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人工智能是一門既古老又年輕的科學。人工智能源于人類對智能機器的渴
望，相關(guān)的探索可以追溯到兩千年前亞里士多德關(guān)于人類思維規(guī)律的研究。然
而，直到1956年的達特茅斯會議之后，人工智能才正式登上歷史舞臺。今天，人
工智能正以前所未有的力量改變著世界，不僅在視覺、聽覺、語言、動作這些傳
統(tǒng)人工智能領(lǐng)域取得長足進展，而且與各個基礎(chǔ)學科交叉共融，引發(fā)了新一輪
技術(shù)變革�？梢灶A見，未來人工智能將越來越強大，成為推動人類進步的基礎(chǔ)
力量。
人工智能的強大源于它對人類智能的模擬。我們今天所有的文明成果都基
于人類區(qū)別于其他生物的獨一無二的智能，如果這種智能可以被機器所模擬，可
以預見將會給社會帶來顛覆性的變革。從這個角度看，近年來人工智能領(lǐng)域那
些讓人震驚的成就也許只是智能時代來臨前的滿城風雨，真正讓人期待的智能
風暴也許就在不遠處的地平線上。
人工智能時代的到來要求所有人都應具備人工智能的基礎(chǔ)素養(yǎng)，特別是青
少年學生。這些基礎(chǔ)素養(yǎng)至少包括三個方面。首先是人工智能的世界觀，即如
何認識人工智能，它起源于哪里，當前處于什么階段，未來會走向何方。其次是
人工智能的價值觀，即如何全面認識人工智能，既要理解它帶來的機遇，也要了
解它的潛在風險；既要有擁抱人工智能的開放心態(tài)，也要清楚如何合理、合規(guī)地
使用人工智能。最后是人工智能的方法論，即人工智能有哪些基本原則和基礎(chǔ)
方法。
基于這一思路，我們編制了這套清華大中小學人工智能通識教育系列叢書，其根本目的是幫助青少年建立人工智能的基礎(chǔ)素養(yǎng)。為實現(xiàn)這一目標，本叢書從大中小貫通培養(yǎng)的視角來設(shè)計基礎(chǔ)教育階段的人工智能通識課程。
本叢書將基礎(chǔ)教育階段的人工智能通識教育分為興趣培養(yǎng)體系構(gòu)建和知識拓展三個階段，分別對應小學、初中、高中三個學段。興趣培養(yǎng)階段重點在于激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)科學精神；體系構(gòu)建階段強調(diào)對人工智能的整體認知，構(gòu)建知識體系，培養(yǎng)全局視野；知識拓展階段關(guān)注具體應用背后的關(guān)鍵技術(shù)，特別是人工智能在各學科中的前沿應用，為學生選擇未來的專業(yè)方向提供指導。中國科學院院士張鈸教授對叢書的知識體系進行了指導，并對叢書內(nèi)容進行了審核。
本書是清華大中小人工智能通識教育系列叢書的初中分冊，目的是幫助學生構(gòu)建人工智能的基礎(chǔ)知識框架，形成對人工智能的系統(tǒng)認知和全面理解。本書配套了實踐手冊，設(shè)計了多種形式的實踐項目，鼓勵學生以分組合作等方式將人工智能知識應用到學習和生活中。
全書分為7個單元，分別是人工智能的概念、人工智能的誕生、人工智能發(fā)展史、人工智能前沿、人工智能倫理、人工智能基礎(chǔ)方法、深度學習方法。前4個單元主要是幫助學生建立對人工智能的基礎(chǔ)認知，第5單元介紹人工智能的風險和智能社會的行為規(guī)范，第6單元介紹人工智能的知識結(jié)構(gòu)，第7單元介紹當前主流的深度學習方法。
本書既可以作為教師授課的教材或參考資料，也可以作為學生提升人工智能素養(yǎng)的科學讀本。為了支持教師開設(shè)通識課程，本書配有豐富的教學資源，包括教學用PPT、實踐手冊、在線參考文獻等。教師可以基于本書內(nèi)容和這些教學資源設(shè)計自己的課程。為了配合課堂教學，一些章節(jié)設(shè)計了思考與討論環(huán)節(jié)，啟發(fā)學生就學習內(nèi)容進行拓展性思考和討論。一些章節(jié)還設(shè)計了實踐課程，這些實踐課程選題形式多樣，內(nèi)容豐富，既有上機實踐，也有辯論、模仿游戲等，可幫助學生深入理解學習內(nèi)容。
根據(jù)實際教學條件，教師可以因地制宜設(shè)計具有本校特色的教學方案。對于較少接觸人工智能、需要建立人工智能基礎(chǔ)素養(yǎng)、強化知識架構(gòu)的學校，建議按本書順序設(shè)計兩學期（每周兩節(jié)）或四學期（每周一節(jié)）課程，每學期2/3的學
人工智能通識
VIII
初中版
時教師授課，1/3的學時組織分組實踐活動。對于已經(jīng)有人工智能教學基礎(chǔ)的學校，可以將本書內(nèi)容作為知識框架，結(jié)合已有教學設(shè)計，形成互動性更強的教學方案。對于教學安排比較緊湊的學校，也可以對本書內(nèi)容進行濃縮，融入信息科技或科學課堂，為學生提供人工智能的基礎(chǔ)知識。不論哪種方案，都應該強調(diào)對人工智能基礎(chǔ)概念、基礎(chǔ)方法的深入理解，強調(diào)完整的知識架構(gòu)，強調(diào)對人工智能倫理、道德、法律的深入思考。
本書匯聚了眾多專家學者和一線教師的心血。李藍天老師參與了部分內(nèi)容的編寫工作。毛麗旦、谷悅、李沛聰、羅小雪、魏揚、瞿琦等老師和同學參與了書稿審讀工作。文中言老師任本書的美術(shù)總指導，朱珠、劉田田兩位老師參與了繪圖組織工作。參與繪圖的老師和同學還包括夏源、肖美琳、鄒齡漪、蔣夕彬、
文雁云、袁枘、肖舒琪、王乃一、宋徐麗、蘇詩瑤、張泉、佟雨函、苗羽、魯一諾、
紀琳、張智涵、萬桉伶、吳翠如。田麗、王瑗、易長秋、楊瀾、李劉浩、李方園、
白鑫鑫、姜孝春、張清茹等老師參與了課程資源制作。譚洪政、利節(jié)、邱偉松、
李劉浩等老師參與了課程實踐和推廣工作。卜輝、楊艷錚、劉愛霞等老師參與了組織與服務(wù)工作，王文精、卞偉、張?zhí)旌�、劉田田、宮俊波等老師參與了大量策劃、推廣工作。
人工智能通識教育剛剛起步，不僅在我國還沒有形成標準的體系，在世界范圍內(nèi)也沒有成熟的方案可以參考。我們希望清華大中小學人工智能通識教育系列叢書能夠成為一套樣本，為我國乃至全球教育工作者提供系統(tǒng)性、可操作的參考框架。
限于編者水平，書中難免存在不足之處，懇請廣大讀者批評指正。
編 者
2025年4月
IX
前 言