2024年华南师范大学“新师范”融合创新夏令营。
本学习资料由华南师范大学钟柏昌教授团队原创,未经许可不得以任何形式转载,仅供夏令营学习。
本期夏令营需营员基于Mind+软件平台进行图形化编程,并本地运行python程序体验人工智能应用。本文将逐一介绍软件的安装方法以及python环境部署等内容,请对照全文确保准备工作的完成,以便开展后续学习活动。
1. Mind+
Mind+是一款拥有自主知识产权的国产青少年编程软件,集成各种主流主控板及上百种开源硬件,支持人工智能(AI)与物联网(IoT)功能,适用于校内的大班教学、项目创作、创客比赛等场景,同时能满足学生进行创意编程与项目创造的需求。
1.1 Mind+下载与驱动安装
官方下载链接:https://mindplus.cc/download.html

按照电脑的操作系统选择合适的版本下载,之后根据提示操作确认安装即可。

如图所示为运行Mind+软件后显示的界面,第一次使用软件时需要安装驱动。点击连接设备>一键安装串口驱动,根据提示完成驱动安装。
1.2 Mind+官方教程链接
本次线上营将使用实时模式进行,后续将对该模式的使用方式进行简单介绍,若此前未曾使用过Scratch等此类图形化编程程序,可点击下方链接了解Mind+及其使用方法。
Mind+官方教程:https://mindplus.dfrobot.com.cn/
2. Anaconda+VScode安装及Python环境部署
大部分Python程序的运行都需要特定环境(第三方库)的支持,为便于初学者使用,建议下载Anaconda辅助管理Python的运行环境,此外本文也会介绍VScode编辑器的下载安装方法。
Anaconda与VScode均非运行Python的必须程序,若已有其他的环境管理方案或已在使用其他的Python编辑器,可忽略本章节,但若对Python的使用尚不熟悉,仍建议下载anaconda。
2.1 Anaconda的下载与安装
Anaconda是一个开源的Python发行版,特别适合数据科学和机器学习的初学者。Anaconda附带了强大的包管理器conda,方便使用者轻松创建和管理虚拟环境,避免包之间的冲突问题。
官方下载链接:https://www.anaconda.com/download/success

如上图,按照电脑的操作系统选择合适的版本下载,下载完成后双击exe文件进行安装。

如上图,安装路径建议选择非系统硬盘(即C盘以外的硬盘),需要确保安装路径为全英文且目标文件夹为空文件夹。

选择安装路径后,建议按如上图所示进行勾选。除以上两个界面以外,均按默认勾选完成安装即可。安装时间可能较长,需耐心等待。

安装完成后,可在电脑任务栏看到如上图所示Anaconda文件夹。
2.2 Anaconda环境配置
Anaconda下载完成后需手动在系统中添加路径,以确保在命令行中能直接使用Anaconda提供的工具与命令。

如上图,在系统设置中搜索“查看高级系统设置”。


如上图,打开“环境变量(N)”,找到系统变量中的“Path”选择编辑。

如左图,查看是否有如图所示的五个路径(路径前半部分“D:\anaconda”为你的anaconda安装路径,图中“D:\anaconda”仅为演示)若没有请选择“新建(N)”添加响应的五个路径,添加完毕后点击“确定”保存,完成环境变量配置。

如上图,测试Anaconda是否安装成功:使用键盘的快捷键“WIN+R”打开运行面板,输入“cmd”,点击确认。进入终端后,输入“conda -V”指令并回车,若正确弹出Anaconda的版本号即表明安装成功。
2.3 Anaconda下载源配置
Anaconda的下载源默认在国外,若不配置国内源,后续安装第三方库时容易出现安装失败。
打开Anaconda Prompt,逐行执行以下命令,将清华镜像配置添加到Anaconda中:
1 | conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/free/ |
2 | conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/main/ |
3 | conda config --set show_channel_urls yes |
输入conda info命令,查看channel URLs一栏,若出现清华镜像链接说明配置成功。
2.4 Anaconda创建虚拟环境
打开Anaconda Prompt,使用如下命令创建环境:
1 | conda create -n 环境名 |
环境名按个人习惯编取即可。环境创建完成后,使用如下命令激活环境:
1 | conda activate 环境名 |

若正确运行,可见到如上图所示,环境被切换为对应环境名的虚拟环境。
2.5 VScode的下载与扩展安装
VScode(即Visual Studio Code)是一种代码编辑器,可以支持多种代码语言的编辑需求。可支持Python编程的编辑器种类繁多,本文仅介绍VScode的安装与使用方法,若对其他编辑器感兴趣可自行安装使用。
官方下载链接:https://code.visualstudio.com/。可进入官网下载也可在Microsoft Store直接搜索下载VScode,按提示完成安装后即可运行程序。


如上图,打开扩展商店(ctrl+shift+X),分别搜索 Python 和 Chinese下载如图所示两个扩展。
2.6 VScode使用与虚拟环境选择

如上图,扩展安装完成后选择文件>打开文件夹(创建一个文件夹用于存储代码)。

如上图,在文件夹目录下新建一个python文件(需包含后缀.py)。

如上图,打开文件后按下ctrl+shift+P,并输入Python: Select Interpreter 进入如图所示选择解释器界面,选择之前创建的虚拟环境即可。
若在选择解释器界面中没有找到相应的虚拟环境,需点击右下角管理>设置>扩展>Python,对“Conda Path”进行设置。


在该设置处填入“XXX\Scripts\conda-script.py”,XXX为anaconda的安装路径。完成后重启VScode,再重复之前的步骤打开选择解释器即可找到相应的虚拟环境。
在新建的python文件中,输入以下代码:
1 | print(“Hello World”) |
使用快捷键ctrl+F5或点击右上角三角箭头尝试运行代码,若终端输出Hello World则程序运行成功。
3. 人工智能相关平台介绍
本期夏令营中的部分活动还需一些线上平台的支持,以下将介绍两个人工智能相关平台,请自行注册账号并体验平台功能。
3.1 百度AI开放平台(https://ai.baidu.com/)
百度AI开放平台是由百度公司推出的一款全球领先的人工智能服务平台,旨在为广大开发者和企业提供全面、高效、可靠的AI技术支持和服务。该平台涵盖了多个领域,包括自然语言处理、计算机视觉、语音识别等,可以帮助用户实现自动化处理、数据分析和智能决策等任务。

该平台的AI能力体验中心(https://ai.baidu.com/experience)提供了多样的AI应用体验,可在线互动体验各类人工智能模型的效果。

本期夏令营将用到该平台提供的API接口。需登录账号后进入控制台申请服务。后续将会详细介绍如何领取相应免费资源。
3.2 浦育人工智能平台(https://www.openinnolab.org.cn/)
OpenInnoLab是上海人工智能实验室智能教育中心团队发布的一个面向青少年的AI开放平台。平台提供一站式的AI学习服务,为从事AI教育的老师们以及AI科创的同学们提供前沿的、多元的、易用的、连通的AI学习创作工具,并配以丰富的课程与实践案例,以及权威的青少年读本,在普及推广AI科技的同时鼓励青少年应用AI工具进行科学探究与应用创新。

浦育平台的AI体验(https://www.openinnolab.org.cn/pjlab/aifrontlab)同样提供了多样的AI应用体验,后续活动中将主要用到其中的“图像分类”功能。

此外,浦育平台包含众多项目可供体验,包括图形化编程、代码编程等多种类型,均可在线体验运行。若感兴趣也可在本地安装平台提供的第三方库——Xedu,进一步学习。
Xedu教程链接:https://xedu.readthedocs.io/zh/latest/how_to_quick_start.html
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