


隨著數字化生存方式的到來,下一代將更多地和機器人打交道。機器人技術涉及多門學科,是一個國家科技發展水平和國民經濟現代化、信息化的重要標志。因此,機器人技術是世界強國重點發展的尖端技術,也是世界公認的核心競爭力之一。很多國家已經從小學開始就將機器人教育列為學校的課程。如何從小就在孩子中普及機器人編程知識呢?選擇好的教育軟件是一個重要的環節。適合中小學生用的軟件很多,如Scratch,但對學前的孩子來說還是難了點。本文將介紹一款非常合適7歲左右的孩子學習機器人編程的教育軟件:RoboMind。
● RoboMind的主要功能及特點
RoboMind是荷蘭阿姆斯特丹大學開發的一款新穎并且非常簡單的教學編程軟件,通過它可以幫助兒童學習機器人和人工智能的一些簡單知識,同時還可以學習最流行的編程技巧。
安裝好軟件(官方下載地址:http://www.robomind.net/),RoboMind分學校版和個人版,其中個人版可免費使用。軟件內設包括中文在內的多個國家的語言,安裝時選擇中文語言,打開后的界面如圖1所示。
單擊界面左上角的圓形圖標可以進行打開、保存文件及設置參數等操作,界面主要包括菜單欄、編程區、程序運行區、狀態欄和控制按鈕等。由于是面向孩子們的軟件,所以界面設計得很簡捷,容易操作。程序代碼也不用手工輸入,直接通過菜單欄中的“插入”菜單就可在編程區自動插入代碼,另外代碼語言和安裝語言是一致的,也就是說中文版的代碼語言是中文的。代碼可以通過“翻譯腳本”功能進行各種語言相互轉化。
對于7歲左右的孩子來說,RoboMind的最大優勢在于它能夠將孩子們的想法通過簡單的計算機知識反映到機器人上。作為計算機啟蒙教育的工具,能夠培養他們解決問題和思考問題的能力以及對計算機編程的興趣。
RoboMind包含了常見的機器人編程概念,如移動、查看、循環、條件語句等,還包含了一些機器人的基本動作,如畫畫、抓取等。語法很簡單,只需要一些簡單的指令(共五大類:移動、噴繪、抓斗、隨機決策和觀察勘測),就能立即讓機器人聽自己的話動起來。再者就是軟件界面設計得很漂亮,容易引起孩子們的學習興趣。
● 利用RoboMind進行編程游戲
RoboMind使用起來很簡單,下面通過兩個游戲實例來說明如何使用該軟件。
1.游戲一:寫一個“中”字
通過這個游戲讓孩子了解控制機器人移動的知識。先要花些時間告訴孩子如何讓機器人移動,讓孩子們把寫字當成一個游戲。首先,在菜單欄中選擇打開一個地圖(快捷鍵:Ctrl+O),軟件自帶有20個地圖,這里選擇“art.irobo”地圖;其次,通過菜單欄中的“插入”菜單插入適當的代碼,這里插入的代碼為“畫黑色;前進(2);向右轉;前進(4);向右轉;前進(2);向右轉;前進(4);向右轉;朝東(2);朝南(3);朝北(7)”;最后,單擊播放按鈕即可,執行后效果如圖2所示。
完成后還可啟發孩子用其他的方法完成這個游戲。通過這個游戲,讓孩子們學到了讓機器人移動和畫線的方法。
2.游戲二:智能尋跡機器人
有了游戲一的基礎,就可以玩一些更復雜的游戲了。游戲二的目的是想讓孩子了解機器人尋跡的思想和方法。機器人尋跡知識是學習智能機器人過程中必不可少的一項內容。機器人尋跡指的是讓機器人通過自動尋跡來按照一定的路線進行移動,如圖3所示,設計一個程序讓機器人自動沿白色的軌跡移動,碰到墻后停止。
開始前先讓孩子觀察地圖,發現機器人離白線的起始點有8個網格距離,所以第一步要讓機器人向東走8格。接著要讓機器人沿白線行走,所以只要前方是白色就往前走,如果左側是白色就讓機器人往左轉,右側是白色就讓機器人往右轉,最終就可以實現機器人智能尋跡了。通過這個游戲很好地培養了孩子解決問題和思考問題的能力。
限于篇幅這里只舉了兩個例子,更復雜的像機器人闖迷宮等游戲大家可自行學習。
● 利用RoboMind創建個人地圖
小孩子天性喜歡新鮮的事物,當把軟件自帶的地圖玩膩了后,如何繼續使軟件保持新鮮感呢?為了解決這個問題,RoboMind允許創建個人地圖,讓孩子們自己設計游戲地圖,使軟件獲得更強的生命力。限于篇幅,關于地圖的制作方法,下面只做簡單的介紹。地圖代碼也很簡單,各種圖形和物體與程序代碼的對應關系如圖4所示。
代碼可以通過Word等軟件進行編寫,一個地圖一般包含三個編寫內容,分別是map(地圖)、paint(畫線)和extra(擴展物體)。根據圖4的對應關系我們就可以編寫程序了,例如:“paint:(w,-,5,9)”表示在地圖的第5列第9行畫一條橫向兩格的白線;“extra:tree@9,12”表示在第9列12行畫一棵樹;“map:A”表示在第1行第1列畫“A”方塊圖。如圖5所示表示的是創建一個8行10列“A”方塊的圍墻,并在第5行第5列畫一條橫向兩格的白線,在第2行第4列畫一棵樹,其中一個空格鍵表示1格,所以代碼中的空格鍵不能省。
以上是自己創建的一個簡單地圖,按相同的方法就可以輕松地設計出更為復雜的地圖了。這里特別提一下,軟件自帶了一個創建迷宮地圖的函數“#map:maze(3,3)”,通過這個函數可以自動創建一個迷宮地圖。
RoboMind是一款很好的兒童機器人編程啟蒙工具,如果用得好的話,相信能為孩子今后的發展打下良好的基礎。