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大家听过WRO(WorldRobotOlympiad)吗?它是世界青少年机器人奥林匹克竞赛,也是世界上最最最权威的机器人比赛之一。
前段时间,WRO中国北京区的选拔赛刚刚结束,憨爸有位朋友——小鱼妈妈,她的5岁儿子小鱼就代表学校参加了这项赛事,并且获得了最佳科学探索奖。
(小鱼获得的证书)
同样是玩乐高,为什么5岁的小鱼能靠乐高“玩”进了国际机器人比赛?父母平时又是怎样引导孩子玩的?
这些都是我所好奇的问题,我想爸爸妈妈们也都很想知道对吧?所以,我就邀请小鱼妈妈帮忙写了一篇心得体会,内容有点长,但是这篇纯纯的干货里覆盖了小鱼的乐高学习过程,机器人比赛的准备和赛事介绍,真的很值得收藏的!
(by小鱼妈妈)
小鱼小时候,我对他的培养主要集中在读书、英语和音乐熏陶方面,乐高是他自己发展出来的爱好。家里自然常备了一些乐高大颗粒,但都是他自己拼搭,我没有刻意培养他。
如果说他小时候(3岁前)有什么特点的话,一是注意力比较集中,记得他两岁时特别喜欢玩串珠,一套串珠翻来覆去的穿了无数遍,持续了两个小时,天气热,他满头大汗,我递一杯水给他,他说,我不喝,然后埋头继续串珠。二是他非常喜欢拼图,有时候一拼就是一上午。
1乐高学习路
小鱼最初上的兴趣班是跆拳道和音乐,我压根不知道还有乐高兴趣班。去年端午节前夕,我带他去中科院的一个图书馆看电影,观影后在广场上有一位老师拿了一只机器狗在演示,他很感兴趣,一直盯着看,老师告诉他,这是用积木搭建的,他们有教搭建机器人的课程,然后小鱼就要求去上课。此后正是端午节,我们去外省旅游,小鱼天天问我什么时候去上机器人课?回京后我就给老师打电话约了试听课,试听课是老师讲解一个主题引导孩子用乐高模拟搭建。小鱼果然很喜欢。但这个机构很小,环境不太好,离我家还有点远,我在地图上搜索到离我家五分钟车程的远大路就有乐高教育机构,约了体验课。体验课的主题是搭建双层巴士,老师讲解搭建的主题、特点和相关的知识点,孩子根据老师的讲解和示意图搭建自己心目中的巴士。小鱼非常喜欢这个课程,课程结束还恋恋不愿离开。
经过老师的介绍,我才知道,原来乐高搭建是机器人设计的初级阶段,孩子们7岁以后就会逐步引入编程,让孩子们学习通过程序实现自己的想法,更高阶就是设计机器人实现特定功能。我非常吃惊,没想到形同玩具一般的乐高积木能走向高大上的人工智能!
这个机构在全国很多城市都有分支,在北京也有很多校区,幼儿班的老师大多毕业于师范,小学及以上阶段的老师毕业于大学理工专业,他们课程设置比较丰富,环境宽敞明亮,我就给小鱼报了名。
此后这个课成为小鱼最喜欢的课程,搭乐高也成为他在家最喜欢玩的游戏。小鱼在这个机构上了一年,从四岁课程升级到五岁课程,所用的器具也从乐高基础砖块升级到齿轮类,搭建的主题越来越好玩,也涉及更多的物理学知识。他们搭建的主题有动物类,如龙、鸵鸟等,有交通工具类,如翻斗车、磁悬浮列车等,有武器类,如坦克、机枪等,有设备类,如风速仪、望远镜等,还有建筑类,如长城、斜拉桥、埃菲尔铁塔等。很多搭建都会涉及物理学或者其他科学的基础知识点,如三角形的稳定性、结构与力学、磁铁的极性、杠杆原理等,很多知识是通过实验的方式得出的,孩子们觉得很有趣。搭建结束后,老师还会在让孩子们讲解搭建的设计思路,这对锻炼孩子的表达能力也非常好。小鱼在课堂上搭出的东西常常让我吃惊,因为我这个物理学得名列前茅的工科生也不可能搭的比他更好。
下图这个火箭和发射塔,搭建于他四岁四个月时。
(火箭和发射塔,四岁四个月)
下图的龙搭建于他四岁八个月,他用螺旋浆来象征龙的飞翔,用吊绳来象征龙须,十字型来表现爪子,很细腻有想象力。
(龙,四岁八个月)
下图是在设计帆船,他们学习了帆船是利用风力向前行驶,当逆风而行时,需要收帆,所以要安装控帆索。从这三个图也能看出小鱼在半年时间内搭建能力的进阶。
(帆船,五岁)
除了个人搭建项目,卡巴还会有一些集体项目锻炼孩子们的协作能力,如下图的天安门阅兵式车队,孩子们各自搭了自己的小车,然后合作搭天安门和跑道。
(天安门阅兵车队)
下图是孩子们学习力与结构后设计的斜拉桥,通过斜拉索的力量分担桥梁的重力,每个人搭建一部分桥体后进行了合作加长。
(斜拉桥)
今年寒假他没上幼儿园,每天在家搭乐高,突然有一天,他开始玩小颗粒了,此后就几乎不碰大颗粒了,开始是自己随意拼搭,然后就开始按照图纸拼搭,我给他买了乐高的一些造型,他几乎是废寝忘食的照着图纸把他们搭好了,爱不释手。
(乐高小颗粒模型)
但乐高此类模型的缺点是一套只能搭建一个主题,不能复用且价格不菲。我找到一些其他的产品,如美国Klutz公司出品的疯狂机车系列,包括搭建指南和所用的小颗粒,内含16个搭建项目,有搅拌机、机械臂、动力车等,搭出的物品能实现一些功能,如下图是小鱼搭建的小车,能通过操纵杆带动车轮转动,让孩子直观的看到车是如何通过齿轮的咬合驱动的。这套书虽然是英文版的,但图示步骤非常详细,能轻松看懂。
(疯狂机车系列)
小鱼目前玩的另一套是邦宝的科普齿轮系列,一套有个小颗粒,能搭建56个造型,如跷跷板、汽车发动机、缝纫机、石油钻井机、码头传送带等,通过搭建能让孩子明白轮轴转动和滑轮的原理,如下图的码头传送带。
(科普齿轮)
从小颗粒开始,我能感觉到乐高的学习性和锻炼性明显增强,比如邦宝这套小颗粒就比较复杂,需要孩子非常仔细的观察每一步需要几个几号的轴,几孔的插件,需要几个齿轮,齿轮的方向如何,哪个轴要插在第几个孔?小鱼是个急性子的孩子,开始经常会插错,只要有一步插错,后面就无法继续,需要拆掉重装,对他的急性子也是一种磨练。
2
WRO参赛经历
今年6月,恰逢小鱼在乐高兴趣班上了一年,他的老师跟我说,WRO(世界青少年机器人奥林匹克竞赛协会)举办“小手拼出大世界”搭建比赛北京选拔赛,他们校区将组队参加,挑选5-6岁不满7周岁的孩子,她推荐小鱼参赛,我很吃惊,小鱼刚5岁3个月,会不会太小了?他从来没参加过比赛,他们幼儿园的英语比赛我都没给他报名,我觉得孩子太小不宜参加竞争性比赛。老师说,我觉得小鱼很不错。——考虑到小鱼确实很爱搭乐高,我答应了。
今年“小手拼出大世界”搭建比赛的主题是动物大转移,应用乐高早期简易机械组合()、野生动物套装()在五分钟以内搭建一个无动力(如马达)运载装置,在装置内装载尽可能多的指定乐高动物模型,将装置放置于斜坡最高处,使其在斜坡上进行重力加速度运动驶向赛道区,并最终停止。
小鱼所在的乐高教育机构选了6个孩子,分成2组参加比赛。赛前,给他们上了五次集训课。小鱼这一组由两个五岁孩子和一个六岁孩子组成,另一组是三个六岁孩子。
他们的第一节课通过实验证明了物体的下降速度与物体的重量无关,然后通过搭建不同质地轮子的小车来实验哪一种小车跑得更远,然后就是不停的搭建实验看如何设计小车以便装载更多的动物,并能让小车跑得更远。第四次课确定了小车模型和装载方案,第五次课锻炼他们的合作和搭建速度,这次课在他们比赛前一晚,天气闷热,他们教室空调的制冷不够好,6个孩子一遍一遍的搭建、计时,我看到孩子们热得满头大汗而兴致不减,他们搭建的速度越来越快,小车跑的越来越远。
7月15日,正式比赛,我们早上7:40到达比赛场地,发现现场除了北京的参赛队伍,还有来自乌鲁木齐、兰州、河北、天津的队伍,共80支。
8点,孩子们跟着老师进赛场,家长只能在外面等候。共比赛两轮,每个小组可以搭建2次,取最好成绩。小鱼组的抽签顺序是第三组。
第一轮比赛很快就到他们,通过鍖椾含鍝噷娌荤枟鐧界櫆椋庢渶鏈夋晥鑻厷鐨勭敤閫旀湁鍝簺