激發(fā)未來小小女工程師對(duì)STEM課程的興趣，對(duì)工程界至關(guān)重要

中國北京，2023年8月1日——STEM課程在美國頗受重視，在泰克和波士頓動(dòng)力聯(lián)合助力下，利用六周的時(shí)間，泰克工程師專家為一群小學(xué)二年級(jí)的女童子軍團(tuán)教授有關(guān)機(jī)器人方面的知識(shí)，激發(fā)孩子們尤其是女孩們對(duì) STEM 的興趣，這對(duì)泰克工程師情懷的大佬們乃至廣大工程界都至關(guān)重要。這支由 26 名二年級(jí)女孩組成的軍團(tuán)，最后獲得了三枚徽章：編程機(jī)器人、設(shè)計(jì)機(jī)器人和展示機(jī)器人。

洗衣機(jī)是機(jī)器人嗎？

這是個(gè)日常生活中令人困擾的哲學(xué)問題。我們將有關(guān)機(jī)器人的知識(shí)提煉成最淺顯易懂的術(shù)語，并以此為基礎(chǔ)，教授孩子們真正的工程學(xué)理念，讓她們通過親身實(shí)踐來獲得成長(zhǎng)。

我們了解了現(xiàn)實(shí)生活中的機(jī)器人，學(xué)習(xí)了機(jī)器人的構(gòu)成，掌握了機(jī)器人可以呈現(xiàn)的形態(tài)，以及其存在的原因。畢竟，機(jī)器人只包含三個(gè)關(guān)鍵組成部分：傳感器、執(zhí)行器和計(jì)算機(jī)。 為了闡明這些概念，我們研究出一臺(tái)機(jī)器人吸塵器，并對(duì)其傳感器、執(zhí)行器和計(jì)算機(jī)代碼進(jìn)行了逆向工程，以讓其正常工作。

示波器到底是什么？

從泰克公司借來一臺(tái) 2 系列混合信號(hào)示波器（2 系列 MSO），泰克工程師大佬Rick Khulman和孩子們一起親身體驗(yàn)了示波器，這臺(tái)示波器非常適合演示傳感器是如何產(chǎn)生計(jì)算機(jī)可以理解的特殊信號(hào)的。在麥克風(fēng)、磁鐵傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器全部連接到 2 系列 MSO 后，讓每個(gè)女孩對(duì)著麥克風(fēng)唱出一個(gè)音調(diào)，試圖呈現(xiàn)“完美聲波”。

對(duì)于這樣一群活潑好動(dòng)的女孩來說，讓她們?cè)谶\(yùn)動(dòng)傳感器前保持完全靜止十分困難，但通過屏住呼吸，最終讓傳感器的數(shù)值“變小”了。她們通過使用電池驅(qū)使電動(dòng)馬達(dá)（即執(zhí)行器）旋轉(zhuǎn)，過程中也用福祿克萬用表測(cè)量了家用電池的直流電壓。

讓我們開始編碼

我們先學(xué)習(xí)了一個(gè)軟件詞匯——偽代碼，這是軟件工程師用來粗略設(shè)計(jì)機(jī)器人“思維邏輯”的真實(shí)過程。我們分成幾個(gè)小組來編寫偽代碼程序，讓“機(jī)器人 Rick”做一個(gè)花生醬三明治。機(jī)器人 Rick 滑稽地完全按照編寫的“代碼”行動(dòng)，先用刀子戳罐子，并把整個(gè)罐子放在面包上，它把花生醬弄得自己滿臉都是，然后試圖用整條吐司做一個(gè)三明治！孩子們生動(dòng)體驗(yàn)到，如果你想編寫代碼，請(qǐng)務(wù)必確保代碼的準(zhǔn)確性。計(jì)算機(jī)只會(huì)做你指示它去做的事情，不多也不少。

是時(shí)候建造一些機(jī)器人了

泰克公司慷慨贊助了機(jī)器人建造日，為每個(gè)女孩購買了屬于她們自己的 STEM 機(jī)器人建造套件和電池。我們建造出兩輪平衡機(jī)器人和機(jī)器人飛機(jī)。當(dāng)然，我們還要讓機(jī)器人進(jìn)行比賽！

在設(shè)計(jì)和展示方面，女孩們必須創(chuàng)建自己的機(jī)器人設(shè)計(jì)文件并向大家進(jìn)行展示。每個(gè)人都要完成的任務(wù)包括： 命名機(jī)器人、確定其任務(wù)、創(chuàng)建工程圖、標(biāo)明其傳感器和執(zhí)行器、寫幾行偽代碼、說明工作原理。 最終，她們得到了幾個(gè)“管家機(jī)器人”和“家庭作業(yè)機(jī)器人”?？磥泶驋叻块g和做作業(yè)在可外包自動(dòng)化任務(wù)清單中的呼聲最高。

跳舞的機(jī)械狗也能當(dāng)老師

在課程的最后一天，我們見識(shí)到了真正的工業(yè)機(jī)器人。波士頓動(dòng)力公司的Roger Hebert帶來了他們公司著名的機(jī)器狗 Spot，一起討論了這個(gè)機(jī)器狗的傳感器和執(zhí)行器，以及其智能應(yīng)用。女孩們對(duì)狗如何上下樓梯、穿過崎嶇地面和執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)沒有太大興趣，不過她們反復(fù)要求觀看機(jī)器狗的舞蹈模式。感謝波士頓動(dòng)力公司和 Roger 為女孩們帶來的獨(dú)特體驗(yàn)。

再次感謝泰克公司、波士頓動(dòng)力公司和所有幫助激發(fā)女孩對(duì)機(jī)器人、工程學(xué)和 STEM 興趣的人。在這次趣味十足的學(xué)習(xí)之后，許多女孩說她們長(zhǎng)大后想成為一名工程師，真心希望她們能實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿望。