創客環境下虛擬機器人在初中信息技術教育中的應用價值

林許華

【摘要】隨著我國教育事業的進步和發展，教育改革進行得如火如荼，其中，科技科普更是火熱，也是我國教育事業改革的重點改革目標之一。在科技科普上，虛擬機器人是當前環境下較為新穎、學生較為感興趣的熱點話題。為了將機器人應用于初中課堂，可以從初中信息技術課程設計入手，為虛擬機器人在教育中的有效應用打下基礎。發揮機器人教育的作用，提升學生學習興趣，提高學生對科技創新的敏感度也是教育要點與目的之一。本文從創客教育下信息技術教育的新視角出發，重點研究虛擬機器人在初中信息技術教育中的應用價值，從而提升虛擬機器人對教育事業的發展價值。

【關鍵詞】虛擬機器人;初中信息技術;初中創客信息技術

創客教育最早發源于西方發達國家，并十分重視創客教育的發展，因而多設計與學生們的平時課程設計中。近年來，為促進我國教育事業的發展、中小學生學習能力的提高、創新能力的提升，我國大力發展創客教育，而將虛擬機器人應用于中學信息技術教育當中，不僅順應教育潮流，更是在學生的興趣點上授課，以此提升了學生的創新能力與創造精神。

一、創客教育的興起與虛擬機器人發展現狀

隨著國務院《新一代人工智能發展規劃》這一文件的頒發，新的教育浪潮也隨之興起，智能教育項目也大力開展。尤其是在我國經濟較為發達的地區，無論是學校還是社會教育機構，幾乎都開設了與人工智能相關的課程，編程制作便是其中典型的代表。編程思維、計算機思維等多受到家長的歡迎，并支持和鼓勵學校開展人工智能競賽，以此提高學生們的創造性思維和實踐動手能力。“創客”原是指形容有創新能力，且能將自己的創意變成現實的一類人。如今，創客進入中小學，將學生快速實現創新變成更大的可能。虛擬機器人作為一種工具，它的運用，讓學生把想法變成現實。在創客教育的大背景下，虛擬機器人在信息技術教育中的應用是人工智能較好的切入點。

隨著人們對科技應用于教學認同程度的提高，虛擬機器人應用于教學課堂也出現在不同的科目當中。我國開展機器人教育已經有三四個年頭，從目前的發展現狀來看，進程較為緩慢，虛擬機器人教育多以第二課堂的形式出現在學生的學習生活中。出現這個情況的原因主要是由于機器人教育所需投入的經費過高，讓許多學校望而卻步，或是購買數量太少，遠不能滿足學生的使用需求，少部分學校將購買到的虛擬機器人當成是炫耀的工具，造成了“只能看不能用”的糟糕現象。因此，促進虛擬機器人在教育課堂中的應用還需要各方力量的支持與協作，為促進創新性的教育做出努力。

二、虛擬機器人在初中信息技術教育中的應用價值

虛擬現實技術興趣與二十世紀八十年代，利用計算機生成一種模擬環境，給使用者創造一種“真實感”。隨著信息技術的進步，虛擬機器人逐漸取代了機器人，由于虛擬機器人所需經費少但又能達到與機器人同質量的教學效果而廣受學校歡迎。將虛擬機器人應用于教育工作，能減少消耗成本、提高教學質量、豐富教學內容，有利于中學教育體系的完善與發展。

（一）虛擬機器人中的圖形化變成模塊使程序設計直觀易懂

機器人在工廠中的作用逐漸凸顯，對人們的日常生活也有所幫助，國內教育也隨之開始重視機器人教育，虛擬機器人教學面向大眾指日可待。程序設計作為信息技術課程的重要組成部分，教學老師也很重視，但是信息技術課程設計在教學過程中也存在很多問題。初中生剛開始接觸信息技術這一課程，在程序設計上難免吃力，且程序設計較為枯燥乏味，多偏重語法知識，語法知識不成體系，學生無法理解知識點，且語法價位繁雜，難以記憶，學生接觸幾節課下來會有“云里霧里”的感覺，長時間下去會打擊學生的積極性。而虛擬機器人能提高學生在程序學習中的興趣，只需要簡單的一臺電腦即可完成一次建立學生學習信息技術這門課程的自信心。這樣一來不僅使學生能輕松快樂的學習程序設計，還能減輕教師的教學壓力，讓教師把更多的時間精力放到如何提升學生學習技巧上。

通過對虛擬機器人的了解可以知道，為了完成程序設計，需要編寫圖形化的編程環境。例如，機器人快車的圖形化編程，采用基于工程C的圖形化、模塊化編程語言，用圖標表示其全部功能模塊，編輯過程中，遵循相應的自頂向下的編程思維。通過不斷地實驗，發現只需要對相應的功能模塊圖標進行簡單拖放，就能快速繪制出流程圖，機器人快車可視化代碼即可自動生成。另外，采用圖形化編程的方式，即圖標與C語言相對相，使用機器人快車編程的同時，文本元生成，這不僅保留了原本的文本編輯的功能，而且能直觀看到圖像化中的圖標與結構是相對應的。在完成這個程序編寫時，大量的循環結構與判斷語句融合在其中，從而讓學生更加容易理解信息技術知識。

（二）虛擬機器人有利于學生形成結構化的算法思想

在編寫同一段程序時，結構化的算法思想的優勢較為明顯，它能使復雜的問題比變得更簡單，編程編寫起來也更加容易，從而提高代碼維護和可讀性，這些好處都是顯而易見且不言而喻的。形成結構化的算法思想，即運用算法思維和結構化程序去發現問題，進而快速解決問題，結構化算法對日后程序設計是十分有幫助的。例如，在使用虛擬機器人的程序設計教學中，為營造良好的程序設計教學環境，虛擬機器人的圖形模塊化編程起促進作用。給學生布置任務，“用結構化的語言去描述高下學士學位的授予”，學分到要求、學分未達到要求等情況，用if、then、else、endif等語言進行編寫，從而培養學生的結構化算法思維。

（三）虛擬機器人可以結合競賽應用在程序設計教學中

虛擬機器人軟件大多應用于比賽，例如，在教學的過程中，也可模仿一些平臺，組織學生參加班級、年級的虛擬機器人的競賽。競賽能極大程度的激發學生學習信息技術的熱情，培養學生學習程序設計的興趣，還可以將在比賽中的優秀人才進行培優，進行更高一級的比賽。競賽能讓學生在實際中獲得鍛煉，向教師和同學展示自己學習到的知識，從側面提高學生的自信心，做好高質量教學。

（四）虛擬機器人中的任務挑戰有利于激發學生學習的興趣與動力

在虛擬機器人中機器人的程序編寫與結構設計都是圍繞具體任務來完成的，具有明確的目的性、較強的挑戰性，猶如打游戲通關時，有接下去的欲望，在很大程度上激發了學生編寫、設計程序的興趣與熱情。因此，在實際教學中，大部分學生的學習動力較強。例如，if條件的應用，可以設計機器人軌道行走任務，加強學生對if條件知識的理解。教師在設計好機器人結構的前提下讓學生進行思考，在簡單的環境中如何讓機器人按照編寫的命令沿著軌道行走，在復雜的環境中如何避開障礙物行走，如何將if語句嵌套其中。程序的編寫與設計如同游戲闖關，更復雜的圖形需要編寫更復雜的程序，每編寫出一套程序就能掌握相應的程序設計知識、形成相應的思想。

學生是打造創客空間的主體，創客教育，不僅強調創造、創新、分享、更強調團隊合作能力、人際交往能力。虛擬機器人教育的開展是對創客教育來說一個比較好的切入點，能激發學生的學習興趣，拓展學生的創造性思維，培養學生的綜合素質。

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