基于人工智能环境下中学简易机器人编程教育的实践研究
习易涛
（该文章于2022年12月发表于《人工智能与数据合规及应用》）
摘要：近年来，国家对人工智能的发展关注力度不断增强。特别是2017年国务院印发《新一代人工智能发展规划》之后，相关部门明确要求在教育过程中，中小学需要增设人工智能课程，深入推进编程知识的教学。并且，随着中学简易机器人编程教育的不断深入，教育工作者开展编程教育创新的意识得到了显著增强，为我国中学素质教育的开展提供了坚实的基础。
关键词：人工智能；中学；机器人编程
一、中学简易机器人编程教育的意义
随着全球科技水平的快速发展，科技人才已经成为了展现大国形象以及国家科技水平的重要标志。因此，在教育系统中需要不断加强高新技术知识的融入，进而推动教育的不断深化改革。在中学教育中，合理地将简易机器人编程教育融入到课程之中，能够帮助学生更好地了解科技资源，提升个人素养，同时也能够推动基础课程的全面改革，使教育发展更为全面化。并且，简易机器人编程教育具有一定的趣味性，能够让学生带着兴趣融入到学习之中，更好地激发学习热情，提高实践能力。
（一）强化学生逻辑思维能力
在简易机器人编程教学中，教育工作者最关键的问题是需要教会学生如何进行程序的编写，如何将难点问题分解成一个个简单的小问题，进而简化难度。在这一学习过程中，中学生能够很好地树立独立思考的意识，通过分析如何将代码编排在程序之中，使得程序更为流畅， 各种学习方式能够极大地提高中学生的逻辑思维能力，进而养成良好的实践意识。
（二）培养学生专注力
在简易机器人编程学习中，学生需要具备良好的专注力，一旦在编写过程中出现一个错误代码，便会使整个程序出现问题。因此在学习中，教师正确的推进编程教学，不仅能够磨练小学生良好的意志，同时也能够培养学生解决问题以及探索问题的主动性，这对于学生良好科学素养的形成具有重要的作用。在以往的教学中，学生们在问题面前通常会各自为营，自主思考问题解决的方法，这样的方式虽然能够锻炼自我剖析解决问题的能力，但是却忽视了对于学生团结精神的塑造。而利用简易机器人编程教学能够让学生们以小组为单位，针对团队任务进行任务分解，最终推动团队任务的完成，培养学生们良好的团结合作能力。特别是在机器人相关内容的制作方面，由于机器人相关的技术较为广泛，教师可以引导学生从多个维度进行问题的思考，并且小组之内不同的组员可以推动不同任务的开展，在这个过程中便能够有效实现资源的共享。最终，在小组成员通力配合下，大家能够高效的完成老师交代的机器人设计任务。
（三）提升探索的勇气
在编程教学中，学生出现错误是在所难免的。而教师作为教学的主要引导者，需要在简易机器人编程教育中帮助学生树立敢于试错的精神，这样才能更好地促进学生在编程中对于各类问题的解决，促进个人科学素养的提高。目前，很多学生受到应试教育的影响，认为犯错的成本较高，导致在编程过程中缺乏创新精神，在数据处理等环节缺乏自信心，容易受到挫折的影响。而作为中学教师，需要在教学过程中，充分向学生讲解简易机器人编程教育中的容错机制，鼓励大家尝试创新，培养学习中良好的学习习惯，这样才能让学生在编程过程中不断提高探索问题的勇气，促进个人创新意识的提升。
二、人工智能环境下中学简易机器人编程教育开展存在的问题
在人工智能快速发展的背景下，中学简易机器人编程教育得到了全面改革，人工智能为编程教育的推进提供了坚实的技术支撑，但是在实际的发展中也存在着一些问题，具体有以下三个方面。
（一）对机器人教育投入不够
虽然在人工智能快速发展背景下，机器人教育得到了全面推进，但是受到机器人教具价格较为昂贵的原因，很多中学在推进简易机器人编程教学中出现机器人设备较为短缺的现象。同时受到机器人零部件成本较高的原因，很多中学的教具即使出现了损坏，也长时间得不到更换，这直接影响到了简易机器人编程教育的开展，不利于学生科技素养的稳定提升。因此，在后续的机器人教育中，国家有关部门以及学校需要加强对于机器人教育相关资金的投入，使简易机器人编程教育能够在人工智能技术背景下得到全面推进。
（二）对学生教育不够重视
在人工智能背景下，我国基础教育得到了全面改革，尤其在中学教育中，很多教育工作者已经意识到了机器人编程教育对于学生个人成长的重要作用，但是仍然存在一些中学并没有加强对于机器人教育的关注，甚至很多教育工作者认为机器人教育只需要在相关的俱乐部开展便可以。并且，很多中学教师虽然将简易机器人编程教学融入到了课堂教学之中，但是在教学环节缺乏实践指导，使学生虽然掌握到了理论知识，但是无法提高个人的实践能力，同样阻碍了当前机器人编程教育的顺利开展。
（三）缺乏专业化的课程创新
在简易机器人编程教育中，教育工作者需要注重学科之间的融合，需要将与机器人相关的计算机、人工智能、数学等多个学科内容进行及时的整合，创新当前的课程教学模式，这样才能实现教育成果的新突破。与此同时，现阶段很多中学教师在简易机器人编程教育中仅仅将教材内容作为教学的唯一渠道，忽视了对于科学知识的拓展，这同样制约了学生科学素养的提高，同时也不利于学生探索精神和创新意识的养成。
三、人工智能背景下中学简易机器人编程教育开展的优化策略
为了促进当前中学简易机器人编程教育工作的全面开展，笔者结合自身经验及网络资料进行了全面研究与分析。从以下三个方面提出了相关的优化策略。
（一）以“加大投入”增强教育质量
目前，受到机器人零部件及附属产品价格较为昂贵的因素影响，教育部门及相关教育机构在机器人器材购买过程中需要选择合适的供应商，结合教学工作开展的特点，选择性价比较高的机器人器材。同时，教育机构可以充分结合政府的相关政策，拓展资金来源，向政府申请相关的教育经费。除此以外，学校也可以积极与一些企业进行合作，通过搭建校企平台让学生在优质的学习环境中得到全面发展，同时展现企业良好的公益形象。
（二）以“竞赛活动”提升学生素养
为了进一步增强人工智能背景下中学简易机器人编程教育开展的效果，学校可以积极组织学生参与市级、省级以及国家级的机器人编程比赛。在参赛人员的选取上，学校要积极挑选在机器人编程方面有特长与爱好的学生，让这些中学生能够选择适合他们的机器人编程项目，例如机器人灭火、机器人足球、机器人搬运等等。通过一些大型比赛活动的开展，不仅能够提升学生的成就感，同时也能及时发现自己的不足。在学校组织的竞赛中，教师要充分将竞赛的规则以及相关内容进行全面的讲解，让学生能够了解比赛中可能发生的突发情况，进而提升学生的应急能力。并且，为了更好地提高学生的综合应用能力，教师要将C语言编程与VJC机器人软件教学相结合，使学生能够通过不断的模拟提高实践能力。除此以外，为了更好地运用竞赛活动提升学生素养，学校要积极在竞赛开展结束之后进行评比，同时发放一部分物质奖励与精神奖励，使得学生能够借助竞赛的机会收获自信心与成就感。
（三）以“课程创新”提高教学水平
一是全面推进简易机器人编程教学。首先，教师在进行初始课的讲解时，要充分借助多媒体技术，利用视频、图片等方式激发学生的学习兴趣，更好地让学生感受智能机器人世界的奥妙，进而让学生带着疑问、探索欲投入到科技知识的学习之中。其次，要做好重点内容的讲授。教师在激发学生学习兴趣的同时，要充分讲解机器人编程相关的技术知识，同时可以借助实物以及教学课件帮助学生更好地理解在编程过程中可能出现的问题。另外，教师也要对机器人基本的掌握方法和控制流程进行简要的介绍，使学生能够充分了解机器人编程作业过程中可能涉及到的工作原理以及核心要点。最后，要充分借助仿真软件进行实操。教师要在教授理论知识的基础上，指导学生运用仿真软件进行实际操作。同时在教学过程中，教师要充分做到因材施教，结合不同学生对于机器人编程知识掌握的情况进行分类指导，更好地让学生解决编程过程中的疑问，进而促进课堂教学水平的不断提升。
二是不断开发创新项目。在简易机器人编程教学中，教师可以积极推进创意机器人比赛，通过分类合作的方式开发科技创新项目，让学生通过调研与探讨，在合作中创新编程的形式，提出创新性意见。教师可以结合不同组开展创新项目的情况给予积极的评价，激发学生进行项目创新的热情。然后，针对于不同的创新项目，教师与学生要进行充分的讨论与分析，考虑项目实施的可行性，然后制定出项目推进的整体实施方案。在后续项目推进过程中，教师需要有针对性地为不同的小组提出建设性意见，引导学生制定合理的项目开展计划和进度，进而借助小组合作探究培养每一位学生的科研素质。最后，学生们在教师的积极引导下，通过小组合作完成对机器人的外观设计、结构设计等重要程序的编写。在项目完成之后，教师要对每一个编程内容进行全面的评价，通过正激励的方式，让学生们能够带着成就感开展下一步的学习，同时也能够结合教师的评价，找到自身现有的不足，进行及时的改正，更好的提高个人的分析与解决问题的能力。
四、结语
在全球科技快速发展的大环境下，人工智能已经成为了每个国家不断研究与创新的重点。在中学教育中，学校与教育工作者需要不断推进人工智能环境下简易机器人编程教育的开展，才能更好的提高中学生的科研素质，为未来国家科技的发展提供足量的后备技术人才。因此，作为中学教师，需要不断革新教育理念，优化教学方式，通过大力开发简易机器人编程校本课程促进中学生对于机器人编程知识的了解与实践，进而推动中学简易机器人编程教育的长远发展，为我国素质教育与科技兴国战略的推进提供坚实的基础。
参考文献：
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[5]秦换鱼.关于构建简易机器人校本课程的思考[J].中国教育技术装备,2015(23):58-59.
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