基于少兒編程教育對機器人編程的分析與思考

李素卿

編程是適合發展學生計算思維的載體，因此，作為未來能夠提升學生綜合素養的機器人編程應運而生。下面，筆者將結合自身課堂教學經驗和對機器人編程教育的了解，立足于培養少兒計算思維教育目標，綜合分析機器人編程的優勢與不足，提出對應優化策略。

● 跟進潮流，明確突出優勢

1.硬件與軟件結合——直觀

在少兒編程領域，機器人編程是指通過硬件構建架構、通過軟件驅動硬件的可編程機器人，是編程教育啟蒙的一種方式。目前的機器人編程應用軟件大部分采用積木式編程，通過一個個編程模塊，編寫系列指令，然后將代碼導入主控，讓機器人執行有趣多樣的動作。程序本身用的是可視化的編程模塊，簡單易懂，還可以及時觀看到代碼運行效果，有趣而生動。

2.動手與思維并存——全面

機器人編程是用硬件構造一個結構，利用它的傳感器和馬達根據程序邏輯指令完成一系列的任務。這就要求孩子在熟悉拼搭的同時還要懂得編程，這樣，孩子在學習機器人編程的過程中，在鍛煉動手能力的同時也提升了計算思維。

首先，孩子要熟悉基本組件、傳感器、馬達、控制器的基本功能和使用方法，然后設計拼搭出任務目標需要的結構，拼搭的過程中提升了手眼協調能力。其次，機器人拼搭除了基本模塊，還需要知道拼搭技巧，如涉及電機和齒輪時，不僅要考慮外觀，還要綜合考慮哪些鏈接必須通過什么組合實現。組合方式不同，優劣不同，觀感也不同，這也強化了孩子的空間思維和想象力，豐富了創造能力。最后，機器人編程平臺提供了豐富的編程模塊，操作簡單，容易上手，重點在于培養孩子懂得將自己的計算思維用模塊代碼準確而有條理地表達出來。

在實際運行機器人的過程中，孩子需要細心觀察主動發現存在的問題，耐心調試，結合現實情境不斷進行效果評估，精進作品，進一步優化結構和程序，最終做到自如地控制機器人并盡量符合實際應用。機器人編程為孩子們的創意和想法搭建了一個呈現的載體，在重復的試錯中，加強了他們的空間感、動手能力與解決問題的能力。

● 直面現狀，分析存在的弊端

1.品牌沖突

廠商驅動和產品驅動的機器人編程品牌眾多，雖然機器人編程平臺提供了豐富的可視化編程模塊，簡單易懂，適合學生上手，但是每個品牌的機器人編程軟件各不相同，又互不兼容，存在一定沖突。

在編程教育普及之下，家長的教育消費觀也在改變，雖然機器人編程吸引了家長和孩子的目光，但更多家長也在為選擇哪個品牌的機器人而發愁。

學校一般是以競賽的方式在社團中開展機器人課程，但是每次比賽都有指定機器人品牌，學校要根據比賽項目更換機器人品牌，又要調整訓練方向，這嚴重浪費了人力物力，直接影響課堂延續性。

2.思維限制

作為編程教育啟蒙的一種方式，機器人編程還處于發展的初級階段，規范的、完整的、符合兒童發展的教學內容還很少。

一是不論哪種方式的編程啟蒙學習，都是希望激發兒童對計算機學習的興趣，發揮他們的學習主觀能動性，探索培養計算思維能力等核心素養。機器人相關項目包含模塊組裝、簡單電路等硬件實物相關的活動，比起單純的軟件編程，機器人項目更側重于對學生的空間感和動手能力的培養，要求學生掌握更多硬件相關知識，相對更偏向綜合。

二是機器人編程是驅動機械去解決實際問題。純軟件是理想條件下虛擬的世界，而真實世界太復雜了，狀況百出，因此就需要更完善的軟件和硬件。但是目前大部分的機器人還達不到理想效果，如傳感器問題等。

三是大部分機器人的編程軟件只要通過鼠標的拖拽就能完成程序的編寫，只需要改動模塊的參數就能實現不同的功能。機器人編程的簡單化弱化了學生對程序命令流程的認識，學生的計算思維不能得到很好的訓練。

● 暢想未來，提出優化策略

當下，編程教育作為人類與計算機溝通的工具，是掌握未來的籌碼。筆者認為應該揚長避短，充分發揮機器人編程的作用。

1.軟件整合

每個品牌的機器人都有各自的編程軟件，也有與之相匹配的硬件，不同品牌的研發團隊不同，思路不同，導致硬件接口不一樣，硬件拼搭運動方式不同，代碼執行方式也不盡相同，總體就是各品牌機器人互不兼容。筆者提出一個大膽的設想：所有機器人編程研發團隊遵守相同的準則，提升機器人的兼容性。簡單來說，可以指定一款一體化軟件，所有品牌的機器人都兼容這款軟件系統。當機器人的兼容性提升時，家長也就不存在選擇困難，還可以讓各種機器人類型協作，完善應用，快速實現智能化。學校的機器人編程課程也就不用一直變換內容，課程持續性有了保證。雖然只是設想，但是筆者相信提升機器人編程的兼容性將使構建完整的機器人變得更加簡易靈活。

2.提升思維

首先，機器人編程在編程基礎上增加了硬件交互，機器人和編程相輔相成。要想讓機器人完成更多精細的活動就需要更多精密的傳感器來輔佐，這樣才能編寫出更高級的程序，硬件功能的提升才能促進程序復雜化目標的實現，間接成全學生計算思維的習得。

其次，在產品研發過程中最好有一線教師的參與，一線教師對教學熟悉，能更明確怎么樣的流程才是符合學生思維發展的。在課程中，教師應注重學生思維和方法的訓練，系統性引導學生學習編程語言，在機器人編程中培養學生的分析能力、抽象思維、空間感和創造力，全面提升其計算思維能力。

編程是未來的通用工具，而教師作為時代接班人的引領者肩負重擔。在少兒編程教育領域，機器人編程是一種有力載體，機器人編程教學雖然存在不足，但其自身的優勢突出，未來可期。

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