科技競賽與學生創新能力的培養

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域的標準問題，具有較深的學術研究價值，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學生的科技熱情，而且對于提高學生的科技創新意識、創新能力、編程能力，全面提高學生素質都大有益處。

關鍵詞：機器人足球仿真競賽；計算機博弈競賽；創新能力

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注，科技競賽中取得的成績，已被許多高校視為衡量科技創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、優化算法、模式識別等諸多熱門學科，是諸多領域的前沿研究和技術集成，它們從一個側面反映了一個國家信息與自動化領域基礎研究和高技術發展的水平。

目前，在大學生中玩計算機游戲和網絡游戲的不在少數，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沒有任何意義。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學生的科技熱情，而且對于提高學生的科技創新意識、創新能力、編程能力，全面提高學生素質都是大有益處的，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、機器人等諸多領域的前沿研究和技術集成。機器人踢足球，看似游戲，其實卻展現了一個國家信息和自動化技術的綜合實力，實際上是在國際上開展的高技術對抗活動。

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?！叭珖鴻C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、歐美等國家發起并創立的組織，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，無疑是研究計算機實現人類思維的良好載體，因此受到國外學者的關注。1997年5月IBM“深藍”計算機戰勝了世界棋王卡斯帕羅夫，這場人機大戰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、科技競賽與學生創新能力的培養

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新興趣

目前計算機對于青年學生來說已經十分普及，而相當一部分青年學生卻熱衷于網絡游戲，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新意識難有適合發揮的“場地”。

2.有利于增強學生的科技創新意識

創新意識是創造的前提和關鍵。有了意識才能抓住機會，啟動創新思維，獲得創新成果。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，學生在不滿足現狀的時候，在追求新的設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，極大地激發了學習創新的興趣。

3.有利于培養學生的科技創新能力

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。為了在競賽中體現個人的本領與創新，學生必然需要認真學習和探索相關的知識與技術，將理論與實踐有機地結合起來，主動地培養自學能力、分析問題和解決問題的能力。通過不同算法去編程，極大地發揮個人潛能，培養自身的科技創新能力。

4.有利于培養學生的編程能力

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，除了涉及動態內存管理、文件操作、鏈表操作、高級指針等程序設計中較難的知識點外，還需要結合多種技術。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，檢驗自己程序的優劣；并有機會參加學?；蛉珖臋C器人大賽，獲得獎勵，提高就業機會，因此學生編程的興趣不斷增加。

5.有利于培養學生的團隊意識

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一個人是很難掌握的。團隊成員需根據各自的特長，分工學習，碰到問題時一起交流、討論，最大限度地激發學生之間學習的積極性和創造性。團隊與團隊之間可以隨時進行程序比賽，取長補短。

6.有利于培養學生良好的意志品質

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，有利于培養學生面對困難時的毅力，使其養成良好的心理素質。

機器人足球仿真和計算機博弈競賽集高新技術、娛樂競賽于一體，是一個很好的教學、教育平臺。它不僅能激發學生對科學技術的興趣，增長學生的科技知識，調動學生專業學習的熱情，而且競賽結果集中體現了學生對知識的理解和運用能力以及身體素質、心理素質和協作精神等，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新實踐活動的載體，培養學生的科研興趣，使眾多的學生參與其中，對學生工程意識、科學精神、協作意識、團隊精神、組織能力、競爭實力等綜合素質的培養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［J］.智能系統學報，2008.

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

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

（作者單位 北京信息科技大學計算機學院）