Genio：嵌入式编程教育中多模态 AI 智能体的设计与实验研究

Abstract

随着生成式人工智能的发展，编程教育正由代码技能训练转向高阶思维培养。针对嵌入式编程中软硬件耦合度高、排错复杂与学习挫败感强等问题，本研究基于人本主义理念与检索增强生成技术，设计并开发多模态智能教学助手
Genio。系统集成编程知识、错误类目与元器件视觉库，实现情感支持、知识检索、引导提示、困难诊断与视觉识别等功能。通过随机对照实验比较
Genio 组与通用 LLM 组，结果表明 Genio
在编程知识水平、高复杂度任务迁移能力及算法思维、代码知识与创造性思维方面具有显著促进作用，但对评估能力与批判性思维提升仍有限。