【摘" 要】 隨著教育理念的持續(xù)更新，培養(yǎng)學生綜合素質已成為當前教育改革的核心目標之一。在小學信息技術課堂中引入人工智能機器人，正是踐行這一理念的具體舉措。通過這種教育模式，教師能引導學生在操作過程中提升技術能力，培養(yǎng)數(shù)字素養(yǎng)。基于此，文章分析了信息技術課堂中引入人工智能機器人的重要性，并提出了運用情境教學法、任務群、評價反饋等方法，以充分發(fā)揮機器人作用，激發(fā)學生學習興趣，提升學生創(chuàng)造力。

【關鍵詞】 小學信息技術;人工智能機器人;教育研究;項目式教學;情境教學法

在引入人工智能機器人教育時，教師應強調實踐操作，引導學生運用課堂知識解決實際問題，從而提升協(xié)作能力。同時，人工智能機器人的應用不僅能幫助學生掌握技術技能，還能培養(yǎng)他們的批判性思維，增強創(chuàng)新能力。為有效實施這一策略，教師可采用情境教學法和項目式學習方法，設置貼近生活的應用任務，激發(fā)學生的創(chuàng)造力。

一、在小學信息技術課堂中引入人工智能機器人的重要性

（一）有助于學生形成嚴謹精神

引入人工智能機器人技術，能有效促進學生形成嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。在操作機器人時，學生需掌握相關操作步驟，并具備細致入微的觀察力。機器人運行依賴精確的編程指令，因此學生在編寫代碼過程中需養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。實際操作中，每個小錯誤都可能導致系統(tǒng)運行失敗，學生必須細心排查，反復調試修正，才能達到預期目標。這種嚴謹精神不僅適用于機器人編程，還能延伸到其他學科領域。

（二）有助于提升學生的實踐能力

教師在課堂中引入人工智能機器人開展教學，可以極大地提升學生的實踐能力。在傳統(tǒng)的課堂教學中，理論知識往往是教學的主旋律，學生更多是在被動接受知識的灌輸，而缺乏將理論應用于實踐的機會。與之不同的是，機器人的引入要求學生親手搭建、編寫代碼并進行調試以實現(xiàn)設計目標，這一過程既能培養(yǎng)學生的操作能力，又能提升學生的問題解決能力。在實踐過程中，學生需要主動思考如何將理論知識轉化為可操作的技術，從而逐步增強動手能力。通過在機器人項目中解決具體問題，學生能夠在不斷的調整中提高自身的應用能力，為今后的學習奠定堅實基礎。

（三）有助于激發(fā)學生的創(chuàng)新能力

教師運用人工智能機器人教學，為學生提供了一個極具創(chuàng)新潛力的平臺。在完成與機器人相關設計的過程中，學生可以結合實際需求進行個性化設計，并依據反饋評價不斷提升創(chuàng)新能力。教師還可以利用機器人設計具有挑戰(zhàn)性的項目，促使學生突破傳統(tǒng)框架，調整思路，嘗試不同的方法。在這個過程中，學生需要根據情況調整自己的方案，或嘗試多種方法，直到找到最優(yōu)解。正是在這種反復實驗和探索的過程中，教師可以有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。通過實踐，學生可以不斷深化對技術的理解，將創(chuàng)新的思維逐漸內化為一種思維模式。

（四）有助于增強學生的邏輯思維

人工智能機器人的學習過程是一個深度鍛煉學生邏輯思維的過程。機器人編程本質上是將問題分解成一個個可操作的步驟，每個步驟都需要嚴密的邏輯推理。在編程時，學生需要明確每一行代碼的作用，確保程序從頭到尾的流程合理且順暢。在這一過程中，學生必須訓練自己在信息處理時準確識別每個環(huán)節(jié)的關系，從而確保程序能夠按照預定的目標順利執(zhí)行。這種訓練不僅可以幫助學生掌握具體的編程技能，還能顯著提升其在日常生活中的邏輯思維能力。在課堂上，教師可以運用結構化的問題情境，引導學生逐步拆解問題，明確每個環(huán)節(jié)之間的關系。通過這種訓練，學生能夠學會識別問題的核心，分析各個因素的影響，并合理推理得出結論。借助這種訓練，學生能夠增強對問題本質的洞察力，并在面對復雜的問題情境時，做出更為精準的判斷。

二、小學信息技術課堂中人工智能機器人的普及教育存在的問題

從整體上來講，目前小學信息技術課堂上，普及人工智能機器人的教育主要存在如下問題。

（一）教育資源分配不均

教育資源分配不均是當前小學信息技術課堂中人工智能機器人普及教育面臨的首要問題。不同地區(qū)的經濟發(fā)展水平、教育投入和政策支持存在差異，導致教育資源在城鄉(xiāng)之間、校際分布不均。在一些經濟條件較好的城市和地區(qū)，學校能夠配備先進的人工智能機器人設備和豐富的教學資源，而一些經濟欠發(fā)達或偏遠地區(qū)的學校則難以獲得這些資源。這種資源分配的不均衡不僅影響了教育公平，也制約了人工智能機器人在小學信息技術課堂中的普及和應用。

（二）師資力量不足

人工智能機器人教育需要教師具備較高的專業(yè)素養(yǎng)和技術能力，包括人工智能理論知識、機器人編程技能、教學設計和組織能力等。然而，目前很多小學信息技術教師并不具備這些條件，他們往往缺乏相關的專業(yè)知識和實踐經驗，難以有效指導學生進行人工智能機器人的學習和實踐。此外，由于人工智能機器人教育是一個新興領域，很多教師對其了解不足，缺乏足夠的教學熱情和動力，這也影響了教學效果。

（三）課程設置不合理

人工智能機器人教育是一個跨學科的綜合性領域，需要涉及數(shù)學、物理、計算機科學等多個學科的知識。但目前很多小學的課程設置并未充分考慮這一點，導致學生在學習過程中難以形成系統(tǒng)的知識體系。同時，一些學校在開設人工智能機器人課程時，過于注重理論知識的傳授，而忽視了實踐操作和應用能力的培養(yǎng)，導致學生所學知識與實際應用脫節(jié)。此外，部分學校的課程設置過于單一，缺乏多樣性和選擇性，無法滿足不同學生的需求和興趣。

（四）教學資源匱乏

由于人工智能機器人教育是一個新興領域，相關的教材和教學資源相對較少，且質量參差不齊。一些學校只能依靠教師自行開發(fā)教學資源，這不僅增加了教師的負擔，也影響了教學效果。另外，隨著人工智能機器人技術的快速發(fā)展和更新?lián)Q代，現(xiàn)有的教學資源往往難以跟上技術的步伐，導致教學內容過時或與實際需求不符。

（五）學生認知差異明顯

不同年齡段、不同認知水平的學生對人工智能機器人的理解和接受程度存在差異，這給教學帶來了很大的挑戰(zhàn)。一些學生對人工智能機器人的概念和技術原理理解不夠深入，難以掌握相關的知識和技能;而另一些學生則可能對人工智能機器人的應用和實踐更感興趣，希望在學習過程中能夠有更多的動手實踐機會。因此，教師在教學過程中需要充分考慮學生的實際情況和需求，采取靈活多樣的教學策略和方法，以做到因材施教。

三、人工智能機器人在小學信息技術課堂中的應用策略

（一）運用情境教學，培養(yǎng)學生的數(shù)字思維

教師借助人工智能機器人開展情境教學，可以有效培養(yǎng)學生的數(shù)字思維，幫助學生在實踐中掌握復雜的計算原理。通過模擬實際生活中的智能場景，學生能夠直觀地感受到輸入、計算和輸出三者之間的互動關系，從而提升問題解決能力。機器人能夠為學生提供即時的反饋，增強學生對控制系統(tǒng)的理解，同時激發(fā)學生的探索精神。在情景式教學中，學生通過編程控制機器人執(zhí)行特定任務，能夠深化對數(shù)字世界的認知，提升其信息素養(yǎng)。

在教學“輸入輸出與計算”時，教師可以先展示一款能夠感知光照變化的人工智能機器人，為學生講解控制系統(tǒng)的基本原理。教師可以示范機器人如何檢測環(huán)境中的光照強度，并根據設定的閾值控制燈光開關的過程，以此吸引學生的注意力，激發(fā)他們的興趣。接著，教師引導學生分析機器人系統(tǒng)的三個方面：輸入（光照強度）、計算（判斷光照強度是否低于設定閾值）、輸出（控制燈光的開啟或關閉）。分析結束后，教師可以設計一個基于光照強度和濕度變化的任務，讓學生編寫簡單的程序來控制人工智能機器人，確保機器人在低光照和高濕度條件下啟動特定功能。在設計任務前，教師應在白板上畫出控制系統(tǒng)的“輸入—計算—輸出”模式圖，幫助學生更直觀地理解任務流程。在編寫程序過程中，學生可以輸入指令，讓機器人根據傳感器采集的數(shù)據，自動判斷環(huán)境是否符合啟動條件。通過這個活動，學生不僅能夠掌握輸入輸出知識，還能根據機器人執(zhí)行的反饋結果，理解控制系統(tǒng)如何根據環(huán)境變化進行決策。為了進一步加深學生的理解，教師可以組織學生進行小組合作，每個小組設計一個類似的控制系統(tǒng)任務，讓學生運用編程控制機器人實現(xiàn)自動化的家居環(huán)境管理。每個小組根據教師提供的任務框架，設置不同的輸入和輸出條件，完成機器人程序編寫并進行調試。

（二）開展項目式學習，提升學生的應用能力

教師讓學生利用人工智能機器人進行項目式學習，能夠有效提升學生的應用能力。在項目式學習中，學生通過動手操作，提升解決實際問題的能力。教師為學生布置具體的任務，促使學生應用信息技術知識，轉變學習方式，激發(fā)自主學習的積極性。

在教學“開關量的與運算”時，教師先演示如何使用溫濕度傳感器進行數(shù)據采集，并結合環(huán)境條件啟動機器人任務。教師可以將任務設定為：當環(huán)境溫度高于30℃且濕度超過80%時，機器人開始進行環(huán)境監(jiān)測。首先，教師展示傳感器的工作原理，以及如何運用編程控制機器人獲取傳感器的讀數(shù)。學生需要使用這些數(shù)據與設定的閾值進行比較，判斷條件是否滿足，從而觸發(fā)機器人的執(zhí)行動作。

進入實踐階段，教師引導學生結合“與運算”知識，編寫控制機器人行為的代碼。學生可以使用“溫度gt;30℃且濕度gt;80%”的條件判斷式來決定是否啟動機器人。此時，機器人根據“與運算”邏輯判斷兩個條件是否同時滿足。當溫度和濕度同時滿足設定的條件時，程序指示機器人執(zhí)行指定任務。

在實際編程過程中，教師可以讓學生調整“與運算”中的條件，逐步調試程序，確保機器人能夠在環(huán)境條件符合時準確啟動。通過這個過程，學生能夠深刻理解“與運算”在實際應用中的重要作用，它幫助機器人準確地判斷是否需要執(zhí)行任務。同時，通過調試程序，學生可以掌握如何利用“與運算”來聯(lián)動不同的傳感器輸入，判斷多種條件是否成立，從而精確控制機器人的行動。

（三）設置任務群，提升學生的邏輯思維

教師可以設置一系列任務群，幫助學生深入理解自動控制技術，并將人工控制與自動控制的理論與實踐有機結合。通過任務的逐步推進，學生能夠從最初的簡單操作，逐漸過渡到更為復雜的自動控制任務，從而樹立起系統(tǒng)化思維，激發(fā)創(chuàng)新活力。任務群的設計旨在幫助學生在實際操作中理解自動控制原理，提升學生的批判性思維。

在教學“從人工到自動化”時，教師可以設計三個層次的任務，引導學生逐步從人工控制過渡到自動控制。第一個任務是讓學生手動操作機器人完成前進、轉彎等簡單動作。教師先講解機器人控制的基本原理與方法，并讓學生親手控制機器人進行簡單操作，感受人工控制的過程。隨后，教師介紹如何為機器人設定任務目標，使其能夠自動完成特定動作。

第二個任務是引導學生運用編程實現(xiàn)機器人的自動避障功能。教師通過實例展示如何使用超聲波傳感器感知前方障礙物的距離，并編寫程序使機器人根據距離判斷是否需要轉向，以避開障礙物。在任務開始時，教師需要為學生詳細講解避障的基本原理：當超聲波傳感器檢測到障礙物在一定距離范圍內時，機器人將自動轉向，以避免與障礙物發(fā)生碰撞。然后，讓學生動手編寫控制程序，設置傳感器距離閾值，輸入對應的動作指令，并通過實驗調試確保程序能夠在障礙物前正確避讓。

第三個任務是讓學生編程控制機器人完成自動行駛任務。教師先示范如何利用編程語言設置機器人的移動路線，使其能夠根據預設的條件自行行駛。接著，教師組織學生進行實驗，為機器人設定起始點、終點以及途中可能的障礙物，讓機器人在運行過程中根據編程設定自動調整路徑，最終順利完成預定任務。

（四）組織教學評價，強化學生的創(chuàng)新能力

在教學時，教師組織教學評價，借助實時反饋機制，不僅能夠幫助學生加深對人工智能機器人的理解，還能激發(fā)學生在問題解決過程中的創(chuàng)造力。在這種評價模式中，學生通過操作機器人并根據反饋結果調整程序，可以不斷完善控制系統(tǒng)，提升其編程能力。教學評價不僅關注對學生操作的評價，還鼓勵學生進行自我評估，反思任務完成過程中的不足之處，從而不斷改進。

在教學“通過反饋知效果”時，教師可以設計一個智能導航任務，讓學生控制機器人完成任務，并根據反饋計算機器人的路徑偏差。首先，教師引導學生理解導航任務的目標：讓機器人沿預設路徑行駛。任務開始后，教師在屏幕上展示如何編寫程序，使機器人能夠根據傳感器數(shù)據判斷是否偏離了路徑，并在偏差超出預設范圍時調整運動方向來修正行駛路線。學生按照教師的講解，編寫控制程序，設置機器人的路徑修正邏輯，讓機器人能夠在檢測到路徑偏離時自動糾正方向。

編寫完成后，學生開始操作機器人進行實驗，并記錄過程中機器人的行駛偏差。每當機器人偏離預定路徑時，系統(tǒng)會立即通過聲音給學生反饋，提示機器人偏離路徑。學生需要根據反饋結果調整程序，修改代碼中的偏差校正參數(shù)，以減少偏差范圍并提高響應速度。

在操作過程中，教師可以給學生提供一個反饋表，列出不同情境下機器人的偏差范圍、響應時間以及路徑修正效果的評價標準。學生需要按照這些標準進行自我評估，記錄機器人在每次測試中的表現(xiàn)，并分析偏差原因。每次反饋后，學生可以調整代碼，優(yōu)化路徑修正算法，進行下一輪測試。通過這種循環(huán)反饋與評價的過程，學生能夠逐漸理解反饋評價的意義，優(yōu)化執(zhí)行指令，提升學習能力。

（五）借助問題分解法，提升學生的學科素養(yǎng)

教師借助問題分解法，可以將復雜的控制系統(tǒng)問題拆解為多個模塊，使學生能夠更清晰地理解機器人系統(tǒng)的組成。在這個過程中，學生不僅能夠掌握如何將大型問題分解成易于解決的小問題，還能在操作中提高邏輯思維能力。通過團隊合作，學生還可以學會互相協(xié)作，共同完成任務，增強團隊合作精神，提升解決實際問題的能力。

在教學“復雜系統(tǒng)可分解”時，教師可以將學生分成小組，引導學生利用問題分解法來分析智能機器人。首先，教師借助人體結構的類比，幫助學生理解機器人系統(tǒng)的各個部分的作用。教師以人體的感官系統(tǒng)為例，介紹機器人如何通過傳感器感知環(huán)境數(shù)據，并運用處理單元分析這些數(shù)據，再利用執(zhí)行裝置做出相應的動作。在教學過程中，教師展示智能機器人的基本組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器和反饋機制，并用人體的“刺激-神經系統(tǒng)-肌肉反應”過程來類比機器人的工作原理，即機器人感知到的“刺激”（傳感器數(shù)據）會經過“神經系統(tǒng)”（控制器）處理，最后通過“肌肉”（執(zhí)行器）做出反應。這樣的類比幫助學生更直觀地理解機器人的工作原理。

接下來，教師讓學生將機器人任務拆解成多個子任務，控制機器人完成一個簡單的清掃任務，要求機器人自主避障并清潔指定區(qū)域。第一個子任務是讓學生掌握如何通過超聲波傳感器實現(xiàn)避障功能。學生編寫程序，利用超聲波傳感器實時檢測前方障礙物，當障礙物距離機器人太近時，機器人需要停下并轉向，以避免碰撞。第二個子任務是運用紅外傳感器檢測地面，判斷是否有垃圾需要清理。學生在設計程序時，讓機器人通過感應地面反射的光強度來判斷是否需要清掃。第三個子任務是讓機器人自主規(guī)劃清掃路線，利用傳感器數(shù)據和控制程序讓機器人沿著區(qū)域內的有效路徑進行清掃。

四、結語

人工智能機器人普及教育不僅可以為學生提供豐富的實踐機會，還能為培養(yǎng)其學、考、樂相結合的素養(yǎng)提供有力支撐。教師借助合理的教學策略，能夠幫助學生養(yǎng)成嚴謹?shù)膶W習態(tài)度，提高實際應用能力。在今后的教學中，教師應持續(xù)優(yōu)化小學信息技術與人工智能機器人的融合策略，為教育創(chuàng)新注入新的活力。

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