中國青少年機器人競賽知多少

中國青少年機器人競賽是20世紀末由中國科協(xié)青少年工作部積極創(chuàng)意并組織開展的一項青少年科技活動。競賽創(chuàng)辦于2001年，每年舉辦一屆，這是一項面向全國中小學(xué)生開展的將知識積累、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。隨著賽事的不斷進步完善，逐漸整合發(fā)展為現(xiàn)在的機器人綜合技能比賽、機器人創(chuàng)意比賽、FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽、VEX機器人工程挑戰(zhàn)賽和WER工程創(chuàng)新賽五個競賽項目。

在訪談中，謝老師這樣說到：“中國青少年機器人競賽設(shè)立了這么多項目，初衷特別好，它相當(dāng)于把機器人領(lǐng)域的科學(xué)概念和專業(yè)能力（如電子信息、自動控制、工程技術(shù)等）融合到大賽的各個項目當(dāng)中。所謂的融合是指學(xué)生需要綜合性地運用多學(xué)科的知識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)定的項目當(dāng)中就可以發(fā)現(xiàn)，比賽對于機器人專業(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)域的知識和技能，在VEX機器人工程挑戰(zhàn)賽中表現(xiàn)得淋漓盡致；而FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽項目，體現(xiàn)出來的就是機械結(jié)構(gòu)的制作，包括自動化程序或者自動化機械的設(shè)計；還有人工智能或者計算機算法，類似于常規(guī)項目編程，則可以在機器人創(chuàng)意類的項目當(dāng)中體現(xiàn)。如果把這些比喻成一個工程，那就涉及一個整體的工程規(guī)劃，這屬于一種高階思維，即如何進行項目的規(guī)劃和整體設(shè)計組織實施，這些也可以在FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽項目中體現(xiàn)出來，因為FLL就是在規(guī)定的時間內(nèi)完成一系列復(fù)雜的任務(wù)。

總體來說，競賽為廣大青少年機器人愛好者在電子信息、自動控制以及機器人高新科技領(lǐng)域進行學(xué)習(xí)、探索、研究、實踐搭建了成果展示和競技交流的平臺。通過富有挑戰(zhàn)性的比賽項目，將孩子們在課程中學(xué)到的多學(xué)科知識和技能融入到競賽過程中，激發(fā)了他們對工程技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，同時也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識、動手實踐能力和團隊精神，提高了科學(xué)素質(zhì)。

編程是難點嗎

訪談中，我們向謝老師問道：“在整場比賽中，編程是不是最為困難的一項？”謝老師回答說：“編程只是屬于一個基礎(chǔ)的部分，在整個機器人競賽活動中，它并不是最難的，設(shè)計跟規(guī)劃才是最難的。因為成功的設(shè)計是建立在對比賽核心問題全面、客觀理解的基礎(chǔ)上，就是說要正確理解比賽規(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，計算機編程只能說是屬于具體實施的部分?！?/p>

當(dāng)然，計算機編程也確實具有難度，特別是對于中小學(xué)生而言，從圖形化的運算到邏輯的運算（即從具體到抽象），這中間的跨度還是很大的。一般來說，三年級以下的孩子多是接觸圖形化的運算，三年級以上才開始慢慢過渡到代碼。那么這兩者是如何融合到一起的呢？通過學(xué)習(xí)導(dǎo)圖。用科學(xué)的學(xué)習(xí)方式來規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，從了解認識到興趣培養(yǎng)，最后形成一些專業(yè)特長或者是發(fā)展規(guī)劃。同時，要培養(yǎng)幾個思維方式，一個是計算思維（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。

參加機器人比賽

訪談中，謝老師還給我們介紹了機器人分為特種機器人和非特種機器人兩類，非特種機器人統(tǒng)稱為工業(yè)用機器人，而特種機器人包括人形機器人等。現(xiàn)在比賽中使用的主流機器人多為車型結(jié)構(gòu)，因為它通用性特別好，包括可負載、使用范圍寬泛等。

看到這里，你是否也想制作一個屬于自己的機器人呢？機器人可以定制，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，通過機床進行加工，把多種材料進行拼裝組合，甚至可以利用3D打印技術(shù)，在計算機輔助技術(shù)的幫助下把自己的機器人做出來。

那么，未來機器人比賽會發(fā)展成什么樣子？謝老師通過對機械外骨骼的描述，向我們做了簡單的說明。未來的機器人比賽，人可能會坐到機器里面，就像科幻小說中描寫的機甲一樣，雙方進行競技比賽。謝老師將其歸為體育競技，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，雙方共同進步。

學(xué)習(xí)的收獲與樂趣

當(dāng)說到學(xué)習(xí)機器人有什么體會時，謝老師給我們講述了過往教學(xué)中的一個案例。

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

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

在和兩位同學(xué)的交談過程中，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)壓力下堅持學(xué)習(xí)機器人、堅持比賽的強大動力。而機器人訓(xùn)練也促進了他們的學(xué)業(yè)，比如舒梓軒，因為計算機編程中涉及算法上的一些問題，在初三的時候已經(jīng)自學(xué)完了微積分。

在學(xué)習(xí)和比賽的過程中，他們也逐漸成長起來。作為隊長，舒梓軒不僅要負責(zé)策劃和編程的工作，還要在比賽中做好隊員間的協(xié)調(diào)溝通，而且有時還需要負責(zé)賽前的組織和訂票服務(wù)工作。而對于丁義揚來說，比賽磨練了他的意志和毅力，賽前反復(fù)試錯的過程，對他來說是最大的收獲。作為一名癡迷機器人的學(xué)生，經(jīng)過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)機器人對自己的影響的時候，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行一些線下機器人科普活動，爭取能夠逐漸推廣普及；丁義揚同學(xué)則正在策劃一項機器人公益活動，為孤兒院的小朋友帶去關(guān)于機器人科普的內(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期的規(guī)劃和努力。兩位同學(xué)樸實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)機器人不僅使青少年增長了知識，鍛煉了能力，更享受了快樂，也使很多學(xué)生更加清晰地認識自我，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器人科學(xué)，參與機器人比賽活動，更希望有更多像中國兒童中心、中國青少年機器人比賽活動這樣的國家級的教育項國和壘國性青少年科普活動平臺，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。endprint