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大疆机甲大师 S1 编程体验:这张卡让小学生也能学会写代码

画具、乐器、台式电脑,当读小学初中时,父母总是会选择其中一两件,用来培养孩子的兴趣爱好。

近年来,随着人工智能的发展,机器人从少数人的专属玩物进入到了主流消费市场,教育机器人也逐渐成为了「家用教具老三样」以外的一种新选择。

但就像你所了解的那样,现在的教育机器人往往都噱头大于实际,或许还不如 Siri。不过,这样的想法在真正了解机甲大师 S1(即大疆小车)后,是时候发生变化了。

大概 4 个小时,组装就完成了,一切就绪后,大疆小车便能在电脑软件或手机 App《RoboMaster》的控制下开始「单机驾驶」,以 FPV(第一人称视角)操作实现移动、瞄准发射、拍照录像、锁定行人跟踪等功能。

▲ 单机驾驶演示

当然,仅有驾驶操作,大疆小车只是款制作精良的「遥控坦克」,还称不上「机器人」,而支持 Python、Scratch 编程实现指令才是最大惊喜。

为此大疆准备了全面生动的编程指导,包括配套编程环境与近期发布的编程卡。

编程卡即一套全新的游戏化闯关编程卡片,由 1 张编程引导卡和 30 张编程挑战卡组成,每一张编程卡都是一个简单、有趣的小项目,包括环绕扫射、十连拍、弹钢琴等,用户可以通过颜色、形状、文字、前后代码等信息引导思考。

▲ 走个正方形

再比如第 9 招「回马枪」,这个卡片任务需要大疆小车实现底盘向前平移,同时云台向底盘后方射击。按照编程挑战卡,在《RoboMaster》App 中先寻找每一个积木块同色的类别,再拖动相应的模块到脚本区域,依次排列吸附即可。

因为各项技术已经被包装成了方便使用的编程 API,因此在编程过程中,随时能够运行程序,让大疆小车完成现有指令下的动作,便于及时查看效果。

2. 抓住「连续」关键词,在「控制语句」类别下,往「单次发射水弹」外套一个「一直」循环模块,同样实现「一直单次发射水弹」的效果。

传统教育是一件非常延时满足的事情,你可能小时候常听说「板凳要坐十年冷」,总是今天在学习上付出的努力,得等到几月甚至几年之后才能给予正向反馈。对于学生来说,他们的忍耐力和自我控制力,天生不如成人,让孩子在书桌前枯坐读书,多多少少与天性有所不符。

而「编程挑战卡」这种 PBL(项目式学习)的概念,正是传统教育所缺少的,它的一大特点就是短和快。学生在十分钟之内就可以快速学习,将自己的成果向家长或老师展示出来,获得即时反馈。

上个世纪五十年代起,西方开始探索 PBL 的概念。它以驱动问题(driving question)为基础,学生在一个真实的情境中对驱动问题展开探究,而在探究过程学习及应用学科思想,教师与学生需以合作的形式寻找解决方法,从而学习隐藏在问题背后的知识并提升能力,最后,学生要创造出一套能解决问题的可行产品(products)。

这种教育方式,曾经造就过科学史上的黄金一代,即科学史上曾经一群非常特殊的群体,外号 Martians(火星人)。他们在匈牙利接受了中小学教育,然后去世界各地接受了大学教育,最后很多人移居到了美国。

其中包括诺贝尔经济学奖的 John Harsanyi、曼哈顿计划的最早推动者者 Leo Szilard、氢弹之父 Teller、建造漫游火星的勇气号和好奇号火星车的喷气动力实验室 JPL 创始人 Von Karman 等,以至于有人开玩笑说匈牙利是火星人在地球的前线,让这些人得到了外星科技。

编程卡是「知其然」,大师之路更讲究「知其所以然」。不同于死记硬背、填鸭式的课程,大疆小车「实验室」的课程更具有开放性和创造性。通过对应用场景、任务流程、知识点的剖析,循序渐进,将一个项目分成了不同环节。

以大师之路中的「扭腰反击」为例,这套动作以 2016 年 RoboMaster 机甲大师赛中华南理工大学「华南虎战队」的「战术扭腰躲避敌方弹道」技术为原型,目的是将机器人的底盘和云台分别向反方向旋转,从而降低机器人受到攻击的概率。

如同每张编程卡有「小思考」,大师之路的每一课同样有「奖励关卡」作为课后拓展,将引导把学会的「组合拳」融入到实际对战场景,而非局限于代码片段的执行。

值得一提的是,随着课程的深入,覆盖知识面更广,你或许还能将在大学四年都没搞明白的知识融会贯通。

比如「使用 PID 控制实现自动跟随」,对于自动化和电子等专业的大学生来说,这个概念不陌生,但真正掌握且应用并不容易。

▲ 两种 Python 学习方式

除了自己敲代码,分享或使用他人的程序也是大疆小车的扩展玩法之一。

大疆社区机甲大师讨论区中,拥有丰富的开源例程可供学习,包括让大疆小车打地鼠、成为闹钟、识别于谦郭德纲等。

比如,搭个机械爪,加个写字机械臂,用罗技无线键鼠连接手机控制大疆小车,改造成消毒机器人等。

在多人竞技之上,就是机器人大赛。大疆的「RoboMaster 大学生机器人大赛」连续举办 5 年,现已成为全球规模最大的机器人赛事之一。但年龄不符合条件,没有合适的队友组团往往会成为一道坎,让不少机器人爱好者无缘参与。

而就在前几天,我们获知了一个消息:大疆又为普通用户开辟了一片土壤,将举办「机甲大师全民挑战赛」。不限制报名年龄、专业背景,任何希望体验机器人赛事的用户都能参加。既可以拉上 2 位好友或家人,组成一个战队参赛,也可以让大疆为你匹配合适的队友。

门槛低,规则也很简单,与王者荣耀类似,全民挑战赛直接采用了大疆小车的征服模式:选手将在一个 6 米 × 9 米的场地中,操作机器人扫描「视觉标签」,占领据点。率先占领 4 个据点的队伍,将获得比赛胜利。

在这样一场比赛中,选手需要互相配合、掩护、设计战术和自定义技能。如果选手脑洞够大,他们就可以把小车变成「间谍」,释放程序技能,将自己的车灯颜色通过编程伪装成对方战队,从而偷偷拿下据点。

事实上,就在 2017 年,机甲大师 S1 项目已经开始孵化,却耐心打磨了两年半,直到 2019 年才正式发布。

包括为了大疆小车特别推出的编程卡,以及将要举办的全民挑战赛、俱乐部,这些举措都表明了大疆要在教育领域深耕的决心。令我很受触动的是机甲大师 S1 团队去年写给首批用户的信,从中你能感受到他们对这件事的敬畏,以及对大疆小车寄予的热切希望:

它首先应该是一台真正的「机器人」,拥有机器人所应有的硬件和功能;

其次,它应该有深度和可扩展的空间,从而让用户能孜孜不倦的「捣鼓」和钻研;

它应当是传递知识的载体,能用深入浅出的方式,教授物理、数学和机器人知识;

最后,它足够酷,足够好玩,能够在抓人眼球的虚拟世界面前,对现代人依旧有足够的吸引力,把他们拉回现实世界。

我觉得它完成得很好。