Finch Robot:一個機器人能搞定各種不同程式語言的學習?

2021-02-13 六一實驗室

六一實驗室推薦的第42個兒童創新產品


一個機器人能搞定各種不同程式語言的學習嗎？當然可以！

以小雀鳥為外形的機器人Finch不僅能夠教孩子們玩編程，還能支持十幾種不同的程式語言，不管掌握到任何程度的「小程式設計師」都可以使用，讓學生輕鬆掌握Finch工作原理以及如何使用它們來促進STEM教育。

 

Finch是一個旨在激發和愉悅學生學習計算機科學的小機器人，由BirdBrain Technologies公司為從事編程和機器人學的學生和教師研發的，致力於培養創造力和計算思維。Finch支持十幾種程式語言，包括5歲學生都可以操作。Finch促進了計算機科學學習經驗的廣泛應用，用基礎的計算機思維編寫豐富的交互式程序，已被用於成千上萬的學生來探討計算機編程， 創建組合實體與虛擬遊戲等。

 

BirdBrain Technologies公司位於匹茲堡——因聚集機器人公司和研究機構而著名的「機器人之城」，起源於卡內基梅隆大學機器人研究所。Finch是在CMU's CREATE Lab發展起來的，研究項目採用「參與式設計」，這意味著他們深入參與到學生和教師在設計過程的所有階段，雖然Finch已經脫離校園研究室，但這種參與式設計方式一直延續下來，鼓勵用戶提出建議和反饋。

公司使命的一個核心部分是支持教育者在課堂外了解和提升計算機科學、工程和製作的興趣。除了產品，還提供課程材料、教程和專業發展，可以幫助教學人員和志願者帶來更多的創造力、計算思維和世界各地的孩子帶來樂趣，讓儘可能多的孩子接觸機器人。

Finch不僅可以移動，還可以改變嘴的顏色。並且每個機器人都各不相同，開心的會在燈光暗淡的時候演奏音樂或跳舞，生氣的會在被移動時發出咆哮。無論是什麼樣的Finch，都能激發學生參與如何設計自己的機器人。如果在Finch的尾巴上插之筆，還可以通過操縱移動路線來畫出你喜歡的圖案。

對於學生來說，從屏幕轉移到現實生活中學習編程是很好的方式，在操控Finch的時候要學會處理重力和摩擦等概念，學會編程之餘還能掌握工程力學等知識。

 

軟體

目前支持的程式語言，針對不同階段適用學習的程式語言不同

k-2 

snap！（ 1級和2級）

3-6年級

CREATE Lab Visual Programmer；Snap! （3級和4級）；Scratch

7-9年級

Python/Jython；Processing；Snap! （4級）；Scratch；NationalInstruments LabVIEW；Calico；Ch

10年及以上

Java；Javascript；Greenfoot；Python；Processing；Scala；Ch；C；C++；C#；Go；RoboRealm；Matlab；Visual Basic；Snap! LevelFour；National Instruments LabVIEW；Calico

硬體：

傳感器：Finch能夠感應環境光水平、溫度、前方障礙物和加速度。

加速度器：Finch採用Freescale MMA7660FC 3軸MEMS加速度計來檢測加速度。加速度計的主要用途是檢測重力方向，從而知道在水平或垂直等條件下是如何找到方向的，可以檢測敲打或震動Finch引起的加速度。

光傳感器： Finch使用兩個光敏電阻檢測環境光水平。這些都是解析度為8位的模擬傳感器，能夠很容易分辨晴天、陰天和各種室內光源的亮度。這些傳感器通常用作輸入設備或讓Finch跟蹤靠近或遠離光源。

溫度傳感器： Finch有一個熱敏傳感器來檢測環境溫度，可以測出放置接觸傳感器上的對象溫度，精確到兩度。

障礙物傳感器：兩個紅外傳感器，可以檢測前方障礙物，檢測範圍為3-12英寸，由於這種傳感器的限制，很狹窄或者某些黑色塑料物體不能被識別成障礙物。

發動機

Finch有兩個齒輪馬達，尾巴作為一個滑動腳輪，車輪壓裝在電機軸上，最高速度大約是每秒15英寸。

 

LED和蜂鳴器

Finch的嘴由全彩的LED燈控制顏色，包含紅綠藍三種元素，通過設置每個元素的強弱來控制LED顏色，每種顏色元素有256種設置。

Finch有一個能夠在100赫茲到10千赫茲之間播放聲音的蜂鳴器。自帶的軟體也可以允許調節計算機的揚聲器，從而播放WAV文件、音符或合成語音等。

 

USB

Finch通過USB供電，15英尺的USB A型B型線，屬於USB HID設備，可以使用通用的驅動程序，不需要額外安裝驅動程序。

 

塑料外殼

Finch有上下兩個塑料外殼，既美觀又實用。比如USB線可以簡單的纏繞在尾部，滑動腳輪幾乎無摩擦，尾巴上的壓痕可以安裝一個筆座等。


k-5年級

Finch可以被用來教學生很多程序語言來培養計算機思維。適合這個年齡段的程式語言有： 

Snap!Levels 1-3

學生可以通過簡單的拖放界面控制Finch，每一等級都會增加複雜程度，初級程式設計師可以從入門級過渡到正式Snap!適合任何年級的初學者尤其是K-3年級。

通過更複雜的拖放式語言讓學生能夠為Finch寫程序，Snap！包括所有基本的編程概念，循環、決策語句和變量等，也包括複雜的遞歸等概念。適合4年級以上或有一定經驗的初學者。

Scratch

與Snap！相似，Scratch是個強大的拖放是程式語言，包含循環、決策語句和變量等基本概念，此外還支持聲音和簡單的動畫。

示範活動

活動的目的是簡單地表達學生對機器人的想法，而不需要學生或教師編程。適合K-2年級的初學者，他們也可能適合的社區活動，參與者與機器人度過一段有限的時間。

 

6-8年級

適用Snap！和Scratch

如果你的學生有編程經驗，他們可能準備嘗試基於文本的語言。由於Finch可以支持許多不同的語言，你可以用它來幫助學生實現這種轉型。

 

9-12年級

在高中階段，適合有較多編程經驗的學生，物理空間和電腦屏幕的測試和調試，這對於學生學習寫程序的設計很有幫助。

 

中學後

拖放程序對初級者使用是很好的工具，中學後適合更高級的課程，學習Java、Javascript、C++等複雜的程式語言。

 

校外

Finch也舉辦夏令營活動，讓學生們參與進來，圖書館和社區中心也會有合作，芝加哥公共圖書館就外借500隻Finch，教師和個人都可以借用。

一個Finch機器人在官網銷售99美元。

租賃計劃：2016-2017學年期間Finch將租1000芬奇機器人在美國本土學校和圖書館。

 

打開盒子能看到一個Finch機器人和一個15英尺黑色USB線，在成人監督下，13歲的兒童可以使用任何產品，最小到5歲的孩子可用最初等級的。

 

Finch完全支持 Windows XP – 10，Mac OS 10.6.8以上和Linux Ubuntu系統，一些Finch程式語言也可以在Chromebooks 和 Raspberry Pi運行。並且Finch所有的軟體庫開發都是開源的

 

「我的孩子很喜歡玩Finch，每次都很興奮地去做新的探索。它是編碼課程的完美補充，孩子可以運用所學的技能，可以通過給Finch寫代碼從虛擬世界轉到真實世界。」

——Sandra Wiseman, Library Media Specialist, Woodsdale Elementary,Wheeling, WV

 

「過去這一年使用了芬奇機器人，為我們的學生帶來了編碼和機器人。我們用它在2-4年級連接8周的編碼課程，教學生基本的編碼原理，計劃進一步在中學使用，學習更複雜的編碼。Finch程序是如此成功，讓我們今年有了一個編碼和機器人課程的基本組成部分。」

——Elky Langer, Coordinator of Curriculum and Instruction,Grades K-12, Hillel Academy, Pittsburgh, PA


Vortex是一款可編程玩具機器人，適合6歲以上兒童，在京東了獲得約13萬眾籌。他不僅能夠隨意移動，還可以用來玩碰碰車、虛擬高爾夫、足球等。除此之外還可以播放音樂，設定眼睛的表情。當把Vortex和智慧型手機通過藍牙進行配對後，然後就能夠點擊App上的操作按鈕，讓Vortex實現一些預設的動作。


圖形化的編程方式，讓Vortex更適合小朋友去研究編程，兒童讓機器人完成更多動作和指令，設定屬於自己的機器人小夥伴。

延伸閱讀：

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