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【摘要】    国家提倡每个学生都能成为生活的创客，而虚拟机器人就是教育开展非常好的一个切入点。信息技术课程的程序设计教学模块与虚拟机器人教育的相结合，进行程序设计教学的开展，让学生乐中学学中做，进而将学生的主体地位以及创造力充分的发挥出来。本文根据创客教育的发展现状，阐述了虚拟现实技术的应用意义，对虚拟机器人的应用实践进行了分析和探讨。

【关键词】    创客环境    信息技术教育    虚拟机器人应用

引言：

2017年国家颁发的《新一代人工智能发展规划》中提到未来的教育其全民智能教学项目要得到普及，同时在中小学中能够切实的让与人工智能有关的课程得到开设，并充分地将其计算思维与编程思想推广出去，积极地鼓励学校对人工智能编程教学软件的开发与制作等教育项目的参与。另外，创客有利于学生创造性思维及动手实践能力的培养。虚拟机器人不仅可以理解人类的问题同时还可以解决问题，它是进行融合了多元人工技术的智能机器人。在创客的环境下信息技术教育中，借助虚拟机器人进行人工智能教育的开展是一个非常好的切入点。

一、创客教育的兴起与发展现状

创客一词来自美国，“ Maker ”其意“制造者”，现在创客主要是通过各种网络软件，将自己的创意转变成真实的手工作品。有一群勇于创新的人，他们不分年龄和性别，享受着创新中的喜悦。只要具有这种创新意识、动手能力以及精神，都可以成为信息化时代的创客。“创客教育”是创新的名词。也逐渐融入到现代教学中，他能让学生更有意义的学习，因此在创客教育理念下的教学设计课程，是非常的重要的，既要突出教，也不忽视学。当前为了让学生能够实际的接触到基本的功能以及代码，并基于学生的年龄以及学习特点，通常会选择简单容易上手的MicroPython作为编程平台，以满足学生创客教育的需求。由于Python具有易学和易读的特性，学生经过几个小时就可以很快的上手，并通过学习Python的语法和循环、判断等专业知识，可以有助于学生深入的对电子模块驱动的了解，进而将编程和电子技术相结合的使用，也能激发出学生的热情。

创客教育的国内外研究现状。近年来，随着社会越来越多的专家学者及教育机构对机器人教育的重视，在信息技术教学课堂中引入虚拟机器人的课程教学。由于我国机器人教育起步较晚，在条件有限、资源不足以及教育经费受限的情况下进行机器人教育开展，并将其中的价值体现出来，就需要将一种新的机器人教育载体寻找出来。就国内创客教育的发展而言，也在建设适合我国學生创客教育相关的课程、课堂以及学习模式，并以此来将中小学生的创新能力以及创造精神培养出来，进而全面的提升我国中小学生的学习能力、实践能力以及创新能力。

二、虚拟现实技术概况

虚拟现实技术它将多种信息融为一体， 基于计算机进行模拟虚拟环境进而使人沉浸在此环境中。所谓虚拟现实技术主要就是虚拟和现实的结合体。虚拟现实技术主要是在计算机技术的辅助下将高技术模拟系统有效的生成，同时也是一门具有挑战性的前沿学科。随着社会生产力及科学技术的飞速发展，虚拟现实技术在各个行业中的需求也越来越大，同时也得到了巨大的进步。同时在医学方面、教育等方面也得到了广泛的应用。就如虚拟技术能够在虚拟空间中将人体组织和器官模拟出来，也可进行构建出一个病人身体的虚拟模拟，通过虚拟空间进行手术的模拟操作和预演，可极大地提高手术的成功率。又如在教学中利用虚拟现实技术将生动形象的学习环境打造出来，学生通过真实的感受有助于增强记忆，也让学生能更加自主的接受学习，激发学习兴趣，还可利用虚拟现实技术进行构建与学科相关的模拟实验室。以此，虚拟现实技术也受到了越来越多人的喜爱，人们在虚拟现实的世界里可体验到最为真实的感受，进而让人有种身临其境的感觉。

虚拟现实拥有很强的感知系统，即视觉、听觉、触觉、嗅觉等等，同时也有具备非常强的仿真系统，真正的将人机交互实现了，让人在操作中可以更加的随意且能得到环境最真实的反馈。正是因为虚拟现实技术中的感知性以及交互性、存在性的特点也使得其应用越来越广泛。

三、新课程改革背景下的中小学机器人教育

在中小学的信息技术教育中引入机器人教学可以将学生的综合素养以及信息素养培养出来，促进学生能更加全面的发展。当下虚拟现实技术在教育领域中最为突出的体现就是虚拟机器人，机器人的发明研究、实践应用是基于社会生产和科学研究的需求为基础的，引入到中小学的教育中也使得该领域得到进一步的扩展。因此，中小学中引入机器人教育也越来越受国家的重视，在创客环境下信息技术教育中也将教育机器人教学纳入了其中，使其成为信息技术教育中较为重要的教学内容。另外以机器人教育为主题的第二课堂兴趣小组等课外活动的普及和推广也得到了快速的发展，同时机器人教学也受到了更多学生的喜爱。 随着各类机器人竞赛参加人数规模的壮大，比赛项目也得到了极大地完善。机器人教学的应用价值在教育界也逐步的得到了认同，同时学生在竞赛的参与过程中其思维的发展也越来越好，学生动手能力也得到极大地增强。

四、创客教育背景下信息技术中虚拟机器教育的应用策略

结合当前中小学虚拟机器人教学的实践情况， 学生的实际接收能力可以划分为普及、提高、创新三个层次，首先要在信息技术课堂上普及虚拟机器人的基本知识，让其都能够对虚拟机器人有一个很好的认识及了解，同时这一阶段主要以培养学生的学习兴趣以及开阔眼界为主;其次，开设第二课堂，将对其有兴趣的学生组织起来进行辅导，对虚拟机器人进行更加深入的学习和研究，并且积极地鼓励学生进行机器人的搭建，基于此来逐渐的提升学生的动手能力;最后对学生的实践能力进行评价，挑选有研究特长的进行团队合作，对机器人的工作原理以及编程思想、传感器应用等知识进行进一步的探讨研究，进而有效的将学生在虚拟机器人方面的创造力提高，并对各种机器人竞赛进行积极地参与。

4.1以学生为主体，分层分组教学，因材施教

基于创客环境下的机器人教育，不仅可以让学生学习到机器人知识，还能培养学生的动手能力。在教学过程中还要考虑学生的接受能力，要根据学生的兴趣和能力来选择教学内容，从而使得教学设计与学情相符，对学生进行分层教学，这样各种学习程度的学生都能体会到学习机器人的乐趣，从而提升學生的学习信心。通过对学生进行分层和制定学习任务，可以让学生的学习目标加以明确，并提升学生的问题解决能力，达到能编写程序的目标。

4.2通过信息技术教学来提升学生的动手能力和创新能力

学生通过对虚拟机器人技术的学习，不仅可以对信息技术最前沿领域有一定的认识，还能对科学技术的最新发展有实时的了解，这也对信息技术课程进行了延伸与拓展。机器人包含了传感器、控制器以及执行器三部分。传感器实现了信息的传达和反馈，控制器主要是进行判断所接受到的信息，最后由执行器进行响应。虚拟机器人技术与计算机工作原理相通，都是通过输入设备接收指令，通过外部设备将指令传输到CPU，在通过CPU对其指令进行分析判别，然后输入存储器进行存储，最后由输出设备完成信息转换工作，使人们能够对信号进行识别和接收。教师在信息技术课堂讲解虚拟机器人与计算机的工作原理，可以让学生对计算机原理的理解得到巩固加深的作用，并且对于信息技术的知识结构可以更加系统全面的掌握。

4.3开阔多元化视野，融合各学科知识

虚拟机器人教育是对各学科的知识进行了融合，在虚拟机器人教学的过程中，学生的学科知识面也需适当的扩展，进而让学生在完成机器人既定任务的同时还能对相应的科学知识进行有效的掌握。就如，机器人利用红外线传感器对前方的障碍物进行检测时，红外线会进行判断不同颜色值，当前方有障碍物时，机器人需要能够选择避开障碍，能将可通行的路段选择出来继续向前行驶。以上这个过程需要对光学知识进行掌握，以及对光谱知识有一定的了解。

4.4发挥学生主动性，自主探究合作交流

通过营造轻松愉快的学习氛围，增强师生之间的交流，进而学生可以在更加轻松地环境中进行学习。同时还要给予学生充足的时间进行思考和创作的时间，学生之间在进行虚拟机器人合作制作的过程中，团队的合作沟通也需要加强，这个过程对于学生团队合作能力以及解决问题能力的锻炼有着非常重要的作用，能够很大程度的提升学生信息技术学科的核心素养。另外学生在合作中，思想的碰撞出现了新的火花，可能会出现各种各样的新问题，在经过其共同的探讨研究， 也会加深学生对问题的深度思考以及对知识的掌握理解。

4.5培养学生核心素养，养成严谨、细致的科学研究态度

信息技术课堂中进行虚拟机器人教学，可以为学生提供一个自由发挥的空间，学生可以自由自在的进行虚拟机器人的制作，并让机器人解决现实生活中的实际问题，将学生发现问题以及解决问题的能力展现出来。学生经过编写程序将相对应的问题解决，首先要对问题的几种情况进行分析，在动手编程以及进行调试让机器人检测障碍物。就比如让机器人执行巡线走任务时，是否巡线就要用到if判读语句，学生对几种情况进行判读，学生专心细致的进行相应程序的编写，另外在进行调试时反复的进行测试及不断改进，能够将学生的动手能力以及观察能力、发现问题以及分析问题和解决问题的能力培养出来，使其形成了良好的变成习惯，所有的问题都是经过先实践的基础上，将问题找出来，在进行分析，这种解决问题的形式可以较顺利的将机器人教学的难点得到突破，进而有效的时其教学的重点得到了解决。

五、结束语

本文通过创客下对信息技术课堂中开展虚拟机器人的应用进行了分析，并在信息技术课堂中引入了虚拟机器人的教学，根据学生的实际学情进行分层教学，并制定任务明确目标，使学生的实践能力及创新能力都到了锻炼，让学生形成良好的信息技术学科素养以及严谨细致的科学态度。使其心中都能深埋机器人的种子，进而让每一个学生都能成为拥有自身想法的创客。

参  考  文  献

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