基于圖形化編程的機器人教育研究

譚梓煒

【摘 要】隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，早在二十世紀的時候，人類就通過一系列的創(chuàng)造發(fā)明，研究出了機器人。這一偉大的相關(guān)發(fā)明，從誕生以來，就在慢慢地走向社會大眾，正在不斷地為我們的日常生活提供便利。經(jīng)過深入的研究，我們在教育和娛樂這兩個相關(guān)領(lǐng)域，不斷對機器人技術(shù)進行相關(guān)研發(fā)，成功地做到把新興發(fā)展成熟的高科技領(lǐng)域和娛樂、教育領(lǐng)域有機地聯(lián)系在一起，成為了我們科技領(lǐng)域發(fā)展前沿最為鮮明的引領(lǐng)，呈現(xiàn)出很大的市場方面感召力。我們基于對Scratch圖形化編程軟件進行升級完善，研究設(shè)計出來能結(jié)合硬件編程的mBlock圖形化編程，學生不需要有C語言基礎(chǔ)便可快速入門編程，能夠讓低年齡的學生提前接觸編程，大大降低了學生編程的門檻。mBlock在機器人教育這一方面的實際應(yīng)用，能夠?qū)W生們在編程相關(guān)學習領(lǐng)域進行有效的拓展。

【關(guān)鍵詞】mBlock 圖形化編程 機器人教育

當今時代下，我們計算機方面的相關(guān)技術(shù)與人工智能方面的科學正在不斷發(fā)展。在整個社會發(fā)展和融合的過程當中，智能型的機器人才得以出現(xiàn)。智能型的機器人，不僅僅是機械工具，它是具有類似人類的感知和思維，集合了包含機構(gòu)學、自動化機械控制、計算機以及人工智能、微電子學、光學、網(wǎng)絡(luò)通信與傳感器、仿生學方面等等涵蓋多學科知識的偉大成果。

1 mBlock的圖形化編程的具體創(chuàng)建

想要研究mBlock的圖形化編程軟件，首先要知道Scratch v2.0圖形化軟件。因為mBlock就是Scratch v2.0的升級版。作為積木式的編程領(lǐng)域?qū)W習相關(guān)模式的典型先例[1]，Scratch是一個能免費下載，而且是開源的圖形化編程工具。

這一軟件最先是美國的麻省理工學院的科學實驗室進行研究發(fā)明的。[2]其便捷主要體現(xiàn)在，我們可以僅僅依靠簡單的圖示拼貼的相關(guān)方式，就能夠直接創(chuàng)造出一些有很好互動性的，涵蓋了游戲、故事、音美作品，以及一系列的簡報等相關(guān)作品。除了自己簡單創(chuàng)作，還能夠直接將自己的創(chuàng)作作品上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，分享給世界各個地域內(nèi)的使用者進行深度的鑒賞和交流。這一軟件是一個門檻相對來說比較低，卻能收獲較高的相關(guān)效益，進行自主學習以及創(chuàng)作的具體工具。

在我們現(xiàn)在已經(jīng)研究出來的數(shù)量眾多的圖形化編程語言并適用于兒童編程學習工具里面，Scratch在廣大的中國地區(qū)知名度最高。其突出的影響力，除了擁有超出六百八十多萬的注冊用戶，以及經(jīng)由這一平臺的用戶發(fā)布出來的相關(guān)共享具體項目，已經(jīng)達到了九百七十萬的數(shù)量。[3]一系列的相關(guān)數(shù)據(jù)當中，除了有大量的Scratch書籍教程支持，還有一些有興趣的網(wǎng)友自行建立的專業(yè)性論壇，討論活躍度上也體現(xiàn)了Scratch的流行程度，是在這些數(shù)量眾多的圖形化編程的相關(guān)教學具體工具里面，影響力最大的。

mBlock這一軟件是由深圳市創(chuàng)客工場科技有限公司，以開源的Scratch2.0的圖形化編程軟件為基礎(chǔ)[4]，經(jīng)過升級改良出來。我們通過這樣有趣的圖形化編程工具，極大地引發(fā)了廣大同學們對于編程方面的學習興趣，從而更有動力地去深入學習電子方面的相關(guān)知識。我們在對于Scratch的相關(guān)源代碼進行一定程度上的豐富和完善后，在其現(xiàn)有的發(fā)展基礎(chǔ)之上，新增了電子模塊方面的指令，使得學生們從電腦虛擬世界當中過渡到了現(xiàn)實的物理世界。對于我們學生的編程領(lǐng)域方面的學習有很大的拓展，并且讓他們能夠去獲取更多這方面的知識。

經(jīng)過不斷的深入研究，我們的教育和娛樂這兩個重要領(lǐng)域，通過不斷的對機器人技術(shù)進行研發(fā)，最終成功地做到把新興發(fā)展的高科技，同現(xiàn)在的娛樂以及教育領(lǐng)域，實現(xiàn)有機的聯(lián)系，讓其成為我們科技領(lǐng)域發(fā)展前沿。在市場方面，呈現(xiàn)出來很大的感召力和影響力。

2 mBlock在機器人教育方面的實際應(yīng)用

眾所周知，教育和娛樂領(lǐng)域內(nèi)的機器人，面向的主要受眾主要是大部分的普通消費者。由于各方面的限制性因素，這一群體相對來說，普遍性地存在于計算機方面知識的認知不足，更不要說對于具體的編程程序設(shè)計方面的相關(guān)語言掌握[5]。因此，怎樣為廣大受眾提供一種相對來說門檻較低并且交互友好的編程工具，顯得十分必要和迫切。

mBlock作為基于Scratch程序語言進行開發(fā)出來的一款相對來說比較簡易的圖形化編程軟件，能夠通過簡單的積木式拖動來編程，直接可以和硬件類型模塊進行互動。[6]

基于圖形化編程教育方面的研究，研發(fā)出來的教育型編程機器人（比如mBot機器人，Ranger機器人），對于機器人和教育這兩個大領(lǐng)域來說，是這兩個領(lǐng)域進行有機融合創(chuàng)新出來的結(jié)晶。8歲以上的學生便可以使用教育型編程機器人進行編程，拓展學生的編程邏輯思維，提高學生的動手能力，是STEAM教育和創(chuàng)客教育的首選教育套件。目前國內(nèi)外很多培訓機構(gòu)和中小學都使用該套件進行課堂授課。

參考文獻：

[1]董德禮.基于圖形化編程的教學機器人研究與設(shè)計[J].科技信息，2009（4）.

[2]彭紹東.論機器人教育（上）[J].電化教育研究，2002（6）.

[3]朱慧玲.教學機器人的開發(fā)與設(shè)計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007（2）.

[4]楊慧.OpenGL和DirectX在技術(shù)和應(yīng)用上的區(qū)別及聯(lián)系[J].電腦知識與技術(shù)，2009（24）.

[5]張云洲，吳成東，崔建江，叢德宏.基于機器人競賽的大學生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)與實踐[J].電氣電子教學學報，2007（1）.

[6]張秀杰.中小學機器人教育課堂教學設(shè)計研究[D].沈陽師范大學，2013年.