3D设计与3D打印

第一类问题：编程和乐高和机器人，究竟是啥关系？ “编程就是学乐高吗？”“编程就是学机器人吗？”“编程就是学乐高机器人？”“一直弄不懂编程，好多积木拼装也说是编程，感觉好糊涂啊”……这是最出乎我意料的一类问题，但居然是问得最多的。看来不少麻麻被近几年儿童教育领域冒出来的新概念新名词给搅得有点儿昏菜了。问题稍稍有点跑题，我下面的回答可能也会有点跑题，BUT，没关系，只要是对娃有用的，咱们就撸起袖子把它啃透彻搞清楚！ 首先，乐高是儿童拼装搭建积木的大品牌，旗下包括很多很多的系列产品，我把它们按功能分成三大类： 砖块搭建类大家应该非常熟悉，绝大多数孩子刚开始接触乐高时玩的就是这一类。我们平时给孩子买的很多一盒一盒的场景类、建筑类主题积木，或者散装的积木桶（Lego Classic系列）都是这种类型。孩子可以按照图纸说明一步一步从头到尾，或者凭自己想象创造拼搭出成品。它最大的特点是——不能动。砖块搭建玩熟了之后，渐渐地可以让孩子接触机械搭建类，机械搭建时会用到轮子、齿轮、梁、栓、马达、控制器等器件。我们平时给孩子买的很多一盒一盒的汽车、火车、飞机、变形金刚等等主题积木，或者专门的科技积木套装（Lego Technic系列）都是这种类型。它最大的特点是——能简单地、重复地动。 乐高机器人则是在砖块和机械搭建的基础之上，结合了编程控制。比方说上面这个挖土机的手臂能通过齿轮被马达所带动，它是个机械搭建。但如果它还能连接电脑程序，让它可以自动地从指定的A点挖些土搬到B点，就是个机器人了。它最大的特点是——想怎么动就怎么动，通过编程来控制。所以，回答前面的问题，学乐高机器人是包括了学编程的。 BUT（注意是一个大大的BUT哦），编程只是乐高机器人的一部分，可以说是比较简单的一部分。比如就挖土机这个例子，编程要干的活很少，控制它走到A点，挖土，再跑到B点，倒土，完了，期间可能需要判断一下距离，角度，或者调用一下传感器，逻辑非常简单。可在没有图纸的情况下，怎么搭出这个能前进、后退、转弯，手臂能抬起放下，还能挖土、倒土的机器却是难点。没有这个灵活的机器，程序编得再好也没招，叫天天不应叫地地不灵。 去年逃逃和几位同学一起参加FLL（FIRST Lego League，FIRST乐高联赛），开始他们想当然地把团队分成一半一半，一半负责搭建，一半负责编程，后来发现要完成任务的瓶颈全集中在机械搭建上，编程则很简单，派一人搞定即可。 所以说如果想培养孩子的编程能力，我建议最好专门学编程，玩乐高机器人通常可能只有30%左右的时间会花在编程上，而且一般不会很深入（当然如果你要整个机器人去解魔方，编程的比重就会很大，但这种Project毕竟是少数）。乐高机器人的机械搭建部分很有挑战，而且非常培养孩子的综合能力，比如力学知识、空间思维、想象力、创造力、美感等等。只是说如果你的目的是让孩子学编程的话，通过乐高机器人学编程，有点像报了个“平面设计”的班来学画画一样。   第二类问题：学编程究竟该学啥语言？“6岁孩子学Scratch怎么样？”“那种拖块块看起来像玩游戏，不算正规编程吧？”“11岁学C++OK吗？”“现在Python很火，是不是该学Python？”问这类问题的麻麻们肯定对少儿编程比较熟悉了。不过为了让大家都能看明白，我还是先解释一下这些Scratch、C++、Python是怎么回事，为什么会有这么多编程语言。在上一篇我谈到编程的本质，用一句话来解释，就是和电脑对话，用电脑听得懂的语言，告诉它我想让它做的事。可电脑那台冷冰冰的机器能听懂啥啊？其实它只能听懂由0和1组成的序列。所以long long ago，程序员写代码都是靠在纸带上打孔，打孔代表1，不打代表0…后来，打孔打得眼冒金星的程序员们受不了了，就纷纷开始发明新的编程语言，于是有了汇编、C、C++、C#、Java、JavaScript，Python…还有和这些语言相匹配的翻译器。这些翻译器能把它们翻译成电脑搞得懂的0、1序列，所以编程时只管用这些语言就好，剩下的就留给翻译器去办。比如在上篇说到的那个娃妈喊娃爸买包子的梗，用C++来表示就是这样：If (看到卖西瓜的) { 买包子（1）； } Else { 买包子（10）； } 再后来，一些有爱的程序员觉得这样的语言小朋友用起来太难了，那些“if”、”else”什么的很难记，所以又发明了一类拖拽式的编程语言。编程者不需要手动写代码，只需要将操作界面上的指令方框拖到主界面，并且对指令框做一些参数设置就好。这种拖拽式的编程语言有很多种，比如Scratch、Hopscotch以及国内的编程猫，前面提到的乐高机器人，用的也是拖拽式的编程语言。 拖拽式编程语言 OK，有了这些背景知识，现在可以回答前面的问题了，主要有这些要点：1. 孩子一开始接触编程，建议从拖拽式的编程语言开始，难度低，上手快，孩子会比较感兴趣，一般5-6岁左右的孩子就可以开始；2. 无论是拖拽式的Scratch、编程猫什么的，都是正规在学编程，其中用到的编程思想和手动写代码是一样；3. 拖拽式编程语言有个局限，没法编写很复杂的程序，因为一旦程序逻辑很复杂的时候，满屏框框会显得很臃肿很混乱。所以当孩子学到一定程度（不一定需要按年龄来划分，只要孩子觉得拖拽式不能清爽地表达他想要的逻辑时），就可以转为更加专业的，需要手动写代码的编程语言了。4. 究竟该学C++、C#、Java、JavaScript还是Python呢? 每种编程语言都有自己适用的一亩三分地。广义的编程可不仅仅是用某种语言编写代码，更重要的是该怎么用语言去操控它适用的环境。比如说你可能听过JavaScript用来进行网页开发，但要真正使用它得熟悉html，DOM，CSS，网页生命周期，浏览器渲染机制等等等等；而C++则适合写底层驱动，但也必须把操控的资源和硬件接口搞得一清二楚。@#¥%&（）*&…逃妈你究竟在说什么？噢，这一小段搞不太懂没关系，我想表达的是：因为孩子学的是基本的编程思想，而不是解决某个领域的特定问题，所以学哪个语言都无所谓，因为基本的编程思想在各个语言中是相通的。只有当真正去从事编程工作时，才需要根据要实现的功能选择一门合适的语言。而且，对于很多编程高手来说，换语言就像从使用Windows电脑换成使用苹果电脑一样，没什么难度，只要稍微适应一段时间就好。

素质教育从20世纪80年代被提出以来，一直是教育界广泛关注的话题，而讲到素质教育就不得不提近年来备受市场青睐的创客教育。创客教育是创客文化与教育的结合，是基于学员兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。 “创客”一词来源于英文单词“Maker”，狭义上指出于兴趣与爱好，通过科学的工具或方式，把具备相当技术挑战的各种创意转变为现实的人。现在更多的是指兴趣主要集中在电子、机械、机器人、3D打印等以工程化为导向主题的人。同时，创客应该具备一定的基础知识和创新、实践、共享、交流的能力和意识。创客教育是创客文化与教育的结合。 STEAM由五个单词的首字母组合而成，即Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（艺术）、Mathematics（数学）。从关系上来讲，创客教育是STEAM教育的主流表现形式之一，也是STEAM教育的进一步延伸和拓展。 二者有非常多的相同点，例如，在培养或者训练方式上，二者都是以项目或者问题为主；在课程设置的目的上，都强调以学生为中心，都希望做到跨学科，都注重动手实践以及与现实的强关联。而在课程科目的具体设置上，二者有较大不同。创客教育主要是从软件Scratch编程，Arduino等开源硬件的电子理论与实操，3D打印机、机器人的构造和组装等多个维度分别设置基础、中级、高级课程，训练学员创造力、知识技能和探索能力；STEAM教育主要通过设置科学、技术、工程、艺术、数学以及其他通讯科目，训练学生跨学科实操能力，是单一学科基础上更高要求的设计。 国外创客教育总体可以概括为“欧美市场发展成熟，亚太国家日韩处于领先地位”。在国内，创客教育市场处于异常火热的状态。但在实际操作中，因为创客教育的课程体系内容较新，涉及的关联学科知识较多，如机械的知识、电子电路的知识、力学知识等，大部分教师原有的知识储备不够，在面对实际教学时，很容易出现科学性的错误，有些甚至课程体系的难度设置上都没有遵循先易后难的教学规律。而校外机构在课程、教学体系和师资力量上相对有更大的优势。 创客教育能否有效开展，取决于是不是拥有适合学生教育环境、持续迭代的课程体系。唯有依靠产品的高品质，而这里的高品质不仅仅是产品质量本身，更多的是能够满足用户多样化的创造需求，做到简便易用、实用环保和独具创新。才能成功被市场培训机构和广大家庭认可。随着素质教育的不断改革和逐步推进，创客教育行业即将迎来爆发期，让我们共同为这个领域的进一步发展贡献自己的思路。