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想象一下这样的场景： 在某学校的一节编程课上，学生们坐在电脑屏幕前，通过操作鼠标，调用模型，便能自由搭建机器人形态，编程完成后，机器人便可在虚拟场景内运行。这一过程中，屏幕上展现的是3D的机器人实时运行效果。 这样的一节课，应用的是“虚拟仿真实验室”产品。它来自腾讯扣叮青少年编程平台，是其6月27日最新发布的机器人编程学习产品。 提及机器人编程，人们首先会想到需要配备机器人硬件产品。但由于机器人硬件设备造价高，所以，学校、家长等需要综合考虑性价比，目前普及效果远不及其它编程品类。 而扣叮此次的新品，则是另辟蹊径，在自身游戏技术为基打造的自研教育引擎加持下，通过“虚拟仿真”解决“实体硬件”的限制，让学生可以“去硬件化”地在线学习机器人编程。 这样既能把机器人编程教育在孩子逻辑思维、算法思维、批判思维、合作思维和创新能力等种种核心素养培养与提升的优势进行保留；也能降低学校的硬件采购与维护成本，让孩子以更低成本、低门槛的方式接触这类教学，也将进一步提升机器人编程教育的普及度。 01 一个思考：为什么是腾讯互娱在做编程教育？ 在大部分人的认知中，腾讯互动娱乐事业群的主业是游戏。那么，他们为什么要“不务正业”的切入编程教育领域？带着这样的困惑，我们联系了腾讯互娱青少年业务中心总监、扣叮负责人张帅进行了深度探讨，试图寻找到答案。
据张帅介绍，跨行业做编程教育并不是临时起意，“腾讯作为一家以科技+文化为基础的互联网公司，一直重视在科技领域的投入，也很关注青少年科创教育领域的发展“。早在2017年，腾讯就成立了“腾讯青年发展委员会”，希望为青少年打造面向未来的创新成长平台，让科学和艺术成为孩子追求的“新时尚”。 随后也陆续推出“腾讯青少年科学小会”“青少年周”等系列青年活动项目。也早在偏远地区学生数字素养和创意表达提升方面，做积极探索。 腾讯扣叮成立背后的初衷也源于此。张帅表示：“我们希望能够成为孩子们的后盾之一，通过“连接”的能力，从技术、环境、平台、工具等多维角度出发，为孩子们、为科创教育，构建更具普惠性的教育工具”。 谈及为什么是互动娱乐来做，貌似与游戏主业“南辕北辙”的青少年编程工具，张帅则认为这是意料之中的“殊路同归”。 游戏行业经过20年的产业发展，所积累下来的技术体系，是一个能够极致调用芯片算力、图像显示、网络带宽、交互技术等当前科技能力的技术种群，这些技术在发展和积累中，所带来的溢出效益也逐渐显著。“游戏有技术，市场有需求，将这些技术势能运用在教育场景中，并不是一件意料之外的事情”。 本着发挥技术和数字能力的专长，以更普适的工具，降低人工智能、编程学习门槛的愿景，2019年腾讯推出了自研的青少年编程学习平台“腾讯扣叮”。希望通过寓教于乐的方式，激发青少年学习兴趣，助力下一代科技人才的培养。过去几年，腾讯扣叮也以深圳为出发点，通过公益活动“腾讯青少年人工智能追梦营”辐射全国，不仅公益进入全国100多个地区的2000多所学校，助力开展教育普惠；还深入到沧源、吉安、恩施等偏远地区惠及了数万名乡村孩子，成为许多孩子入门编程的“第一课”。 02 游戏技术被应用在编程课上 而此次，扣叮推出的“虚拟仿真实验室”，则是扣叮的又一个跨越——游戏技术被应用在编程课上。 据张帅回忆，在“虚拟仿真实验室”立项之前，团队与8个不同地区的教育局、一线师生、高校做过调研交流。北师大未来教育高精尖创新中心的卢宇教授就表示：“人工智能、计算思维等教育当中，越来越强调通过虚拟仿真环境，完成对于实践环节高效的设计以及学生的实操能力培养。腾讯做 '虚拟仿真实验室’抓的方向和对优势领域的发挥都十分精准，也确实能降低编程及人工智能教育开展的成本。” 据“SPARK 2022” 腾讯游戏发布会“腾讯扣叮·虚拟仿真实验室“发布环节的介绍，该产品在游戏技术加持下，提供“虚拟硬件高仿真模拟”、“低性能机房支持”、“高精尖AI能力教育化”三大核心支持，将助力青少年、学校及教育单位，以更低成本、低门槛、高沉浸的方式，接触并学习前沿的机器人编程知识。” 具体而言，“虚拟仿真实验室”将给机器人编程教育带来两方面优势： 最直接的是对学校来说，降低老师、学生的准入门槛：以往，机器人编程因机器人硬件成本问题全国范围普及度较低，学校开课成本及教学成本压力坡大。而虚拟仿真实验室在腾讯自研的“腾讯游戏织梦引擎”的支持下，除了能带来“虚拟硬件高仿真模拟”的技术支持，还能为产品提供机器人硬件组装、机器人运动编辑、人工智能能力、积木编程能力等方面的技术支持。也就是有了“虚拟仿真实验室”，学生、老师们无需实体机器人硬件设备，在线上就可以完成仿真机器人搭建、编程以及模拟运行等内容。同时，该引擎也提升了其对软件运行环境的适配度，让新品能在不同配置的电脑里正常运行，顺畅学习。  其二，可以提升机器人编程教育的普及度，张帅举例：往常的STEAM教学课堂中，因硬件设备不足往往是一个桌子6个孩子共用一套硬件。而基本每个学生都会有电脑，“虚拟仿真实验室”上线之后，老师在线上就可以完成机器人搭建、编程及机器人运行步骤的教学演示。学生基于基础学习，还能在丰富的仿真硬件模型库里，零成本拥有自己的Robotics X Max 机器人，并通过编程创作、改装机器人，在虚拟火星场景中探索火星地形、完成科研任务。如此从构建、编程再到运行、调试、实践的机器人编程学习全环节，都可以被放置到这个虚拟仿真环境中完成，将对机器人编程教育的普及带来很大推动。
同时张帅还特别强调，虚拟仿真硬件编程学习平台,是能够和硬件共存的。因为这类虚拟硬件的学习方式，无法锻炼学生在现实生活中的动手操作能力（灵活动手组装实体机器人），所以学生要更好的进行机器人编程发展，还是需要软、硬件教学相互补充。“长远来看，机器人编程教育普及度提高，对硬件供应市场也是有利的”张帅认为。 据张帅透露，虚拟仿真实验室计划9月上线，将进入1500多所中小学课堂中，惠及100多万名学生，助力教育部门、学校减轻机器人硬件编程开课成本压力与教学门槛。后续还计划进入更多地区的中小学校园，助力全国尤其偏远地区的人工智能教育的落地普及。 03 一个目标：“即使是体育老师，也能在预习一天的情况下，上好一节编程课” 扣叮内部有一个目标是争取实现“即使是体育老师，也能在预习一天的情况下，上好一节编程课”。张帅非常认真的向我们分享了，他们是怎样一步步努力实现这个看似“拍脑袋”的目标： “体育老师”只是一个夸张的比喻，实际上是因为在深入偏远欠发达地区，时常遇到一些非编程专业甚至非计算机专业的信息课任职老师。“要想把普及工作做好，既要抓孩子，也需要解决这种师资问题”，因此扣叮在产品打造、课程建立和公益活动三个维度都进行了优化发力。 在产品优化上，需要让0基础的老师、学生也能启蒙兴趣—学习理解—轻松上手，为此扣叮结合腾讯多年的游戏业务积累，创新的把游戏技术和编程教学相结合。同时，结合游戏IP资产，在素材库中加入IP、人物、场景等元素，以寓教于乐的方式让老师、学生提升学习兴趣。 在课程打造上，扣叮没有选择单打独斗，而是结合各地的实际需求，与专业的教育类高校、机构合作开发定制化课程内容。这种“企、校”合作的共建方式下，企业的技术优势与高校的学术、教育专业力，可以优势互补各展所长。由此，扣叮先后与北师大学、华南师大等6所高等师范院校及教育机构，共打造了400余节师、生免费编程课程。 而在追梦营公益活动上，则不强调选拔，拔优，更多的是鼓励参与、鼓励创作、鼓励实践，让孩子们都能行动起来，从第一行代码开始，注重学习与实践的结合。比如在比赛活动题目设计上，会设置“课题“而非”考题“，用“智慧未来”、“智慧家乡”等新颖主题，引导孩子自主创意能力，而不是一份标准的模范答案。
诚然，距离真正实现这个目标还有很长一段距离，但这个过程也让我们看到了腾讯为编程教学普及所做的扎实努力与游戏技术、思维，应用在教育领域所带来的无限可能性。 04 技术的开源，从生产端角度进一步推动人工智能教育普及 正如卢教授所提到的，在人工智能、计算思维等教育当中，越来越强调通过虚拟仿真技术，完成更为低廉、高效能的实践学习。游戏引擎所带来的虚拟仿真体验，不仅能运用在机器人编程方面，甚至在传统教育场景中的物、化、生实验场景，若能运用引擎技术对实验画面、实验结果进行仿真模拟，也将帮助改善实验器材购买、管理的成本压力及一定的实验事故安全隐患。 对此张帅表示，希望游戏技术能在这方面，更进一步助力人工智能教育普及的推动。今年我们会先在市场上进行验证与迭代技术。后续织梦引擎的底层技术支持更为成熟时，会计划开源给业内伙伴使用。他还进一步分析：“教育垂直厂商去做虚拟仿真类软、硬件教学工具，普遍会针对某个特定教学需求去做定制研发。但这种虚拟仿真类的定制研发对应的则是人力、技术投入、时间等种种成本的长期支出，从投资回报的角度，厂商难免会产生顾虑”。 可以想象的是，若是有一个开源的底层的技术进行支持的话，将会从生产端的角度大大降低虚拟仿真类教育产品的研发成本，进一步推动人工智能教育的普及。 深聊的最后，张帅表示：“我们团队更多是'扮演好’技术输出、技术解决方案提供的角色。我们深知，下一代科技素养的普遍提升、人工智能教育的普及都还有很长的路要走，这个路阻且长的过程，需要社会多方的加入与密切结合才能把它做好。” END |
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