小學人工智能教育機器人的設計與應用研究

摘要：隨著科學技術的快速發展，人工智能成為現代人類生活的重要助力，同樣也在教育領域發揮著越來越重要的作用。在小學教育中，通過人工智能教育機器，既能夠有效提高教學效率，能夠實現人工智能知識的普及，推動人工智能課程的發展，是智能教育的初步嘗試，也是教育未來的重要發展方向。本文將針對小學人工智能教育機器展開討論，探討其設計以及應用策略，以供參考。

關鍵詞：小學教育;人工智能教育機器;設計方式;應用策略

在科學技術不斷進步的今天，人工智能已不再是影視創作中的科幻想象，而成為了人們日常生活、工作中不可缺少的重要助力。如今，隨著人工智能技術的進一步完善，在教育領域引入人工智能機器人已成為提高教學質量的有效措施，是推動小學人工智能教育的重要途徑，為人工智能學科的進一步發展奠定良好基礎，真正實現人工智能教育從娃娃抓起，培養學生對人工智能的興趣和熱情，讓學生的數字化學習能力得到鍛煉和強化，讓學生真正成為國家科技發展的重要后備力量。

一、小學人工智能教育機器人的設計

1、總體方案設計

人工智能教育機器人是作為小學課堂教育的輔助工具存在的，它既具備人工智能思想，同時具備人工智能知識，通過與小學生的人機互動幫助小學生更好地理解人工智能的相關知識與原理。在設計人工智能教育機器人時，既要考慮機器人的外觀被學生所接受，同時也要注重機器人的技術更加專業化，另外，還需要進一步提升智能機器人的智能化水平，確保作為教育工具的人工智能機器人具有更高的開放性、更簡單的結構、更專業的學科知識，確保不同學科的專業模塊。都能夠獨立運行[1]。例如通過小車造型設計，能夠弱化學生對人形智能機器人的恐懼心理，由此進一步提高學生對學習的興趣。除此之外，在設計人工智能教育機器人時，應該確保人工智能概念內容和機器人的制作技術相匹配，也就是人工智能教育機器人應該具備語音識別系統、圖像識別系統、拆卸組合系統等多項功能，讓學生能夠隨著人工智能教育機器人進行學習，提高學生的自主學習能力和對突發問題的能力，還能培養學生的創新意識，讓學生對人工智能的概念和創造過程有初步了解，由此進一步激發學生的探究興趣，真正實現寓教于樂，接受人工智能機器人的教育方法，從而進一步改變課堂教學的模式[2]。

2、關鍵技術設計

在設計人工智能教育機器人的過程中，應該注重關鍵技設計內容，以確保人工智能教育機器人能夠服務于課堂教學。

例如，語音控制模塊的設計過程中，可以添加熱詞識別、語音交互等功能，實現流暢的中文語音對話，確保教師和學生能夠與機器人進行笑的交流互動。因此在設計過程中，要挑選良好的語音識別工具，常見的工具包有CMU Sphinx、Kaldi、微軟Speech API、科大訊飛、百度語音等[3]。挑選合適的語音識別工具后，準備相應的硬件設備、完成系統的鏡像安裝、測試相關參數、檢查連接是否成功并完成相關交互文件和聲音的配置，最后運行系統查看是否能夠順利完成語音識別。

在設計圖像識別模塊時，可以加入人臉識別功能，提高人工智能教育機器人的工作效率。首先，需要對開發環境進行配置，一般在dlib官方網站上下載程序包和數據庫，安裝完成后默認的面部數據載入系統，此時發現系統中的默認面部數據較少，需要自行添加。程序設計人員將教師和學生的并不圖片進行編碼，并在對應的標簽中添加教師和學生的名字。完成上述工作后，當教師和學生站在人工智能教育機器人的攝像頭前時，機器人就會自行進行面部數據和實時圖像的對比，一旦出現匹配失敗，就會要求用戶重新上傳數據。

二、小學人工智能教育機器人的應用策略

1、進一步完善人工智能課程體系

在小學人工智能教育機器人應用范圍越來越廣的背景下，小學應該進一步完善人工智能課程體系，發揮人工智能教育機器人的真正作用，提高小學生對人工智能的興趣。針對人工智能課程，應該設計以下課程目標：首先，應該引導小學生了解人工智能的基本定義，從而幫助小學生更好地掌握人工智能的價值和作用，讓小學生能夠接受人工智能教育機器人的教育;其次，教師應該通過人工智能教育機器人帶領學生一起了解人工智能的相關原理，讓小學生了解人工智能教育機器人為什么能夠運行以及逆具體過程;再次，教師應該引導小學生掌握簡單的編程技巧，鍛煉學生的邏輯思考能力和數學思維能力，讓學生能夠對人工智能進行一定的程序設計;最后，帶領學生一起認識人工智能教育機器人的組裝過程，并給予學生組裝的實踐機會，讓學生通過團隊合作提高自己的實踐能力。

2、提高教師的教育水平

在小學引入人工智能教育機器人輔助教學工作后，學校教師應該積極學習人工智能的操作方法，提高人工智能在教學中的融合度，讓人工智能能夠真正在課堂學習中發揮作用。教師可以利用人工智能教育機人為學生創造良好的學習環境，為學生打造更加真實的學習情境，讓學生能夠真正將學習的理論知識應用實踐之中，借助人工智能教育機器人的各項功能鞏固自己的知識、提高自己的實踐能力。由于人工智能是新興發展的產物，并且在科學技術大爆炸的背景下，更新換代速度十分驚人，新的人工智能理論和功能每時每刻都在發生變化，教師只有通過不斷地的學習和培訓，才能更加熟練的掌握人工智能教育機器人的使用方法，用最新的理念和教育方式引導學生進行學習和探究，培養學生對人工智能的興趣，讓學生在人工智能的幫助下擴大學習視野、提高學習能力。

3、打造良好的學習環境

國家應該對人工智能教育機器人市場進行規范管理，以提高人工智能教育機器人的質量，確保這些機器人能夠真正為教育事業服務，能夠真正提高學生的學習能力和專業素養，為開發學生智力、提高學生對人工智能的興趣、提高學生理論與實際的融會貫通做出貢獻。同時，學校也應該針對人工智能教育機器人的使用制定規范化的管理制度和考核要求，避免濫用人工智能教育機器人的現象發生，讓教師能夠科學的運用人工智能教育機器人開展教學活動，采取針對性的教育方法提高學生的學習水平，讓學習能力不同的學生都能在人工智能人的幫助下取得學習進步，在學校范圍內創造積極向上、勇于創新的學習氛圍。同時，學校還可以進一步深化家校合作，讓家長意識到人工智能教育機器人在教育中的重要作用，取得家長的信任和支持，讓家長能夠在家庭教育中對學生進行人工智能意識的教育，從而進一步提高學生對人工智能的認識和理解，在課堂上積極聽講、專注學習。

結語：

綜上所述，人工智能是科學技術進步的產物，也是改變人們生活和工作方式的重要動力，在小學教育中引入人工智能教育機器人，能夠幫助教師提高教學質量，同時也能夠加深小學生對人工智能的理解，有利于為人工智能的未來發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]毛新悅.小學信息技術課人工智能教育機器人的應用研究[J].新智慧，2021（12）：23-24.

[2]趙玉珍.探究人工智能走進小學課堂的有效路徑[J].智力，2020（06）：1-2.

[3]趙蘇亞.小學人工智能教育機器人的設計與應用研究[D].華中師范大學，2019.

作者簡介：王周義，男，漢族，四川廣漢，一級教師，大學本科，網絡與信息化管理及人工智能編程教育。