基于图形化编程的机器人教育研究

谭梓炜

【摘 要】随着科学技术的不断发展，早在二十世纪的时候，人类就通过一系列的创造发明，研究出了机器人。这一伟大的相关发明，从诞生以来，就在慢慢地走向社会大众，正在不断地为我们的日常生活提供便利。经过深入的研究，我们在教育和娱乐这两个相关领域，不断对机器人技术进行相关研发，成功地做到把新兴发展成熟的高科技领域和娱乐、教育领域有机地联系在一起，成为了我们科技领域发展前沿最为鲜明的引领，呈现出很大的市场方面感召力。我们基于对Scratch图形化编程软件进行升级完善，研究设计出来能结合硬件编程的mBlock图形化编程，学生不需要有C语言基础便可快速入门编程，能够让低年龄的学生提前接触编程，大大降低了学生编程的门槛。mBlock在机器人教育这一方面的实际应用，能够对学生们在编程相关学习领域进行有效的拓展。

【关键词】mBlock 图形化编程 机器人教育

当今时代下，我们计算机方面的相关技术与人工智能方面的科学正在不断发展。在整个社会发展和融合的过程当中，智能型的机器人才得以出现。智能型的机器人，不仅仅是机械工具，它是具有类似人类的感知和思维，集合了包含机构学、自动化机械控制、计算机以及人工智能、微电子学、光学、网络通信与传感器、仿生学方面等等涵盖多学科知识的伟大成果。

1 mBlock的图形化编程的具体创建

想要研究mBlock的图形化编程软件，首先要知道Scratch v2.0图形化软件。因为mBlock就是Scratch v2.0的升级版。作为积木式的编程领域学习相关模式的典型先例[1]，Scratch是一个能免费下载，而且是开源的图形化编程工具。

这一软件最先是美国的麻省理工学院的科学实验室进行研究发明的。[2]其便捷主要体现在，我们可以仅仅依靠简单的图示拼贴的相关方式，就能够直接创造出一些有很好互动性的，涵盖了游戏、故事、音美作品，以及一系列的简报等相关作品。除了自己简单创作，还能够直接将自己的创作作品上传到互联网上，分享给世界各个地域内的使用者进行深度的鉴赏和交流。这一软件是一个门槛相对来说比较低，却能收获较高的相关效益，进行自主学习以及创作的具体工具。

在我们现在已经研究出来的数量众多的图形化编程语言并适用于儿童编程学习工具里面，Scratch在广大的中国地区知名度最高。其突出的影响力，除了拥有超出六百八十多万的注册用户，以及经由这一平台的用户发布出来的相关共享具体项目，已经达到了九百七十万的数量。[3]一系列的相关数据当中，除了有大量的Scratch书籍教程支持，还有一些有兴趣的网友自行建立的专业性论坛，讨论活跃度上也体现了Scratch的流行程度，是在这些数量众多的图形化编程的相关教学具体工具里面，影响力最大的。

mBlock这一软件是由深圳市创客工场科技有限公司，以开源的Scratch2.0的图形化编程软件为基础[4]，经过升级改良出来。我们通过这样有趣的图形化编程工具，极大地引发了广大同学们对于编程方面的学习兴趣，从而更有动力地去深入学习电子方面的相关知识。我们在对于Scratch的相关源代码进行一定程度上的丰富和完善后，在其现有的发展基础之上，新增了电子模块方面的指令，使得学生们从电脑虚拟世界当中过渡到了现实的物理世界。对于我们学生的编程领域方面的学习有很大的拓展，并且让他们能够去获取更多这方面的知识。

经过不断的深入研究，我们的教育和娱乐这两个重要领域，通过不断的对机器人技术进行研发，最终成功地做到把新兴发展的高科技，同现在的娱乐以及教育领域，实现有机的联系，让其成为我们科技领域发展前沿。在市场方面，呈现出来很大的感召力和影响力。

2 mBlock在机器人教育方面的实际应用

众所周知，教育和娱乐领域内的机器人，面向的主要受众主要是大部分的普通消费者。由于各方面的限制性因素，这一群体相对来说，普遍性地存在于计算机方面知识的认知不足，更不要说对于具体的编程程序设计方面的相关语言掌握[5]。因此，怎样为广大受众提供一种相对来说门槛较低并且交互友好的编程工具，显得十分必要和迫切。

mBlock作为基于Scratch程序语言进行开发出来的一款相对来说比较简易的图形化编程软件，能够通过简单的积木式拖动来编程，直接可以和硬件类型模块进行互动。[6]

基于图形化编程教育方面的研究，研发出来的教育型编程机器人（比如mBot机器人，Ranger机器人），对于机器人和教育这两个大领域来说，是这两个领域进行有机融合创新出来的结晶。8岁以上的学生便可以使用教育型编程机器人进行编程，拓展学生的编程逻辑思维，提高学生的动手能力，是STEAM教育和创客教育的首选教育套件。目前国内外很多培训机构和中小学都使用该套件进行课堂授课。

参考文献：

[1]董德礼.基于图形化编程的教学机器人研究与设计[J].科技信息，2009（4）.

[2]彭绍东.论机器人教育（上）[J].电化教育研究，2002（6）.

[3]朱慧玲.教学机器人的开发与设计[J].机电产品开发与创新，2007（2）.

[4]杨慧.OpenGL和DirectX在技术和应用上的区别及联系[J].电脑知识与技术，2009（24）.

[5]张云洲，吴成东，崔建江，丛德宏.基于机器人竞赛的大学生创新素质培养与实践[J].电气电子教学学报，2007（1）.

[6]张秀杰.中小学机器人教育课堂教学设计研究[D].沈阳师范大学，2013年.