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大疆推教育机器人已到第二代!机器人编程玩具的前世今生是怎样的?
来源:互联网   发布日期:2020-04-03 07:42   浏览:1402次  值班编辑QQ:点击这里给我发消息

大疆作为一个无人机品牌,可能已经无人不知,无人不晓了吧。但是,你知道大疆已经涉足教育机器人领域了吗?

继去年大疆推出首款教育机器人机甲大师S1后,今年3月,大疆教育又推出了第二款教育机器人RoboMaster EP。这款新的教育机器人,配备更加强大的硬件,可以满足更多教学场景需求。学生可以使用Python编写虚拟控件,设计交互界面等等。

看完大疆发布的产品宣传片后,小探感觉好燃!这完全就是一套自带炫技效果的智能机器车队。

通过麦克风、摄像头、传感器、红外接收器、机器抓等,EP 战车拥有了“手臂”、“眼睛”和“皮肤”,可以辅助这辆智能机器车完成复杂的运动、搬运、识别“工作”。智能车上还能安装乐高积木,实现个性化、自定义操作。

这个大玩具还支持Scratch 3.0或Python编程语言,开放官方SDK(Software Development Kit, 软件开发工具包的集合),兼容树莓派(硬件处理器,以促进学校计算机科学教育而闻名)等50多个编程传感器模块和拓展接口。

编程玩具的目标是培养孩子的创新能力。已推入市场的编程玩具不在少数。但类似大疆RoboMaster EP这类自带高科技元素的编程教育产品还是凤毛麟角。

目前市面上的编程玩具主要分为学术型编程玩具、认知型编程玩具和机器人编程玩具,也有人总结的更为具象:棋盘式编程玩具,图形化编程玩具、机器人编程玩具。

1.棋盘类编程玩具。使用有界线范围的棋盘、地图为载体,通过不同棋牌上的指令,达到最终目标。寓教于乐、“动手学习”锻炼孩子的逻辑思维。价格亲民,性价比高。

ThinkFun Code Master玩具,棋盘上锻炼编程思维

2.图形化编程玩具。

需要借助电脑或平板以及道具一起,通过排列组合不同指令,指挥游戏中的角色按孩子的想法活动。需要硬件配合一起“玩”游戏。

Osmo编程玩具利用电脑或平板支持道具指令,电脑上现实操作效果

3.机器人编程玩具。作为少儿编程玩具中最为昂贵的产品,机器人编程玩具结合了棋盘、图形化编程玩具的特点,需要孩子们进行零部件组装、电脑编程、遥感操控、自定义运动等一系列操作,来场小工程师初体验。

乐高Mindstorms系列编程玩具之一的Boost编程玩具机器人

机器人编程玩具的前世今生

说到与教育结合的机器人编程玩具,就不能不提乐高,特别是乐高的Mindstorms系列编程玩具。

乐高公司(LEGO)是全球最大的玩具制造公司之一,也是国际知名的家族企业,成立于1932年,总部位于丹麦比拢

70年代末,乐高创始人克里斯滕森的孙子克伊尔(Kjeld Kirk Kristiansen)上任,完成了两次乐高历史上里程碑式的跨越,这两次飞跃奠定了乐高在玩具界的大佬地位:一是打造影视主题的乐高玩具和乐高乐园,二是1980年,乐高成立乐高教育 (LEGO Education),并于后来与MIT媒体实验室(MIT Media Lab)合作推出寓教于乐的乐高编程玩具。

MIT媒体实验室的重量级人物西摩尔·派普特(Seymour Papert)研发出一套为儿童设计的编程语言LOGO,既当下少儿编程软件中使用最广的编程语言——Scratch的前身。

1984年,时任乐高CEO的克伊尔(Kjeld Kirk Kristiansen)和其他三名高管在电视上看到孩子们饶有兴趣的使用LOGO语言编写的机器人玩具画画时,他惊呆了。克伊尔敏锐的察觉到,如果可以发明出轻巧的、适合在乐高玩具里安装的编程装置,乐高玩具可以成为儿童编程教育的利器——还是孩子们喜爱的乐高积木,小小玩具却能有一颗强大的电子心脏。这样乐高就不只是拼搭类玩具,还能成为更具创新实力的“高科技”教育类玩具,紧跟时代发展。

他迫不及待飞到MIT找到派普特,将自己的想法与派普特团队交流,双方一拍即合。克伊尔出资创立乐高媒体实验室项目,并用派普特曾出版的Mindstorms一书命名乐高编程系列玩具,表达对派普特的敬意。

而派普特团队也是非常敬业和投入。两年后,他们就宣布媒体实验室诞生了乐高编程玩具的首枚“电子心”——像电脑一样,具有强大编程能力的一整块程序积木(fully programmable brick)。它又轻又小,能够装在同样由塑料组成的乐高玩具上。

不过,克伊尔和他的祖父——乐高创始人克里斯滕森(Ole Kirk Christenson)一样,追求精益求精。10年“打磨”后,公司于1998年才开始对外销售装有Mindstorms 1.0程序积木的乐高编程玩具。

乐高第一代Mindstorms1.0

如今,乐高Mindstorms系列已经出品至第三代机器人,机器人可以跳舞、弹吉他,孩子们可以打造数字时钟、糖果机等等。

乐高mindstorms系列

2017年乐高教育推出Boost系列编程玩具。Boost系列是更适合孩子“玩”的玩具。孩子们需要自己拼装玩偶、装入传感器,在电脑和平板上进行可视化编程——拖动行为指令条,尝试不同排列组合,来操控他们的玩偶做出不同的动作,培养编程思维。

乐高boots系列

2019年,EV3系列与Python结合推出MicroPython程序,只需将 EV3 MicroPython image 安装到任何微型 SD卡上,并从卡中启动 EV3 程序块,即可开始编程,来实现控制玩偶进行不同运动的目标。

乐高EV3Python编程玩具

乐高编程玩具背后的理念,是在动手动脑的过程中,孩子们可以用“玩”来“学”,在“做”中“学”。这也是LOGO语言创始人、乐高编程玩具研发者派普特一直以来推崇和倡导的学习方式。由浅入深、循序渐进、再深入浅出。

少儿编程玩具背后的逻辑

仅30年前,编程对于普通人来说还是一项陌生的技能。

而在不远的未来,掌握一门编程语言,也许就掌握了一项基本的生存技能。

企业评估网站Glassdoor 于2016年发布的统计报告评选出了25个最佳职业,其中科技公司软件工程师相关岗位就占了8个。编程能力已被贴上“高薪工作”的标签。

未来10年、15年甚至更久,在人工智能互联网5G大数据科技发展浪潮下,企业及社会需要大量的互联网科技人才。计算机编程相关的工作机会也将在2026年持续增长至少11%。而与此相反的,在科技取代人工的社会发展“车轮下”,有三分之一的工作岗位可能会永远消失。

因此中美两国都逐渐重视编程教育并开始向低龄化渗透。

2016年,美国总统奥巴马向中小学生倡议:“别玩手机、去学编程”。为了为未来美国科技发展做人才储备,奥巴马政府投入40亿美元作为项目基金,外加1亿美金直接投入大学前基础教育(K-12)的编程课程建设。

聚焦国内,我们的小学生们也要开始学习编程了。

2017年年底,山东省最新出版的小学信息技术六年级教材中,编入了这几年最火的编程语言——Python的入门基础课程。

此外,浙江、北京等省市也确定将Python的编程基础知识纳入高考考试范围;计算机二级考试也加入了Python的考试内容。

澎湃新闻曾采访过前百度首席科学家吴恩达,就普通人学习编程的必要性进行了探究。他认为每个人都应该学会编程,尤其是随着人工智能发展,人类与机器的交流变得越来越重要,编程能力将在可以预见的未来成为人机交流的基矗

有专家甚至认为,编程就像学习写字一样,5-11岁,也有人说是7-18岁,是学习编程语言的黄金年龄。

那么少儿编程和专业编程有无差别,对培养孩子们的编程思维有何帮助呢?

其实少儿编程并不拘泥于某一种编程语言,甚至不一定会使用到编程语言。少儿编程是通常是通过符号、图形图像、线路图等可视“语言”系统来培养儿童的编程逻辑。

正如深圳大学副研究员陈飞指出,与其说是学编程语言,不如说培养孩子发现问题、思考问题、解决问题的能力。“小到做数学应用题,大到做职业生涯规划,都涉及到编程思维,”陈飞说。

从不断试错、思考解决办法到攻克问题的过程中,孩子的创造力、自信心、沟通能力以及批判性思维都会得到锻炼。

此外,编程逻辑训练中一些软实力的培养,如全局观、专注力、条理性和耐挫力,对孩子的成长乃至对其一生的发展都十分有益。

更意外的是,学习编程甚至还可以提高孩子的写作能力。因为编程与写作一样,要用最精准的语言将脑中的想法呈现。一些故事类的编程项目,可以培养孩子讲故事的能力,讲好一个故事的能力在以传递信息为主的时代,是几乎任何领域都需要的能力。

编程玩具存在明显的性别区隔

但是,小探也发现,在编程玩具的设计中,也存在明显的性别区隔。

开发、组装、编程、机器人…… 这些词汇听起来似乎更像是属于男孩子们的保留“节目”。这种刻板印象和偏见,同样在开发者眼中存在。比如,使用LOGO语言程序的机器人玩具据说一开始就是为男孩设计的,市场投放也是只针对男童。后来才慢慢取消性别区分和标签,统一化为少儿编程玩具。

那么面向儿童的编程玩具有性别之分吗?这种性别差异,在编程玩具的设计上又有哪些体现,又会造成怎样的影响呢?

基于对上述问题的思考,小探决定查遍少儿编程玩具来一探究竟。

有意思的是,在众多推荐编程玩具的博文中,几乎没有贴着“男孩编程玩具“标签的文章,倒是有不少打着“适合女孩玩的编程玩具”口号的产品推荐。

小探观察到,推荐给女孩的编程玩具,基本上可以被分为以下三类:

1.以生活场景为背景,娃娃为玩具主角

与编程玩具传统主角机器人玩偶不同,推荐给女孩使用的编程玩具,很多是以芭比娃娃类型的玩偶为主人公,游戏场景也更贴近日常生活的编程玩具,如执行喝下午茶、去购物、朋友家做客等指令。

2.拼接类为主

推荐给女孩的编程玩具,多是以不同组合拼接方式产生不同效果的“编程思维”培养型玩具。如,拼接后装入LED灯,灯的颜色会改变;装入电扇,小电扇工作旋转等

3.电子类配件类

与机器人编程玩具不同,电子元件少,地图、棋牌、路径通关的逻辑训练型玩具多会推荐给女孩子。

总结下来可以看到,一些儿童教育博主和玩具商家认为,这几类难度系数较低、外包硬核度较低的玩具更符合女孩在STEM专业(理工科)方向上的思维训练。这样的引导,其实也在给女孩们设计了“条条框框”,框出所谓的“适合”女孩的编程类STEM玩具类型。

这就不禁让人联想到著名的“婴儿性别X”实验。实验中当大人得知这个宝宝是女婴时,就会给她买乖巧类玩具并多进行语言沟通;如果是男婴,则会选择给宝宝力量或速度型玩具,与婴儿的语言交流较少。

有研究表明,玩具的性别区分对儿童成长有重要的影响。而影响是分正负双向的,比较负面的影响学术界称作假想游戏理论(imaginative play)。孩子们在游戏和玩玩具的过程中所扮演的角色,会对现实生活产生影响,影响他们在长大成人后做出的选择。

男孩子们拥有更多组装类、科学实验类、电子竞技类的编程玩具,会不会让男孩子们获得更好的编程启蒙教育,从而有更多机会成为工程师和科学家呢?这是编程玩具未来发展中需要思考的问题之一。

渗透率尚低,未来可期

虽然编程玩具的商业化势头猛进,但真正普及到百姓中去的渗透率(少儿编程用户占少儿人口比率)只有1.5%。此外,家长与孩子协同认知少儿编程的普及率还是很低,目前用户黏性较低,活跃的长期用户比率并不高。

但是,国家对人工智能领域重视越来越高。国务院2017年发布的《新一代人工智能发展规划》中指出,要在中小学设置人工智能相关课程,推广编程教育,培训复合型人才,形成我国人工智能人才高地。随之而来少儿编程玩具产业有望成为K-12编程教育的一片新蓝海。

艾瑞咨询在少儿编程行业研究报告中指出,未来5年,人才及政策利好的持续涌现,适龄人口增长以及我国对科技的高度重视,少儿编程行业规模望达在5年内达到300亿。

你对机器人编程玩具和其服务的少儿编程教育领域有什么看法?欢迎留言讨论。

(本文作者Yaling Hou, 编辑 SV Insight)

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