编程技能的重要性日益凸显,不仅对计算机领域至关重要,对于众多行业而言,它亦成为一项不可或缺的基本技能。近年来,编程教育已逐渐普及至孩童阶段,各式编程机器人、积木和玩具等产品层出不穷。其中不乏优质资源,但同时也存在一些误导性的内容。
我们应当如何对青少年进行编程思维和编程技能的培养?在工具选择上,面对众多儿童编程机器人和编程积木,我们应如何做出恰当的挑选?不同品牌的儿童编程机器人又各自有何独特的教学重点呢?
我是来自@宝爸笔记,对少儿编程机器人领域有着深入的研究,并且已经协助众多朋友挑选了合适的编程机器人。为此,我精心撰写了一篇篇幅约8000字的详尽文章,旨在为您解答一系列相关问题!
目录什么是编程机器人/编程积木?
编程机器人和纯少儿编程的异同点是什么?
玩编程机器人/编程积木可以培养什么?
选择编程机器人/编程积木时要注意哪些因素?
2024年度编程机器人及编程积木品牌推荐指南(至2024年6月版)
小结一、什么是编程机器人/编程积木?
从宏观角度出发,智能科技以及机器人技术对于我国社会的发展愈发关键。我们必须警惕他国可能利用科技手段对我国形成技术封锁,因此,发展自主的核心技术至关重要。正因如此,我国对高科技领域和方向的关注程度也在不断提升。这种重视程度无疑会逐级传导至青少年群体。
关于少儿编程这个议题,众多家长认为编程与机器人这两个领域或话题过于广泛,担忧过早让孩子接触是否适宜。实际上,大可不必因这两个关键词而感到畏惧,因为全面深入研究的编程和机器人领域确实范围广阔,但专门针对少年儿童的编程机器人,实则可以视作一种寓教于乐的益智玩具。少儿通过操作编程机器人进行学习,实际上是在玩耍中逐步提升相关思维能力(具体内容将在后续进行详细阐述)。
编程机器人运用各式各样的编程模块(类似积木),将这些模块拼接组装成各种实体形态,包括机器人、动物、汽车、飞船等学英语,之后通过编程技术对这些组件进行操控,进而实现对整个机器人的全面控制,以达成预设的任务目标。
少儿编程机器人
在孩子们学习操作编程机器人的过程中,他们能够逐步形成并强化以下几种思维能力和优秀品质:
1、逻辑思维能力
2、编程思维
3、空间想象力和创造力
4、自我探索及解决问题的能力
这些基础思维与技能,不仅构成了未来计算机智能技术相关学科稳固的基石少儿一对一外教哪家好,而且在众多其他领域中,它们同样扮演着至关重要的角色。因此少儿一对一外教哪家好,我们建议越早开始培养这些能力越好。
少儿编程玩具,亦有人称之为“编程积木”,此类玩具往往需要孩子们先利用类似乐高积木的组件,将这些单元拼接组装成机器人或其他物品。在这一过程中,孩子们的空间想象力和创造力得到锻炼,同时,成就感也随之提升。
发达国家在少儿编程和人工智能教育领域持续提供强有力的支持,我国亦在青少年启蒙与普及教育阶段逐步增强投资力度。
世界各国对于少儿编程的重视
二、编程机器人和纯少儿编程的异同点是什么?
部分家长对于编程机器人和少儿编程之间的差异及其关联尚不清晰,他们往往将二者视为完全不同的概念。实际上,这种关系可以通过以下图表进行直观展示:
机器人编程,这一领域不仅涉及软件与硬件的结合,它通过在软件平台中编写的指令,实现对机器人硬件(如传感器、引擎、视觉和听觉设备等)的控制,从而执行特定的任务。
少儿编程主要针对儿童群体,其特点在于难度适中、入门简单,普遍使用图像化编程工具,例如Scratch。
我们所讨论的少儿机器人编程,涉及的是两个领域的交汇点,这里的机器人并非指工业级的高精度设备,而是经过简化的设计,更适合儿童使用。例如,它们可能采用类似乐高积木的拼搭方式——孩子们通过组装这些积木,可以创造出具有特定外形的机器人实体。
三、学习编程机器人/编程积木可以培养什么?
我们之前已经提及,在孩子们学习或操作编程机器人的过程中,他们实际上能够培养和提升以下几种思维与技能:
1、逻辑思维能力
2、编程思维
3、空间想象力和创造力
4、自我探索及解决问题的能力
并非仅有这一例,实际上,早在1983年,美国的教育学家兼心理学家加德纳(H.Gardner)博士便提出了多元智能理论,这一理论主张人类的思维与认知模式是多样化的。在这一理论中,涵盖了诸如数理逻辑智能、视觉空间智能以及自然观察智能等多种智能类型。
逻辑思维,指的是对事物进行细致观察、逐一比较、深入分析、全面综合、提炼抽象、归纳概括、精准判断以及合理推理的能力;同时,它还涉及运用科学的逻辑手段,清晰且井然有序地展现个人思维活动过程的能力。
编程思维,亦即我们所说的少儿编程思维,它通过寓教于乐的编程启蒙课程、直观的图形化编程教学等方式,致力于提升学生的计算逻辑思维和创造性解决问题的技能。在学生进行小游戏开发的过程中,他们需确立明确的目标,将任务分解成若干部分,对模块进行拖拽操作,并掌握逻辑控制,通过这一系列步骤,他们能够逐步领悟“事件处理”、“目标实现”以及“并行执行”等计算领域的核心概念,并且逐渐学会如何运用这种计算思维方式来解决问题。
在参与编程机器人的组装与拼接过程中,想象力和创造力得到了充分的展现。这一过程中,我们不仅要从无到有地构建一个实体,还要对其进行修改和升级,这些经历无不潜移默化地锻炼和提升了我们的想象力和创造力。
在自我探索和解决问题的能力方面,这一特质在编程与机器人组装活动中尤为显著。在编程环节,一旦遭遇难题,不仅要运用严密的逻辑思维,而且还能锻炼个人独立解决问题的技巧。
三、选择编程机器人/编程积木时要注意什么?
在挑选少儿编程机器人或编程积木时,我们同样需关注这些玩具是否能够充分激发孩子的上述思维与能力。这主要体现在以下几方面:
1、外观要有足够的吸引力和安全性
少儿们对于编程机器人往往表现出浓厚的兴趣,这便为他们投入学习与操作提供了动力。此外,考虑到低龄儿童的特点,编程机器人的零部件必须确保安全,以防发生误吞或碰撞等不测情况。
2、编程积木要有足够的可创造空间
积木的部件必须数量充足,以便提供广阔的创意空间。不能仅仅局限于按照说明书拼凑出寥寥几个固定的形状,这样的做法对孩子的想象力和创造力的发展是远远不够的。
3、支持完备的图形化编程环境
一开始就让孩子们全情投入100%的代码编写,既非必需,亦非适宜。借助图形化的编程界面,可以有效降低少儿编程的难度,这一点至关重要。此外,图形化编程界面还需提供丰富的原子功能,以及众多可供自定义的参数。唯有如此,孩子们才能在编程环境中充分展现创造力,独立构建独特的系统,并从中获得成就感。
适合少儿的图形化编程环境
四、在2024年,以下为推荐的编程机器人及编程积木品牌(截至2024年6月更新):(1)乐高编程机器人/编程积木
乐高在拼接积木领域占据着领导地位,自1998年起便推出了首款Lego Mindstorms编程套件。该品牌在编程机器人领域始终保持着领先地位。
乐高编程积木包括BOOST系列和Mindstorms系列。
乐高(LEGO)编程积木 BOOST系列 5合1编程机器人
适合7-12岁+
400+颗粒
5种可编程模式,60编程任务
可拼搭五种造型:机器人、猫咪、智能车、积木拼装机、超级吉他
编程环境:手机或平板上的APP内的图形化编程环境
乐高BOOST编程机器人由超过400颗颗粒构成,能够组合成五种不同的实体模型,极大地激发了孩子们的想象潜能和创造能力。不仅如此,孩子们还可以根据自己的创意,自由拼装出各式各样的非标准实体。
在开始编程之前,您需要在您的手机或平板上下载并安装乐高BOOST应用程序,该应用内置了与Scratch、Wedo2.0类似的图形化编程界面。在这个图形编程界面中,您只需通过拖动模块即可构建出所需的控制程序。这一过程相对简便,无需家长具备编程知识。
乐高(LEGO)推出的编程积木产品Mindstorms系列,是一款极具创意的头脑风暴机器人。
适合年龄:10岁以上
颗粒数:400+
可拼搭5种机器人,50+编程任务
编程环境:乐高APP、Scratch、Python
乐高头脑风暴编程机器人集成了可编程的主控单元、电动驱动马达、各类传感器以及乐高技术系列组件(如齿轮、轮轴、横梁和插销等),这些组件可以组合拼装成各种机器人形态,而机器人的操控则是通过可视化的编程界面来实现的。
Lego Mindstorms(乐高头脑风暴编程机器人)
Lego Mindstorms的5种机器人造型:
Lego Mindstorms(乐高头脑风暴编程机器人)
最后,我要强调的是,乐高Mindstorms编程机器人具备在手机或平板电脑上通过蓝牙进行连接的功能,用户可以采用图形化界面或编程语言对其进行编程操作。
(2)ClicBot(可立宝)编程机器人()
对于Clicbot编程机器人的了解可能存在一定局限性,那么接下来,让我们先通过一段视频来领略其风采吧。
ClicBot(可立宝)编程机器人
或许您已经留意到,ClicBot相较于乐高以及类似乐高的编程机器人,其显著进步体现在对机器人组件的重新设计,以及组件组合方式的创新。
这种做法极大地丰富了编程机器人组装的创意空间。在乐高系列及其后述的类似乐高品牌中,大部分产品形态为机器人或车辆,其移动方式主要是依靠轮胎或履带等传统车辆移动方式。然而,ClicBot却能够设计出数十种不同的形态,并模拟多种移动方式:它既能像人类一样行走,也能像蜘蛛一样爬行,还能像蛇一样穿梭,甚至能像小狗一样匍匐前进。此外,它还能翻越障碍物,还能跳舞。想象空间极大,更有利于少儿的创造力发挥。
在传感器配置上,ClicBot大师版搭载了加速度计、陀螺仪、倾角传感器、气压传感器、摄像头、麦克风、距离感应器和触摸感应器。
在编程操控领域,ClicBot选择了谷歌Blockly的图形化编程工具,这一环境与Scratch编程有相似之处,用户可以通过简单的拖拽操作来实现对各个硬件设备的编程控制。
此外,ClicBot App 2.0现已正式发布一对一外教哪家好:2024年各品牌编程机器人及编程积木推荐(2024年6月更新),该应用更倾向于打造一个社区平台,其中包含了众多官方开设的课程以及各种挑战赛等活动,供用户参与。
总体而言,ClicBot表现卓越,因此毫不意外地被福布斯杂志在2021年评选为最佳教育编程机器人,强烈推荐给大家。不过,它的价格确实较高,一旦有优惠活动,我会第一时间更新信息,希望大家能收藏我的信息哦:)。
(3)途道编程机器人/编程积木
途道(Tudao)公司专注于机器人领域,全力打造中国智能机器人品牌,由多位大学教授和极客共同创立。经过六年的稳步发展,公司已拥有多项专利和软件著作权。其产品在各大电商平台上的销售评价极高,这充分证明了其产品质量得到了广大消费者的广泛认可。
途道编程机器人/编程积木 机器人大师【基础版】
适合年龄:5~12岁
颗粒数:370+(兼容乐高)
可拼搭造型:100+
编程环境:图形化 Scratch 3.0 编程
途道这款「基础版」机器人大师的一大亮点在于其多变的形态,由370个颗粒组成的积木可以组合成超过100种不同的造型,这无疑为孩子们的创造力提供了更广阔的舞台。此外,这些颗粒还能够与乐高积木相互搭配使用。
途道机器人大师「基础版」所采用的编程界面是先进的图形化Scratch 3.0,这一设计十分值得称赞。
Scratch这款图形化编程软件,由MIT的米切尔·瑞斯尼克教授领导的“终身幼儿园团队”所研发。用户可以通过简单拖拽类似积木块的操作,轻松制作出各种有趣的动画和游戏。此外,它还能用于控制机器人以及传感器设备等。
除此之外,途道机器人大师系列涵盖了“教育基础版”与“教育高级版”两种型号,它们之间的主要差异在于颗粒种类和造型设计上更为丰富多样。
途道编程机器人/编程积木 机器人大师【编程教育套装】
颗粒:470+(兼容乐高)
造型:100+
途道编程机器人/编程积木 机器人大师【编程教育套装高级版】
颗粒:600+(兼容乐高)
造型:200+
途道编程机器人 超能争霸机器人
适合年龄:5~12岁
颗粒数:400+(兼容乐高)
可拼搭造型:30+
编程环境:图形化 Scratch 3.0 编程
途道公司推出的这款高性能超能争霸机器人新品,尽管造型选择仅有30多种,然而其核心控制系统却异常强大。该机器人装备了两个距离感应器,配有七彩LED灯光装饰,还配备了扩展电机和两个内置的动力电机。正因为如此,小朋友们能够设计出更加丰富和富有创意的控制程序。
此外,它支持APP、蓝牙、2.4G连接,也兼容乐高积木。
(4)makeblock童心制物()
童心制物成立于2013年,其宗旨在于让更多的人体验到创造的喜悦,同时也在为提升教育质量贡献自己的力量。该公司的产品已经在国内外的教学场景和家庭中得到了广泛的应用,它们为孩子们带来了STEAM教育。
MAKEBLOCK 童心制物 mBot儿童可编程智能机器人
适合年龄:6岁以上
金属元件(航空级铝合金)
编程工具包括慧编程(一种基于Scratch的图形化编程界面)以及Python。
与市面上其他品牌的编程机器人相比,mBot采用的组装部件为金属材质,具体来说是航空级别的铝合金,这使其在质感上更为突出。此外,它的组装过程对孩子们的动手能力提出了更高的要求。令人惊喜的是,这款机器人居然还能够与乐高积木实现兼容。
mBot的硬件核心功能十分卓越,因此这款机器人具备了更广阔的编程潜力,能够执行更多种类的功能和任务。
蓝牙模块/2.4G模块:实现无线连接和操控
超声波传感器:用于检测距离,还能自动避障
巡线传感器:使mBot沿黑底白线或白底黑线行走
mCore主控板搭载了多种传感器,包括光线传感器、红外传感器,以及按钮、蜂鸣器和LED彩灯等。
四个扩展接口支持连接创客空间中的超过100种电子模块,涵盖从小孩到成人的各类项目需求。
金属梁类:兼容拼砌类积木,兼容创客空间300+种机械零件
mBot所采用的编程界面是基于Scratch构建的图形化编程界面。购买mBot后,用户将获得一定数量的mBot编程课程课时作为赠品。
mBot的图形化编程环境(慧编程)
mBot系列不仅配备了丰富的扩展包,其中包括众多传感器,而且用户可以借助这些扩展包搭建出各式各样的造型,同时还能进行多样化的编程设计,以实现更多控制程序的功能。
mBot主要的扩展包包括:
① mBot 动感小猫拓展包
② mBot 声光互动扩展包
童心制物旗下的MAKEBLOCK品牌,推出了面向儿童的mBot2可编程智能机器人。
mBot2作为mBot的全新升级版本,不仅对主控单元、电力供应系统、扩展功能、动力装置以及传感器设计进行了全方位的改进,而且还对金属结构部分进行了细致的优化处理。
mBot2搭载了新一代的核心主控芯片童芯派(CyberPi),这款芯片专为人工智能和物联网的教学需求量身定制,并且兼容Python编程。与上一代主控芯片mCore相比,童芯派(CyberPi)在主频上实现了12倍的增长,而在ROM和RAM方面分别提升了448倍和260倍。
功能上童芯派(CyberPi)也是全面提升:
除此之外,电机动力方面实现了全面升级,续航能力显著增强,扩展性得到了大幅提升,传感器性能全面优化,金属结构亦实现了全方位的改进。
编程环境方面,除了图形化编程外,还支持Python编程。
尽管mBot2与mBot只相差一个字阿卡索,然而它们在硬件和功能上均实现了数倍的提升,堪称全新的产品,我强烈向大家推荐,并且是极力推荐。
童心制物推出的可编程机器人,名为「Ranger 游侠机器人」。
适合年龄:6+
元件:金属元件,100+
造型:3种形态
其扩展性十分卓越,配备了10个可扩展接口,能够与超过500种创客平台零件相匹配,同时兼容乐高积木,以及Arduino和树莓派系统。
编程环境:慧编程(基于Scratch的图形化编程环境)、Python
游侠机器人,作为mBot的升级版本,具备三种不同的构造形态。它同样采用了航空级别的金属部件,这对于培养孩子们的动手实践能力大有裨益。
Ranger游侠机器人运用游戏化与图形化的编程方法,显著提升了孩子们学习编程的热情,同时降低了编程学习的认知难度。在搭建、操控以及编程学习的过程中,Ranger使孩子们能够以轻松愉快的方式接触STEAM教育,顺利步入机器人编程的学习领域,并逐步提升技能,培养了解决问题的能力。
童心制物推出的MAKEBLOCK Ultimate系列,是一款极具创意的可编程机器人。
适合年龄:10+
元件:金属元件,550+
造型:10+
编程环境:慧编程(基于Scratch的图形化编程环境)、Python
Ultimate 2.0 被定位为一款高端可编程机器人套件,内含550余个机械部件和电子组件,能够组装成10种官方规定的形态,亦或更多由创客们自行创作的作品。此外少儿一对一外教哪家好,该套件还与创客平台及Arduino系统兼容,具备了卓越的创造力和扩展潜力。
依托这些元件,官方精心设计了十个既实用又充满趣味的搭建实例。在这些实例中,孩子们能够在玩乐的同时,接触到并学习电子、机械原理的相关知识,还能自主地拼接零件,发挥创意进行拓展。
翻滚坦克
机械蚂蚁
弹射锤
3D扫描台B
3D扫描台A
探测机器人
自平衡机器人
履带机械臂坦克机器人
机械酒保
移动摄影车
(5)科大讯飞编程机器人/编程积木
科大讯飞阿尔法蛋编程机器人 机甲S1
颗粒数:528颗以上,兼容乐高系统;适用年龄:6至12岁儿童;可拼搭的造形包括:一个主要造形(履带式越野车)以及多个辅助造形(如小飞侠、轻甲武士等);编程方式:通过APP进行远程控制,使用阿尔法蛋编程工具,提供图形化编程界面。
科大讯飞推出的阿尔法蛋编程机器人机甲S1配备了超过528颗颗粒,颗粒数量相当可观。尤为值得一提的是,该编程机甲S1的触感与乐高积木高度相似,且能够无缝对接乐高积木。这样的设计为跨品牌、更具创意的拼搭创造了条件。
多种造型可拼搭:
科大讯飞推出的编程机甲S1附带的编程APP内含详细电子手册,为小朋友们提供了便捷的指导,帮助他们组装机器人。组装到一定程度后,APP会引导孩子们进行编程操作。通过拖拽图形化编程界面中的模块,孩子们能够轻松实现机器人动作的编程控制。在此过程中,他们可以尝试不同的元素组合,探索多样化的编程效果。
这是一套以引导为主的关卡布局,旨在让孩子能够轻松入门,无需家长的协助即可掌握动作操控技巧,从零基础开始学习,无需担忧孩子因缺乏基础而难以掌握。
除此之外,编程机甲S1具备手机远程操控特性,不仅能够实现基本的左右、前后转向,还集成了诸如紧急制动、侧滑等多样化动作,并且允许用户自行设定个性化动作。
整体而言,积木的品质相当出色,编程体验也相当不错;加之图形化编程的入门难度适中,使得科大讯飞的编程机甲S1在性价比方面表现卓越,确实值得购买。
此外,科大讯飞还有一款编程机甲GT。
(6)大疆人工智能编程机器人
大疆公司推出的RoboMaster S1,是一款集成了人工智能技术的编程机器人。
适合年龄:8+
46 个编程控制部件、6 类人工智能编程模块
编程环境:Scratch、Python
大疆的机甲大师S1在硬件配置上堪称出色,其四驱动系统、具备感应功能的装甲、高清且低延迟的视觉设备、双轴机械云台、麦克纳姆轮以及高性能电机等,无一不是优质之选。
在组装环节,我们采用了大型模块的拼接方法少儿一对一外教哪家好,这样的组装过程并不繁琐,而且仅限于打造单一形态。然而,这款智能编程机器人的核心并非在于组装,而是集中在编程这一环节。
其传感器种类丰富,达到了46种,能够识别图像、光线、声音以及振动。此外,设备还配备了五核处理器,能够实现多线程的运行模式。
再者,在人工智能编程领域,我们提供了包括线路识别、视觉标签识别、行人识别、掌声识别、姿势识别以及S1机器人识别在内的六种编程模块。借助这些模块,用户甚至能够构建出一个简易的自动驾驶机器人。
在教学领域,大疆的机甲大师S1配备了丰富的编程教学资料和指导手册,这些资源均可免费获取。此外,大疆还将在全国多个城市举办RoboMaster机甲大师赛事,参与者可在实践中交流学习,与众多高手同台竞技,共同展示各自的编程才华,创作独特的技能。
这款大疆的机甲大师S1机器人,具备高度可定制的AI编程功能,适合从孩童时期玩到成年后;它不仅能够满足小学生的兴趣,还能激发大学生的创新思维。
(7)优必选 智能积木编程机器人
优必选公司推出的太空探索月球车视觉版,是一款集智能积木与编程功能于一体的机器人。
适合年龄:6+
颗粒:380+
配有720高清摄像头
编程相关的任务和课程大多围绕航天这一主题展开,对于那些对航天领域抱有浓厚兴趣的朋友们来说,不妨关注一下这些内容。
优必选 (UBTECH)编程玩具侦察坦克智能机器人积木
五、小结
这篇文章撰写历时数日,总结来看,乐高、大疆、makeblock、途道、科大讯飞等品牌的编程机器人或编程积木,各自有着不同的特色和侧重,例如,
乐高编程堪称积木拼接领域的先驱与典范,其拼接技巧与编程能力均值得称赞,因此强烈推荐。
ClicBot对积木拼接技术进行了革新,大幅拓宽了机器人可拼接的想象边界,堪称行业中的创新先锋,值得推荐。
Makeblock所采用的拼接方法亦别具一格,其扩展性与编程能力均表现优异,值得推荐。
大疆的硬件性能卓越,虽然不太强调拼接技术,然而在编程领域,尤其是人工智能编程方面,其空间十分宽广,值得推荐。
该途道所采用的拼接模式与乐高相似,且完全兼容乐高产品,不过其变化更为丰富,性价比亦更为优越,因此值得推荐。
科大讯飞专注于基础入门,其设计类似于乐高积木的拼装方式,编程操作相对简便,因此备受推荐。
请各位找到相应的座位,根据自己的需求进行选购。若遇到任何疑问英语,欢迎在评论区留言,或是直接@宝爸笔记咨询。
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