基于少儿编程教育对机器人编程的分析与思考

    李素卿

    编程是适合发展学生计算思维的载体，因此，作为未来能够提升学生综合素养的机器人编程应运而生。下面，笔者将结合自身课堂教学经验和对机器人编程教育的了解，立足于培养少儿计算思维教育目标，综合分析机器人编程的优势与不足，提出对应优化策略。

    ● 跟进潮流，明确突出优势

    1.硬件与软件结合——直观

    在少儿编程领域，机器人编程是指通过硬件构建架构、通过软件驱动硬件的可编程机器人，是编程教育启蒙的一种方式。目前的机器人编程应用软件大部分采用积木式编程，通过一个个编程模块，编写系列指令，然后将代码导入主控，让机器人执行有趣多样的动作。程序本身用的是可视化的编程模块，简单易懂，还可以及时观看到代码运行效果，有趣而生动。

    2.动手与思维并存——全面

    机器人编程是用硬件构造一个结构，利用它的传感器和马达根据程序逻辑指令完成一系列的任务。这就要求孩子在熟悉拼搭的同时还要懂得编程，这样，孩子在学习机器人编程的过程中，在锻炼动手能力的同时也提升了计算思维。

    首先，孩子要熟悉基本组件、传感器、马达、控制器的基本功能和使用方法，然后设计拼搭出任务目标需要的结构，拼搭的过程中提升了手眼协调能力。其次，机器人拼搭除了基本模块，还需要知道拼搭技巧，如涉及电机和齿轮时，不仅要考虑外观，还要综合考虑哪些链接必须通过什么组合实现。组合方式不同，优劣不同，观感也不同，这也强化了孩子的空间思维和想象力，丰富了创造能力。最后，机器人编程平台提供了丰富的编程模块，操作简单，容易上手，重点在于培养孩子懂得将自己的计算思维用模块代码准确而有条理地表达出来。

    在实际运行机器人的过程中，孩子需要细心观察主动发现存在的问题，耐心调试，结合现实情境不断进行效果评估，精进作品，进一步优化结构和程序，最终做到自如地控制机器人并尽量符合实际应用。机器人编程为孩子们的创意和想法搭建了一个呈现的载体，在重复的试错中，加强了他们的空间感、动手能力与解决问题的能力。

    ● 直面现状，分析存在的弊端

    1.品牌冲突

    厂商驱动和产品驱动的机器人编程品牌众多，虽然机器人编程平台提供了丰富的可视化编程模块，简单易懂，适合学生上手，但是每个品牌的机器人编程软件各不相同，又互不兼容，存在一定冲突。

    在編程教育普及之下，家长的教育消费观也在改变，虽然机器人编程吸引了家长和孩子的目光，但更多家长也在为选择哪个品牌的机器人而发愁。

    学校一般是以竞赛的方式在社团中开展机器人课程，但是每次比赛都有指定机器人品牌，学校要根据比赛项目更换机器人品牌，又要调整训练方向，这严重浪费了人力物力，直接影响课堂延续性。

    2.思维限制

    作为编程教育启蒙的一种方式，机器人编程还处于发展的初级阶段，规范的、完整的、符合儿童发展的教学内容还很少。

    一是不论哪种方式的编程启蒙学习，都是希望激发儿童对计算机学习的兴趣，发挥他们的学习主观能动性，探索培养计算思维能力等核心素养。机器人相关项目包含模块组装、简单电路等硬件实物相关的活动，比起单纯的软件编程，机器人项目更侧重于对学生的空间感和动手能力的培养，要求学生掌握更多硬件相关知识，相对更偏向综合。

    二是机器人编程是驱动机械去解决实际问题。纯软件是理想条件下虚拟的世界，而真实世界太复杂了，状况百出，因此就需要更完善的软件和硬件。但是目前大部分的机器人还达不到理想效果，如传感器问题等。

    三是大部分机器人的编程软件只要通过鼠标的拖拽就能完成程序的编写，只需要改动模块的参数就能实现不同的功能。机器人编程的简单化弱化了学生对程序命令流程的认识，学生的计算思维不能得到很好的训练。

    ● 畅想未来，提出优化策略

    当下，编程教育作为人类与计算机沟通的工具，是掌握未来的筹码。笔者认为应该扬长避短，充分发挥机器人编程的作用。

    1.软件整合

    每个品牌的机器人都有各自的编程软件，也有与之相匹配的硬件，不同品牌的研发团队不同，思路不同，导致硬件接口不一样，硬件拼搭运动方式不同，代码执行方式也不尽相同，总体就是各品牌机器人互不兼容。笔者提出一个大胆的设想：所有机器人编程研发团队遵守相同的准则，提升机器人的兼容性。简单来说，可以指定一款一体化软件，所有品牌的机器人都兼容这款软件系统。当机器人的兼容性提升时，家长也就不存在选择困难，还可以让各种机器人类型协作，完善应用，快速实现智能化。学校的机器人编程课程也就不用一直变换内容，课程持续性有了保证。虽然只是设想，但是笔者相信提升机器人编程的兼容性将使构建完整的机器人变得更加简易灵活。

    2.提升思维

    首先，机器人编程在编程基础上增加了硬件交互，机器人和编程相辅相成。要想让机器人完成更多精细的活动就需要更多精密的传感器来辅佐，这样才能编写出更高级的程序，硬件功能的提升才能促进程序复杂化目标的实现，间接成全学生计算思维的习得。

    其次，在产品研发过程中最好有一线教师的参与，一线教师对教学熟悉，能更明确怎么样的流程才是符合学生思维发展的。在课程中，教师应注重学生思维和方法的训练，系统性引导学生学习编程语言，在机器人编程中培养学生的分析能力、抽象思维、空间感和创造力，全面提升其计算思维能力。

    编程是未来的通用工具，而教师作为时代接班人的引领者肩负重担。在少儿编程教育领域，机器人编程是一种有力载体，机器人编程教学虽然存在不足，但其自身的优势突出，未来可期。

    参考文献：

    [1]张路，吴俊杰.如何理解作为社会基础设施的人工智能教育[J].中国信息技术教育，2019（13-14）.

    [2]魏忠.创新教育的试纸与误区[J].中国信息技术教育，2019（13-14）.

    [3]邱振华.基于核心素养的机器人教学视频微视频设计策略[J].中国信息技术教育，2019（24）.