騰訊“織夢”：當游戲技術(shù)被應(yīng)用在人工智能教育上

　　來源|多知網(wǎng)

　　作者|徐晶晶

　　圖片來源|騰訊扣叮

　　想象一下這樣的場景：

　　在某學校的一節(jié)編程課上，學生們坐在電腦屏幕前，通過操作鼠標，調(diào)用模型，便能自由搭建機器人形態(tài)，編程完成后，機器人便可在虛擬場景內(nèi)運行。這一過程中，屏幕上展現(xiàn)的是3D的機器人實時運行效果。

　　這樣的一節(jié)課，應(yīng)用的是“虛擬仿真實驗室”產(chǎn)品。它來自騰訊扣叮青少年編程平臺，是其6月27日最新發(fā)布的機器人編程學習產(chǎn)品。

　　提及機器人編程，人們首先會想到需要配備機器人硬件產(chǎn)品。但由于機器人硬件設(shè)備造價高，所以，學校、家長等需要綜合考慮性價比，目前普及效果遠不及其它編程品類。

　　而扣叮此次的新品，則是另辟蹊徑，在自身游戲技術(shù)為基打造的自研教育引擎加持下，通過“虛擬仿真”解決“實體硬件”的限制，讓學生可以“去硬件化”地在線學習機器人編程。

　　這樣既能把機器人編程教育在孩子邏輯思維、算法思維、批判思維、合作思維和創(chuàng)新能力等種種核心素養(yǎng)培養(yǎng)與提升的優(yōu)勢進行保留;也能降低學校的硬件采購與維護成本，讓孩子以更低成本、低門檻的方式接觸這類教學，也將進一步提升機器人編程教育的普及度。

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　　一個思考：為什么是騰訊互娛在做編程教育?

　　在大部分人的認知中，騰訊互動娛樂事業(yè)群的主業(yè)是游戲。那么，他們?yōu)槭裁匆?ldquo;不務(wù)正業(yè)”的切入編程教育領(lǐng)域?帶著這樣的困惑，我們聯(lián)系了騰訊互娛青少年業(yè)務(wù)中心總監(jiān)、扣叮負責人張帥進行了深度探討，試圖尋找到答案。

　　據(jù)張帥介紹，跨行業(yè)做編程教育并不是臨時起意，“騰訊作為一家以科技+文化為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)公司，一直重視在科技領(lǐng)域的投入，也很關(guān)注青少年科創(chuàng)教育領(lǐng)域的發(fā)展“。早在2017年，騰訊就成立了“騰訊青年發(fā)展委員會”，希望為青少年打造面向未來的創(chuàng)新成長平臺，讓科學和藝術(shù)成為孩子追求的“新時尚”。 隨后也陸續(xù)推出“騰訊青少年科學小會”“青少年周”等系列青年活動項目。也早在偏遠地區(qū)學生數(shù)字素養(yǎng)和創(chuàng)意表達提升方面，做積極探索。

　　騰訊扣叮成立背后的初衷也源于此。張帥表示：“我們希望能夠成為孩子們的后盾之一，通過“連接”的能力，從技術(shù)、環(huán)境、平臺、工具等多維角度出發(fā)，為孩子們、為科創(chuàng)教育，構(gòu)建更具普惠性的教育工具”。

　　談及為什么是互動娛樂來做，貌似與游戲主業(yè)“南轅北轍”的青少年編程工具，張帥則認為這是意料之中的“殊路同歸”。 游戲行業(yè)經(jīng)過20年的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，所積累下來的技術(shù)體系，是一個能夠極致調(diào)用芯片算力、圖像顯示、網(wǎng)絡(luò)帶寬、交互技術(shù)等當前科技能力的技術(shù)種群，這些技術(shù)在發(fā)展和積累中，所帶來的溢出效益也逐漸顯著。“游戲有技術(shù)，市場有需求，將這些技術(shù)勢能運用在教育場景中，并不是一件意料之外的事情”。

　　本著發(fā)揮技術(shù)和數(shù)字能力的專長，以更普適的工具，降低人工智能、編程學習門檻的愿景，2019年騰訊推出了自研的青少年編程學習平臺“騰訊扣叮”。希望通過寓教于樂的方式，激發(fā)青少年學習興趣，助力下一代科技人才的培養(yǎng)。過去幾年，騰訊扣叮也以深圳為出發(fā)點，通過公益活動“騰訊青少年人工智能追夢營”輻射全國，不僅公益進入全國100多個地區(qū)的2000多所學校，助力開展教育普惠;還深入到滄源、吉安、恩施等偏遠地區(qū)惠及了數(shù)萬名鄉(xiāng)村孩子，成為許多孩子入門編程的“第一課”。

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　　游戲技術(shù)被應(yīng)用在編程課上

　　而此次，扣叮推出的“虛擬仿真實驗室”，則是扣叮的又一個跨越——游戲技術(shù)被應(yīng)用在編程課上。

　　據(jù)張帥回憶，在“虛擬仿真實驗室”立項之前，團隊與8個不同地區(qū)的教育局、一線師生、高校做過調(diào)研交流。北師大未來教育高精尖創(chuàng)新中心的盧宇教授就表示：“人工智能、計算思維等教育當中，越來越強調(diào)通過虛擬仿真環(huán)境，完成對于實踐環(huán)節(jié)高效的設(shè)計以及學生的實操能力培養(yǎng)。騰訊做 ‘虛擬仿真實驗室’抓的方向和對優(yōu)勢領(lǐng)域的發(fā)揮都十分精準，也確實能降低編程及人工智能教育開展的成本。”

　　據(jù)“SPARK 2022” 騰訊游戲發(fā)布會“騰訊扣叮·虛擬仿真實驗室“發(fā)布環(huán)節(jié)的介紹，該產(chǎn)品在游戲技術(shù)加持下，提供“虛擬硬件高仿真模擬”、“低性能機房支持”、“高精尖AI能力教育化”三大核心支持，將助力青少年、學校及教育單位，以更低成本、低門檻、高沉浸的方式，接觸并學習前沿的機器人編程知識。”

　　具體而言，“虛擬仿真實驗室”將給機器人編程教育帶來兩方面優(yōu)勢：

　　最直接的是對學校來說，降低老師、學生的準入門檻：以往，機器人編程因機器人硬件成本問題全國范圍普及度較低，學校開課成本及教學成本壓力坡大。而虛擬仿真實驗室在騰訊自研的“騰訊游戲織夢引擎”的支持下，除了能帶來“虛擬硬件高仿真模擬”的技術(shù)支持，還能為產(chǎn)品提供機器人硬件組裝、機器人運動編輯、人工智能能力、積木編程能力等方面的技術(shù)支持。也就是有了“虛擬仿真實驗室”，學生、老師們無需實體機器人硬件設(shè)備，在線上就可以完成仿真機器人搭建、編程以及模擬運行等內(nèi)容。同時，該引擎也提升了其對軟件運行環(huán)境的適配度，讓新品能在不同配置的電腦里正常運行，順暢學習。

　　其二，可以提升機器人編程教育的普及度，張帥舉例：往常的STEAM教學課堂中，因硬件設(shè)備不足往往是一個桌子6個孩子共用一套硬件。而基本每個學生都會有電腦，“虛擬仿真實驗室”上線之后，老師在線上就可以完成機器人搭建、編程及機器人運行步驟的教學演示。學生基于基礎(chǔ)學習，還能在豐富的仿真硬件模型庫里，零成本擁有自己的Robotics X Max 機器人，并通過編程創(chuàng)作、改裝機器人，在虛擬火星場景中探索火星地形、完成科研任務(wù)。如此從構(gòu)建、編程再到運行、調(diào)試、實踐的機器人編程學習全環(huán)節(jié)，都可以被放置到這個虛擬仿真環(huán)境中完成，將對機器人編程教育的普及帶來很大推動。

　　同時張帥還特別強調(diào)，虛擬仿真硬件編程學習平臺,是能夠和硬件共存的。因為這類虛擬硬件的學習方式，無法鍛煉學生在現(xiàn)實生活中的動手操作能力(靈活動手組裝實體機器人)，所以學生要更好的進行機器人編程發(fā)展，還是需要軟、硬件教學相互補充。“長遠來看，機器人編程教育普及度提高，對硬件供應(yīng)市場也是有利的”張帥認為。

　　據(jù)張帥透露，虛擬仿真實驗室計劃9月上線，將進入1500多所中小學課堂中，惠及100多萬名學生，助力教育部門、學校減輕機器人硬件編程開課成本壓力與教學門檻。后續(xù)還計劃進入更多地區(qū)的中小學校園，助力全國尤其偏遠地區(qū)的人工智能教育的落地普及。

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　　一個目標：“即使是體育老師，也能在預(yù)習一天的情況下，上好一節(jié)編程課”

　　扣叮內(nèi)部有一個目標是爭取實現(xiàn)“即使是體育老師，也能在預(yù)習一天的情況下，上好一節(jié)編程課”。張帥非常認真的向我們分享了，他們是怎樣一步步努力實現(xiàn)這個看似“拍腦袋”的目標：

　　“體育老師”只是一個夸張的比喻，實際上是因為在深入偏遠欠發(fā)達地區(qū)，時常遇到一些非編程專業(yè)甚至非計算機專業(yè)的信息課任職老師。“要想把普及工作做好，既要抓孩子，也需要解決這種師資問題”，因此扣叮在產(chǎn)品打造、課程建立和公益活動三個維度都進行了優(yōu)化發(fā)力。

　　在產(chǎn)品優(yōu)化上，需要讓0基礎(chǔ)的老師、學生也能啟蒙興趣—學習理解—輕松上手，為此扣叮結(jié)合騰訊多年的游戲業(yè)務(wù)積累，創(chuàng)新的把游戲技術(shù)和編程教學相結(jié)合。同時，結(jié)合游戲IP資產(chǎn)，在素材庫中加入IP、人物、場景等元素，以寓教于樂的方式讓老師、學生提升學習興趣。

　　在課程打造上，扣叮沒有選擇單打獨斗，而是結(jié)合各地的實際需求，與專業(yè)的教育類高校、機構(gòu)合作開發(fā)定制化課程內(nèi)容。這種“企、校”合作的共建方式下，企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢與高校的學術(shù)、教育專業(yè)力，可以優(yōu)勢互補各展所長。由此，扣叮先后與北師大學、華南師大等6所高等師范院校及教育機構(gòu)，共打造了400余節(jié)師、生免費編程課程。

　　而在追夢營公益活動上，則不強調(diào)選拔，拔優(yōu)，更多的是鼓勵參與、鼓勵創(chuàng)作、鼓勵實踐，讓孩子們都能行動起來，從第一行代碼開始，注重學習與實踐的結(jié)合。比如在比賽活動題目設(shè)計上，會設(shè)置“課題“而非”考題“，用“智慧未來”、“智慧家鄉(xiāng)”等新穎主題，引導(dǎo)孩子自主創(chuàng)意能力，而不是一份標準的模范答案。

　　誠然，距離真正實現(xiàn)這個目標還有很長一段距離，但這個過程也讓我們看到了騰訊為編程教學普及所做的扎實努力與游戲技術(shù)、思維，應(yīng)用在教育領(lǐng)域所帶來的無限可能性。

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　　技術(shù)的開源，從生產(chǎn)端角度進一步推動人工智能教育普及

　　正如盧教授所提到的，在人工智能、計算思維等教育當中，越來越強調(diào)通過虛擬仿真技術(shù)，完成更為低廉、高效能的實踐學習。游戲引擎所帶來的虛擬仿真體驗，不僅能運用在機器人編程方面，甚至在傳統(tǒng)教育場景中的物、化、生實驗場景，若能運用引擎技術(shù)對實驗畫面、實驗結(jié)果進行仿真模擬，也將幫助改善實驗器材購買、管理的成本壓力及一定的實驗事故安全隱患。

　　對此張帥表示，希望游戲技術(shù)能在這方面，更進一步助力人工智能教育普及的推動。今年我們會先在市場上進行驗證與迭代技術(shù)。后續(xù)織夢引擎的底層技術(shù)支持更為成熟時，會計劃開源給業(yè)內(nèi)伙伴使用。他還進一步分析：“教育垂直廠商去做虛擬仿真類軟、硬件教學工具，普遍會針對某個特定教學需求去做定制研發(fā)。但這種虛擬仿真類的定制研發(fā)對應(yīng)的則是人力、技術(shù)投入、時間等種種成本的長期支出，從投資回報的角度，廠商難免會產(chǎn)生顧慮”。

　　可以想象的是，若是有一個開源的底層的技術(shù)進行支持的話，將會從生產(chǎn)端的角度大大降低虛擬仿真類教育產(chǎn)品的研發(fā)成本，進一步推動人工智能教育的普及。

　　深聊的最后，張帥表示：“我們團隊更多是‘扮演好’技術(shù)輸出、技術(shù)解決方案提供的角色。我們深知，下一代科技素養(yǎng)的普遍提升、人工智能教育的普及都還有很長的路要走，這個路阻且長的過程，需要社會多方的加入與密切結(jié)合才能把它做好。”

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　　本文作者：徐晶晶