創(chuàng)客環(huán)境下虛擬機器人在初中信息技術(shù)教育中的應(yīng)用價值

林許華

【摘要】隨著我國教育事業(yè)的進步和發(fā)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(yè)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(huán)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(yīng)用于初中課堂，可以從初中信息技術(shù)課程設(shè)計入手，為虛擬機器人在教育中的有效應(yīng)用打下基礎(chǔ)。發(fā)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(chuàng)新的敏感度也是教育要點與目的之一。本文從創(chuàng)客教育下信息技術(shù)教育的新視角出發(fā)，重點研究虛擬機器人在初中信息技術(shù)教育中的應(yīng)用價值，從而提升虛擬機器人對教育事業(yè)的發(fā)展價值。

【關(guān)鍵詞】虛擬機器人;初中信息技術(shù);初中創(chuàng)客信息技術(shù)

創(chuàng)客教育最早發(fā)源于西方發(fā)達國家，并十分重視創(chuàng)客教育的發(fā)展，因而多設(shè)計與學生們的平時課程設(shè)計中。近年來，為促進我國教育事業(yè)的發(fā)展、中小學生學習能力的提高、創(chuàng)新能力的提升，我國大力發(fā)展創(chuàng)客教育，而將虛擬機器人應(yīng)用于中學信息技術(shù)教育當中，不僅順應(yīng)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(chuàng)新能力與創(chuàng)造精神。

一、創(chuàng)客教育的興起與虛擬機器人發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》這一文件的頒發(fā)，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(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，無論是學校還是社會教育機構(gòu)，幾乎都開設(shè)了與人工智能相關(guān)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(chuàng)造性思維和實踐動手能力?！皠?chuàng)客”原是指形容有創(chuàng)新能力，且能將自己的創(chuàng)意變成現(xiàn)實的一類人。如今，創(chuàng)客進入中小學，將學生快速實現(xiàn)創(chuàng)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(xiàn)實。在創(chuàng)客教育的大背景下，虛擬機器人在信息技術(shù)教育中的應(yīng)用是人工智能較好的切入點。

隨著人們對科技應(yīng)用于教學認同程度的提高，虛擬機器人應(yīng)用于教學課堂也出現(xiàn)在不同的科目當中。我國開展機器人教育已經(jīng)有三四個年頭，從目前的發(fā)展現(xiàn)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(xiàn)在學生的學習生活中。出現(xiàn)這個情況的原因主要是由于機器人教育所需投入的經(jīng)費過高，讓許多學校望而卻步，或是購買數(shù)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(xiàn)象。因此，促進虛擬機器人在教育課堂中的應(yīng)用還需要各方力量的支持與協(xié)作，為促進創(chuàng)新性的教育做出努力。

二、虛擬機器人在初中信息技術(shù)教育中的應(yīng)用價值

虛擬現(xiàn)實技術(shù)興趣與二十世紀八十年代，利用計算機生成一種模擬環(huán)境，給使用者創(chuàng)造一種“真實感”。隨著信息技術(shù)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(jīng)費少但又能達到與機器人同質(zhì)量的教學效果而廣受學校歡迎。將虛擬機器人應(yīng)用于教育工作，能減少消耗成本、提高教學質(zhì)量、豐富教學內(nèi)容，有利于中學教育體系的完善與發(fā)展。

（一）虛擬機器人中的圖形化變成模塊使程序設(shè)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(nèi)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(shè)計作為信息技術(shù)課程的重要組成部分，教學老師也很重視，但是信息技術(shù)課程設(shè)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(shù)這一課程，在程序設(shè)計上難免吃力，且程序設(shè)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(jié)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?qū)W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(shù)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(shè)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(shè)計，需要編寫圖形化的編程環(huán)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(yīng)的自頂向下的編程思維。通過不斷地實驗，發(fā)現(xiàn)只需要對相應(yīng)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(jié)構(gòu)是相對應(yīng)的。在完成這個程序編寫時，大量的循環(huán)結(jié)構(gòu)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(shù)知識。

（二）虛擬機器人有利于學生形成結(jié)構(gòu)化的算法思想

在編寫同一段程序時，結(jié)構(gòu)化的算法思想的優(yōu)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(jié)構(gòu)化的算法思想，即運用算法思維和結(jié)構(gòu)化程序去發(fā)現(xiàn)問題，進而快速解決問題，結(jié)構(gòu)化算法對日后程序設(shè)計是十分有幫助的。例如，在使用虛擬機器人的程序設(shè)計教學中，為營造良好的程序設(shè)計教學環(huán)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(wù)，“用結(jié)構(gòu)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(yǎng)學生的結(jié)構(gòu)化算法思維。

（三）虛擬機器人可以結(jié)合競賽應(yīng)用在程序設(shè)計教學中

虛擬機器人軟件大多應(yīng)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(fā)學生學習信息技術(shù)的熱情，培養(yǎng)學生學習程序設(shè)計的興趣，還可以將在比賽中的優(yōu)秀人才進行培優(yōu)，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(cè)面提高學生的自信心，做好高質(zhì)量教學。

（四）虛擬機器人中的任務(wù)挑戰(zhàn)有利于激發(fā)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(jié)構(gòu)設(shè)計都是圍繞具體任務(wù)來完成的，具有明確的目的性、較強的挑戰(zhàn)性，猶如打游戲通關(guān)時，有接下去的欲望，在很大程度上激發(fā)了學生編寫、設(shè)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(yīng)用，可以設(shè)計機器人軌道行走任務(wù)，加強學生對if條件知識的理解。教師在設(shè)計好機器人結(jié)構(gòu)的前提下讓學生進行思考，在簡單的環(huán)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(huán)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(shè)計如同游戲闖關(guān)，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(yīng)的程序設(shè)計知識、形成相應(yīng)的思想。

學生是打造創(chuàng)客空間的主體，創(chuàng)客教育，不僅強調(diào)創(chuàng)造、創(chuàng)新、分享、更強調(diào)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(chuàng)客教育來說一個比較好的切入點，能激發(fā)學生的學習興趣，拓展學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。

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