这套被吹上天的中国原创,看完真得服气

教育   2024-11-08 07:31   美国  

01


前几天观摩了一个科技论坛,是2024年世界顶尖科学家论坛。与会者有包括11位诺贝尔奖得主在内的50余位海外顶尖科学家,以及40余位中国两院院士及资深科学家。


在这个论坛里,我听到最多的就是关于AI的讨论。


因为今年诺贝尔医学奖、物理学奖和化学奖,一共诞生了7位获奖人,而超过一半的诺奖都是和AI相关。


比如诺贝尔物理学奖的获得者,是源于对神经网络、深度学习的研究。而诺贝尔化学奖的获得者,则是开发了人工智能模型AlphaFold2,预测复杂的蛋白质结构。


因此在这次论坛里,科学家们提出了当今世界科技发展的新趋势,那就是:


AI技术作为一股不可忽视的力量,正在推动科学研究的范式转变。无论是物理学、医学、化学等领域,AI成为解决长期存在的复杂科学问题的重要工具


说白了,AI将串联未来人类科技的发展


02


那怎么让孩子提前学点AI,从而应对未来的科技发展呢?


憨憨曾经参加过学校一个机器人俱乐部,他们老师的引导方法刷新了我的教育观。


憨憨那个机器人俱乐部没有专职的机器人教练,他们的教练其实是学校的物理老师。


他们俱乐部招生需要对学生进行面试选拔,那次面试的时候,我问了老师一个问题。


我说您是教物理的,为什么可以当机器人教练呢?这似乎是完全不想干的两个领域啊。


结果老师笑了,他告诉我,机器人有个大脑,那是基于AI控制,但其它部分却需要和物理、化学、生物等学科关联起来才行


后来等憨憨进入俱乐部后,看见他们学的东西,我真是大开眼界。



第一堂课老师教孩子机器人身体的材料


他说这个材料选择很有讲究。


  • 你能用普通的塑料做机器人身体吗?不行,硬度不够,很容易磨损。

  • 你能用玻璃做机器人身体吗?也不行,强度不够,很容易破碎。

  • ……


从那堂课,孩子明白了,原来机器人光是选个材料就好有讲究,既要保证硬度,又要保证强度。


不同材料有不同性质,这其实就是化学的概念!


第二堂课老师教孩子机器人的结构


他给孩子展示,机器人是怎么动起来的?


  • 有的是用齿轮进行传动。

  • 有的是用履带进行传动。

  • 有的是用连杆进行传动。

  • ……


从那堂课,孩子明白了,原来让机器人动起来,是多么难的一件事情,涉及好多复杂的机械结构


这些机械结构如何传递力,其实是物理的范畴。


第三堂课老师教孩子机器人的大脑


他问孩子一个问题:为啥机器人能看见、能听见、能思考、能摸到东西……?


  • 那是因为有机器人有传感器,可以模拟人类的五感。

  • 机器人有CPU,可以模拟人类的大脑给出指令。

  • 机器人有各种各样的芯片和电机,可以模拟人类动作。

  • ……


从那堂课,孩子明白了,原来机器人的AI,其实源于各种各样的硬件和软件的结合


这其实是电子、计算机等学科的领域。


那堂课不仅让憨憨,也让我获益匪浅,我感受到了一种最新的教育方式。


它不仅仅是教授一门单独的学科,而是会把各个学科串联起来,最后用AI来解决实际的问题。


03


有一次和米莱童书的编辑老师聊天,我把憨憨参加机器人俱乐部学的内容跟她们讲了一遍。


没想到,那位老师突然眼睛一亮:“太有意思了,国内小朋友也需要这样的通识教育!”


她的孩子在学乐高机器人,她就觉得孩子就是照着图纸拼搭,离开图纸,孩子也搭不出什么东西,对机器人也没什么了解。


可是我说的那些内容却刷新了她的眼界,她说想创作一套这方面的书。


我们生活中有很多机器人的应用,它不仅是基于AI,更是与很多学科相关联的,如果能给孩子讲清楚这些机器人的原理,那么不仅能加深孩子对于学科的理解,更是能拓展他们的思维,将来也能做跨学科融合,做出很多很酷的事情!


于是,经过2年的努力,这套《机甲大师驾到》,诞生了!


也正是因为这套书独特的创意,它得到了官方的认可,获得了2024年北京市科学技术协会科普创作出版资金的资助


所以书的封面上会有一个Logo,就是官方科协的认证。


而著名的科学家,北京理工大学宇航学院教授兼博士生导师林德福教授,为这套书亲自撰写了序言。


04


这套书的书名叫做《机甲大师驾到》,它是一套漫画,讲了一个小男孩梦想创造机器人的故事。


小男孩有一个朋友,叫做“马斯特”,是一个外星人,他会协助孩子完成梦想。


在创造机器人的过程中,男孩遇到了很多挑战,而在马斯特的帮助下,他们运用各种学科知识克服了困难,不仅了解了机器人的原理,还加深了对学科知识的理解,一举两得!


比如说男孩设计了一张图纸,画了一个很酷的机器人的造型,就准备建造机器人了。


可是没想到一开始就被打击了,因为机器人图有外观,但没有内部构造,就是一个空架子,那怎么办呢?


于是马斯特就开始带着男孩深入到机器人的内部结构中去。


他先给男孩展示人类的关节和肌肉,机器人的手臂怎样学人类的手臂那样,自由弯曲,还能运动呢?


于是,这里就进入了第一个主题——齿轮


通过齿轮的啮合和互相传动,从而实现力的传递


而齿轮传动也有讲究,可以大齿轮带动小齿轮,也可以小齿轮带动大齿轮,它们转动方向不一样,转速也会不一样。


通过齿轮的组合,就能实现复杂的机械传动系统


讲到这里的时候,马斯特开始引申了,他又介绍了另外一种传动形式,那就是“带传动”


男孩突然联想到,平时骑的自行车,那个链条、链轮,不就是跟带传动结构很像吗?那其实是另一种相似的传动形式——“链传动”



你看,这就是在工程上如何实现力的传递。可是光有力的传递还不够,力的大小、方向也要考虑进去,否则机器人没法工作啊。


因此马斯特又开始给孩子讲起了力的原理。


这就是经典的“力的三要素”。


利用几种简单机械,还可以改变力,其中最基本的就是杠杆


因此马斯特会给男孩讲了杠杆的几种类型,怎样做会省力,怎样做会省距离,怎样做可以维持平衡。


而机器人里还有另一种很实用的简单机械,那就是——滑轮


什么是定滑轮?什么是动滑轮?它们都有怎样的特性?马斯特都会结合实际应用给孩子讲明白。


再到后面,马斯特还会给孩子拆解机器里的发动机


展示它们工作的过程。


以及像汽车用到的变速器,如何换挡调速的原理


到这一步,就把机器人内部的构造给孩子讲清楚了


你发现了吗,这些构造背后就是基础物理,其实就是我们物理中学的力、杠杆、滑轮这些内容。通过学习机器人的构造,孩子对这些基础物理知识瞬间就理解了。


很多孩子不晓得学习那些枯燥的物理概念有啥用,但是读了这套书后,他们就会豁然开朗,原来这些物理概念有这么多的应用场景,是机械应用里必不可少的基础知识呢!


05


这套漫画一共有7册


前面6册讲了小男孩叽咕在外星伙伴的帮助下,从无到有创造机器人的故事。


最后一册是衔接下来的故事番外,讲了叽咕驾驶自己制造的机器人打败外星入侵舰队的情节,将整套书的故事引入最高潮。


第一册围绕的是材料工程,它讲的是建造机器人所采用的材料,比如说金属材料、无机非金属材料、新材料等等。


里面介绍了材料的硬度、强度等性质


还讨论了弹性等知识。


这一册是围绕材料学来的,而材料学的背后就是物理和化学


第二册围绕的是机械工程,它讲的是机器人的内部构造。


我们上面介绍的内容,就是围绕这部分展开的。


而机械工程,背后就是物理学的应用


第三册围绕的是能源与动力工程,它讲的是如何让机器人有能量。


这里会讲能量的概念和特性


讲能量的来源,也就是能源。


讲传统能源和新能源。


第四册围绕的是人工智能,它讲的是如何设计机器人的大脑,让它会思考


我们之前说了那么多,都只是机器人的身体,但让机器人能够工作,那必须给它们设计大脑,而这个大脑就是AI。


因此这本书介绍AI是如何控制机器人的。


比如它需要提供一个决策系统


它需要设计一个感知系统


它是如何进行机器学习的。


它又是如何进行数据训练的。


学完这一册,孩子就能知道AI的各个基础概念,并且了解了AI在机器人中的各种应用


第五册围绕的是光电制导工程,它是给机器人设计眼睛和武器。


这部分主要给孩子讲述的知识,你看这又是物理里的基础概念。


这里会讲光的基础概念。


然后结合激光制导武器,讲述它们在军事中的应用


这一册对喜爱军事的孩子会特别痴迷,因为它里面有很多军事的应用,而背后都是基础物理的知识。


第六册围绕的是航空航天工程,它是给机器人设计飞行系统


它会给孩子讲述飞机、火箭这类飞行器飞行的原理


讲航空和航天的区别,太空飞行的关键要素是啥。


学完这一册,孩子会对地理、航天、物理等知识有更多的了解


06


这套书我之前在社群征集了一些孩子来试读,这些孩子最小的是幼儿园大班,最大的是5年级。


他们的阅读反馈都是超级好的。


有的孩子特别喜欢书里有趣的插图,故事情节和丰富的知识体系。


有的孩子特别痴迷于里面机器人的创作历程,以及对工程、物理方面的讲解。


有的孩子则是读完后深受启发,树立了一个远大的目标。


看到孩子们喜欢,我心里也很开心。


这套书真的很不错,它突破了我们传统的教育框架,每门学科就是教授这门学科的知识。


它会用机器人这个主线,把各个学科都结合起来,进行跨学科的通识教育。


让孩子发现,原来每个学科之间不是割裂的,而是互有联系的,尤其当AI诞生后,通过AI将各个学科串联起来,会诞生出那么多不可思议的应用。


因此我真的很推荐读一读,对开拓他们的想象力,融合学科知识,真的非常有帮助!


这套书是米莱童书“驾到系列漫画”的第五辑,前面四籍分别是《新科技驾到》、《超级工程驾到》、《经济学驾到》和《新武器驾到》


他们的这个“驾到系列漫画”非常棒,获得了很多很多的奖项。尤其是去年,其中那套《新科技驾到》还获得了中国科技部颁发的2023年全国优秀科普作品名单,这真是至高无上的荣誉。


推荐给孩子好好读一读。


希望每一个翻开这套书的小读者,都能在其中找到属于自己的科技梦想,并勇敢地去实现它们!



商品信息:


  • 机甲大师驾到:全7册 定价200,到手价89元

  • 机甲+新科技+新武器+超级工程+经济学 全43册,定价1000元,到手价379元

  • 机甲+新武器+经济学 全24册,定价600,到手239元

  • 机甲+新科技+超级工程全26册, 定价600,到手239元


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憨爸在美国
硅谷工程师爸爸,中国科技馆专家志愿者,擅长数学、英语和思维启蒙。荣获:国家新闻出版署数字出版精品、中国教育学会优秀教案、中国通信学会儿童科普精品等。作品:DK天才百科、硅谷工程师爸爸思维训练、图解数学思维等。
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