什么是机器人课?
机器人课是使用教育用编程机器人,来锻炼孩子各项能力的课程。如今在国内外都很火爆,我们课程采用的是国际上先进的教育机器人,乐高EV3.
乐高机器人,是对乐高Mindstorns(头脑风暴)系列的一个通俗称法。要认识乐高机器人就要先了解乐高。
乐高集团是世界著名的玩具制造商,创立至今已有80年的历史,产品畅销全球140个国家,其销量始终列于世界十大玩具之列。乐高积木设计精美且富于变化性,乐高拼砌玩具曾经伴随无数孩子的成长,和其他积木玩具不同的是,乐高公司还拥有广大的成年玩家。在孩子和家长的心目中,乐高代表的是快乐,是无限的想象,是创意的未来。
乐高公司开始出品塑料颗粒的搭建玩具以来,已经发行了90多个系列、10000多套玩具套装,这个数字还在不断被刷新着。几乎每天都有新的乐高零件出现,据不完全统计,乐高零件的种类已经超过了23000种。
乐高公司和麻省理工学院最早在1988年开始合作研发“智慧型可编程化积木”,1998年正式在纽伦堡、伦敦和纽约玩具展中推出Mindstorms和Robotics Ivention System产品(通常被称为RCX)。同年乐高公司开始发行机器人系列玩具,分别在1998年推出RCX 1.0版本机器人,在1999年推出RCX 1.5版本机器人,在2000年推出RCX 2.0版本,2006年乐高公司推出了NXT蓝牙机器人,并在2009年将蓝牙机器人升级为NXT 2.0版本。
EV3是2013年LEGO公司开发的第三代MINDSTORMS机器人。EV3 使孩子比以前更加智能、更加快速且更充满乐趣地拼砌、编程和指挥自己的 LEGO 机器人。按照简单步骤执行操作,并控制驾驶、射击、滑行、走路、奋力前进和旋转的机器人。
学习机器人的原因
对机器人的学习可以锻炼下列能力。
团队合作
在教学中,我们会将孩子分为3到4个人一组。这样孩子就需要在团队合作中,就如何达成目标分组讨论,给自己所在的小组出谋划策。这样的划分能让孩子更有参与感,并且也能和同学之外的孩子进行合作。
思维方法
这看似复杂的机器人,却又如此多简单的零件组成。对于大多数人,可能只是在小时候拼过简单的积木,这样的组合是相当有挑战性的。
而如何通过系统的思维方法,将如此复杂的机器人组合在一起,就是我们要教给孩子的。
动手能力
除了思维方法,还需要孩子具有一定的动手能力,机器人有许多类型的零件,包括传感器、马达、力轴等等。
孩子需要对每一样物理模具的功能进行了解,并将他们组合成自己想要的模样。
编程
孩子可以通过使用远程红外遥控机器人,也可以按下机器人身体上的控制按钮,但孩子会很快发现,还有一种更有魅力的操控,那就是编程。
机器人编程使用图形化的界面,对孩子十分友好。通过使用编程,孩子可以为机器人设定一个工作的模式,让它进行复杂的活动。
解决问题的能力
孩子对机器人熟悉后,一定会有自己的想法,如何让它转圈,如何识别眼前的物体,如何爬台阶,如何攻击,如何发出特定的声音,如何让它的几条腿进行配合。
孩子需要根据自己已经掌握的基础,对机器人的结构和程序进行设计。这就涉及到分解目标,逐步实现目标的过程,这种解决问题的能力对孩子是十分重要的。
原因在于,学校里教的东西大多是简单线性的,而来到社会之后,就会遇到很多复杂的非线性的问题。这也就是为什么很多学习好的学生,在社会上能力平平的原因。
如何
首先我们会使用整体的机器人进行讲解,让孩子有整体的概念。
然后我们会拆分为零件,让孩子逐步明白每个零件是如何发挥作用的。在实践环节,孩子需要分队,将机器人的一部分拼出,直到所有的孩子都明白大致的原理。
所有的机器人组件拼出后,再将其组合成整体的机器人。
这时就可以进入到简单编程的环节。孩子组合出机器人之后,让这个机器人能互动,发挥出智能的作用是很重要的。这让孩子可以感受到动手之后的收获。
零件还可以被组合成不同的模型,在熟悉其中的几个模型之后,孩子对每个零件的作用就有了全面的了解,同时对于简单的编程也有了了解。
这时候就可以分为两个方向,一是可以进行模型的模仿和改造,二是进行复杂的编程。这要根据孩子的兴趣不同而定。这个阶段,孩子的能力会得到很大的锻炼,因为这是模仿之后的创新环节。
当然,这个阶段无疑会是缓慢而又伴随着痛苦的。因为模仿有现成的例子,而自己创新就需要在掌握基础的前提下,发挥自己的想象力。因为机器人的复杂性,孩子会在这个阶段犯很多有益的错误。
正是这些错误,可以让孩子意识到自己的思维的局限性。这也是很好的锻炼孩子系统思维方法的过程。
一些实例
魔方
循线
做蛋糕
日本集合
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