小学人工智能教育机器人的设计与应用研究

摘要：随着科学技术的快速发展，人工智能成为现代人类生活的重要助力，同样也在教育领域发挥着越来越重要的作用。在小学教育中，通过人工智能教育机器，既能够有效提高教学效率，能够实现人工智能知识的普及，推动人工智能课程的发展，是智能教育的初步尝试，也是教育未来的重要发展方向。本文将针对小学人工智能教育机器展开讨论，探讨其设计以及应用策略，以供参考。

关键词：小学教育;人工智能教育机器;设计方式;应用策略

在科学技术不断进步的今天，人工智能已不再是影视创作中的科幻想象，而成为了人们日常生活、工作中不可缺少的重要助力。如今，随着人工智能技术的进一步完善，在教育领域引入人工智能机器人已成为提高教学质量的有效措施，是推动小学人工智能教育的重要途径，为人工智能学科的进一步发展奠定良好基础，真正实现人工智能教育从娃娃抓起，培养学生对人工智能的兴趣和热情，让学生的数字化学习能力得到锻炼和强化，让学生真正成为国家科技发展的重要后备力量。

一、小学人工智能教育机器人的设计

1、总体方案设计

人工智能教育機器人是作为小学课堂教育的辅助工具存在的，它既具备人工智能思想，同时具备人工智能知识，通过与小学生的人机互动帮助小学生更好地理解人工智能的相关知识与原理。在设计人工智能教育机器人时，既要考虑机器人的外观被学生所接受，同时也要注重机器人的技术更加专业化，另外，还需要进一步提升智能机器人的智能化水平，确保作为教育工具的人工智能机器人具有更高的开放性、更简单的结构、更专业的学科知识，确保不同学科的专业模块。都能够独立运行[1]。例如通过小车造型设计，能够弱化学生对人形智能机器人的恐惧心理，由此进一步提高学生对学习的兴趣。除此之外，在设计人工智能教育机器人时，应该确保人工智能概念内容和机器人的制作技术相匹配，也就是人工智能教育机器人应该具备语音识别系统、图像识别系统、拆卸组合系统等多项功能，让学生能够随着人工智能教育机器人进行学习，提高学生的自主学习能力和对突发问题的能力，还能培养学生的创新意识，让学生对人工智能的概念和创造过程有初步了解，由此进一步激发学生的探究兴趣，真正实现寓教于乐，接受人工智能机器人的教育方法，从而进一步改变课堂教学的模式[2]。

2、关键技术设计

在设计人工智能教育机器人的过程中，应该注重关键技设计内容，以确保人工智能教育机器人能够服务于课堂教学。

例如，语音控制模块的设计过程中，可以添加热词识别、语音交互等功能，实现流畅的中文语音对话，确保教师和学生能够与机器人进行笑的交流互动。因此在设计过程中，要挑选良好的语音识别工具，常见的工具包有CMU Sphinx、Kaldi、微软Speech API、科大讯飞、百度语音等[3]。挑选合适的语音识别工具后，准备相应的硬件设备、完成系统的镜像安装、测试相关参数、检查连接是否成功并完成相关交互文件和声音的配置，最后运行系统查看是否能够顺利完成语音识别。

在设计图像识别模块时，可以加入人脸识别功能，提高人工智能教育机器人的工作效率。首先，需要对开发环境进行配置，一般在dlib官方网站上下载程序包和数据库，安装完成后默认的面部数据载入系统，此时发现系统中的默认面部数据较少，需要自行添加。程序设计人员将教师和学生的并不图片进行编码，并在对应的标签中添加教师和学生的名字。完成上述工作后，当教师和学生站在人工智能教育机器人的摄像头前时，机器人就会自行进行面部数据和实时图像的对比，一旦出现匹配失败，就会要求用户重新上传数据。

二、小学人工智能教育机器人的应用策略

1、进一步完善人工智能课程体系

在小学人工智能教育机器人应用范围越来越广的背景下，小学应该进一步完善人工智能课程体系，发挥人工智能教育机器人的真正作用，提高小学生对人工智能的兴趣。针对人工智能课程，应该设计以下课程目标：首先，应该引导小学生了解人工智能的基本定义，从而帮助小学生更好地掌握人工智能的价值和作用，让小学生能够接受人工智能教育机器人的教育;其次，教师应该通过人工智能教育机器人带领学生一起了解人工智能的相关原理，让小学生了解人工智能教育机器人为什么能够运行以及逆具体过程;再次，教师应该引导小学生掌握简单的编程技巧，锻炼学生的逻辑思考能力和数学思维能力，让学生能够对人工智能进行一定的程序设计;最后，带领学生一起认识人工智能教育机器人的组装过程，并给予学生组装的实践机会，让学生通过团队合作提高自己的实践能力。

2、提高教师的教育水平

在小学引入人工智能教育机器人辅助教学工作后，学校教师应该积极学习人工智能的操作方法，提高人工智能在教学中的融合度，让人工智能能够真正在课堂学习中发挥作用。教师可以利用人工智能教育机人为学生创造良好的学习环境，为学生打造更加真实的学习情境，让学生能够真正将学习的理论知识应用实践之中，借助人工智能教育机器人的各项功能巩固自己的知识、提高自己的实践能力。由于人工智能是新兴发展的产物，并且在科学技术大爆炸的背景下，更新换代速度十分惊人，新的人工智能理论和功能每时每刻都在发生变化，教师只有通过不断地的学习和培训，才能更加熟练的掌握人工智能教育机器人的使用方法，用最新的理念和教育方式引导学生进行学习和探究，培养学生对人工智能的兴趣，让学生在人工智能的帮助下扩大学习视野、提高学习能力。

3、打造良好的学习环境

国家应该对人工智能教育机器人市场进行规范管理，以提高人工智能教育机器人的质量，确保这些机器人能够真正为教育事业服务，能够真正提高学生的学习能力和专业素养，为开发学生智力、提高学生对人工智能的兴趣、提高学生理论与实际的融会贯通做出贡献。同时，学校也应该针对人工智能教育机器人的使用制定规范化的管理制度和考核要求，避免滥用人工智能教育机器人的现象发生，让教师能够科学的运用人工智能教育机器人开展教学活动，采取针对性的教育方法提高学生的学习水平，让学习能力不同的学生都能在人工智能人的帮助下取得学习进步，在学校范围内创造积极向上、勇于创新的学习氛围。同时，学校还可以进一步深化家校合作，让家长意识到人工智能教育机器人在教育中的重要作用，取得家长的信任和支持，让家长能够在家庭教育中对学生进行人工智能意识的教育，从而进一步提高学生对人工智能的认识和理解，在课堂上积极听讲、专注学习。

结语：

综上所述，人工智能是科学技术进步的产物，也是改变人们生活和工作方式的重要动力，在小学教育中引入人工智能教育机器人，能够帮助教师提高教学质量，同时也能够加深小学生对人工智能的理解，有利于为人工智能的未来发展奠定基础。

参考文献：

[1]毛新悦.小学信息技术课人工智能教育机器人的应用研究[J].新智慧，2021（12）：23-24.

[2]赵玉珍.探究人工智能走进小学课堂的有效路径[J].智力，2020（06）：1-2.

[3]赵苏亚.小学人工智能教育机器人的设计与应用研究[D].华中师范大学，2019.

作者简介：王周义，男，汉族，四川广汉，一级教师，大学本科，网络与信息化管理及人工智能编程教育。