畫具、樂器、臺式電腦，當讀小學初中時，父母總是會選擇其中一兩件，用來培養孩子的興趣愛好。
近年來，隨著人工智能的發展，機器人從少數人的專屬玩物進入到了主流消費市場，教育機器人也逐漸成為了「家用教具老三樣」以外的一種新選擇。
但就像你所瞭解的那樣，現在的教育機器人往往都噱頭大於實際，或許還不如 Siri。不過，這樣的想法在真正瞭解機甲大師 S1（即大疆小車）後，是時候發生變化了。
去年 6 月，我們已經對大疆小車做了全方位評測，而今天，我們將藉著大疆在教育方面新增不少舉措的機會，圍繞小車的「編程教育」屬性進行更加深入的體驗。
入門：30 張編程卡
依舊從拼裝開始。即便集成度相當高，說明書內對 74 個步驟也有詳細圖解，這一過程還是稱不上「輕鬆」。
各種專業的機械組件，甚至一顆螺絲釘都不容馬虎。但正因如此，就算只是完成一個麥克納姆輪，也極易獲得成就感。
大概 4 個小時，組裝就完成了，一切就緒後，大疆小車便能在電腦軟件或手機 App《RoboMaster》的控制下開始「單機駕駛」，以 FPV（第一人稱視角）操作實現移動、瞄準發射、拍照錄像、鎖定行人跟蹤等功能。
▲ 單機駕駛演示
當然，僅有駕駛操作，大疆小車只是款製作精良的「遙控坦克」，還稱不上「機器人」，而支持 Python、Scratch 編程實現指令才是最大驚喜。
為此大疆準備了全面生動的編程指導，包括配套編程環境與近期發佈的編程卡。
編程卡即一套全新的遊戲化闖關編程卡片，由 1 張編程引導卡和 30 張編程挑戰卡組成，每一張編程卡都是一個簡單、有趣的小項目，包括環繞掃射、十連拍、彈鋼琴等，用戶可以通過顏色、形狀、文字、前後代碼等信息引導思考。
將物理、數學知識緊密結合，把書本上的知識融入觸手可及的機器人中，即便是對編程一竅不通的人，也能在《RoboMaster》App 中的「實驗室 > 我的程序」中通過「搭積木」的方式輕鬆入門。
以最基礎的「走個正方形」為例，其中就涉及了正方形、方向、角度等數學知識，以及底盤控制、順序結構等編程知識。10 分鐘之內，小學生也能完成一個簡單任務，在挑戰過程中浸潤知識。
▲ 走個正方形
再比如第 9 招「回馬槍」，這個卡片任務需要大疆小車實現底盤向前平移，同時雲臺向底盤後方射擊。按照編程挑戰卡，在《RoboMaster》App 中先尋找每一個積木塊同色的類別，再拖動相應的模塊到腳本區域，依次排列吸附即可。
因為各項技術已經被包裝成了方便使用的編程 API，因此在編程過程中，隨時能夠運行程序，讓大疆小車完成現有指令下的動作，便於及時查看效果。
▲ 在「實驗室」中，依照「回馬槍」編程卡完成腳本
有意思的是，每張編程卡底部，大疆還加上了「小思考」環節，以幫助用戶擴展思路，創造更多玩法，學習編程知識的同時快速獲得快樂與成就。
在「回馬槍」編程挑戰卡中，留有一個問號積木塊，結合「小思考」中「如何讓發射器連續發射水彈」的問題，可以想出 2 種解決方案：
1. 抓住「發射器」關鍵詞，在對應的類別下，將「連續發射水彈」替換原本的「單次發射水彈」；
2. 抓住「連續」關鍵詞，在「控制語句」類別下，往「單次發射水彈」外套一個「一直」循環模塊，同樣實現「一直單次發射水彈」的效果。
跟隨編程卡在 Scratch 腳本區實現拍手點頭、S 形倒退等幾個簡單操作後，我的文科生同事就已經能夠舉一反三進行動作混搭了，還編排了一段「加速前進時突然回頭唱歌」的才藝展示。
目前這套卡片可以在大疆官網上免費下載，新購機用戶還將免費獲贈實體卡包。
不僅模塊多樣，要知道，大疆小車包含了 31 個傳感器，6 個人工智能模塊，46 個可編程部件，和雲臺、圖傳等 DJI 領先技術，每一個輪子的馬達、每一塊裝甲下的擊打檢測傳感器等都是獨立安裝的，可控部件的數量之多，這意味著只要你願意，可以創造出無數種組合。
傳統教育是一件非常延時滿足的事情，你可能小時候常聽說「板凳要坐十年冷」，總是今天在學習上付出的努力，得等到幾月甚至幾年之後才能給予正向反饋。對於學生來說，他們的忍耐力和自我控制力，天生不如成人，讓孩子在書桌前枯坐讀書，多多少少與天性有所不符。
而「編程挑戰卡」這種 PBL（項目式學習）的概念，正是傳統教育所缺少的，它的一大特點就是短和快。學生在十分鐘之內就可以快速學習，將自己的成果向家長或老師展示出來，獲得即時反饋。
上個世紀五十年代起，西方開始探索 PBL 的概念。它以驅動問題（driving question）為基礎，學生在一個真實的情境中對驅動問題展開探究，而在探究過程學習及應用學科思想，教師與學生需以合作的形式尋找解決方法，從而學習隱藏在問題背後的知識並提升能力，最後，學生要創造出一套能解決問題的可行產品（products）。
這種教育方式，曾經造就過科學史上的黃金一代，即科學史上曾經一群非常特殊的群體，外號 Martians（火星人）。他們在匈牙利接受了中小學教育，然後去世界各地接受了大學教育，最後很多人移居到了美國。
其中包括諾貝爾經濟學獎的 John Harsanyi、曼哈頓計劃的最早推動者者 Leo Szilard、氫彈之父 Teller、建造漫遊火星的勇氣號和好奇號火星車的噴氣動力實驗室 JPL 創始人 Von Karman 等，以至於有人開玩笑說匈牙利是火星人在地球的前線，讓這些人得到了外星科技。
▲ 噴氣動力實驗室 JPL 創始人 Von Karman
什麼樣的教育取得了如此碩果？Von Karman 對自己父親的評價原話是：
我父親相信教育是應該和日常生活融為一體，不管教的是拉丁文還是數學或歷史。開始學習拉丁文的時候，學生要在城市裡遊走觀察，抄寫博物館和雕塑裡出現的拉丁碑文；研習數學的時候，學生們需要去收集匈牙利當地的小麥產量、做計算、畫圖表。所以我們根本沒有浪費時間去死記硬背公式，而是自己研究推導出了他們。還有比這更好的方式來培養科學家麼？
大疆小車當然不可能代替傳統的課堂和老師，讓孩子自學成才。但是這種問題導向、鼓勵主動獲取知識和快速激勵的思路，提供了教育的更多可能。不必苦讀教材，甚至無需從編程語言基礎語法學起，「技術」被弱化了，從而帶來更有條理的「思維方式」。
進階：實驗室中的「大師之路」
初學乍道後，就可以進入「實驗室 > 大師之路」這個新天地，開啟闖關訓練了。
如果說編程卡帶來的是對基礎單一拳法的理解，大師之路則是教授一套套「組合拳」，且大多都出自 RoboMaster 機甲大師賽五個賽季積累的實戰招式。
過了新手引導，之後的漂移甩尾、視覺標籤跟隨、巡線出擊等，每一個項目式教程都涉及了多類知識點，難度遞增，帶你漸入佳境，完善知識網絡和技能體系。
編程卡是「知其然」，大師之路更講究「知其所以然」。不同於死記硬背、填鴨式的課程，大疆小車「實驗室」的課程更具有開放性和創造性。通過對應用場景、任務流程、知識點的剖析，循序漸進，將一個項目分成了不同環節。
以大師之路中的「扭腰反擊」為例，這套動作以 2016 年 RoboMaster 機甲大師賽中華南理工大學「華南虎戰隊」的「戰術扭腰躲避敵方彈道」技術為原型，目的是將機器人的底盤和雲臺分別向反方向旋轉，從而降低機器人受到攻擊的概率。
▲「扭腰反擊」示意圖
看似複雜，實際在大師之路中已經被分解為了「底盤運動」、「扭腰運動」兩個環節，每個環節同樣對目標、步驟、所需知識點、編程引導、注意要點、實現效果等多方面進行了翔實描述，其中不乏生動形象的抽象結構示意圖、流程圖、動圖等。
如同每張編程卡有「小思考」，大師之路的每一課同樣有「獎勵關卡」作為課後拓展，將引導把學會的「組合拳」融入到實際對戰場景，而非侷限於代碼片段的執行。
值得一提的是，隨著課程的深入，覆蓋知識面更廣，你或許還能將在大學四年都沒搞明白的知識融會貫通。
比如「使用 PID 控制實現自動跟隨」，對於自動化和電子等專業的大學生來說，這個概念不陌生，但真正掌握且應用並不容易。
▲ 視覺標籤跟隨演示，卡片 1 即「視覺標籤」
大疆小車就是一個很好的教具。
在「視覺標籤跟隨」項目中，你能通過圖示來學習 P 控制、PI 控制、PD 控制、PID 控制分別是什麼，也能通過提高雲臺瞄準精度和優化跟隨效果直接調試反饋控制。
寓教於樂，鼓勵學生脫離教材、課本的限制，主動去獲取更多科學知識，無疑是更高效的學習方式。
高級：實戰與擴展
只會 Scratch 當然是不夠的，事實上《RoboMaster》App 中還能夠進行 Python 編譯，實現更多複雜操作。
Python 是一種易上手的腳本語言，語法簡潔清晰，擁有豐富且強大的類庫，應用範圍廣，既適合新手學習，也適合其他編程語言的學習者快速上手。
在「實驗室 > 我的程序」中，Scratch 與 Python 可隨時點擊右上角 符號切換，便於對照著每個模塊的效果理解代碼；也可以通過 Python 編輯器直接寫入。不過，Python 學習難度遠大於 Scratch，語言的學習更多需要自行摸索。
▲ 兩種 Python 學習方式
除了自己敲代碼，分享或使用他人的程序也是大疆小車的擴展玩法之一。
大疆社區機甲大師討論區中，擁有豐富的開源例程可供學習，包括讓大疆小車打地鼠、成為鬧鐘、識別于謙郭德綱等。
▲ 大疆社區用戶 bakedkids 設計的「打地鼠」. 大疆小車共有 6 個擊打檢測傳感器，當傳感器上亮燈時敲打相應裝甲，若敲打正確雲臺將「點頭示意」
車尾部分預留的幾個空接口，還能進行配件擴展。
比如，搭個機械爪，加個寫字機械臂，用羅技無線鍵鼠連接手機控制大疆小車，改造成消毒機器人等。
▲ 大疆社區用戶 灰灰機呦 為大疆小車安上了機械爪來抓取物體
單機駕駛不夠玩，與朋友進行多人競技更有樂趣。
大疆小車有個特殊的「設定」，能在物理世界中根據傷害來結算系統計算攻擊值，並實時顯示生命值，由此奠定了「對戰」的基礎，這可能也是唯一一款將電子競技的樂趣與理論知識學習合二為一的機器人。
在多人競技之上，就是機器人大賽。大疆的「RoboMaster 大學生機器人大賽」連續舉辦 5 年，現已成為全球規模最大的機器人賽事之一。但年齡不符合條件，沒有合適的隊友組團往往會成為一道坎，讓不少機器人愛好者無緣參與。
而就在前幾天，我們獲知了一個消息：大疆又為普通用戶開闢了一片土壤，將舉辦「機甲大師全民挑戰賽」。 不限制報名年齡、專業背景，任何希望體驗機器人賽事的用戶都能參加。既可以拉上 2 位好友或家人，組成一個戰隊參賽，也可以讓大疆為你匹配合適的隊友。
門檻低，規則也很簡單，與王者榮耀類似，全民挑戰賽直接採用了大疆小車的征服模式：選手將在一個 6 米 × 9 米的場地中，操作機器人掃描「視覺標籤」，佔領據點。率先佔領 4 個據點的隊伍，將獲得比賽勝利。
在這樣一場比賽中，選手需要互相配合、掩護、設計戰術和自定義技能。如果選手腦洞夠大，他們就可以把小車變成「間諜」，釋放程序技能，將自己的車燈顏色通過編程偽裝成對方戰隊，從而偷偷拿下據點。
▲ 圖中的 D 標籤代表一個據點
大疆透露，這一全新的機器人賽事將在 2020 年在北京、上海、廣州、深圳率先落地，再推廣到南京、杭州、成都等眾多城市。
和賽事相結合的，是一項「機甲大師俱樂部」計劃。大疆官方授權的「機甲大師俱樂部」也將在近期落地上海和深圳。這一俱樂部將提供「積分賽」、「賽事培訓」和「預選賽」服務。只要是對機器人和無人機感興趣的用戶，就可以在俱樂部中體驗大疆小車，接受培訓，最終參與到賽事中去。
對各種創新玩法的支持，貫徹著機甲大師團隊對科技教育深刻理解：自由、開放、在實踐中學習與檢驗。
總結
教育是一個慢行業，大疆深諳這個道理。
從 2013 年起每年舉行大學生機器人主題夏令營，2015 年起每年舉辦 RoboMaster 機甲大師賽，再到 2016 年起每年的高中生夏令營、2017 年起每年的高中生冬令營，大疆一直在直接面向一線學生教學，積累起足夠的教學經驗。
事實上，就在 2017 年，機甲大師 S1 項目已經開始孵化，卻耐心打磨了兩年半，直到 2019 年才正式發佈。
包括為了大疆小車特別推出的編程卡，以及將要舉辦的全民挑戰賽、俱樂部，這些舉措都表明了大疆要在教育領域深耕的決心。令我很受觸動的是機甲大師 S1 團隊去年寫給首批用戶的信，從中你能感受到他們對這件事的敬畏，以及對大疆小車寄予的熱切希望：
它首先應該是一臺真正的「機器人」，擁有機器人所應有的硬件和功能；
其次，它應該有深度和可擴展的空間，從而讓用戶能孜孜不倦的「搗鼓」和鑽研；
它應當是傳遞知識的載體，能用深入淺出的方式，教授物理、數學和機器人知識；
最後，它足夠酷，足夠好玩，能夠在抓人眼球的虛擬世界面前，對現代人依舊有足夠的吸引力，把他們拉回現實世界。
我覺得它完成得很好。
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