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,而將虛擬機器人應用于中學信息技術(shù)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(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。“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(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)合競賽應用在程序設(shè)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(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的程序設(shè)計知識、形成相應的思想。
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)。
參考文獻:
[1]唐上觀.創(chuàng)客環(huán)境下虛擬機器人在中學信息技術(shù)教育中的應用價值與策略研究[J].教育信息技術(shù),2018,296(10):66-69.
[2]張爽,王小根,趙康健.創(chuàng)客教育視域下中小學機器人教學模型構(gòu)建[J].中國教育信息化,2016(12):19-22.
[3]張曉東.創(chuàng)客背景下中學信息技術(shù)教學的創(chuàng)新探索與實踐[J].新校園旬刊,2017,(7)84-85.
[4]殷斌.創(chuàng)客教育下的小學信息技術(shù)教學實踐探討[J].中小學電教(下半月),2017(10):19.