前言
2017年国务院印发了《关于印发新一代人工智能发展规划的通知》，提出要围绕教育、医疗、养老等迫切民生需求，加快人工智能创新应用。要发展智能教育，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。更进一步提出要实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏软件的开发和推广。在目前的国际国内大背景下，人工智能教育不仅是个人成长的需要，更是实现创新型国家发展的需要，是我国成为世界强国的需要，而人工智能教育必将从中学阶段展开。
人工智能教育的方式和方法，可以大致分为如下两种：一是在信息技术课程中开展部分人工智能基础知识的内容教学；二是在具备一定数学基础的高中阶段开展人工智能的选修课程。然而，单纯的知识性、科普性的人工智能知识的讲授缺少实践过程，缺少对动手能力的培养。因此，我们编写了本套教材。
本套教材以人工智能教育为主线，以Python编程为实现手段，以在线编程训练平台和人工智能案例实现平台为辅助工具，同时辅以我们自主开发的一系列机器人为载体，打造立体沉浸式的人工智能学习体系。之所以选择Python语言为实现手段，主要是考虑到Python具有与人工智能天然的切合性，而且语言本身入门相对容易，特别适合高中阶段的学生学习。
乐学系列机器人（中学系列）是由哈工大机器人（合肥）国际创新研究院独立开发的具有自主知识产权的机器人产品。该系列产品可以自由组装，自由编程。在锻炼动手能力的同时具有学科特色，能够促进物理、数学学科的学习；乐学系列机器人支持Python编程，具有丰富的传感器，可以实现人工智能的绝大部分要求，包括视觉、语音、自然语言处理、推理、逻辑、深度学习等系列的功能。学生可以在乐学系列机器人上围绕人工智能进行编程学习，通过机器人可以直观地观察智能编程的效果。总地来说，本套教材是以人工智能为主线，融合学科特点的编程能力培养；以自主开发的机器人为载体，驱动人工智能的实践；以信息素养的提升为内涵目标，以小组工程项目为牵引，实现高中生团队合作能力的提升。
本套教材目前规划总计两册，第一册为《人工智能基础教程：Python篇（青少版）》，主要讲授Python的编程基础及其人工智能初步，在这部分内容中，我们结合高中教育的学科特点和高中学生的认知特点，不求Python内容的大而全，但求够用和编程思想的训练。在学生具备了Python的基础以后，讲授了人工智能的基础知识，包括自然语言处理、语音识别、计算机视觉、人工神经网络等内容。与此同时，我们还开发了在线学习和竞赛平台，学生可以通过教材和在线编程平台完成课程内容和辅助内容的学习。随后将出版的第二册为《人工智能实践教程：机器人篇（青少版）》，主要讲解人工智能在我们自主开发的机器人上的实现，通过在机器人上的实现，让学生真正懂得如何去开发一个个人工智能的小案例，同时我们为学生提供了扩展性的开发案例来扩展他们的思维，唯有思维能力的提高才能促进创造力的提升。综合案例需通过团队的配合和合作完成，将极大地促进学生的学习和能力的提高。
本册教材共18章，分为2篇，第1篇为人工智能编程基础篇，选择Python作为入门人工智能的基本语言，在这一部分中，我们紧密结合人工智能和高中教育的学科特点，力争融知识、趣味、能力培养为一体。结合高中教育的学科特点，学生在学习的过程中就可以解决数学等学科中出现的问题和难点，有利于提高学生的学科学习和科学素养。第2篇为人工智能篇，该部分中我们对人工智能涉及的诸多要素如机器学习算法、自然语言处理、语音识别、视觉识别、神经网络等内容进行讲解，讲解的方式是通过Python的实践进行讲授，每个要素和内容的呈现过程包括基础知识、代码实现等；限于篇幅，我们不可能把所有的人工智能的内容都呈现给大家，但是期待这些基础内容可以帮助大家打下基础，以便未来进一步扩展学习。
致教师：在编写教材之初，我们深知对于高中的信息技术课教师而言，学习一门新的编程语言并将它传授给学生是一件成本较高的事情，但是时代在进步，社会在发展，培养学生的创新能力已经成为我国经济社会发展的重要一环。国家层面的政策必将导向到考核学生的思维、创新方向上来，已经有诸多发达省份的中高考开始考查Python编程的内容，在全国铺开只是时间问题而已。因此，我们期待每位老师抓住机会，和我们一起迎接挑战。
致学生：Python是目前通用的编程语言中相对简单易学的，而且支持它的第三方功能库特别丰富，项目开发速度非常快，所以广泛应用于各个领域。一旦学会了，你的思考和运用方式会让人刮目相看！期待同学们在快乐中学到真正的编程知识，还能把编程发展为特长，在以后的工作和学习中都能成为你最最实在的加分项。
教学建议：首先，如果把本书作为高中的编程基础教材，可以学习第1篇的内容，即第1～12章，这部分内容从Python的基础讲起，融合高中的数学、物理、化学等学科知识，结合在线的学习平台，学生可以获得很好的编程素养训练。其次，学有余力的学校和学生，可以安排人工智能部分的学习和机器人的实践案例，真正体会到人工智能带给我们的直观体验，在一个立体的学习环境中达到科学、技术、工程等知识的融合，对于学生的未来发展具有诸多好处，对于建设特色驱动的学校也是重要的切入点。
教学资源：本套教材包括《人工智能基础教程：Python篇（青少版）》《人工智能实践教程：机器人篇（青少版）》。哈工智诚在线编程云平台不仅提供了在线编程、综合案例实践功能，还包括了视频课程讲解、虚拟仿真实验室等。
本套丛书的编写由哈工大机器人（合肥）国际创新研究院统一组织，本册教材由丁亮教授、姜春茂教授担任主编，曲明成博士、刘鹏飞副研究员和夏科睿副研究员担任副主编；其中丁亮教授编写了第17、18章，姜春茂教授编写了第1～12章，曲明成博士编写了第13、14章，刘鹏飞副研究员和夏科睿副研究员分别编写了15、16章。在此还要特别感谢于振中老师对本书编写的帮助和支持。在编写过程中，众多的研究生也付出了辛勤的劳动，他们是吴俊伟、栾浩、王凯旋、徐晓霞、张彤等，在此对他们表示感谢。
由于时间紧张，错误在所难免，期待各位读者提出宝贵意见和建议。