青少年机器人教育的研究与探索

翁大弟 张锋 郑镇海

摘 要：本文从中小学机器人竞赛、机器人教学，分析了我国目前机器人教育的现状，同时对机器人教育进行探索。目前，全国范围内的机器人教育，教学水平差别较大。针对当前教学内容的不足，这篇文章从课程设置和教学方法提出更佳的模式，相信提高总体课程体系水平后，机器人教育行业会有更好的发展，将为社会提供更多的优秀人才。

关键词：机器人教育;机器人竞赛;教学模式

一、引言

随着科学技术的发展，机器人也开始走向了各家各户，智能扫地机器人、智能洗碗机器人等，已越来越贴近我们的生活，并在我们的生活中起到重要的作用。随着教育事业的发展，开展机器人教育已愈来愈受到人们的重视，教育机器人开始走进教育的领域了。为了培养更多有创新能力的优秀人才，让这种创新意识潜移默化地去影响他们，我国最近开始加快推进中小学的机器人教育。

二、现状分析

如今的机器人教育，一般是指学习机器人的基本知识，通过熟悉他们的原理和功能，或者利用机器人教育来促进教学内容的改进和优化教育教学的实践。未来的社会，需要更多熟悉机器人的人才。由于教育部将“简易机器人的制作”列为中学生选修，这在一定程度上将会促进青少年机器人教育的发展。

1、中小学机器人竞赛

举办这样的比赛，主要的目的是为了促进中小学阶段学生们对机器人的知识掌握和运用，推动机器人教育的普及和发展。自从2001年中国科协举办了第一届中国青少年电脑机器人竞赛后，我国的机器人比赛就如雨后春笋一般喷涌而出。发展相当迅速，如今比赛的规格和项目要求已经与国际接轨了，有着不错的水平。

目前，在国内比较有名、有影响力的中小学机器人比赛有以下：青少年电脑机器人竞赛&FLL（http：//robot.xiaoxiaotong.org/）、全国中小学信息技术创新与实践活动机器人比赛（www.noc.net.cn/）等;除了国内的一些比赛，我们还可以参加一些国际的赛事：WRO（www.wroboto.org）、RoboCup（www.robocup.org）等等。举办这些比赛是为了让学生在学了基础理论知识后，能够尽快地参与到科学研究与科学实践活动。

但比赛中也有一定的问题，比如说，机器人赛事由于教育部门监管较少、奖励制度方面也无统一而明确的规定。可能会有少数参赛者通过投机取巧，来进行不正当竞争。耿慧君提出：“机器人竞赛如果想要良性发展，就必须禁止这种投机取巧的行为，加强监管”[1]。

2、机器人教学

机器人教学，就是在教授学生们一些机器人的理论和基本的制作流程后，让他们开展团队合作学习模式。比如赵加兴等学者提出，通过“组内互助”及三三一组的合作学习模式[2]，共同探讨，共同学习，可以帮助学生更好的学习这些知识。但现在的大多数课程，没有统一的教材和教学标准，难以整体统筹发展。大部分开设机器人教育和比赛的学校，都是以机器人模板的产品说明书[3]，和一些编程语言基础为核心，结合兴趣小组的形式来开设课程。所以，现在需要相关领域的学者，就教材课程的编写进行相应的研究，并结合教材所需，进行相关的实验。

而对于目前机器人的程序编写，在一次青少年机器人踢足球比赛中，张琪等人提出了一种新型的、直观的利用图形化编程的办法[4]。具体的内容为，把大量重复的代码封装起来，人们只需修改图形自身的属性，就能搭建一套完整的机器人程序来控制机器人，这样参加机器人比赛就显得简单多了。

三、机器人教育的探索

1、机器人的成本控制

当前，机器人教育也存在着一定的局限性：国产的机器人虽然价格比国外便宜，但却不支持远程操作功能、控制系统中所采用的处理器性能也有限。它的扩展性还不能够支持多用户程序在线编程等问题。并且机器人还是有一定的成本，在资金方面，一般学校组织少数学生比赛还可以承受的，若想要课堂普及化，难度还是比较大的，这也是机器人教育推广的一个较大的阻力。

针对这种情况，现在有些开发人员新开发了一批虚拟机器人，它们可运行在纯软件的环境，普通的电脑就可以运行，配置要求不高。而且，现在网上有很多免费的仿真平台，我们通过相应的连接设备，可以操作简单的机器人。这些平台的出现让学校解决了经费问题，促进了机器人教育的发展。

2、师资力量的补充

还有另一个问题，就是我国的机器人教育尚在初始阶段，还处于一种较为边缘化的教学位置，无法得到有效的推广。而且师资力量也有所不足，目前师范院校开设机器人指导培训老师的依然是少数，在基本的能力和素质上，相应的教师资源还没准备到位。而一个优秀的指导老师，将直接影响着中小机器人教育的发展。所以，要在本科师范院校，切实进行机器人指导老师的培训。

当指导老师的人数和水平都显著提高后，全国范围内的青少年机器人教育事业，也能因此登上一个更高的台阶，吸引更多学生对于机器人的关注与关注。

3、机器人教育模式的优化

对于教育机器人事业的开展，我们将以“以点带面”的方式来运营，通过吸引一部分学生，用优质的服务、实惠化的教育以及良好的教学效果，让他们对我们的教学有良好的评价，并通过他们去联系更多的用户。我们将在校内、校外和教育基地开展多种多样的教学活动。在校内，可以利用创新小比赛和一些小社团，宣传和开展机器人教育;校外在中小学开设直营门店，由专门的老师来进行课程培训;利用培训基地开展亲子活动，与校方建立良好的合作关系，组织开展夏令营活动，融教与乐。通过和利用机器人教学，可以极大地激发学生们对于科学和未知领域的兴趣，锻炼了他们的动手能力的同时，也鼓励他们将自己的创意做出来。

机器人教育在不久的未来会大放光彩，一方面它使得学生们的创新思维得到发展、创新能力得到提升;另一方面，机器人產业的快速发展，也给社会带来了巨大的经济效益，它将在未来影响我们的工作、交流、学习和玩乐等领域。通过培养更多的学生，能反过来促进机器人产业的发展，这是相辅相成的。

参考文献：

[1]耿慧君.“ 机器人”能否走好信息技术路？[N].中国教育报，2006年11月6日：1-2.

[2]赵加兴，杨改学.合作学习在中小学机器人教学中的应用[J].软件导刊，2010年3月：40-42.

[3]王小根，张爽. 面向创客教育的中小学机器人教学研究[J].现代教育技术，2016年8月： 116-121

[4]张祺，杨宜民，陈红英.机器人足球比赛决策程序的图形化编程[J].计算机工程与应用，2005年23日：98-101.

作者简介：

翁大弟（1999-），男，本科，研究方向为人工智能和大数据方向;张锋（通讯作者）（1979-），男，硕士，高级实验师，研究方向为人工智能、工业物联网;郑镇海（1996-），男，本科，研究方向为嵌入式开发。通讯作者：张锋

创新训练项目：广东博乐科机器人教育中心（733788）;茂名市STEAM&创客教育工程技术研究中心建设项目（518125）

（广东石油化工学院电子信息工程学院 广东省茂名市茂南区  525000）