用樂高機器人輔助教學，實現實驗室自動化

為了讓喜歡機器人的孩子們對生命科學更感興趣，同時也讓喜歡生命科學的孩子更對機器人感興趣，斯坦福的研究人員設計了一套用於化學實驗自動化的機器人DIY工具套件。利用樂高Mindstorms EV3套裝和一些塑料注射器，學生們可以搭建測量和轉移液體的機器人，使他們的課堂實驗任務自動化。這個套裝的搭建說明發表在本周二的Plos Biology期刊上。

「對我來說，最關鍵的是我們將深受孩子們和教師喜愛的機器人學教育和生命科學教育進行了融合。」本項目的帶頭人，斯坦福大學生物工程學家Ingmar Riedel-Kruse表示，「學習應該是有趣的。如果你能用一台有趣的機器人去完成化學或者生物實驗，可能會更加有趣。」

Riedel-Kruse和它的團隊使用廉價的注射器和樂高Mindstorms EV3——一套價值390美元的樂高套裝，其中包含一台小型可編程計算機，多個電機、感測器和連接線纜，搭建了搭建了濕實驗室(譯者註：wet-lab，指通過分子、細胞、生理學試驗方法進行研究的實驗室，與干實驗室相對)機器人。團隊通過對機器人進行設置，使其可以將注射器從一個試管取出液體，移動到另一個試管並將液體放入。通過編程，這台機器人吸取液體的精度可達微升量級。

項目團隊面向小學、中學和高中生小組測試了他們的機器人。其中一個由年齡在10到11歲左右的小女孩組成的小組是最年幼的小組，她們在老師的幫助下，搭建起了最簡單版本的濕實驗室機器人。來自高中的小組搭建起了更為複雜的機器人，包括一個帶固定式注射器和可移動多孔板(多孔板上有方井狀的多孔結構用於存放液體，是生命科學實驗室中的基本儀器)。

這套機器人可通過編程實現多種基本科學實驗，例如混合有色溶液，比較溶液的pH值，測量溶液的色度，展示不同鹽濃度的溶液是如何分層的，而非混合在一起。

Riedel-Kruse表示，他希望將機器人帶到生命科學的課堂里。美國國家自然科學基金獎勵他和他的合作者近90萬美元，用於編寫教材，並在未來三年內向學校發放機器人套裝。在一個叫做Learningtech.org的非營利性科技教育組織的幫助下，Riedel-Kruse團隊首先將開展一項課後項目，來自美國舊金山灣區初高中的十餘名教師參與其中。Riedel-Kruse希望該項目將擴大到加州以外。

這個項目的目標是讓孩子們同時接觸生命科學和機器人學，希望他們在他們的職業生涯中可以兼顧二者。Riedel-Kruse說，「有些學生有編程的天賦，有些有研究生命科學的才能」，這是可以使二者結合的一種方式。

Mindstorms(頭腦風暴)這一概念源於麻省理工學院Seymour Papert教授1980年撰寫的著作。在這本名為《頭腦風暴：孩子，計算機與強大的思想》的著作中，Papert提出計算機可以增進學習過程。受這一想法啟發，來自於麻省理工學院媒體實驗室的成員開發了可編程樂高套裝，隨後，樂高集團將其商業化。

第一代樂高Mindstorms建築套裝於1998年推出。樂高在2013年發布了產品的最新版本——EV3。通過重新設計，該公司旨在使這套玩具更加容易編程式控制制。事實上，一些玩家已經設法繞過套裝自帶的控制器，用他們自己設計的控制器進行替換。

藉助他們處理液體的樂高機器人，Riedel-Kruse及其團隊也許可以將Papert的願景傳達到濕科學領域：讓學生通過搭積木和編程來學習化學和生物學。

[荔枝冰糖葫蘆 via IEEE]

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