机器人建模套件的推广，为STEM教育带来了哪些可能？

建构主义学习理论认为，人类可以通过对机器等系统的建造、修补、互动和行为观察，创造思维模式，感知世界。20世纪80年代早期，计算机语言发明家西摩·佩伯特引入了该理论，同时，由佩伯特开发的首个名为教育机器人程序——“洛戈”也在那时出现。“洛戈”其实仅由一个编程语言组成，以此来控制机器人做一些简单动作，如：在特定距离里前后移动、左右摇摆、捡笔和画画。

接下来的新推出 “洛戈”中有几款是与乐高积木进行合作的，它们早期是可以通过电脑控制的教育机器人，后期形成了可编程积木设计，这就是我们今天所熟知的“乐高机器人”。此后，乐高运用各种机器人功能，为K12阶段的孩子提供教育。

除了乐高，根据建构主义理论，现在许多公司都开始研发机器人建模套件，教育者可以用来建立思想、学习设计、锻炼STEM（数理化）思维。建模套件的投资规模多样，已从小规模到大规模甚至扩展到世界范围、非营利机构等，此外，机器人套件的推广刺激了机器人俱乐部的形成和国际机器人竞赛的出现。

老师们可以轻松通过各种程序在课程中介绍机器人译码，也可以介绍机器人技术，这样很自然地同步学习了编程，或许也算得上是一项投资。这种机器人技术的应用通常需要经费资助，经费多少取决于所在的学校或地区预算，一些套件价格相对合理。除了介绍实现大规模机器人竞赛的组织以外，本文还对一些已推出的著名机器人做了概述，并分析了他们能在教育领域独树一帜且合乎规范的原因。

上文提到，乐高机器人自带图形编程用户界面，可用于用户编程，其也可以用通用语言代替JAVA和C语言。除了乐高机器人，乐高教育旗下还有针对早教市场的WeDo产品，当然，它也为其他年龄段的孩子们推出了一些不同类型的产品。

奇妙工厂（Wonder Workshop）的Dash与Dot机器人以其个性编程设计广受欢迎，给小学生市场带来了巨大的冲击，更值得一提的是，Dash与Dot机器人强调通过独家用户图形界面学习编程。奇妙工厂同样推出了一系列儿童编程应用，例如，Blockly块语言，一款为小学生在课堂上高效介绍编程的应用。

Blockly块语言和Scratch Jr.都是学前儿童编程语言学习工具，提供可视化编辑及分单元编程语言讲解。一些机器人程序由Blockly块语言编写，其它部分由Scratch编写，二者皆可作为独立的编程教学工具。网站Code.org是一家可应用于课堂的大型编程网站，而3-7岁学龄前儿童可以选择用Scratch Jr.平台框架搭建的mama.codes进行软件编写。

远程控制球Sphero提供了一系列JavaScript语言下预制机器人的程序。Sphero灵感来源于电影星球大战中机器人BB8，也因此一举成名。可编程球体可以越过障碍跑道并具备其他功能。Sphero采用JavaScript作为编程语言，更适合初高中学生使用。

Vex机器人是为小学、初中、高中和大学阶段的学生设计的流行机器人供应商。他们以C语言为基础，用自己的图形用户界面发明了可程式积木，该公司每一个机器人套件都是由学生完成的，由多种金属和塑料成分组成，每年都会举办大型机器人竞赛。

少数大型非盈利机器人组织会为学生提供0成本的课后机器人参与活动，包括学习、设计、制作、竞赛。BEST机器人组织创建至今已22年，遍及全美19个州。他们之所以如此特别，是因为他们虽然没有系列的机器人套件，但是用各种材料制作机器人，创建了自己的团队。BEST将自己的创作力释放到机器人套件之外的领域，根据特定的主题每年举办国家级的机器人竞赛，一些来自Vex公司的机器人也会参赛。

非盈利机器人公益组织FIRST于1989年在新罕布什州曼彻斯特市成立，鼓励青年人参与科技活动，激励青年人在STEM领域学习和寻找工作机会。在世界范围内，现已有45万学生参与该组织，通过各色编程语言，完成团队挑战目标。每年，高中的学生、教练和导师都会制作竞赛机器人，重量超过100磅。机器人可以完成各种运动，比如接球、扔飞碟到目标区、抓住木棒甚至在平衡木上保持平衡。这些机器人竞赛的主题每年都会发生变化。

普遍来讲，考虑到购买机器人材料的成本，在教学标准最低的学校，他们为了削减预算，会放弃机器人项目。然而，在校内开设机器人俱乐部（例如FIRST）其实是一笔很小的投资，入门套件注册费是800-1200美元，其中大部分资源及18岁以上的专业教练，每年都可以重复使用。在学生达到高中水平之前，不需要任何设计经验，仅需要一位专业的导师。团队确实需要资金来参加竞赛，但很多比赛都是地方或区域性的，并且多数团队及学校都举办了成功的筹款活动来支付部分或全部费用。如果一所学校下定决心提供机器人技术，并在STEM培养活动中表现积极性，那么很有可能实现这一目标。

本文来源：http://www.educationworld.com/robotics-education-constructing-coding-and-competing

作者：Melissa Pelletier

编译：Clarence

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