcode VR
V5RC Lekplats med höga insatser
De med en VEXcode VR premiumlicens, eller registrerade V5RC-lag, kan spela High Stakes med en virtuell robot med hjälp av AI Vision Sensors objektklassificeringsfunktioner.
För mer information om hur du skaffar en VEXcode VR Premium-licens, besök den här sidan.
För mer information om High Stakes Playground i VEXcode VR, läs Kom igång med V5RC High Stakes Playground i VEXcode VR.
Rover Rescue Lekplats
VEXcode VR Premium-användare kan interagera med AI-representation och resonemang i Rover Rescue Playground. I Rover Rescue programmerar eleverna en rover med hjälp av AI för att navigera i en främmande värld samtidigt som de samlar mineraler och undviker hinder och fiender. Rovers inbyggda AI-teknik gör att den kan upptäcka objekt och rapportera data om dem, inklusive hur avståndet till ett objekt är och dess relativa vinkel. Rovern kan identifiera förtränade spelelement som hinder, fiender och mineraler.
För mer information om Rover Rescue-lekplatsen i VEXcode VR, läs Komma igång med Rover Rescue.
För mer information om AI i Rover Rescue, läs Använda AI i Rover Rescue.
För mer information om hur du skaffar en VEXcode VR Premium-licens, besök den här sidan.
Lär ut AI med självförtroende
VEX tillhandahåller omfattande resurser och stödmaterial för undervisning i AI, så att du kan undervisa med självförtroende.
-
VEX STEM Labs erbjuder steg-för-steg-instruktioner för implementering, som en online-lärarmanual.
- I VEX 123 och GO STEM Labs ger enhetsöversikten detaljerad bakgrundsinformation så att du känner dig väl förberedd att undervisa i enheten. Till exempel tar bakgrundsinformationen från VEX GO Data Detectives Unit en djupdykning i vad sensorer är och hur själva ögonsensorn samlar in och rapporterar data.
- I IQ- och EXP STEM-laboratorierna finns en handledning som ger bakgrundsinformation, implementeringsinstruktioner och tips som eliminerar gissningsleken vid undervisning i AI.
- VEX-biblioteket och VEX API är resurser som vem som helst kan få tillgång till för att lära sig mer om att undervisa i AI med VEX. Använd till exempel VEX-biblioteket för att ta reda på vad en sensor är och används till. Se sedan VEX API för att förstå de kodblock eller kommandon som är associerade med den sensorn.
-
VEX PD+ erbjuder kontinuerlig och personlig professionell utveckling för VEX-användare.
- Bli certifierad genom att ta en VEX introduktionskurs i PD+ och få omedelbar tillgång till VEX PD+ community där likasinnade lärare kan dela frågor och idéer om att undervisa i AI med VEX.
- Gå med som PD+ All-Access-medlem och
- Dra nytta av individuella sessioner där du kan diskutera undervisning i AI med en VEX-expert.
- Besök videobiblioteket för att se en serie videor som lär dig mer om AI-synsensorn.
- Var med oss personligen på VEX Robotics Educators Conference och delta i praktiska workshops och informativa sessioner ledda av opinionsbildare inom AI-utbildning
För mer information om att bli medlem i VEX PD+ All-Access, besök den här sidan.