翁大弟 張鋒 鄭鎮(zhèn)海

摘 要：本文從中小學(xué)機(jī)器人競(jìng)賽、機(jī)器人教學(xué)，分析了我國(guó)目前機(jī)器人教育的現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)機(jī)器人教育進(jìn)行探索。目前，全國(guó)范圍內(nèi)的機(jī)器人教育，教學(xué)水平差別較大。針對(duì)當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容的不足，這篇文章從課程設(shè)置和教學(xué)方法提出更佳的模式，相信提高總體課程體系水平后，機(jī)器人教育行業(yè)會(huì)有更好的發(fā)展，將為社會(huì)提供更多的優(yōu)秀人才。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人教育;機(jī)器人競(jìng)賽;教學(xué)模式

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人也開始走向了各家各戶，智能掃地機(jī)器人、智能洗碗機(jī)器人等，已越來越貼近我們的生活，并在我們的生活中起到重要的作用。隨著教育事業(yè)的發(fā)展，開展機(jī)器人教育已愈來愈受到人們的重視，教育機(jī)器人開始走進(jìn)教育的領(lǐng)域了。為了培養(yǎng)更多有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才，讓這種創(chuàng)新意識(shí)潛移默化地去影響他們，我國(guó)最近開始加快推進(jìn)中小學(xué)的機(jī)器人教育。

二、現(xiàn)狀分析

如今的機(jī)器人教育，一般是指學(xué)習(xí)機(jī)器人的基本知識(shí)，通過熟悉他們的原理和功能，或者利用機(jī)器人教育來促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)和優(yōu)化教育教學(xué)的實(shí)踐。未來的社會(huì)，需要更多熟悉機(jī)器人的人才。由于教育部將“簡(jiǎn)易機(jī)器人的制作”列為中學(xué)生選修，這在一定程度上將會(huì)促進(jìn)青少年機(jī)器人教育的發(fā)展。

1、中小學(xué)機(jī)器人競(jìng)賽

舉辦這樣的比賽，主要的目的是為了促進(jìn)中小學(xué)階段學(xué)生們對(duì)機(jī)器人的知識(shí)掌握和運(yùn)用，推動(dòng)機(jī)器人教育的普及和發(fā)展。自從2001年中國(guó)科協(xié)舉辦了第一屆中國(guó)青少年電腦機(jī)器人競(jìng)賽后，我國(guó)的機(jī)器人比賽就如雨后春筍一般噴涌而出。發(fā)展相當(dāng)迅速，如今比賽的規(guī)格和項(xiàng)目要求已經(jīng)與國(guó)際接軌了，有著不錯(cuò)的水平。

目前，在國(guó)內(nèi)比較有名、有影響力的中小學(xué)機(jī)器人比賽有以下：青少年電腦機(jī)器人競(jìng)賽&FLL（http：//robot.xiaoxiaotong.org/）、全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)機(jī)器人比賽（www.noc.net.cn/）等;除了國(guó)內(nèi)的一些比賽，我們還可以參加一些國(guó)際的賽事：WRO（www.wroboto.org）、RoboCup（www.robocup.org）等等。舉辦這些比賽是為了讓學(xué)生在學(xué)了基礎(chǔ)理論知識(shí)后，能夠盡快地參與到科學(xué)研究與科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

但比賽中也有一定的問題，比如說，機(jī)器人賽事由于教育部門監(jiān)管較少、獎(jiǎng)勵(lì)制度方面也無統(tǒng)一而明確的規(guī)定?？赡軙?huì)有少數(shù)參賽者通過投機(jī)取巧，來進(jìn)行不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)。耿慧君提出：“機(jī)器人競(jìng)賽如果想要良性發(fā)展，就必須禁止這種投機(jī)取巧的行為，加強(qiáng)監(jiān)管”[1]。

2、機(jī)器人教學(xué)

機(jī)器人教學(xué)，就是在教授學(xué)生們一些機(jī)器人的理論和基本的制作流程后，讓他們開展團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)模式。比如趙加興等學(xué)者提出，通過“組內(nèi)互助”及三三一組的合作學(xué)習(xí)模式[2]，共同探討，共同學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)這些知識(shí)。但現(xiàn)在的大多數(shù)課程，沒有統(tǒng)一的教材和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，難以整體統(tǒng)籌發(fā)展。大部分開設(shè)機(jī)器人教育和比賽的學(xué)校，都是以機(jī)器人模板的產(chǎn)品說明書[3]，和一些編程語言基礎(chǔ)為核心，結(jié)合興趣小組的形式來開設(shè)課程。所以，現(xiàn)在需要相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者，就教材課程的編寫進(jìn)行相應(yīng)的研究，并結(jié)合教材所需，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

而對(duì)于目前機(jī)器人的程序編寫，在一次青少年機(jī)器人踢足球比賽中，張琪等人提出了一種新型的、直觀的利用圖形化編程的辦法[4]。具體的內(nèi)容為，把大量重復(fù)的代碼封裝起來，人們只需修改圖形自身的屬性，就能搭建一套完整的機(jī)器人程序來控制機(jī)器人，這樣參加機(jī)器人比賽就顯得簡(jiǎn)單多了。

三、機(jī)器人教育的探索

1、機(jī)器人的成本控制

當(dāng)前，機(jī)器人教育也存在著一定的局限性：國(guó)產(chǎn)的機(jī)器人雖然價(jià)格比國(guó)外便宜，但卻不支持遠(yuǎn)程操作功能、控制系統(tǒng)中所采用的處理器性能也有限。它的擴(kuò)展性還不能夠支持多用戶程序在線編程等問題。并且機(jī)器人還是有一定的成本，在資金方面，一般學(xué)校組織少數(shù)學(xué)生比賽還可以承受的，若想要課堂普及化，難度還是比較大的，這也是機(jī)器人教育推廣的一個(gè)較大的阻力。

針對(duì)這種情況，現(xiàn)在有些開發(fā)人員新開發(fā)了一批虛擬機(jī)器人，它們可運(yùn)行在純軟件的環(huán)境，普通的電腦就可以運(yùn)行，配置要求不高。而且，現(xiàn)在網(wǎng)上有很多免費(fèi)的仿真平臺(tái)，我們通過相應(yīng)的連接設(shè)備，可以操作簡(jiǎn)單的機(jī)器人。這些平臺(tái)的出現(xiàn)讓學(xué)校解決了經(jīng)費(fèi)問題，促進(jìn)了機(jī)器人教育的發(fā)展。

2、師資力量的補(bǔ)充

還有另一個(gè)問題，就是我國(guó)的機(jī)器人教育尚在初始階段，還處于一種較為邊緣化的教學(xué)位置，無法得到有效的推廣。而且?guī)熧Y力量也有所不足，目前師范院校開設(shè)機(jī)器人指導(dǎo)培訓(xùn)老師的依然是少數(shù)，在基本的能力和素質(zhì)上，相應(yīng)的教師資源還沒準(zhǔn)備到位。而一個(gè)優(yōu)秀的指導(dǎo)老師，將直接影響著中小機(jī)器人教育的發(fā)展。所以，要在本科師范院校，切實(shí)進(jìn)行機(jī)器人指導(dǎo)老師的培訓(xùn)。

當(dāng)指導(dǎo)老師的人數(shù)和水平都顯著提高后，全國(guó)范圍內(nèi)的青少年機(jī)器人教育事業(yè)，也能因此登上一個(gè)更高的臺(tái)階，吸引更多學(xué)生對(duì)于機(jī)器人的關(guān)注與關(guān)注。

3、機(jī)器人教育模式的優(yōu)化

對(duì)于教育機(jī)器人事業(yè)的開展，我們將以“以點(diǎn)帶面”的方式來運(yùn)營(yíng)，通過吸引一部分學(xué)生，用優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、實(shí)惠化的教育以及良好的教學(xué)效果，讓他們對(duì)我們的教學(xué)有良好的評(píng)價(jià)，并通過他們?nèi)ヂ?lián)系更多的用戶。我們將在校內(nèi)、校外和教育基地開展多種多樣的教學(xué)活動(dòng)。在校內(nèi)，可以利用創(chuàng)新小比賽和一些小社團(tuán)，宣傳和開展機(jī)器人教育;校外在中小學(xué)開設(shè)直營(yíng)門店，由專門的老師來進(jìn)行課程培訓(xùn);利用培訓(xùn)基地開展親子活動(dòng)，與校方建立良好的合作關(guān)系，組織開展夏令營(yíng)活動(dòng)，融教與樂。通過和利用機(jī)器人教學(xué)，可以極大地激發(fā)學(xué)生們對(duì)于科學(xué)和未知領(lǐng)域的興趣，鍛煉了他們的動(dòng)手能力的同時(shí)，也鼓勵(lì)他們將自己的創(chuàng)意做出來。

機(jī)器人教育在不久的未來會(huì)大放光彩，一方面它使得學(xué)生們的創(chuàng)新思維得到發(fā)展、創(chuàng)新能力得到提升;另一方面，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也給社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，它將在未來影響我們的工作、交流、學(xué)習(xí)和玩樂等領(lǐng)域。通過培養(yǎng)更多的學(xué)生，能反過來促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這是相輔相成的。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿慧君.“ 機(jī)器人”能否走好信息技術(shù)路？[N].中國(guó)教育報(bào)，2006年11月6日：1-2.

[2]趙加興，楊改學(xué).合作學(xué)習(xí)在中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2010年3月：40-42.

[3]王小根，張爽. 面向創(chuàng)客教育的中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016年8月： 116-121

[4]張祺，楊宜民，陳紅英.機(jī)器人足球比賽決策程序的圖形化編程[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2005年23日：98-101.

作者簡(jiǎn)介：

翁大弟（1999-），男，本科，研究方向?yàn)槿斯ぶ悄芎痛髷?shù)據(jù)方向;張鋒（通訊作者）（1979-），男，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)槿斯ぶ悄?、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng);鄭鎮(zhèn)海（1996-），男，本科，研究方向?yàn)榍度胧介_發(fā)。通訊作者：張鋒

創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目：廣東博樂科機(jī)器人教育中心（733788）;茂名市STEAM&創(chuàng)客教育工程技術(shù)研究中心建設(shè)項(xiàng)目（518125）

（廣東石油化工學(xué)院電子信息工程學(xué)院?廣東省茂名市茂南區(qū)? 525000）