機(jī)器人教育與競(jìng)賽之我見(jiàn)

機(jī)器人教育在中小學(xué)信息技術(shù)教育中越來(lái)越受到重視，許多人認(rèn)為這將是信息技術(shù)課的發(fā)展方向之一。這種特別關(guān)注的原因，一方面來(lái)自學(xué)校和老師對(duì)信息技術(shù)課程本身的思考，期望課程深化并擁有獨(dú)特的教育特性；另一方面，來(lái)自社會(huì)和家長(zhǎng)對(duì)于學(xué)生科技活動(dòng)的熱情。當(dāng)學(xué)校的經(jīng)費(fèi)逐漸不成為關(guān)鍵性問(wèn)題后，機(jī)器人課程已經(jīng)成為面向全體學(xué)生的一種可選項(xiàng)了。

從信息技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，如果我們把20世紀(jì)80年代稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)代，把90年代稱為互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展時(shí)代，那么本世紀(jì)的第1個(gè)10年，會(huì)是個(gè)人機(jī)器人（PerSOnalR0bot）時(shí)代。個(gè)人機(jī)器人的核心——智能技術(shù)是信息技術(shù)的前沿領(lǐng)域，個(gè)人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)剛剛開(kāi)始形成，隨著技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人機(jī)器人將會(huì)成為人們學(xué)習(xí)、生活、娛樂(lè)的好伙伴！

據(jù)了解，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)看到智能機(jī)器人教育對(duì)未來(lái)高科技社會(huì)的作用和影響，他們?cè)谥行W(xué)的信息技術(shù)教育中不同程度地對(duì)學(xué)生進(jìn)行智能機(jī)器人知識(shí)教育。在他們的課程中有讓學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)器人的教學(xué)內(nèi)容，目標(biāo)是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)各種由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人的作用。例如，介紹機(jī)器人的由來(lái)，要求學(xué)生搜集各種機(jī)器人的圖片、小說(shuō)或錄像等資料；讓學(xué)生分組討論有關(guān)機(jī)器人的功用和局限性，以及可能對(duì)人類產(chǎn)生的影響等問(wèn)題。這些內(nèi)容主要穿插在科學(xué)概論、社會(huì)研究和計(jì)算機(jī)概論等課程教學(xué)中。

美國(guó)教育界普遍確信以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的信息技術(shù)將在人們的未來(lái)生活中扮演十分重要和不可缺少的角色。如果現(xiàn)在的在校學(xué)生具有了這方面的素質(zhì)，他們將來(lái)可以更容易地適應(yīng)各種技術(shù)革新，也更容易在未來(lái)的信息時(shí)代獲得成功。

我國(guó)智能機(jī)器人的基礎(chǔ)教育方興未艾，信息技術(shù)基礎(chǔ)教育的決策者和工作者應(yīng)該抓住這一教育改革創(chuàng)新的先機(jī)，將我國(guó)的信息技術(shù)教育推進(jìn)到一個(gè)新的水平上。當(dāng)今的教育是為以后的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展打基礎(chǔ)的。有超前意識(shí)的教育工作者，應(yīng)該關(guān)注經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，思考未來(lái)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求，并為培養(yǎng)高素質(zhì)的人才打好基礎(chǔ)。

智能機(jī)器人教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域中的作用主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

（1）使學(xué)生了解智能機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用狀況，了解它的概念和工作方式，破除對(duì)機(jī)器人的神秘感，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人的有關(guān)知識(shí)打下基礎(chǔ)。

（2）使學(xué)生掌握為一種智能機(jī)器人下載程序的方法，了解智能機(jī)器人各種傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置的作用，了解機(jī)器人是怎樣在人的指揮下工作的。學(xué)習(xí)為一種智能機(jī)器人編寫程序，通過(guò)為機(jī)器人編寫程序?qū)W習(xí)科學(xué)而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（3）通過(guò)完成任務(wù)和模擬項(xiàng)目使學(xué)生在為機(jī)器人擴(kuò)充接口的過(guò)程中學(xué)習(xí)有關(guān)數(shù)字電路方面的知識(shí)，在組裝機(jī)器人的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)造能力。

智能機(jī)器人教育在中小學(xué)校會(huì)以下面的方式體現(xiàn)出來(lái)。

（1）以校外科技活動(dòng)為動(dòng)力，在校內(nèi)以科技活動(dòng)小組的方式出現(xiàn)。

（2）以校內(nèi)科技活動(dòng)的方式出現(xiàn)，大大提高活動(dòng)的科技知識(shí)含量。

（3）以信息技術(shù)課內(nèi)容之一的方式出現(xiàn)在中小學(xué)信息技術(shù)課上，并可為信息技術(shù)課這個(gè)內(nèi)容更新速度很快的學(xué)科帶來(lái)新的活力。

機(jī)器人競(jìng)賽作為一個(gè)交流平臺(tái)，已成為備受關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)新進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的教師該如何應(yīng)對(duì)，在了解機(jī)器人競(jìng)賽是什么、為什么之后，我們將共同學(xué)習(xí)怎么做。我將從以下6個(gè)方面和大家討論。

1.機(jī)器人競(jìng)賽內(nèi)容豐富、形式多樣

（1）機(jī)器人賽事不斷增加

20世紀(jì)末，中國(guó)科協(xié)在一些省市青少年科技中心的積極建議下，將機(jī)器人競(jìng)賽引進(jìn)我國(guó)并取得成功。第1屆中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽于2001年在廣州市南沙科技館舉辦。當(dāng)時(shí)僅有10多個(gè)省市的200多名學(xué)生參加，發(fā)展到今天，數(shù)十萬(wàn)中小學(xué)機(jī)器人愛(ài)好者參與其中，深受青少年和家長(zhǎng)的歡迎，在全國(guó)各地產(chǎn)生了廣泛的社會(huì)影響。

目前，機(jī)器人賽事主要有：中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽（中國(guó)科協(xié)）、全國(guó)中小學(xué)電腦機(jī)器人競(jìng)賽（電教館）、中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoBoCup公開(kāi)賽（RoBoCup組委會(huì)）、香港“創(chuàng)協(xié)杯”創(chuàng)意科技機(jī)械人競(jìng)賽、機(jī)器人奧林匹克（北京師范大學(xué)、中國(guó)青少年科普教育俱樂(lè)部）、CCTV機(jī)器人電視大賽（中央電視臺(tái)）、中國(guó)機(jī)器人足球競(jìng)賽（中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)）等。

（2）機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目逐年豐富

目前，機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目主要有：機(jī)器人足球、機(jī)器人籃球、VEX機(jī)器人、FLL機(jī)器人、機(jī)器人綜合技能、機(jī)器人創(chuàng)意、機(jī)器人滅火、機(jī)器人舞蹈、機(jī)器人超級(jí)軌跡賽、虛擬機(jī)器人大賽、雙足機(jī)器人舞蹈賽、雙足機(jī)器人3米障礙跑、遙控擂臺(tái)機(jī)器人賽、機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)制作競(jìng)技賽、機(jī)器人論文賽（參加科研課題）等10余項(xiàng)。競(jìng)賽選拔出的優(yōu)勝學(xué)生將參與國(guó)際青少年機(jī)器人競(jìng)賽（WorldRobot Olympiad）、FLL機(jī)器人世錦賽（FIRST LEGOLeague）、FVC機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽（FIRST VEXChaHenge）等國(guó)際賽事。

機(jī)器人競(jìng)賽競(jìng)爭(zhēng)雖然激烈，但是并不像高考過(guò)獨(dú)木橋，你可以選擇合適的賽事、喜歡的項(xiàng)目把自己對(duì)機(jī)器人的創(chuàng)意和激情發(fā)揮得淋漓盡致。

2.競(jìng)賽難度不斷加大

豐富的競(jìng)賽項(xiàng)目和大量的機(jī)器人愛(ài)好者涌現(xiàn)，直接導(dǎo)致了青少年機(jī)器人競(jìng)賽水平的快速大幅提高。但凡參加過(guò)兩次以上的學(xué)生和教師都會(huì)明顯感到，大賽的組織者在不斷求新求變，以滿足高水平競(jìng)技的需要，這是社會(huì)整體發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)于新參賽的隊(duì)伍，大家首先要作好的思想準(zhǔn)備就是“我們是來(lái)學(xué)習(xí)的”，唯有這樣才能在較短的時(shí)間內(nèi)快速成長(zhǎng)。但同時(shí)我們也要盡量選擇合適自己的項(xiàng)目，不要“什么難，選什么”，這樣的結(jié)果只能是打擊自己和耽誤學(xué)生。

難度變化的趨勢(shì)是在競(jìng)賽中增加各種可變因素。以山西省超級(jí)軌跡賽來(lái)說(shuō)，前幾屆沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)組裝搭建，而且競(jìng)賽的線路很簡(jiǎn)單，沒(méi)有過(guò)多的交叉和虛實(shí)線。從2012年開(kāi)始大家可以明顯感到，場(chǎng)地的復(fù)雜程度增加很大，而且規(guī)定時(shí)間、地點(diǎn)搭建。今年還很有可能在中學(xué)組增加橋梁、隧道等障礙。

另一個(gè)趨勢(shì)是限制器材。比如足球賽限制電壓、傳感器數(shù)量和軟件集成等，從比速度、比力量轉(zhuǎn)向比技術(shù)、比穩(wěn)定。

3.競(jìng)賽項(xiàng)目界線分明，特點(diǎn)突出

不同的競(jìng)賽項(xiàng)目，有相對(duì)固定的規(guī)則，項(xiàng)目的觀賞性、競(jìng)技內(nèi)容大不相同。過(guò)去的基本技能比賽被看作是超級(jí)軌跡的升級(jí)版，沒(méi)有太多的指定動(dòng)作?，F(xiàn)在的綜合技能比賽在路線上有轉(zhuǎn)彎標(biāo)記，有沼澤、隧道、橋梁，而且還有裝載貨物、卸貨、投擲、傳遞火炬等復(fù)雜的動(dòng)作，需要更多的驅(qū)動(dòng)部件和傳感器。

不同的競(jìng)賽項(xiàng)目針對(duì)不同的青少年人群，喜歡對(duì)抗的可以選足球和VEX等近身對(duì)抗項(xiàng)目；不喜歡激烈對(duì)抗的，可以選擇獨(dú)立作業(yè)的FLL、綜合技能等競(jìng)賽。

4.競(jìng)賽考查的內(nèi)容越來(lái)越全面

競(jìng)賽考查的內(nèi)容從原來(lái)單一的看競(jìng)賽結(jié)果，到現(xiàn)在看技術(shù)的掌握和理解，從會(huì)不會(huì)到快不快，從懂不懂到新不新，從個(gè)體技術(shù)到集體合作，從場(chǎng)上競(jìng)賽擴(kuò)展到賽前賽后問(wèn)答。

5.競(jìng)賽平臺(tái)強(qiáng)調(diào)交流

在競(jìng)賽前、中、后期，教師、學(xué)生都可以獲得大量的信息，通過(guò)交流做到人無(wú)我有、人有我優(yōu)，比賽更加公正、公平、公開(kāi)，賽場(chǎng)上是對(duì)手，賽場(chǎng)下是朋友。

6.不足和思考

廠家在一段時(shí)間內(nèi)過(guò)多地參與。其實(shí)這個(gè)問(wèn)題很容易理解，大家都想在短時(shí)間內(nèi)取得好的競(jìng)賽成績(jī)。可以肯定這只是一段時(shí)間的現(xiàn)象，等大家都懂了、會(huì)了，對(duì)機(jī)器人的操控就更加如魚得水了。

機(jī)器人競(jìng)賽的費(fèi)用越來(lái)越高。比如VEX、FLL除了正常的損壞和維修之外，每年要再投入經(jīng)費(fèi)搞場(chǎng)地和道具。經(jīng)費(fèi)緊張的學(xué)校在選項(xiàng)目的時(shí)候，就要考慮各方面因素。

中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽專家委員會(huì)主任宗光華認(rèn)為，“開(kāi)展青少年機(jī)器人活動(dòng)，是適應(yīng)世界科技潮流、培養(yǎng)新世紀(jì)科技事業(yè)后備人才并與國(guó)際接軌的一項(xiàng)青少年科技教育活動(dòng)?！备?jìng)賽的平臺(tái)實(shí)質(zhì)就是交流的平臺(tái)，就是鍛煉的平臺(tái)，參加競(jìng)賽除了爭(zhēng)取最為優(yōu)異的成績(jī)外，還應(yīng)取長(zhǎng)補(bǔ)短、發(fā)現(xiàn)不足、努力提高。