「機器英雄」C位出道:今年夏天是屬於少年編程家的高光時刻!
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「我們學習編程,就是為了給計算機編輯指令幫助我們完成一些複雜或者難以做到的事情。計算機不像人,它不具備思考能力,這也正是我們人與計算機的差別。所謂「編程思維(computational thinking)」就是理解問題—找出路徑的思維過程。」
變!變!變!用生活中隨手可見的物品,再加上編程軟體和開源模塊,就可以設計製作一個機器人原型。通過一隻普通的手套進行指揮控制,在小學階段就讓機器人設計變成現實,這就是創未來創客中心Spider-X編程夏令營!
經過7天的創造力過程,Spider-X編程小分隊讓12個專屬機器人英雄「活」起來,7天中充滿動手製作、邏輯搭建、想像力和智能編程,讓這個解決問題的過程,充滿樂趣又高級~
7月9日~15日,創未來青少年創客中心舉辦「Spider-X編程夏令營之12個機器英雄」,中科院計算機研究所王強老師帶來他研發的Linkboy圖形化編程軟體,學員們運用編程平台,鏈接搭配Arduino訂製硬體模塊和各種易操作的晶元和感測器元件。
出色地完成了12種風格迥異,功能豐富的格鬥機器人,並策劃組織了一場精彩的戶外結業宣講活動,收穫了無數觀眾的喝彩和點贊。8月12日-18日,Spider-X編程夏令營第二期即全新招募!
下面是屬於每一位Spider—X編程營成員的的編程日誌。
手稿博物書:翻開編程營的第一章
開營之初,營員們與中科院計算機研究所機器人研究領域的專家王強老師進行線上互動,通過線上線下相結合的方式展開編程技能的學習。啟了自己的「編程手稿博物書」,並按照同學們的能力和性格匹配進行小組協作。
為了讓組成員之間有更深入的了解,創未來原型設計師Kiwi還帶領同學們進行了ID設計與自我介紹。充滿幻想的黑客科幻畫風派,抽象派畫風,組內差異讓合作充滿了多樣性和期待。
Mini機器人是培養同學們編程興趣的第一步,Kiwi希望學生通過設計圖繪製,機體拼裝,電路連接,外形設計,團隊合作等一系列步驟完成第一個機器人的設計製作,以此來幫助大家縮短與機器人之間的距離,初步培養編程興趣。
每位成員都有與眾不同的設計思路:從呼籲環保的綠巨人機器人,再到酷炫的鋼鐵俠,還有可愛的大眼萌,多彩的外觀設計展現了成員們的思維創新能力和動手能力,將自己對機器人的靈感成功轉化為科技成果。
豐富的午餐派對後,成員們迎來進階版設計「吃錢機器人」。在協作與配合中,打開機器人設計思路,並且獲得首個機器人勳章。
機器人設計:從視覺思維到工程搭建
通過第一天的小試牛刀,大家對機器人的設計圖繪製、結構搭建等內容都有了基礎的認識。包括顏色搭配、結構設計等內容,即時學習後就進行動手和實踐操作。
怎樣從視覺思維轉換為工程搭建?小設計師們第二天的主要任務是巨型機器人搭建,讓一個機器人立起來。要求這個立起來的機器人高度超過2米,且結構穩固,具備一定功能與特性。
任務確定後,同學門首先進行設計圖繪製,進行組內分工,小組成員利用一切工具和材料將自己的設計變成可觸摸的模型,經過一次又一次的嘗試,找到解決問題的最佳答案。
團隊的力量總是最強大的,每個小組都設計了自己的隊名和隊徽,「帥哥共合國」和「精兵強將」兩個超強戰隊橫空出世!
「帥哥共合國」隊完成的機器人成功達到兩米;「精兵強將」組的機器人每個關節都可以活動,堪稱最靈活的機器人。
入門圖形化編程:認識Linkboy軟體和元件
如果說前兩天的機器人製作屬於模型製作的入門級,那麼在第三天就開始進行真正的編程學習。本次的編程營使用的是中科院計算機研究所王強老師主導設計的Linkboy。
Linkboy是一種高度模塊化的電子積木,綜合了圖形化編程、電子模塊和機械構件,支持開源硬體平台Arduino程序,避免了原有編程中寫代碼的繁瑣和高門檻,可以把軟體、電子模塊進行深度整合,更適合入門級創客和中小學生。
挑戰任務是:用Linkboy編寫一個紅燈和藍燈亮起和熄滅的程序,並且找到相應的元器件,按照自己編寫的程序安裝,直到兩個燈都正常閃爍為止。
在首次元件安裝過程中,大家都出現了很多小問題,有的只有一個燈亮,有的點亮時間過短,有的燈不會準確的熄滅。在反覆測試與練習中,學員們耐心細緻的按照程序進行檢測,最後讓小燈閃爍起來,獲得了首次編程的成就感。
進入Linkboy的編程界面,首先需要創建自己的一個主板,然後在材料盒中找到與Linkboy中相應的元件。
認識元件和軟體是學習Linkboy編程的第一步,在學員們開始學習真正的編程程序時,第一個要學習的內容是畫程序圖,了解計算機語言的邏輯,從命令的開始到結束。
一個完整的程序圖需要經過輸入,運算,判斷,輸出等幾個步驟,在講解完畢之後,學員們要以在自動售貨機上購買商品為例,畫出自己的程序圖。雖然一開始有幾處小錯誤,但是在老師的指導下,學員們都畫出了正確的程序圖。
編程與VR技術:互動式體驗
機器人還能與哪些功能跨界組合?小設計師們前往海爾雲谷體驗VR技術。
通過VR技術的親身體驗,同學們對於編程技術的實際應用有了更深一層的理解,原來現實和虛擬之間的交互也是可以通過編程來製作與設計。
直觀的VR展示讓同學們在下午的遙控小車製作中頗受啟發,所以在製作遙控小車時通過編程為普通的小車加入遙控的感應元件,實現了遠程操控小車運行。加入了遙控的原件後,讓原本普通的小車頓時靈活了起來,遙控端就能實現小車的前進後退、左右轉向的功能。
功能設計:有意識的自動避障車
夏令營的第五天是編程學習的關鍵一天,當天的探索任務是學員們要學習小車循跡運行,當小車運行到懸崖邊的時候能夠自動停止,這對學員們來說是一項新的挑戰。
這裡面運用到的原理是光敏電阻的感應,在小車的前端安裝兩個光敏電阻,在小車感應不到光的時候就自動停止並且向後倒退。
呂彥儒同學對於小車在面對懸崖時的運動軌跡十分了解,所以在編程時能夠針對小車的運行進行了快速和符合邏輯的編程,經過程序測試和小車模擬測試之後第一個成功做出了小車。
課上的知識不僅豐富了同學們的編程知識,同時還啟發了同學們的編程思維,匡璞揚利用元件庫中的超聲波感測器,製作出了能夠跟隨的小車,進行了自主的知識拓展和附加任務挑戰。
交互設計:手勢控制的秘訣
每一種思維都會改變人的行為方式,就像程序的編寫一樣,它能夠通過演算法和模型將人類的需求和真實的世界連接起來。通過簡單的程序編寫任務,會培養出學生邏輯條理的思維方式。
在生活中可以將大任務可以切分成小任務,讓事情的處理更加精細和可操作性。
第六天探索任務是編程營中十分關鍵的機械臂製作,機械臂擺動功能的實現基於手勢控制感測器。經過了五天的編程學習,同學們對編程的編寫更加的得心應手。
但是在製作機械臂是遇到了不少的問題,為什麼手勢控制的信號不能傳輸給機械臂?為什麼信號會時斷時續?
通過對硬體和程序的逐一排查,同學們通過調整手勢控制器和機械臂接收器,最後實現了機械臂的手勢控制跟隨動作。學習了機械臂的製作,同學們就能夠結合前面的編程學習,設計規划出自己的機器人,通過程序編寫實現機器人的特殊技能。
實踐環節:讓想像力奔跑起來
七天的編程學習實踐對於愛學習編程的孩子們是遠遠不夠的。每一位隊員細心地調試自己手中的機器人的程序和硬體,一遍遍的測試更是為了能夠在最後的比賽中展現自己實力最強的機器人。
除了內部構造和程序,同學們還對自己的機器人小車進行外觀上的設計與美化,閃爍著紅藍燈的警車,體積龐大的客車,還有細節完美的吉普車,滿滿都是隊員們的精心設計。
在結營小測試中,學生需要通過筆試答題,鞏固編程知識和原理,並對自己的知識進行了拓展延伸。
在海邊上的展示區,小設計師們需要進行路演展示和功能測試,引來眾多圍觀。
對機器人功能和設計理念進行講解:超聲波跟隨機器人,避障機械臂組合機器人,紅外遙控機器人,每一款經過精心設計和改造的機器人都在測試板上精彩亮相。
Kiwi對每個機器人都進行了專業的點評和改進建議,只有認識和比較更多的機器人才能發現自己設計的機器人有哪些優勢和可以改進的地方。獲得結營證書和比賽獎品的小設計師們由此打開了編程學習之門。
?創未來
在編程營的七天活動中,課堂內容以STEAM能力評估體系為核心進行設計,將勳章和榮譽獎勵融入到學生的學習課堂之中。學生不僅收穫了友誼,製作了屬於自己的編程機器人,還建立了編程思維,累積了數枚成就勳章。
七天的編程夏令營結營是短暫的,但是對於每一個善於求知的學生來說,這前天隊員們學習到的不僅僅是編程知識,他們獲得的更多的是探尋知識的能力和解決問題的耐心,還有能賦予孩子們在未來社會生活中的創新自信力。
在人工智慧時代要學會計算機思維,學會清晰的邏輯關係和認真踏實的工匠精神,就從學習如何編程開始吧。
應眾多學習成員的需求,Spider-X編程夏令營第二期即於8月12日-18日全新招募!
在第一期的基礎之上,Spider-X二期會在以下方面進行優化和升級——
升級一:勳章系統更加精緻完善,大小任務齊上陣,即時獎勵,等你收集!
Spider-X二期的獎勵不僅更加精緻和豐富,而且變為即時獎勵,編程營將配備一個專門負責獎勵和記錄的生活老師,不錯過任何一個表現精彩的瞬間。
升級二:不需要拆作品,每做一個就帶走一個,最大化成就感!
Spider-X二期將增加控制主板,已經學會的連線、做好的作品不需要拆,可以順勢繼續完成你滿滿的創意,實物作品產出率翻倍!
升級三:課程內容依然乾貨滿滿,硬體升級,更易操作!
Spider-X二期課程內容沒有縮水,該學的一樣不少,但是思維手稿和硬體升級之後,學生們就更易上手,成功率更高!
升級四:時間安排更合理,有松有緊專註力更強!
Spider-X二期時間安排更加合理,在課前小檢查時間、課中固定的休息時間之外,同時依然保留課後的圓桌時間,放緩節奏更容易激發創新靈感!
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※夏天女孩天天吃燒茄子,半個月後,身體發生了男朋友都驚呆的改變!
※距蘇堤僅900米,私藏著一個百年園林,比斷橋小眾,夏天荷花值得一看
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