机器人电脑编程

原创 逃妈 东西儿童教育 2022-08-04 发表于美国

收录于合集#逻辑思维11个

昨天给大家推荐了适合孩子入门的机器人课程时，有妈妈留言问到：

我第一时间接了招，心里还多高兴的。作为教育公号里的「计算机担当」，这话题也太好掰了。感觉既不用打草稿，也不用找素材，因为草稿就在脑子里，素材也全都在家里

不过呢，考虑到最近咱们公号来了不少新面孔，还是先简单自我介绍一下：

我，逃妈，985计算机专业本硕连读，500强科技公司里写过代码，带过团队。

家有男孩一枚，小名逃逃，从小在我们的“循循善诱”下，爱玩机器人，也爱玩编程，正在这条道路上升级打怪，不亦乐乎。

噢，对了，必须还得提一下逃爸，虽说和我是大学同学，专业、工作轨迹基本一致。但人家胜在后天努力。曾因为他的宝贝儿子喜欢机器人，把自己也鸡成了乐高FIRST Lego League的注册教练，带着逃逃和小伙伴们组了个机器人团队，隔三差五就聚众捣鼓。

总之呢，咱专业对口，经验富足。上到机器学习人工智能，下到指导娃搭出第一个能跑能跳的小机器人，也都能聊上个几箩筐。

所以，大家且搬好小板凳，听我慢慢讲。文章稍稍有点长，但读到最后，你肯定对“娃要不要学，该学哪样，都有什么帮助”心里大致有数，也知道该怎么帮娃规划了。

从原理本质看：

机器人、编程、机器人编程，

它们有什么区别？

1

首先，这个问题提得不太准确，应该把“机器人编程”划掉。

为啥呢？

因为「机器人」，本身就包括了「机器人搭建」和「编程」两部分。

而「编程」，就只是「编程」。

“机器人编程”这个词虽然听起来高大上，但有歧义，究竟是指机器人，还是特指机器人中的编程那部分呢？很让人混淆，所以先把它划掉。

那咱们的主要任务就是，区分「编程」和「机器人」。

>>>「编程」，用一句话来解释，就是和电脑对话。

这里的“电脑”，可能是计算机，可能是手机，可能是智能家电，还可能是搭建好的机器人等等。

可电脑听不懂我们说的话啊，于是有了各种编程语言，C、C++、C#、Java、JavaScript、Python，还有低龄孩子常用的Scratch等图形化语言……这些就是电脑能听懂的语言。

学习编程，就是学会一门编程语言，用这门语言来告诉电脑我想让它做的事。

>>> 那什么是「机器人」呢？

首先你得搭建出一个“小电脑”，这个“小电脑”装有控制处理器、各种感应器，除此之外，它还是个机械装置，能活动。

然后你得通过编程，去跟这个“小电脑”对话，去控制它的活动，比如往前走，拐弯，遇到障碍物绕过去，遇到楼梯爬上去，等等。

这个“小电脑”，就叫机器人。机器人只是个简单称呼，其实它就是个机器装置，不一定是“人形”。

大家平时听到比较多的，比如乐高机器人、VEX机器人等等，它们都是机器人，只是从属于不同的品牌，性价比不同，但功能上大同小异。

我们昨天给大家推荐的，适合孩子入门的机器人课程，前面的低级别主要学习机械搭建，到后面的高阶级别，和编程结合起来后，也是机器人。

所以，机器人学习，是包括两部分，把机器人搭出来+用编程去控制它。

从升学角度看：

它们分别对孩子有什么帮助？

2

无论孩子学编程还是机器人，都有对应的认证、竞赛，用来衡量掌握的程度和水平等级。

编程的终点是信奥赛IOI。信奥赛是和数学、物理、化学、生物并列的五大学科竞赛之一，属于历史悠久的传统竞赛项目。

机器人是随着科技发展，近几年火起来的，竞赛更加多样化。每个地区，学区组织的参赛项目可能不一样，孩子可以选择不同的赛道（但用到的知识都是一样的，就是上面所说的“把机器人搭出来+用编程去控制它”这两部分）。

这些认证、竞赛对孩子升学有没用呢？哪个更有用？

据我观察，旗鼓相当。

比如咱们看2022年人大附中科技特长生的招生简章，报名条件里既有机器人竞赛，也有编程竞赛，它们是两类不同的项目。机器人竞赛有FTC/FRC、VEX；编程竞赛有CSP-J、CSP-S、NOIP。

2022人大附中科技特长生招生简章

能在这些竞赛中拿到好成绩，对升学肯定有助力作用。

美国这边的情况也很类似，看每年Top50名校的录取名单，尤其理工科牛校，都非常青睐这两项竞赛。如果能拿到信奥赛IOI或国际机器人大赛的奖项，连麻省理工、斯坦福这些牛校，都可能主动投来橄榄枝。

从学习难度看：

它们有什么不同？

3

我猜不少看到这里的同学，会很自然地认为，机器人比编程更难，因为它的范围更广，要干的活儿更多，既有机器人搭建的部分，也有编程的部分。

其实不然，它们的难度没法直接比较，因为是难在不同的地方。

>>>「机器人」学习，难点在机械搭建。

这点我体会很深，逃逃学机器人时，大部分时间就是花在机械搭建上。

它和孩子小时候搭的乐高套装积木完全是两码事。

机器人搭建里涉及到很多机械部件，比如梁、栓、齿轮、马达等等，这些部件该应用在什么场景？怎么协同运作？中间用到什么原理？孩子都需要摸清楚、搞明白。

图片来自小河狸科创课

我从逃逃的机器人箱里翻出几个常用的连接件，给大家举个最简单的例子。

你看，这些连接器长度一样模样类似，为什么需要有那么多种？

原因是，每一种都对应了不同的功能，分别适用于不同的场景。

比如，

• 左边第一个，裸粉色的，两端都很平滑，完全没有摩擦，连接后可以灵活转动，假如要连接一些随时需要活动的部件，比如风车、风扇叶子等就得用上它；

• 左边第二个，黑色的，两端都有一定的摩擦力，连接后还可以动，但是需要施加外力来驱动，做机器人的手臂关节就很合适；

• 右边第一个，红色的，两头都是直接卡死，连接后完全不能动，适合用来固定方向。

…….

熟悉所有器件的功能只是第一步，接下来还得学习它们背后的物理原理，比如杠杆、滑轮、力的方向、摩擦力等等。这样，孩子才能得心应手地搭出自己想要的功能和造型。

图片来自小河狸科创课

机器人搭建是一个既要动手也要动脑的过程，挺烧时间的，但孩子收获也非常大。除了机械、物理这些实打实的工程硬知识，还能潜移默化地提高空间思维、创造力和审美等等。

而机器人中的编程部分，一般是控制机器人的运动方向、距离、转向、角度、速度等，相对简单，几乎用不到复杂算法。

如果说有难度，在写好程序之后，和机器人联合起来调试的阶段，会比较费时费力，可能会遇到连接通讯的问题，还会有一些预想不到的bug，孩子需要耐心去测试、解决。

>>>「编程」学习，难点在数理逻辑思维。

如果说机器人学习要动手动脑；那编程学习，就是一个纯烧脑的过程。

它和数学更接近，难点在算法，在数理逻辑思维。

三言两语不好讲清楚，我给大家看一道信奥赛最低级别的题目（2021年CSP-J的一道编程题），就大概能感受到了。

题目比较长，你如果懒得看，我直接告诉你，实质是一道“找最大余数”的数学题。

编程的过程，就是孩子理解题目，把它转化成数学模型，再用编程语言去实现出来的过程。

编程越学到后面，和数学的结合程度越大。你会发现，有些原来搞奥数的孩子，双减后一个华丽转身，马上在“信奥赛”里如鱼得水。

因为奥数里经典的4大块内容：代数、几何、概率、数论，都在编程里有所体现，尤其后两块，用得特别多。

所以说，编程学习， 难点在于数理逻辑思维，学霸属性比较突出。

从适用范围看：

"机器人"和"编程"分别适合

什么样的孩子？

4

聊到这，你应该也看出来了，「机器人」和「编程」这两样东东，对孩子的能力要求，以及培养方向是不一样的。

「机器人」侧重于手脑结合，培养机械、物理、工程、创意、审美等，当然，逻辑思维肯定也是有的。

「编程」着重烧脑，深挖数理逻辑思维。

前者有广度，后者有深度。

我们常说要培养T型人才，那机器人就像上面那一横，编程是下面那一竖。

你可能会说，看起来都很重要，广度、深度孩子都需要啊。

是的，尤其在年龄比较小的时候，至少小学4、5年级以前吧，我建议孩子都尝试一下。

一来，在起步阶段，无论「机器人」还是「编程」都不难。

「机器人」特别顺应孩子的天性，搭积木，捣鼓一些能动能跑的机械装置，相信绝大多孩子都不会拒绝。

「编程」入门难度也很低，很多流行的图形化语言，既有游戏化的趣味，又培养孩子的数理逻辑思维，何乐而不为？

二来呢，只有尝试过，你才能准确观察到孩子的兴趣和特点。

小学高年级，最晚初中以后，就得选定一个方向了，因为孩子也没那么多课余时间了，想稍微做出点成绩的话，肯定得聚焦。

根据我对逃逃以及他身边朋友的观察，大致可以这么选：

当然，肯定也有两方面特点都很明显的牛娃，那凭感觉选就好。

噢对了，差点儿忘了，机器人和编程还有个很大差别。

在前期基础知识积累阶段，它们都是单人项目，自己跟着课程，跟着老师好好学，好好练就OK。

但是，到了后面，要参加一些正式的竞赛时，「机器人」往往是团体项目，孩子之间需要分工，协调，有些负责搭建，有些负责编码，有些负责制作海报、准备演讲等等……

好处是培养孩子的领导力、团队合作能力等等；坏处也有，如果遇到不靠谱的猪队友，也是挺郁闷的。

「编程」呢，则依然是个单打独斗的个人项目。因为它就是比拼思维深度，搞到后面挺难的，需要安静地深度思考，1+1并不能保证>=2，多个人反而还添乱。

总之，还是根据孩子的个性和当下的环境来选择。

不过这都是搞到高级阶段的后话了，一开始不需要担心，只要娃基础打好足够优秀，自然有优秀的团队来找你

EASTWEST

今天就先和大家聊到这里，如果你是刚开始接触这些概念，估计也得消化消化了。