我和機(jī)器人有個(gè)約會(huì)

中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽知多少

中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽是20世紀(jì)末由中國(guó)科協(xié)青少年工作部積極創(chuàng)意并組織開(kāi)展的一項(xiàng)青少年科技活動(dòng)。競(jìng)賽創(chuàng)辦于2001年，每年舉辦一屆，這是一項(xiàng)面向全國(guó)中小學(xué)生開(kāi)展的將知識(shí)積累、技能培養(yǎng)、探究性學(xué)習(xí)融為一體的普及性科技教育活動(dòng)。隨著賽事的不斷進(jìn)步完善，逐漸整合發(fā)展為現(xiàn)在的機(jī)器人綜合技能比賽、機(jī)器人創(chuàng)意比賽、FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽、VEX機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽和WER工程創(chuàng)新賽五個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目。

在訪談中，謝老師這樣說(shuō)到：“中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽設(shè)立了這么多項(xiàng)目，初衷特別好，它相當(dāng)于把機(jī)器人領(lǐng)域的科學(xué)概念和專(zhuān)業(yè)能力（如電子信息、自動(dòng)控制、工程技術(shù)等）融合到大賽的各個(gè)項(xiàng)目當(dāng)中。所謂的融合是指學(xué)生需要綜合性地運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)和多種技能才能有效地完成比賽設(shè)置的任務(wù)。從這些設(shè)定的項(xiàng)目當(dāng)中就可以發(fā)現(xiàn)，比賽對(duì)于機(jī)器人專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)容涵蓋是非常廣泛的?！?/p>

比如工程技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)和技能，在VEX機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽中表現(xiàn)得淋漓盡致；而FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目，體現(xiàn)出來(lái)的就是機(jī)械結(jié)構(gòu)的制作，包括自動(dòng)化程序或者自動(dòng)化機(jī)械的設(shè)計(jì)；還有人工智能或者計(jì)算機(jī)算法，類(lèi)似于常規(guī)項(xiàng)目編程，則可以在機(jī)器人創(chuàng)意類(lèi)的項(xiàng)目當(dāng)中體現(xiàn)。如果把這些比喻成一個(gè)工程，那就涉及一個(gè)整體的工程規(guī)劃，這屬于一種高階思維，即如何進(jìn)行項(xiàng)目的規(guī)劃和整體設(shè)計(jì)組織實(shí)施，這些也可以在FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目中體現(xiàn)出來(lái)，因?yàn)镕LL就是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成一系列復(fù)雜的任務(wù)。

總體來(lái)說(shuō)，競(jìng)賽為廣大青少年機(jī)器人愛(ài)好者在電子信息、自動(dòng)控制以及機(jī)器人高新科技領(lǐng)域進(jìn)行學(xué)習(xí)、探索、研究、實(shí)踐搭建了成果展示和競(jìng)技交流的平臺(tái)。通過(guò)富有挑戰(zhàn)性的比賽項(xiàng)目，將孩子們?cè)谡n程中學(xué)到的多學(xué)科知識(shí)和技能融入到競(jìng)賽過(guò)程中，激發(fā)了他們對(duì)工程技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神，提高了科學(xué)素質(zhì)。

編程是難點(diǎn)嗎

訪談中，我們向謝老師問(wèn)道：“在整場(chǎng)比賽中，編程是不是最為困難的一項(xiàng)？”謝老師回答說(shuō)：“編程只是屬于一個(gè)基礎(chǔ)的部分，在整個(gè)機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)中，它并不是最難的，設(shè)計(jì)跟規(guī)劃才是最難的。因?yàn)槌晒Φ脑O(shè)計(jì)是建立在對(duì)比賽核心問(wèn)題全面、客觀理解的基礎(chǔ)上，就是說(shuō)要正確理解比賽規(guī)則、用適合的方案完成比賽任務(wù)；有效的規(guī)劃必須正確、客觀地了解自身的能力和可供使用的資源，在合理范圍內(nèi)最大限度地利用現(xiàn)有條件解決任務(wù)。所以，計(jì)算機(jī)編程只能說(shuō)是屬于具體實(shí)施的部分?！?/p>

當(dāng)然，計(jì)算機(jī)編程也確實(shí)具有難度，特別是對(duì)于中小學(xué)生而言，從圖形化的運(yùn)算到邏輯的運(yùn)算（即從具體到抽象），這中間的跨度還是很大的。一般來(lái)說(shuō)，三年級(jí)以下的孩子多是接觸圖形化的運(yùn)算，三年級(jí)以上才開(kāi)始慢慢過(guò)渡到代碼。那么這兩者是如何融合到一起的呢？通過(guò)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖。用科學(xué)的學(xué)習(xí)方式來(lái)規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，從了解認(rèn)識(shí)到興趣培養(yǎng)，最后形成一些專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)或者是發(fā)展規(guī)劃。同時(shí)，要培養(yǎng)幾個(gè)思維方式，一個(gè)是計(jì)算思維（有邏輯性或者純軟件的內(nèi)容）；然后是純工科的工程思維；還有就是創(chuàng)新思維。

參加機(jī)器人比賽

訪談中，謝老師還給我們介紹了機(jī)器人分為特種機(jī)器人和非特種機(jī)器人兩類(lèi)，非特種機(jī)器人統(tǒng)稱(chēng)為工業(yè)用機(jī)器人，而特種機(jī)器人包括人形機(jī)器人等?，F(xiàn)在比賽中使用的主流機(jī)器人多為車(chē)型結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗ㄓ眯蕴貏e好，包括可負(fù)載、使用范圍寬泛等。

看到這里，你是否也想制作一個(gè)屬于自己的機(jī)器人呢？機(jī)器人可以定制，也可以自制。定制就是根據(jù)套裝提供的現(xiàn)成材料，自己組裝好即可。自制則可以選擇各種材料，如金屬、木材等，通過(guò)機(jī)床進(jìn)行加工，把多種材料進(jìn)行拼裝組合，甚至可以利用3D打印技術(shù)，在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的幫助下把自己的機(jī)器人做出來(lái)。

那么，未來(lái)機(jī)器人比賽會(huì)發(fā)展成什么樣子？謝老師通過(guò)對(duì)機(jī)械外骨骼的描述，向我們做了簡(jiǎn)單的說(shuō)明。未來(lái)的機(jī)器人比賽，人可能會(huì)坐到機(jī)器里面，就像科幻小說(shuō)中描寫(xiě)的機(jī)甲一樣，雙方進(jìn)行競(jìng)技比賽。謝老師將其歸為體育競(jìng)技，一定要遵循公平公正的原則，符合奧林匹克精神，比智慧，比協(xié)調(diào)能力，雙方共同進(jìn)步。

學(xué)習(xí)的收獲與樂(lè)趣

當(dāng)說(shuō)到學(xué)習(xí)機(jī)器人有什么體會(huì)時(shí)，謝老師給我們講述了過(guò)往教學(xué)中的一個(gè)案例。

2012年7月，暴雨導(dǎo)致北京房山發(fā)生泥石流。8月，中國(guó)兒童中心組織智能機(jī)器人小組學(xué)員做了主題為“自然之怒”的活動(dòng)。在這項(xiàng)主題活動(dòng)中，這些由10～12歲小學(xué)生組成的研究小組，運(yùn)用在機(jī)器人興趣小組學(xué)習(xí)到的知識(shí)和技能，開(kāi)展了以自然災(zāi)害為研究對(duì)象的主題活動(dòng)。活動(dòng)中，他們運(yùn)用問(wèn)題式學(xué)習(xí)模式，對(duì)“7·21房山泥石流災(zāi)難”事件進(jìn)行了分析和研究并做了一個(gè)機(jī)器預(yù)警的方案。這其實(shí)就是科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，也是機(jī)器人教育的最大成果。

采訪中，兩位“資深機(jī)器人比賽達(dá)人”——中學(xué)生舒梓軒和丁義揚(yáng)——與我們共同分享了學(xué)習(xí)機(jī)器人的快樂(lè)與收獲。舒梓軒，現(xiàn)就讀于北京市第四中學(xué)，曾多次參加國(guó)內(nèi)外機(jī)器人大賽并擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)，取得了驕人的成績(jī)。丁義揚(yáng)，現(xiàn)就讀于北京十一學(xué)校國(guó)際部，比賽經(jīng)歷也非常豐富，擅長(zhǎng)編程。

在和兩位同學(xué)的交談過(guò)程中，他們不約而同地提到了興趣，興趣是他們能夠在繁重的課業(yè)壓力下堅(jiān)持學(xué)習(xí)機(jī)器人、堅(jiān)持比賽的強(qiáng)大動(dòng)力。而機(jī)器人訓(xùn)練也促進(jìn)了他們的學(xué)業(yè)，比如舒梓軒，因?yàn)橛?jì)算機(jī)編程中涉及算法上的一些問(wèn)題，在初三的時(shí)候已經(jīng)自學(xué)完了微積分。

在學(xué)習(xí)和比賽的過(guò)程中，他們也逐漸成長(zhǎng)起來(lái)。作為隊(duì)長(zhǎng)，舒梓軒不僅要負(fù)責(zé)策劃和編程的工作，還要在比賽中做好隊(duì)員間的協(xié)調(diào)溝通，而且有時(shí)還需要負(fù)責(zé)賽前的組織和訂票服務(wù)工作。而對(duì)于丁義揚(yáng)來(lái)說(shuō)，比賽磨練了他的意志和毅力，賽前反復(fù)試錯(cuò)的過(guò)程，對(duì)他來(lái)說(shuō)是最大的收獲。作為一名癡迷機(jī)器人的學(xué)生，經(jīng)過(guò)5年多的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，他立志在人工智能領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)，以后也將從事相關(guān)工作。

談到學(xué)習(xí)機(jī)器人對(duì)自己的影響的時(shí)候，舒梓軒同學(xué)坦言，除了參加比賽之外，他現(xiàn)在正和他的小伙伴們進(jìn)行一些線下機(jī)器人科普活動(dòng)，爭(zhēng)取能夠逐漸推廣普及；丁義揚(yáng)同學(xué)則正在策劃一項(xiàng)機(jī)器人公益活動(dòng)，為孤兒院的小朋友帶去關(guān)于機(jī)器人科普的內(nèi)容，使他們也能享受科技的美好，為此，他已經(jīng)有了初步的方案并愿意為此做長(zhǎng)期的規(guī)劃和努力。兩位同學(xué)樸實(shí)的愿望給我們留下了深刻的印象，讓我們?yōu)樗麄凃湴痢?/p>

學(xué)習(xí)機(jī)器人不僅使青少年增長(zhǎng)了知識(shí)，鍛煉了能力，更享受了快樂(lè)，也使很多學(xué)生更加清晰地認(rèn)識(shí)自我，甚至明確了今后學(xué)習(xí)的方向。希望今后有更多的青少年接觸機(jī)器人科學(xué)，參與機(jī)器人比賽活動(dòng)，更希望有更多像中國(guó)兒童中心、中國(guó)青少年機(jī)器人比賽活動(dòng)這樣的國(guó)家級(jí)的教育項(xiàng)國(guó)和壘國(guó)性青少年科普活動(dòng)平臺(tái)，為青少年提供更多優(yōu)質(zhì)的、具有前沿性的科普教育活動(dòng)。endprint