摘要：本文對虛擬機器人軟件的產(chǎn)生背景進行了闡述，介紹了虛擬機器人軟件的發(fā)展現(xiàn)狀，并著重研究虛擬機器人軟件的內(nèi)在效益價值，以及如何更好地發(fā)揮提高其價值效益。
　　關鍵詞：機器人教育；虛擬機器人；軟件
　　
　　● 產(chǎn)生背景及功能
　　
　　本文所指虛擬機器人軟件是指適應于我國當前中小學機器人教育的一種軟件。我國從上世紀90年代末期開始進行中小學的機器人教育活動，伴隨著機器人教育活動的深入開展，適用于機器人教育的相關器材和工具也不斷發(fā)展。近些年出現(xiàn)的虛擬機器人軟件，在原來機器人編程平臺的基礎上，增加了用計算機模擬機器人競賽或者模擬機器人行為活動的功能，使得機器人程序的執(zhí)行效果可以直接在計算機虛擬平臺上演示，它使得僅通過一臺計算機，就可完成機器人從搭建、編程到調(diào)試運行的全過程。
　　虛擬機器人軟件一般具有四大功能：①建立虛擬仿真場景；②組裝虛擬機器人；③編寫機器人程序；④在仿真環(huán)境下調(diào)試運行機器人。
　　
　　● 應用現(xiàn)狀
　　
　　1.逐步得到認可
　　近年來虛擬機器人軟件不斷得到市場的認可，其應用與普及越來越廣，特別是近兩年，我國很多省市級城市都為該項目設立了專項資金，如廣東省韶關市為全市每所學校配備了此類軟件。采用虛擬機器人軟件開展比賽的項目也開始出現(xiàn)在各種機器人比賽中，這反映出虛擬機器人軟件得到了各級相關教育主管部門及教育機構的認可。
　　2.推廣大有可為
　　雖然虛擬機器人軟件不再是個新鮮事物，但相對于實體機器人的開展情況來說，虛擬機器人的推廣空間還很大。就筆者所在的深圳市南山區(qū)來說，該區(qū)為廣東省推進教育現(xiàn)代化先進區(qū)，早在2000年就有學校開始機器人教育活動，至今全區(qū)開展機器人教育活動的學校達二十多所，在各級機器人競賽中取得的成績也非常優(yōu)異，但其中使用了虛擬機器人軟件的學校還不到一半。而其他地區(qū)的情況也大致如此，在2010年5月廣東省第七屆中小學電腦機器人大賽中，對二十支來自廣東各地的參賽隊伍進行了問卷調(diào)查，其中有十二支隊伍所在學校沒有使用過虛擬機器人軟件。
　　
　　● 開展的價值與意義
　　
　　虛擬機器人軟件對當前我國中小學機器人教育活動的開展具有極高的內(nèi)在價值，這可從以下幾方面看出。
　　1.使用成本低，降低進入門檻
　　在以往機器人活動的開展中，主要采用的是實體機器人，學校每年在此活動上的投入成本比較高，主要表現(xiàn)在機器人購置成本、機器人場地置換成本、機器人維護成本上，而近年來通過購置虛擬機器人軟件大大節(jié)約了成本，表1是一款虛擬機器人軟件與一款實體機器人成本開支的比較。
　　表2是目前市場主流的幾款實體機器人和虛擬機器人軟件的使用成本比較，更能反映出虛擬機器人軟件的成本優(yōu)勢。
　　2.方便教學活動的組織與開展
　?。?）場地安排更方便
　　虛擬機器人教學的開展只需要利用現(xiàn)有計算機機房即可，因為機器人的搭建、編程及調(diào)試僅需一臺計算機即可完成，所以只要計算機機房保證良好運轉，一個班的教學活動就能順利開展。而實物機器人在調(diào)試時需要在實際場地上運行，在面向更多學生開展活動時場地的限制會導致學生沒有足夠的調(diào)試時間，學生往往不能成功完成任務，學習效率大打折扣。
　?。?）抗干擾性強
　　由于虛擬機器人的運行環(huán)境是在計算機中模擬，所以教學活動不像實體機器人，易受現(xiàn)場光線、磁場、地面起伏等因素的影響。
　　（3）教學實施更為靈活方便
　　采用虛擬機器人軟件，可以隨時方便靈活地開展不同程度或不同性質的機器人教學活動。比如，對小學生，可以僅使用簡單的傳感器，或者采用簡單的場地，而對中學生則可采用更復雜的機器人搭建結構或者提供更復雜的場地訓練圖，而這一切僅僅通過點擊鼠標即可完成。而在開展實物機器人教學時，面對不同的教學內(nèi)容，每次活動前后都要花費大量的時間進行器材以及場地的準備和整理，教師的工作量非常巨大。
　　3.在培養(yǎng)學生編程技能上具有優(yōu)勢
　　通過對我校七、八年級學生在機器人活動開展中的學習效果分析，我們發(fā)現(xiàn)兩種形式各有優(yōu)劣（如表3）。
　　
　　● 存在的不足及解決方法
　　
　　虛擬機器人軟件也存在一些不足之處，在實際研究過程中發(fā)現(xiàn)，相對實物機器人教學，虛擬機器人主要在調(diào)動學生學習興趣，培養(yǎng)學生動手能力，培養(yǎng)團隊合作精神幾個方面存在劣勢。在實際活動中我總結出了一些避免或減少不足的經(jīng)驗。
　　1.采用任務式教學，激發(fā)學生學習主動性
　　學習虛擬機器人因為面對的是計算機，學生的興趣肯定不如面對看得見摸得著的實體機器人，那么在教學中可以通過設置一系列由易至難的任務引導學生學習，讓學生在完成任務中體會成功，任務難度的提高還能激發(fā)學生的挑戰(zhàn)欲。同時可以開展對抗賽，如虛擬足球、虛擬滅火等都非常適合開展比賽，讓學生在競技中體會快樂，激發(fā)興趣。
　　
　　2.引入團隊模式，培養(yǎng)學生合作精神
　　我們學校進行了多次虛擬足球聯(lián)賽，采用３對3的競賽模式，要求三名學生一組，每名學生各自編制一個機器人和其他隊員協(xié)同比賽。很好地培養(yǎng)了學生的團隊合作能力。
　　3.輔以實物機器人教學，全面提高學生能力
　　學生通過虛擬機器人軟件掌握到一定基礎知識和技能后，有條件的學校要輔以實物機器人教學，特別是在動手能力上的培養(yǎng)非常必要。