科技競賽與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

李淑琴 劉均梅

摘要：科技競賽中的機器人足球和計算機博弈是人工智能領(lǐng)域的標準問題，具有較深的學術(shù)研究價值，同時又可看成是游戲，具有趣味性。學生參與其中不僅可以激發(fā)學生的科技熱情，而且對于提高學生的科技創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、編程能力，全面提高學生素質(zhì)都大有益處。

關(guān)鍵詞：機器人足球仿真競賽；計算機博弈競賽；創(chuàng)新能力

近年來，隨著科技競賽的蓬勃開展，科技競賽活動日益受到高校師生及社會各界的廣泛關(guān)注，科技競賽中取得的成績，已被許多高校視為衡量科技創(chuàng)新教育成果的一項重要指標?？萍几傎愔械臋C器人足球和計算機博弈都是人工智能領(lǐng)域的標準問題，涉及人工智能、機器人學、通訊、搜索算法、知識工程、優(yōu)化算法、模式識別等諸多熱門學科，是諸多領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)集成，它們從一個側(cè)面反映了一個國家信息與自動化領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和高技術(shù)發(fā)展的水平。

目前，在大學生中玩計算機游戲和網(wǎng)絡(luò)游戲的不在少數(shù)，而這種游戲除了能達到消遣的目的之外，對于提高計算機的理論與實踐水平?jīng)]有任何意義。筆者近兩年指導學生參加了全國機器人足球仿真和計算機博弈競賽，深深感到科技競賽項目不僅可以激發(fā)學生的科技熱情，而且對于提高學生的科技創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、編程能力，全面提高學生素質(zhì)都是大有益處的，對學生從一般的計算機游戲中解脫出來也有積極的作用。

一、機器人足球仿真與計算機博弈競賽簡介

機器人足球競賽興起于20世紀90年代，涉及人工智能、自動化、機器人等諸多領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)集成。機器人踢足球，看似游戲，其實卻展現(xiàn)了一個國家信息和自動化技術(shù)的綜合實力，實際上是在國際上開展的高技術(shù)對抗活動。

目前，舉辦機器人競賽的國際組織有兩個：FIRA（ FederationofInternational Robot Soccer Association）組織和RoboCup（Robot World Cup Soccer Games）聯(lián)合會。FIRA的競賽中以前只有實際機器人的競賽，從2002年開始加入仿真組的競賽，即FIRA仿真組（5∶5）和FIRA仿真組（11∶11）競賽。“全國機器人大賽暨FIFA世界杯機器人大賽中國隊選拔賽”每年舉辦一次。RoboCup是由日本、歐美等國家發(fā)起并創(chuàng)立的組織，從1997年開始每年舉辦一次競賽?！爸袊鴻C器人大賽暨RoboCup中國公開賽”每年也舉辦一次。RoboCup比賽中仿真類項目較多。

計算機博弈錦標賽，顧名思義就是讓計算機學會人類的思考過程，能夠像人一樣下棋。下棋是邏輯思維的集中表現(xiàn)，無疑是研究計算機實現(xiàn)人類思維的良好載體，因此受到國外學者的關(guān)注。1997年5月IBM“深藍”計算機戰(zhàn)勝了世界棋王卡斯帕羅夫，這場人機大戰(zhàn)不僅轟動了整個世界，而且成為計算機博弈和人工智能的里程碑，因為它顯示了“機器”可以戰(zhàn)勝人類天才。

本文作者作為指導教師曾組織學生參加了今年和去年兩屆RoboCup比賽和今年的計算機博弈大賽。獲得微軟（MS）武術(shù)擂臺賽亞軍、3D類人仿真賽季軍、Nao類人仿真賽二等獎、輪式機器人5vs5和輪式11vs11仿真賽三等獎。并在剛剛結(jié)束的“北理杯”第四屆中國機器博弈錦標賽上獲得點格棋項目季軍、蘇拉卡爾塔項目二等獎的好成績。

二、科技競賽與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

機器人足球和計算機博弈比賽屬于智力比賽項目。學生通過參與比賽，以下幾個方面會得到提高。

1.有利于提高學生的科技創(chuàng)新興趣

目前計算機對于青年學生來說已經(jīng)十分普及，而相當一部分青年學生卻熱衷于網(wǎng)絡(luò)游戲，浪費了大量的時間和精力。究其原因，除去自身的幼稚和好奇心之外，也是因為他們的學習興趣和創(chuàng)新意識難有適合發(fā)揮的“場地”。

2.有利于增強學生的科技創(chuàng)新意識

創(chuàng)新意識是創(chuàng)造的前提和關(guān)鍵。有了意識才能抓住機會，啟動創(chuàng)新思維，獲得創(chuàng)新成果。機器人足球和計算機博弈是一種計算機游戲，需要自己編寫軟件，學生在不滿足現(xiàn)狀的時候，在追求新的設(shè)計的時候就要深入進行研究和實驗，新的目標激勵了學生的求知欲，極大地激發(fā)了學習創(chuàng)新的興趣。

3.有利于培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新能力

競賽問題的解決需要運用多種方法，往往一個問題的解決可以有多種思想和方法。為了在競賽中體現(xiàn)個人的本領(lǐng)與創(chuàng)新，學生必然需要認真學習和探索相關(guān)的知識與技術(shù)，將理論與實踐有機地結(jié)合起來，主動地培養(yǎng)自學能力、分析問題和解決問題的能力。通過不同算法去編程，極大地發(fā)揮個人潛能，培養(yǎng)自身的科技創(chuàng)新能力。

4.有利于培養(yǎng)學生的編程能力

科技競賽項目程序一般較大，有一定的難度。例如機器人足球仿真程序的編寫，除了涉及動態(tài)內(nèi)存管理、文件操作、鏈表操作、高級指針等程序設(shè)計中較難的知識點外，還需要結(jié)合多種技術(shù)。另外，學生自己程序編寫的好壞，可以通過這個競賽平臺馬上看到效果；隨時可與同學對戰(zhàn)，檢驗自己程序的優(yōu)劣；并有機會參加學?；蛉珖臋C器人大賽，獲得獎勵，提高就業(yè)機會，因此學生編程的興趣不斷增加。

5.有利于培養(yǎng)學生的團隊意識

競賽程序相對較大，用到的一些知識沒有學過，眾多的知識在有限的時間內(nèi)一個人是很難掌握的。團隊成員需根據(jù)各自的特長，分工學習，碰到問題時一起交流、討論，最大限度地激發(fā)學生之間學習的積極性和創(chuàng)造性。團隊與團隊之間可以隨時進行程序比賽，取長補短。

6.有利于培養(yǎng)學生良好的意志品質(zhì)

一個人要想有所建樹，除了要具有淵博的知識，還要具有遇到困難時百折不撓的意志力。學生在思考解決的過程中，需要付出相當大的精力和時間，有利于培養(yǎng)學生面對困難時的毅力，使其養(yǎng)成良好的心理素質(zhì)。

機器人足球仿真和計算機博弈競賽集高新技術(shù)、娛樂競賽于一體，是一個很好的教學、教育平臺。它不僅能激發(fā)學生對科學技術(shù)的興趣，增長學生的科技知識，調(diào)動學生專業(yè)學習的熱情，而且競賽結(jié)果集中體現(xiàn)了學生對知識的理解和運用能力以及身體素質(zhì)、心理素質(zhì)和協(xié)作精神等，它提供了一個充分展示學生綜合能力的舞臺，以競賽作為學生科技創(chuàng)新實踐活動的載體，培養(yǎng)學生的科研興趣，使眾多的學生參與其中，對學生工程意識、科學精神、協(xié)作意識、團隊精神、組織能力、競爭實力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)能夠起到很好的作用。

參考文獻：

［1］徐心和，鄧志力，王驕.機器博弈研究面臨的各種挑戰(zhàn)［J］.智能系統(tǒng)學報，2008.

［2］李淑琴，趙延，劉均梅.機器人足球仿真競賽與程序設(shè)計能力培養(yǎng).計算機教育，2010.

［3］張潤梅，龔劍.基于機器人足球的大學生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的探索與實踐.計算機教育，2009.

（作者單位 北京信息科技大學計算機學院）