浅谈中小学机器人技术教育的硬件普及

2020-12-29梁远海

新课程·上旬 2020年36期

关键词：中小学

梁远海

摘要：先提出中小学机器人技术教育因为普及不够，整体提高也困难，然后分析了有利于普及的三类智能硬件产品，最后认为机器人技术教育只在最基本的搭建和编程上需要学校来普及。

关键词：中小学;机器人技术教育;硬件普及

一、绪论

中小学机器人技术教育发展至今，在一些发达地区很红火，而众多偏远地区还偏冷清，这种冰火两重天的现状需要改变，因为教育首先要普及，然后才是提高。而要普及机器人技术教育，可以考虑先从源头上做一番梳理。

二、中小学机器人技术教育需要什么样的硬件

要在中小学普及机器人技术教育，首先是硬件成本不能太贵。以前由于机器人配套组件的价格比较昂贵，单机价格都在数万元以上，另外传感器、主机模块等一些配件价格也非常昂贵，许多学校因为资金问题，机器人不够，很多学生共用一个机器人，这样的学习效果非常差。其次是教学门槛不能太高。最好是既整合了机械、电子方面的东西，又可以很快地上手进行软件的编程。为什么需要这样一个机器人呢？因为在传统的机械电子行业，你往往需要做大量的工作来进行基础的搭建，如元件的选型、搭配，电路板的成型、焊接等等。虽然这些事都不太难，但也不太容易。大量的工作集合在一起，就造成了一个结果，除非你有比较成熟的专业技术背景，否则会比较难以入手。但是，大部分中小学生的初衷只是想做个自己的机器人，最美好的愿望就是发出一条指令，它就动一动。谁会希望這背后还有其他不相关的一百零一件麻烦事等着你去做？

2005年起，从有着电子积木之称的Arduino系列主板开始，众多易学易用的机器人硬件出现了，替你解决掉了这一百零一件麻烦事，让你可以很快地进入发挥想象力的空间：不再需要为电路板、机械方面的麻烦事耗费大量的精力。模块化的元件、统一易用的接口、高强度的机械部件，都让你能够很好地发挥自己的想象力，很快地组装成属于自己的机器人并为它编写程序。

三、适用于中小学机器人技术教育的三类硬件产品分析

如果不考虑一些只出售整体的机器人套件而不单独出售基础单片机板的品牌类型（因为成本偏高不利于普及），目前用于国内中小学机器人技术教育的基础单片机板，从自带功能（即自身性能及集成功能）来说大体上可分为三类产品：

第一类，Arduino系列主板;

第二类，Micro：bit/掌控板/光环板;

第三类，树莓派/虚谷号。

其中Arduino系列主板的自带功能最弱，Micro：bit/掌控板/光环板则次之，树莓派/虚谷号最强。

但这三类产品都能满足中小学机器人技术基础教育对执行功能和课程设计的需求。

1.从硬件成本的角度分析

满足同样执行功能需求下硬件成本低的产品更有利于普及。

其中Arduino系列主板成本最低、Micro：bit/掌控板/光环板则次之，树莓派/虚谷号最高。

以做一个基础的智能机器人小车为例：

（1）Arduino+零配件，硬件100元左右（主板选国内厂商兼容版本可以实现，如果主板选国外原版则会贵一些），但在此成本限制下只能用低成本的红外线遥控方式。