随着人们对机器人教育关注度的日益提高及机器人教育价值的逐步提升,国内外众多教育专家学者建议在中小学教育中开展机器人教育。我国开展机器人教育虽已有七、八年时间,但总体来说还处于起步阶段。如何在条件、资源、教育环境受限的情况下,使机器人教育走进中小学教育并体现其潜在的教育价值?利用虚拟机器人开展机器人教学活动,对实体机器人进行仿真,既可以降低成本又可以提高效率,不失为一条新的思路。本文结合我国新课程改革背景下中学教育的实际,从程序设计教学、学生综合实践活动这两个方面来研究虚拟机器人的应用。通过实证研究发现,将虚拟机器人引入程序设计教学和综合实践活动中是条切实可行之路。它不仅可以提高学生程序设计的学习兴趣和动机,丰富学生的课外生活,而且能够让学生学习一定的机器人知识,也可以在一定程度上解决当前实体机器人教育存在的一些问题。围绕虚拟机器人的学科教学特性,本文分以下四个部分展开:第一部分,在研读国内外理论文献的基础上,对虚拟机器人的概念进行界定、对虚拟机器人的基本组成、工作原理、运用优势与不足进行阐释、分析;对应用于教育领域的若干典型的虚拟机器人产品进行概述;对虚拟机器人的教育价值进行分析,并提出中小学教师选择虚拟机器人开展教学活动时需考虑的若干因素。第二部分,通过文献研究法对国内外中小学机器人教育相关标准进行分析,从中提炼相应指标体系,为虚拟机器人教学目标的设立提供参考,使虚拟机器人教学取得最大化补益实体机器人教学的目标。第三部分,对当前程序设计教学中存在的问题进行分析,总结机器人在程序设计中应用的两种模式,分析当前信息技术教育中程序设计与机器人的关系;通过实证研究,结合初中信息技术教育中程序设计模块的教学要求,以VJC虚拟机器人为载体,从教学目标,教学内容,教学策略等方面对如何运用虚拟机器人实施程序设计教学进行设计和实践;最后,运用问卷、访谈等方式对课程实施效果进行调查。研究结果表明在信息技术课程中利用虚拟机器人教学起到一举两得的作用,使学生不仅学习了程序设计的基本知识也学习了机器人相关的知识,同时利用虚拟机器人于程序设计教学在一定程度上提高了学生学习程序设计的兴趣和动力。第四部分,通过文献研究和调查研究了解作为学校综合实践活动的虚拟机器人竞赛的实施现状,包括虚拟机器人竞赛的原理分析,赛事介绍和竞赛的教育价值概述;对参加过虚拟机器人竞赛的学生进行调查,以了解学生对竞赛的态度和意见,以便为日后竞赛的完善提出建议;从活动开展目标、活动实施过程等方面进行基于虚拟机器人竞赛的综合实践活动课程案例设计。本研究将为中学机器人教育的开展提供新的视角,为广大中学教师利用虚拟机器人开展程序设计教学和综合实践活动提供理论指导和实践参考,以期推动当前的中小学机器人教育。