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

林許華

【摘要】隨著我國教育事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，教育改革進(jìn)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(diǎn)改革目標(biāo)之一。在科技科普上，虛擬機(jī)器人是當(dāng)前環(huán)境下較為新穎、學(xué)生較為感興趣的熱點(diǎn)話題。為了將機(jī)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(jì)入手，為虛擬機(jī)器人在教育中的有效應(yīng)用打下基礎(chǔ)。發(fā)揮機(jī)器人教育的作用，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)科技創(chuàng)新的敏感度也是教育要點(diǎn)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(diǎn)研究虛擬機(jī)器人在初中信息技術(shù)教育中的應(yīng)用價(jià)值，從而提升虛擬機(jī)器人對(duì)教育事業(yè)的發(fā)展價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】虛擬機(jī)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(dá)國家，并十分重視創(chuàng)客教育的發(fā)展，因而多設(shè)計(jì)與學(xué)生們的平時(shí)課程設(shè)計(jì)中。近年來，為促進(jìn)我國教育事業(yè)的發(fā)展、中小學(xué)生學(xué)習(xí)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(jī)器人應(yīng)用于中學(xué)信息技術(shù)教育當(dāng)中，不僅順應(yīng)教育潮流，更是在學(xué)生的興趣點(diǎn)上授課，以此提升了學(xué)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(jī)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(xiàng)目也大力開展。尤其是在我國經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，無論是學(xué)校還是社會(huì)教育機(jī)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(jì)算機(jī)思維等多受到家長的歡迎，并支持和鼓勵(lì)學(xué)校開展人工智能競(jìng)賽，以此提高學(xué)生們的創(chuàng)造性思維和實(shí)踐動(dòng)手能力。“創(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(shí)的一類人。如今，創(chuàng)客進(jìn)入中小學(xué)，將學(xué)生快速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新變成更大的可能。虛擬機(jī)器人作為一種工具，它的運(yùn)用，讓學(xué)生把想法變成現(xiàn)實(shí)。在創(chuàng)客教育的大背景下，虛擬機(jī)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(diǎn)。

隨著人們對(duì)科技應(yīng)用于教學(xué)認(rèn)同程度的提高，虛擬機(jī)器人應(yīng)用于教學(xué)課堂也出現(xiàn)在不同的科目當(dāng)中。我國開展機(jī)器人教育已經(jīng)有三四個(gè)年頭，從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，進(jìn)程較為緩慢，虛擬機(jī)器人教育多以第二課堂的形式出現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中。出現(xiàn)這個(gè)情況的原因主要是由于機(jī)器人教育所需投入的經(jīng)費(fèi)過高，讓許多學(xué)校望而卻步，或是購買數(shù)量太少，遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生的使用需求，少部分學(xué)校將購買到的虛擬機(jī)器人當(dāng)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(jìn)虛擬機(jī)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(jìn)創(chuàng)新性的教育做出努力。

二、虛擬機(jī)器人在初中信息技術(shù)教育中的應(yīng)用價(jià)值

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)興趣與二十世紀(jì)八十年代，利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，給使用者創(chuàng)造一種“真實(shí)感”。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，虛擬機(jī)器人逐漸取代了機(jī)器人，由于虛擬機(jī)器人所需經(jīng)費(fèi)少但又能達(dá)到與機(jī)器人同質(zhì)量的教學(xué)效果而廣受學(xué)校歡迎。將虛擬機(jī)器人應(yīng)用于教育工作，能減少消耗成本、提高教學(xué)質(zhì)量、豐富教學(xué)內(nèi)容，有利于中學(xué)教育體系的完善與發(fā)展。

（一）虛擬機(jī)器人中的圖形化變成模塊使程序設(shè)計(jì)直觀易懂

機(jī)器人在工廠中的作用逐漸凸顯，對(duì)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(jī)器人教育，虛擬機(jī)器人教學(xué)面向大眾指日可待。程序設(shè)計(jì)作為信息技術(shù)課程的重要組成部分，教學(xué)老師也很重視，但是信息技術(shù)課程設(shè)計(jì)在教學(xué)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(jì)上難免吃力，且程序設(shè)計(jì)較為枯燥乏味，多偏重語法知識(shí)，語法知識(shí)不成體系，學(xué)生無法理解知識(shí)點(diǎn)，且語法價(jià)位繁雜，難以記憶，學(xué)生接觸幾節(jié)課下來會(huì)有“云里霧里”的感覺，長時(shí)間下去會(huì)打擊學(xué)生的積極性。而虛擬機(jī)器人能提高學(xué)生在程序?qū)W習(xí)中的興趣，只需要簡單的一臺(tái)電腦即可完成一次建立學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)這門課程的自信心。這樣一來不僅使學(xué)生能輕松快樂的學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，還能減輕教師的教學(xué)壓力，讓教師把更多的時(shí)間精力放到如何提升學(xué)生學(xué)習(xí)技巧上。

通過對(duì)虛擬機(jī)器人的了解可以知道，為了完成程序設(shè)計(jì)，需要編寫圖形化的編程環(huán)境。例如，機(jī)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(biāo)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(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只需要對(duì)相應(yīng)的功能模塊圖標(biāo)進(jìn)行簡單拖放，就能快速繪制出流程圖，機(jī)器人快車可視化代碼即可自動(dòng)生成。另外，采用圖形化編程的方式，即圖標(biāo)與C語言相對(duì)相，使用機(jī)器人快車編程的同時(shí)，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(biāo)與結(jié)構(gòu)是相對(duì)應(yīng)的。在完成這個(gè)程序編寫時(shí)，大量的循環(huán)結(jié)構(gòu)與判斷語句融合在其中，從而讓學(xué)生更加容易理解信息技術(shù)知識(shí)。

（二）虛擬機(jī)器人有利于學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的算法思想

在編寫同一段程序時(shí)，結(jié)構(gòu)化的算法思想的優(yōu)勢(shì)較為明顯，它能使復(fù)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(hù)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(yùn)用算法思維和結(jié)構(gòu)化程序去發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而快速解決問題，結(jié)構(gòu)化算法對(duì)日后程序設(shè)計(jì)是十分有幫助的。例如，在使用虛擬機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，為營造良好的程序設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)境，虛擬機(jī)器人的圖形模塊化編程起促進(jìn)作用。給學(xué)生布置任務(wù)，“用結(jié)構(gòu)化的語言去描述高下學(xué)士學(xué)位的授予”，學(xué)分到要求、學(xué)分未達(dá)到要求等情況，用if、then、else、endif等語言進(jìn)行編寫，從而培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)化算法思維。

（三）虛擬機(jī)器人可以結(jié)合競(jìng)賽應(yīng)用在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中

虛擬機(jī)器人軟件大多應(yīng)用于比賽，例如，在教學(xué)的過程中，也可模仿一些平臺(tái)，組織學(xué)生參加班級(jí)、年級(jí)的虛擬機(jī)器人的競(jìng)賽。競(jìng)賽能極大程度的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣，還可以將在比賽中的優(yōu)秀人才進(jìn)行培優(yōu)，進(jìn)行更高一級(jí)的比賽。競(jìng)賽能讓學(xué)生在實(shí)際中獲得鍛煉，向教師和同學(xué)展示自己學(xué)習(xí)到的知識(shí)，從側(cè)面提高學(xué)生的自信心，做好高質(zhì)量教學(xué)。

（四）虛擬機(jī)器人中的任務(wù)挑戰(zhàn)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與動(dòng)力

在虛擬機(jī)器人中機(jī)器人的程序編寫與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是圍繞具體任務(wù)來完成的，具有明確的目的性、較強(qiáng)的挑戰(zhàn)性，猶如打游戲通關(guān)時(shí)，有接下去的欲望，在很大程度上激發(fā)了學(xué)生編寫、設(shè)計(jì)程序的興趣與熱情。因此，在實(shí)際教學(xué)中，大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力較強(qiáng)。例如，if條件的應(yīng)用，可以設(shè)計(jì)機(jī)器人軌道行走任務(wù)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)if條件知識(shí)的理解。教師在設(shè)計(jì)好機(jī)器人結(jié)構(gòu)的前提下讓學(xué)生進(jìn)行思考，在簡單的環(huán)境中如何讓機(jī)器人按照編寫的命令沿著軌道行走，在復(fù)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(jì)如同游戲闖關(guān)，更復(fù)雜的圖形需要編寫更復(fù)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(jì)知識(shí)、形成相應(yīng)的思想。

學(xué)生是打造創(chuàng)客空間的主體，創(chuàng)客教育，不僅強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造、創(chuàng)新、分享、更強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作能力、人際交往能力。虛擬機(jī)器人教育的開展是對(duì)創(chuàng)客教育來說一個(gè)比較好的切入點(diǎn)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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