虚拟机器人在小学信息技术教学中的应用探究

吴建勋

在创新教育不断发展的背景之下，机器人教育模式作为实现创新教育的重要途径和有效方式，已然成为当前小学信息技术教学当中的重要部分。机器人教育模式不仅有着极高的趣味性与娱乐性，而且兼具内容性和操作性，不仅能够为小学信息技术教学注入新鲜活力，同时在培养学生科学技术素养、创新创造能力以及实践能力方面都有着极大优势。

一、虚拟机器人的概念

虚拟机器人实际上就是在传统机器人的基础上研究出的一款软件机器人，该软件包括仿真引擎、机器人编辑工具以及各种其他组件和控制程序等，在该软件平台上能够实现对于机器人运行策略的编制，以及仿真虚拟运行，并能够在软件所提供的仿真环境当中对机器人进行测试与调试等。仿真机器人的应用对于当前机器人教学模式的普及有着十分重要的意义，能够确保在不增加教育成本的基础上实现机器人教学，其主要优势表现在成本低廉、交互性强，而且简单易学，能够充分满足小学信息技术教学的需求。

二、机器人教育在小学信息技术教学中的应用目标

随着当前教育理念的发展以及社会对于创新型人才的需求，小学生创新素质培养逐渐成为教学的重点方向，因此虚拟机器人教学模式逐渐得到广泛应用。当前我国小学机器人教育内容充分结合了小学生的性格特点、接受能力以及相应基础知识，其教学内容主要包括机器人理论知识、程序编写以及硬件组建三个部分。教学目标也分为三个层次：（1）帮助学生了解机器人相关基本概念以及功能和原理，为后续机器人教学工作的顺利开展奠定良好基础。（2）带领学生了解机器人的各种传感功能、驱动设备，明确机器人的控制原理和操控方式，同时学习程序的编写和设计方法，以此提高学生的逻辑思维能力与解决问题的能力。（3）结合所学知识，引导学生进行模拟案例试验，通过小组合作的方式编写机器人控制程序，以此培养学生的实践能力、合作能力与创新能力等。

三、小学机器人课堂教学活动设计原则

（1）保障教学活动的实践性以及探索性。机器人教育作为一种实践性教育，确保其实践性是保障教学质量的前提基础，同时为发挥其思维能力培养优势，还需要确保活动的探索性。（2）活动的开放性以及综合性。综合性教育是当前小学教育的重点方向，而且机器人教育本身融合了计算机、数学、物理等多学科知识，同时开放性教学设计能够为学生提供充足的思考与想象空间，对提高学生创造力也有一定作用。（3）坚持以学生为本。在实际开展教学活动的过程中，为激发学生的积极性以及创新能力，教师需要明确学生的主体地位，同时关注学生的个体差异，结合实际情況有针对性地进行活动设计和教学引导。（4）结合小学生特点进行课堂设计。在实际展开信息技术教学的过程中，为保障虚拟机器人的应用效果，教师需要充分结合小学生的特点，了解虚拟机器人的优势和不足之处，做到扬长避短，将其合理地融入实际教学工作，以此达到活跃课堂氛围、激发学生学习兴趣的目的。

四、小学信息技术教学中应用虚拟机器人的策略

结合小学生基本情况和学习需求以及虚拟机器人教学特点，明确小学虚拟机器人课堂教学模式，如图1所示。本文以此教学模式为基础，针对虚拟机器人教学的实际应用展开探讨。

（一）情境创设

由于小学生年龄较小，计算机方面的知识储备量较少，对于机器人方面的了解不足，因此，在实际开展模拟机器人教学的过程中，学生对此方面的学习存在较大困难，而且相较于实体机器人而言，其本身积极性较低，容易对教学质量和效果产生负面影响。对此，教师要结合生活实际案例或机器人相关案例进行情境创设，以此提高学生的学习兴趣。在实际进行教学的过程中，教师可以结合实际生活中的机器人，为学生创设相应情境，以此帮助学生在原有的知识基础上，利用自身知识和生活经验等对新知识进行同化，进而使机器人灵活、资源丰富等方面的优势得到充分体现，达到提升教学质量效果的目的。

如家用扫地机器人、行走送餐机器人、早教机器人等，都是学生实际生活中可以见到的，教师可以借助多媒体设备为学生展示各种机器人的图片以及运行视频等，积极利用各种丰富的教学资源，给学生带来直观的感受和冲击，并以此引领学生进入机器人学习情境中，进一步激发学生的学习兴趣。

（二）合作讨论

模拟机器人教学模式是一种具有极强开放性与合作性的教学模式，能够充分体现学生的主体地位，为学生表达自我观点提供了良好的平台。因此在设计教学活动的过程中，教师需要合理组织学生进行小组合作，讨论探究，并帮助学生进行模仿实践。小学生在知识储备有限的情况下直接进行程序编写存在较大难度，因此教师可以充分发挥小学生的模仿优势，以模仿性实践为开端，降低编程难度。整个合作讨论过程中，模仿实践共包括以下三个步骤。

首先，教师需要为学生提供相应教学案例，明确案例相关信息，如机器人功能、实现方法及编程方式等，为学生的学习提供相应资料和模仿方案。在此过程中，教师需要对相应案例进行详细解读，并对实践操作过程中可能遇到的重难点问题进行简要介绍，以此为学生实践操作提供有效指导。其次，在了解案例相关内容之后，教师需要组织学生进行合作实践，引导学生明确组内分工，并有序进行模仿实践。在此过程中，教师需要加强对学生合作、交流以及讨论状态的关注，同时了解每个小组的进度情况，并在适当时机予以学生一定的帮助，引导学生之间积极进行沟通、交流，互相帮助并进行知识分享，确保教学工作能够顺利推进。最后，在完成模仿实践之后，教师需要对小组的完成情况进行检查评价和交流，充分了解学生的实践情况和结果，加强师生、生生之间的互动，并在实践完成之后，帮助学生梳理相应知识结构、工作原理、制作方法等，引导学生根据自己的实际情况，形成系统思维模式，将所学知识进行内化处理，同时教师还需要总结实践过程中存在的问题以及相应的解决措施。

（三）创意实践

在创客教育的背景之下，学生创造创新能力的培养是实际教学过程中的重要内容。因此，在进行模拟机器人教学时，教师还需要通过活动设计鼓励引导学生进行创新实践，激发学生创意。在经过基础知识学习以及模仿实践之后，学生已经基本了解了模拟机器人的基本原理与相应的编程方法，此时教师就可以通过主题设定的方式，启发学生进行创意设计。

例如，对于机器人传感器部分，教师可以引导学生针对不同运行场地进行功能设计，并结合自身创意方向进行程序的编写。并组织学生以小组的形式进行创意实践，既能够有效提高实践效率，又能够培养学生的协作交流能力。另外，在实践过程中，教师还需要适当地为学生提供相应的参考意见，确保实践进度有序推进，学生创意得以落实。

（四）评价反思

对于模拟机器人教学而言，评价反思是教学过程中必不可少的环节。当前我国机器人教学模式尚处于发展的初级阶段，教学过程中可能会存在一定的不足之处，因此，教师需要配合以科学、合理的教学评价，并进行教学反思，并有针对性地采取相应优化策略，进一步提升教学水平。在实际进行教学评价的过程中，并不能仅仅依靠考试成绩等传统方式对学生进行评价，教师需要采取多元评价策略，不仅要保障评价内容的多元性，还需要应用丰富的评价方式，如教学过程中对学生学习状态的评价、在完成机器人编程后对于展示成果的评价，还包括编程过程中对学生提出问题、解决问题能力的评价等。

五、结语

虚拟机器人教学模式的研究和应用，对于普及机器人教育提供了新的思路和方向，能够在保障教育成本不变的情况下丰富教学内容，实现多元培养。本文结合虚拟机器人的实际应用特征与教学活动设计原则，提出了情境创设、交流讨论、实践探索以及评价反思等虚拟机器人的实际应用策略。相信随着对虚拟机器人教学的深入研究和实践，我国信息技术教学水平将会得到进一步提升。