論機(jī)器人競(jìng)賽對(duì)青少年機(jī)器人教育的影響

蘇文泉

(天津市青少年科技中心 天津 300192)

1 我國(guó)青少年機(jī)器人教育概況

1.1 機(jī)器人教育

機(jī)器人教育，通常是指學(xué)習(xí)機(jī)器人的基本知識(shí)與基本技能，或利用教育機(jī)器人優(yōu)化教育教學(xué)效果的理論與實(shí)踐。機(jī)器人教育是全面提升青少年科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力的良好載體。

鄧小平同志指出：“教育要面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來(lái)”。機(jī)器人教育走進(jìn)中小學(xué)校已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，對(duì)推進(jìn)教育創(chuàng)新，促進(jìn)教育改革具有現(xiàn)實(shí)意義。智能機(jī)器人技術(shù)不是一門獨(dú)立的、單一的學(xué)科，而是一個(gè)學(xué)科技術(shù)群，是一門具有高度綜合性、前瞻性和實(shí)踐性的學(xué)科。開展機(jī)器人教育就是把現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)知識(shí)引入到青少年教育中，培養(yǎng)促進(jìn)青少年的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，開展研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在機(jī)器人制作過(guò)程中學(xué)會(huì)合作、探究、創(chuàng)新，充分發(fā)掘?qū)W生自主探究、自主學(xué)習(xí)的潛能，激發(fā)廣大青少年的學(xué)習(xí)興趣，提高青少年的科學(xué)素質(zhì)。

2003年頒布的普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)將“人工智能初步”及“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”列入“信息技術(shù)課程”和“通用技術(shù)課程”選修內(nèi)容，由此可見國(guó)家對(duì)機(jī)器人教育的重視。

1.2 我國(guó)開展機(jī)器人教育的形式

我國(guó)開展青少年機(jī)器人教育的時(shí)間和水平要落后于一些發(fā)達(dá)國(guó)家。普及程度不高，發(fā)展也不均衡。從地域分布來(lái)看，東部好于西部，經(jīng)濟(jì)發(fā)展好的地區(qū)好于經(jīng)濟(jì)較差的地區(qū)；從開展形式來(lái)說(shuō)，我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育現(xiàn)在是以興趣小組或第二課堂的形式存在于學(xué)校教育中，較多的學(xué)校只是以課外活動(dòng)、各種興趣班、培訓(xùn)班的形式開展機(jī)器人教學(xué)。只有部分地區(qū)和學(xué)校將機(jī)器人教學(xué)納入了綜合實(shí)踐活動(dòng)課和信息技術(shù)課教學(xué)。

2 我國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽概況

機(jī)器人競(jìng)賽就是學(xué)生綜合能力的競(jìng)賽。競(jìng)賽中包含了編程能力、動(dòng)手能力、合作能力及傳感器和機(jī)械等知識(shí)在實(shí)際過(guò)程中的具體應(yīng)用。20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界各地都掀起了智能機(jī)器人競(jìng)賽熱潮。機(jī)器人滅火、機(jī)器人奧林匹克比賽、機(jī)器人世界杯、FLL工程挑戰(zhàn)賽以及國(guó)內(nèi)的各級(jí)各類青少年機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)為越來(lái)越多的青少年提供了了解、接觸和學(xué)習(xí)這一高科技產(chǎn)物的機(jī)會(huì)和平臺(tái)。

2.1 我國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)比較有影響的賽事包括由中國(guó)科協(xié)舉辦的中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽、中央電教館舉辦的全國(guó)中小學(xué)生信息技術(shù)與實(shí)踐活動(dòng)和全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)，此外還有中國(guó)機(jī)器人公開賽、FLL中國(guó)選拔賽、VEX中國(guó)公開賽等。十多年來(lái)，這些賽事吸引了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的青少年機(jī)器人愛好者參加，并已成為促進(jìn)機(jī)器人教育發(fā)展的重要力量。

以中國(guó)科協(xié)舉辦的中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽為例，從 2001年第一屆全國(guó)青少年電腦機(jī)器人競(jìng)賽(現(xiàn)已改為中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽)開始至今已經(jīng)舉辦了13屆。十幾年來(lái)，競(jìng)賽規(guī)模不斷擴(kuò)大，2001年第一屆競(jìng)賽只有 10個(gè)省市的 200余名學(xué)生參加，競(jìng)賽項(xiàng)目?jī)H有兩個(gè)(機(jī)器人巡線和機(jī)器人創(chuàng)意)；到 2013年的第 13屆中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽時(shí)已有 30個(gè)省市的1,500多名學(xué)生參加，競(jìng)賽項(xiàng)目也增至5個(gè)(機(jī)器人創(chuàng)意、綜合技能、機(jī)器人足球、FLL工程挑戰(zhàn)賽和 VEX工程挑戰(zhàn)賽)，分小學(xué)、初中、高中 3個(gè)組別。該競(jìng)賽已經(jīng)成為全國(guó)最有影響的青少年機(jī)器人賽事之一。

十幾年來(lái)，我國(guó)青少年機(jī)器人項(xiàng)目制作技術(shù)水平迅速提高。每年的競(jìng)賽都可以看到新的理念、新的技術(shù)、新的器件應(yīng)用到機(jī)器人項(xiàng)目制作上。有很多設(shè)計(jì)新穎、性能優(yōu)良的機(jī)器人出現(xiàn)在賽場(chǎng)上，競(jìng)賽水平逐年上升。每年都有一些優(yōu)秀的學(xué)生在國(guó)際競(jìng)賽中脫穎而出。

2.2 我國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽存在的問(wèn)題

機(jī)器人競(jìng)賽既是一項(xiàng)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)也是一項(xiàng)教育交流活動(dòng)，是展示和交流的平臺(tái)。競(jìng)賽的目的不僅僅是爭(zhēng)第一，更重要的是通過(guò)參加競(jìng)賽展示自己的成果，學(xué)習(xí)他人的經(jīng)驗(yàn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高自身的思辨能力。盡管我國(guó)青少年機(jī)器人比賽取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是還存在一些阻礙比賽長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的問(wèn)題。

2.2.1 機(jī)器人廠商和機(jī)器人競(jìng)賽

機(jī)器人競(jìng)賽成了機(jī)器人廠商較量的戰(zhàn)場(chǎng)，每次競(jìng)賽都可以看到機(jī)器人廠商的推銷和宣傳。有的廠家工程師在場(chǎng)外為參賽學(xué)生修改程序，有的干脆把學(xué)生沒(méi)有調(diào)試好的機(jī)器人拿過(guò)來(lái)?yè)Q一個(gè)工程師調(diào)試好的機(jī)器人上場(chǎng)競(jìng)賽。

2.2.2 輔導(dǎo)教師和機(jī)器人競(jìng)賽

每屆競(jìng)賽都會(huì)發(fā)生輔導(dǎo)教師與裁判沖突的情況，究其原因，有的是因?yàn)樵馐芤恍┎还奶幚砗团辛P，有的是獲獎(jiǎng)心切，還有的是成績(jī)和輔導(dǎo)教師的業(yè)績(jī)掛鉤，而且有些學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的做法也導(dǎo)致某些輔導(dǎo)教師心態(tài)的變化。但無(wú)論何時(shí)，輔導(dǎo)教師都應(yīng)明確參加競(jìng)賽的目的是鼓勵(lì)參賽者在電子信息、自動(dòng)控制等高新科技領(lǐng)域進(jìn)行學(xué)習(xí)、探索、研究和實(shí)踐，激發(fā)他們的科學(xué)興趣。獲獎(jiǎng)不是目的，只是一種形式。

2.2.3 參賽者和機(jī)器人競(jìng)賽

隨著機(jī)器人競(jìng)賽得到越來(lái)越多學(xué)校的關(guān)注、家長(zhǎng)的認(rèn)可和青少年機(jī)器人愛好者的追捧，很多學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人更多是為了參加競(jìng)賽，有些弊端也逐漸顯露出來(lái)，一些不文明行為出現(xiàn)在競(jìng)賽中。例如有的參賽者在競(jìng)賽中故意對(duì)對(duì)方的機(jī)器人進(jìn)行破壞或者干擾，導(dǎo)致他人的作品不能正常運(yùn)行；有的參賽者不尊重對(duì)方隊(duì)員，不服從裁判員的判決，只要輸了就拒絕簽字，嚴(yán)重影響競(jìng)賽進(jìn)程。

2.2.4 裁判員和機(jī)器人競(jìng)賽

裁判員在比賽中扮演著至關(guān)重要的角色，其水平的高低直接影響參賽隊(duì)員的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮。由于部分裁判員缺乏足夠的培訓(xùn)和實(shí)踐，判罰尺度掌握不統(tǒng)一，場(chǎng)上經(jīng)驗(yàn)不豐富，從而導(dǎo)致一些有爭(zhēng)議的問(wèn)題出現(xiàn)。因裁判失誤造成的錯(cuò)誤判斷，會(huì)對(duì)學(xué)生造成心靈傷害。

為了讓競(jìng)賽本著公平公正的原則開展，在提高學(xué)生技術(shù)水平的同時(shí)應(yīng)更多關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的積累和發(fā)展。我們必須端正態(tài)度，正確引導(dǎo)學(xué)生面對(duì)競(jìng)賽，明確競(jìng)賽的目的是為了激勵(lì)和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，給他們提供一個(gè)信息、技術(shù)交流的平臺(tái)。

3 青少年機(jī)器人競(jìng)賽對(duì)機(jī)器人教育的影響

開展機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)是普及機(jī)器人教育的一個(gè)重要途徑，機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目的內(nèi)容都極富創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性，將那些比較枯燥的知識(shí)變成有趣的研究項(xiàng)目，學(xué)生更樂(lè)于接受，從而進(jìn)一步激發(fā)廣大青少年學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)的興趣。

3.1 機(jī)器人競(jìng)賽促進(jìn)傳統(tǒng)教育的改革

傳統(tǒng)的應(yīng)試教育已經(jīng)越來(lái)越不能滿足社會(huì)發(fā)展的客觀需要，這就要對(duì)“應(yīng)試教育”進(jìn)行改革，促進(jìn)“素質(zhì)教育”發(fā)展。

當(dāng)今，機(jī)器人技術(shù)繼計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后為人類社會(huì)帶來(lái)了新一輪的變革。從學(xué)生自身的角度看，他們也需要新穎、有趣的活動(dòng)。從教育學(xué)、心理學(xué)的角度來(lái)講，青少年在這一時(shí)期對(duì)新事物具有強(qiáng)烈的好奇心，他們很容易接受新鮮事物。機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)的開展既從很大程度上滿足了青少年的好奇心，又為他們搭建了一個(gè)施展才華的舞臺(tái)。

參與機(jī)器人競(jìng)賽可以提升青少年的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生進(jìn)行多項(xiàng)目的研究性學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維和協(xié)作能力。

3.2 機(jī)器人競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

舉辦青少年機(jī)器人競(jìng)賽就是為了進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)器人教育的普及，通過(guò)競(jìng)賽培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生們的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和進(jìn)取精神等。青少年在自己動(dòng)手設(shè)計(jì)機(jī)器人項(xiàng)目的過(guò)程中會(huì)不斷獲取學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)到良好的思維方式，學(xué)會(huì)與人合作，體驗(yàn)分享成功的喜悅。

青少年機(jī)器人競(jìng)賽對(duì)機(jī)器人教育起著推動(dòng)和促進(jìn)作用，其創(chuàng)新性、實(shí)踐性非常強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的技能培養(yǎng)、科技的社會(huì)化都具有重要意義。青少年機(jī)器人競(jìng)賽寓教于樂(lè)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引了越來(lái)越多的青少年學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)。機(jī)器人教育不但順應(yīng)了新課改的要求，還可以提高學(xué)生自身綜合素質(zhì)，滿足我們對(duì)高素質(zhì)、復(fù)合型人才的迫切需要，更能促進(jìn)我國(guó)的科技發(fā)展。