運算(計算)思維及人工智慧
運算思維
教育部運算思維推動計畫
http://compthinking.csie.ntnu.edu.tw/
運算思維相關資料及文獻
教導運算思維重要觀念: 要學好運算思維與程式設計，是需要大量且長時間的思維訓練方得以畢竟其功，不要把國、英、數、社、自等課程減少時數來上程式設計？喔！不！千萬不要這樣做！這有幾個非常重要的理由： 1.每個人的資質不同，不是每個小朋友都適合進行這種抽象的程式訓練，如果他沒有興趣或學起來痛苦，就不要強迫他學吧！教育的本質是啟發與引導，而不是用大人對未來的思維，然後強加到這些幼苗上。 3.讓學生能夠在一般的課程中，日復一日年復一年的反覆訓練（無形中無意中），才能讓學生能夠『直覺的反應』，這樣才能具備將問題程式化的能力。學習系統化解決問題，並具備實踐創意的能力。 4.教學生寫程式，不代表他們就有運算思維，反過來說，懂運算思維不見得會寫好程式，那又如何？話說寫程式也只是初步，資訊世界還很寬廣，如果懂得資訊世界的運作，心中有運算思維之後，或許有人會想閱讀程式去更加理解資訊世界。 |
資料來源
https://www.gitbook.com/book/wooss/easy_computational/details
https://home.gamer.com.tw/creationDetail.php?sn=3182368
牛刀小試
SCRATCH與運算思維
牛刀小試
教學範例-自動點餐機
老師提問:日常生活中區餐館點餐有哪幾種型態?
人工點餐
老師提問:那人工點餐有何問題(缺點)?
自動點餐
老師提問:有使用過麥當勞自助點餐機嗎?
任務:
老師有位朋友，開了一家漢堡店，他想要設計將點餐由人工變為電腦自動化.請你利用Scratch程式設計一個自動點餐程式
程式下載
程式執行結果
分析問題
1、如何來獲取點餐者所要點的菜呢？
2、如何實現菜單和單價的儲存？
3、如何實現菜單單價的累加和儲存？
4、如何傳輸輸出總價總和的文字訊息?
程式優化:
1.此程式要如何設計得更性化
2.若菜單項目很多.例如50種.那要如何解決?
牛刀小試
教學範例2-小精靈遊戲
老師提問1:您覺得電腦遊戲(Computer Game)是甚麼?
老師說明1:
電腦遊戲就是程式.其目的是依照我們設定的流程處理資料 |
以上這句話有二個涵義：
1.程式的目的是處理資料
2.程式包含處理資料的步驟. 我們可以把程式執行的流程分成三個階段，如下圖
圖片引用:https://sites.google.com/site/ezpythoncolorcourse/dataandvariableintro
圖片引用https://www.csie.ntu.edu.tw/~b98902112/cpp_and_algo/what_is_program/README.html
在遊戲中有許多的功能包裝、隱藏在程式裡，但是使用者只需要知道輸入、輸出是什麼就好。而程式設計師則要根據輸入資料、設計運算過程、產生輸出資料.程式就是不斷地處理資料
老師提問2:體驗玩小精靈遊戲後.試回答下列問題
Which is more fun? 哪個部份最好玩？
Which is harder? 哪個部份最難的？
How does your strategy change? 你的策略如何改變？
How do you deal with mistakes? 你如何處理錯誤？
老師說明2:
小精靈這款遊戲從1980年推出到現在，一直都是人人心目中的經典之作，在進行遊戲中，我們簡單可把畫面進行分類。
問題定義：
在時間限制內Pacman將小藥片吃完，完成闖關任務。. |
問題拆解:
1 Pacman 要在迷宮裡四處移動，吃掉所有的pill（小藥片）
才能過關。迷宮左右兩邊有傳送通道，Pacman 可以從迷宮左邊離開，然後在迷宮右邊出現，反之亦然
2.有四隻Ghost（鬼）會追Pacman，每隻Ghost 都有不同的顏色。如果有Ghost 抓到了Pacman，Pacman 就會少一條命。如果Pacman 吃到四個角落的Super_pill（大力丸），Ghost 就會暫時變成藍色，這段時間內Pacman
3.可以吃掉Ghost，獲得額外的分數。每當獲得一定的分數之後，迷宮內就會出現加分的水果。Pacman 將迷宮中的pill 都吃完後，這一關就結束，進入速度加快的下一關
問題簡化:
1.得分規則：小精靈吃到小藥片或者吃到水果得分 2.限制規則：小精靈被Ghost抓到少一條命 3.過關規則：小精靈吃完小藥片而且吃完大力丸過關 |
在規劃以及思考的過程當中，其實你的腦中已經有了運算思維的思考模式，並且透過分析與問題的歸納，包含行走的路線，得分的方式，躲避GHOST技巧，最終完成關卡。
因此，運算思維並不是我們誤以為的複雜、高層次與困難，而是簡單且生活化的思維方式。
程式實作
程式下載
簡易題:
挑戰題：
◆ 四隻鬼在四個角落出現，不停移動，每3-5秒隨機改變上下左右方向，碰邊界反彈180度。（右圖）
◆ 小精靈生命值3次，死亡1秒後在畫面中央由透明變不透明，再次開始朝右移動。
◆ 小精靈碰鬼時，會有小精靈死亡消失的過程，再停止遊戲。
◆ 遊戲隨著時間增加難度，如加快鬼和小精靈的移動速度、增加鬼的數量…
◆ 音效、背景音樂
◆ 任何想到的點子
資料引用詹智傑老師
SCRATCH教材分析
台灣國小Scratch教材資源
巨岩出版
http://163.26.179.6/ctweb/scratch3/html/lesson1.html
遊戲自由e學園4 Scratch3
http://163.20.239.129/~teach/62scratch/download/index.html
宏全
http://w3.baps.tp.edu.tw/teachers/scratch123/index.html
香港Scratch教材資源
小學
https://stem.edb.hkedcity.net/zh-hant/references/
中學
大陸國小Scratch教材資源
大陸李澤老師
http://v.qq.com/vplus/f225285f93d7a62cd96face787e921b3?page=video
https://www.woteach.cn/course/view.php?id=6
ＣC哥教你編程
人工智慧
教育部 AI 教材-和AI 做朋友
https://market.cloud.edu.tw/list/ai.jsp
範例-神通情人夢
什麼是 AI?
圖片引用https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sT0Y.htm
AI從最廣泛的意義上來說：是任何可以自行學習、理解和行動的機器，並在遇到新情況時決定如何反應。現有AI大都是建立在「機器學習」，或更精確地說「深度學習」的架構上，由巨量數據中摸索出特定的規律與模式，並以此來做出預測。
AI如何消化大量數據資料？
要靠演算法。演算法就是機器人的消化系統，負責讀取、消化大數據，同時產出結果。
每個會寫程式的人，都可能創造自己的演算法，因此有高低優劣之分。好的演算法，會造就聰明的大腦，也就是聰明的AI，以及高IQ的機器人。
演算法基本概念
人工智慧基礎知識
http://ccckmit.wikidot.com/ai:nlp
https://makerpro.cc/2019/04/self-learning-series1-of-ai/
AI You Sure 張原禎20190917
https://www.youtube.com/watch?v=bQ9IHFlanfM
蔡炎龍老師
https://speakerdeck.com/yenlung/ren-gong-zhi-hui-jie-shao
https://speakerdeck.com/yenlung/jin-tian-kai-shi-wo-de-ai-ren-gong-zhi-hui-mou-xian-zhi-lu
https://www.slideshare.net/yenlung/ss-82198270
https://www.youtube.com/watch?v=T6fLbiV57_0
吳恩達首度來台公開演講 人工智慧的下一步是什麼？
https://www.youtube.com/watch?v=aFDVw8l5v9Q
【自學AI#1】從歷史發展過程看AI
AI 嘉年華短講一：機器能聽懂人說話嗎？ / 李宏毅教授
AI 嘉年華主題演講一：人工智能賦能全球創作與交流平台 / 馬維英博士
https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=9CXKSLsDthM&feature=emb_logo&fbclid=IwAR0KUjKKgTcZ-wxLkUBnrHYFPhY3LQ7zVDIdA87T4wu9AAaHKaL7259jwLg
人工智慧民主化在台灣 – 陳昇瑋 – PyCon Taiwan 2018
深度學習新手村：PyTorch入門
https://medium.com/pyladies-taiwan/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%B8%E7%BF%92%E6%96%B0%E6%89%8B%E6%9D%91-pytorch%E5%85%A5%E9%96%80-511df3c1c025
人工智慧網站實作體驗(不寫程式)
https://quickdraw.withgoogle.com/
https://experiments.withgoogle.com/collection/ai
https://www.remove.bg/zh
https://www.inside.com.tw/article/17078-remove-bg-website
遊戲
有智慧的紙片
https://scratch.mit.edu/projects/252227798
參考資料
Scratch迷宮尋寶與簡易AI設計
http://beardad1975.blogspot.com/2016/10/scratchmazeai.html
數學
math in AI
機器學習專案
https://machinelearningforkids.co.uk/#!/worksheets
https://aigo.org.tw/ai-plus/hub/tool/1