人工智能课程大纲课程体系：《Python应用技术》课程产品白皮书(2019V1.0)

《Python应用技术》产品白皮书

目录

1引言........................................................................ - 3 -2产品概述.................................................................... - 4 -

2.1产品体系............................................................ - 4 -

2.2产品资源............................................................ - 5 -3产品介绍.................................................................... - 8 -

3.1Python应用技术...................................................... - 8 -

3.1.1课程说明........................................................ - 8 -

3.1.2教学大纲....................................................... - 12 -

3.1.3教学指导....................................................... - 18 -4配套产品................................................................... - 22 -

4.1实验设备........................................................... - 22 -

4.2软件平台........................................................... - 23 -5技术支持................................................................... - 27 -

5.1.1升级服务....................................................... - 27 -

5.1.2师资培训....................................................... - 27 -

1引言

中国人工智能发展迅猛，中国政府也高度重视人工智能领域的发展。预计到2020年，中国人工智能产业规模将超过1500亿元，带动相关产业规模超过1万亿元。2017年全球新兴人工智能项目中，中国占据51%，数量上已经超越美国。但全球人工智能人才储备，中国却只有5%左右，人工智能的人才缺口超过500万。

人工智能是新兴产业，虽然技术和产业发展迅猛，但专业技术人才，以及兼顾人工智能与传统产业的跨界人才不充足，限制了产业发展以及与实体经济的深度融合发展。

从人才数量和质量角度而言，我国人工智能领域专业技术人才数量不充足、经验不丰富。截至2017年6月，中国共有592家人工智能公司，拥有员工约39200名。相比之下，美国共有1078家人工智能公司，共有约78000名员工，数量达到我国的2倍。我国从业经验10年以上的人工智能人才比例不足40%，而美国的这一比例则超过70%。

从人才培养角度而言，我国高校人工智能领域的学科建设、人才培养相对滞后。人工智能涉及领域宽泛，相关领域学科资源分散，未能形成合力，培养人才的数量、质量有待提升。目前，国内开设人工智能专业的高校数量较少、时间较短，学科实力不强。美国国家科技委员会发布的2017年人工智能全球大学排名中前50名均位于欧美地区，我国大学无一上榜。此外，国内缺乏人工智能与传统行业的跨界人才，不利于人工智能在各垂直行业的应用推广。

在此前提条件下，人工智能专业系列课程，注重课程内容的改革，及时将新知识、新技术、新产品引进课堂。根据专业特点及社会需要，进行课程综合化改革，打破单一课程体系，增加实用性强的内容。课程以大量真实项目情景，企业级开发流程为基础，对人工智能项目案例进行深入分析，全程引导式学习开发，培养学生项目式开发能力与思维，打造成为培养高技术应用型人才的精品课程。

2产品概述

2.1产品体系

人工智能专业作为教育部新设立专业，教育教学资源缺乏，各开设院校普遍面临着缺教材、缺设备、缺师资现象。

人工智能专业系列课程将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程，更新教学内容和课程体系，建成满足行业发展需要的课程和教材资源，打通“最后一学里”。推动将研究成果及时转化为教学内容，向学生介绍学科研究新成果、实践发展新经验，积极探索综合性课程、问题导向课程、交叉学科研讨课程，提高课程兴趣度。促进学生的全面发展，把握培养具有创新能力的高技能应用型人才的核心素养，强化学生的家国情怀、全球视野、法治意识和生态意识，培养设计思维、工程思维，提升创新创业、跨学科交叉融合、沟通协商能力和工程领导力。

人工智能专业系列课程表：

2.2产品资源

人工智能教学资源库从整个学科人才培养和课程体系出发，提供一系列互相耦合的

课程资源，包括：培养方案、课程大纲、教学指导、课程讲义、课程视频、教学课件、实验手册（教师版/学生版）、实验资源、实验视频、课程题库、岗位模型、评测系统等。整个教学资源包提供线上和线下双架构模式，让老师教学更容易，让学生学习更轻松。

人工智能教学资源库按照核心课程、专业课程、实践课程分类，全部采用项目驱动式教学方法，内容包含：项目介绍、项目场景、项目知识、模块分解、任务项、任务步骤、项目小结、项目思考等。

人工智能教学资源库严格按照优质特色校验收标准和网络课程视频教学资源建设要求进行设计，提供的素材包括教师资源、学生资源、线上资源，具体如下：

3产品介绍

3.1Python应用技术

3.1.1课程说明

Python语言是人工智能理论学习和应用开发的首选编程语言，本课程提供Python 程序设计基础知识的学习和常见嵌入式应用的开发，并通过Python在嵌入式系统的应用案例实践，为后续人工智能其他专业课程的学习和实践打下坚实的基础。

《Python应用技术》是人工智能专业的核心基础课程。从人工智能技术架构来看，属于人工智能知识体系中的基础层。课程中通过MicroPython去控制真实的硬件设备，让学生了解Python如何通过软件去控制硬件，讲解了初级的机器视觉应用开发，让学生通过具体硬件了解Python在边缘智能计算领域的应用，为后续课程做好了基础铺垫。

《Python应用技术》

●课程简介

本课程提供Python程序设计基础知识的学习和常见基础应用的开发，并通过Python 在嵌入式系统的应用案例实践，培养学生使用Python开发各种基础的人工智能应用能力，为后续人工智能其他专业课程的学习和实践打下坚实的基础。

●课程目标

课程知识目标：熟悉并掌握Python语言的数据类型和语法结构等基础知识的学习，熟悉Python程序的运行方式，熟练掌握Python环境的安装，熟悉Python面向对象设计模式。了解Python嵌入式编程，掌握Python嵌入式环境安装；熟悉Python与传感器之间的关系，并学会应用与开发。了解Python嵌入式通信原理，学会上位机串口、蓝牙等通信。通过机器视觉基础知识学习，完成Python机器视觉应用开发；同时让学

生了解不同领域的Python扩展模块基本用法。

课程技能目标：通过本课程的学习可以使学生掌握Python语言的数据类型和语法结构等基础知识，熟悉Python面向对象设计模式，掌握Python的常见应用开发，同时通过Python嵌入式编程应用案例的学习实践，使学生熟悉Python在边缘智能计算领域的应用，培养学生的程序设计逻辑思维能力，以及使用Python开发各种人工智能应用的工程实践能力。

●课程特色

本课程首先讲解Python语言的数据类型和语法结构等基础知识，熟悉Python面向对象设计模式，掌握Python的常见编程开发知识。课程的后半部分通过MicroPython 去控制真实的硬件设备，让学生了解Python如何通过软件去控制硬件，为后续的课程做好铺垫。课程的高级部分讲解了初级的机器视觉应用开发，让学生通过具体硬件了解Python在边缘智能计算领域的应用，培养初步的AI工程项目开发实践能力。

●阅读对象定位

讲师、教务人员、教学管理人员。

●考核安排

笔试50%+平时成绩20%+限时机试30%。

●教学实施安排

2+2模式，总学时64节，其中理论课32节，实践课32节；两节理论课后安排上机或者间隔几天安排上机；本课程保障了每个章节都有对应的上机实验，请参照大纲排课。

●能力导图

学习Python应用技术课程，通过Python基础、Python进阶、Python嵌入式编程、Python嵌入式通信、Python机器视觉基础、Python机器视觉应用、Python综合应用设计几个方面的能力考核来评测学习效果。

3.1.2教学大纲

人工智能专业学科课程白皮书

3.1.3教学指导

《Python应用技术》从Python程序设计基础知识与常用的应用开发进行讲解，在对Python程序设计的编程开发有一定基础后，通过Python在嵌入式系统的应用实践了解如何通过Python语言控制硬件设备，通过Python机器视觉应用了解基础的人工智能应用，最后讲解了基于Python的智能小车应用设计。教学内容包含以下部分：

●Python编程基础：通过Python基础知识讲解，熟悉并掌握Python语言介安装环境，程序结构、运行方式以及Pip管理扩展库；了解数据类型介绍，掌握基础数据类型组合、数据类型内置函数的使用；通过程序控制结构介绍，掌握Python语法基础；熟悉Python函数用法，字符串与正则表达式。

●Python编程进阶：在掌握Python基础上，了解文件的基本操作，掌握文件的高级用法，面向对象的文件设计、模块的设计和使用以及Python网络开发。

●Python嵌入式编程：在前两步学习的基础上，通过Python嵌入式系统的应用案例实践，掌握Python嵌入式编程，Python与传感器之间数据读取与控制；通过嵌入式运动控制实例，掌握Python编程基础。

●Python嵌入式通信：通过对Python嵌入式通信知识的了解，再通过实际应用案例开发，上位机串口应用设计、蓝牙通信应用设计以及综合应用设计。

●Python机器视觉基础：重点掌握Python机器视觉的基础理论，掌握简单图形绘制，了解图像处理，熟悉并掌握图像文件I/O、图像过滤和分割、图像特征检测；

●Python机器视觉应用：在对机器视觉有一定的基础上，进行机器视觉实践应用，掌握人脸开发识别、目标跟踪以及神经网络的应用。

●Python综合应用设计：Python嵌入式开发知识进行综合运用，设计智能小车超声波自动避障应用、智能小车视觉标记追踪应用。