创客环境下虚拟机器人在初中信息技术教育中的应用价值

林许华

【摘要】随着我国教育事业的进步和发展，教育改革进行得如火如荼，其中，科技科普更是火热，也是我国教育事业改革的重点改革目标之一。在科技科普上，虚拟机器人是当前环境下较为新颖、学生较为感兴趣的热点话题。为了将机器人应用于初中课堂，可以从初中信息技术课程设计入手，为虚拟机器人在教育中的有效应用打下基础。发挥机器人教育的作用，提升学生学习兴趣，提高学生对科技创新的敏感度也是教育要点与目的之一。本文从创客教育下信息技术教育的新视角出发，重点研究虚拟机器人在初中信息技术教育中的应用价值，从而提升虚拟机器人对教育事业的发展价值。

【关键词】虚拟机器人;初中信息技术;初中创客信息技术

创客教育最早发源于西方发达国家，并十分重视创客教育的发展，因而多设计与学生们的平时课程设计中。近年来，为促进我国教育事业的发展、中小学生学习能力的提高、创新能力的提升，我国大力发展创客教育，而将虚拟机器人应用于中学信息技术教育当中，不仅顺应教育潮流，更是在学生的兴趣点上授课，以此提升了学生的创新能力与创造精神。

一、创客教育的兴起与虚拟机器人发展现状

随着国务院《新一代人工智能发展规划》这一文件的颁发，新的教育浪潮也随之兴起，智能教育项目也大力开展。尤其是在我国经济较为发达的地区，无论是学校还是社会教育机构，几乎都开设了与人工智能相关的课程，编程制作便是其中典型的代表。编程思维、计算机思维等多受到家长的欢迎，并支持和鼓励学校开展人工智能竞赛，以此提高学生们的创造性思维和实践动手能力。“创客”原是指形容有创新能力，且能将自己的创意变成现实的一类人。如今，创客进入中小学，将学生快速实现创新变成更大的可能。虚拟机器人作为一种工具，它的运用，让学生把想法变成现实。在创客教育的大背景下，虚拟机器人在信息技术教育中的应用是人工智能较好的切入点。

随着人们对科技应用于教学认同程度的提高，虚拟机器人应用于教学课堂也出现在不同的科目当中。我国开展机器人教育已经有三四个年头，从目前的发展现状来看，进程较为缓慢，虚拟机器人教育多以第二课堂的形式出现在学生的学习生活中。出现这个情况的原因主要是由于机器人教育所需投入的经费过高，让许多学校望而却步，或是购买数量太少，远不能满足学生的使用需求，少部分学校将购买到的虚拟机器人当成是炫耀的工具，造成了“只能看不能用”的糟糕现象。因此，促进虚拟机器人在教育课堂中的应用还需要各方力量的支持与协作，为促进创新性的教育做出努力。

二、虚拟机器人在初中信息技术教育中的应用价值

虚拟现实技术兴趣与二十世纪八十年代，利用计算机生成一种模拟环境，给使用者创造一种“真实感”。随着信息技术的进步，虚拟机器人逐渐取代了机器人，由于虚拟机器人所需经费少但又能达到与机器人同质量的教学效果而广受学校欢迎。将虚拟机器人应用于教育工作，能减少消耗成本、提高教学质量、丰富教学内容，有利于中学教育体系的完善与发展。

（一）虚拟机器人中的图形化变成模块使程序设计直观易懂

机器人在工厂中的作用逐渐凸显，对人们的日常生活也有所帮助，国内教育也随之开始重视机器人教育，虚拟机器人教学面向大众指日可待。程序设计作为信息技术课程的重要组成部分，教学老师也很重视，但是信息技术课程设计在教学过程中也存在很多问题。初中生刚开始接触信息技术这一课程，在程序设计上难免吃力，且程序设计较为枯燥乏味，多偏重语法知识，语法知识不成体系，学生无法理解知识点，且语法价位繁杂，难以记忆，学生接触几节课下来会有“云里雾里”的感觉，长时间下去会打击学生的积极性。而虚拟机器人能提高学生在程序学习中的兴趣，只需要简单的一台电脑即可完成一次建立学生学习信息技术这门课程的自信心。这样一来不仅使学生能轻松快乐的学习程序设计，还能减轻教师的教学压力，让教师把更多的时间精力放到如何提升学生学习技巧上。

通过对虚拟机器人的了解可以知道，为了完成程序设计，需要编写图形化的编程环境。例如，机器人快车的图形化编程，采用基于工程C的图形化、模块化编程语言，用图标表示其全部功能模块，编辑过程中，遵循相应的自顶向下的编程思维。通过不断地实验，发现只需要对相应的功能模块图标进行简单拖放，就能快速绘制出流程图，机器人快车可视化代码即可自动生成。另外，采用图形化编程的方式，即图标与C语言相对相，使用机器人快车编程的同时，文本元生成，这不仅保留了原本的文本编辑的功能，而且能直观看到图像化中的图标与结构是相对应的。在完成这个程序编写时，大量的循环结构与判断语句融合在其中，从而让学生更加容易理解信息技术知識。

（二）虚拟机器人有利于学生形成结构化的算法思想

在编写同一段程序时，结构化的算法思想的优势较为明显，它能使复杂的问题比变得更简单，编程编写起来也更加容易，从而提高代码维护和可读性，这些好处都是显而易见且不言而喻的。形成结构化的算法思想，即运用算法思维和结构化程序去发现问题，进而快速解决问题，结构化算法对日后程序设计是十分有帮助的。例如，在使用虚拟机器人的程序设计教学中，为营造良好的程序设计教学环境，虚拟机器人的图形模块化编程起促进作用。给学生布置任务，“用结构化的语言去描述高下学士学位的授予”，学分到要求、学分未达到要求等情况，用if、then、else、endif等语言进行编写，从而培养学生的结构化算法思维。

（三）虚拟机器人可以结合竞赛应用在程序设计教学中

虚拟机器人软件大多应用于比赛，例如，在教学的过程中，也可模仿一些平台，组织学生参加班级、年级的虚拟机器人的竞赛。竞赛能极大程度的激发学生学习信息技术的热情，培养学生学习程序设计的兴趣，还可以将在比赛中的优秀人才进行培优，进行更高一级的比赛。竞赛能让学生在实际中获得锻炼，向教师和同学展示自己学习到的知识，从侧面提高学生的自信心，做好高质量教学。

（四）虚拟机器人中的任务挑战有利于激发学生学习的兴趣与动力

在虚拟机器人中机器人的程序编写与结构设计都是围绕具体任务来完成的，具有明确的目的性、较强的挑战性，犹如打游戏通关时，有接下去的欲望，在很大程度上激发了学生编写、设计程序的兴趣与热情。因此，在实际教学中，大部分学生的学习动力较强。例如，if条件的应用，可以设计机器人轨道行走任务，加强学生对if条件知识的理解。教师在设计好机器人结构的前提下让学生进行思考，在简单的环境中如何让机器人按照编写的命令沿着轨道行走，在复杂的环境中如何避开障碍物行走，如何将if语句嵌套其中。程序的编写与设计如同游戏闯关，更复杂的图形需要编写更复杂的程序，每编写出一套程序就能掌握相应的程序设计知识、形成相应的思想。

学生是打造创客空间的主体，创客教育，不仅强调创造、创新、分享、更强调团队合作能力、人际交往能力。虚拟机器人教育的开展是对创客教育来说一个比较好的切入点，能激发学生的学习兴趣，拓展学生的创造性思维，培养学生的综合素质。

参考文献：

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