淺析中學機器人競賽輔導的有效措施

朱明

摘? 要 機器人教育是學校信息化教育中的一項重要內容。在學校中開展機器人競賽活動，加強中學機器人競賽的輔導工作十分必要，能夠全方面提高學生的各項綜合技能。

關鍵詞 機器人;機器人競賽;科學素養;創新能力

中圖分類號：G633.67? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）01-0084-03

1 競賽輔導的必要性

機器人技術涉及計算機、網絡、電子、光學、機械等多個學科和技術領域，是一個國家科技發展水平和國民經濟現代化、信息化的重要標志。因此，機器人技術是世界強國重點發展的高技術，也是世界公認的核心競爭力之一。

機器人教育進入校園的這幾年，促進了中小學生的綜合素養和整體能力的提升。尤其是通過參加一些機器人的競賽活動，由教師在賽前對學生進行全方位科學有效的競賽輔導工作，對于學生提高解決問題能力、創新能力、動手能力幫助較大，改善了學生重理論、輕實踐的現狀，提高了大家的溝通意識和團隊意識。

2 參賽人員的選拔

機器人比賽看似激烈，其實是其背后一個個作為設計者的學生的比拼，比拼的是學生的腦力、能力、體力、應變力和協調力。所以，參賽選手的選拔是一個學校參加機器人競賽的先決條件。俗話說“事在人為”，有了一批能力強、業務精的參賽選手，對于競賽輔導工作就能起到事半功倍的效果。主要從以下五個方面來考慮參賽隊員的選拔工作。

腦力? 在機器人比賽中，最關鍵的還在于程序設計是否科學合理，結構是否清晰，邏輯是否順暢。因此，對于參賽隊員的選拔，其思維邏輯能力和判斷解決問題的能力一定要強，對于一個任務或者一個問題，要能及時拿出解決的思路和可行性方案，并初步構想出程序運行的流程結構。在選拔隊員時，可以設置一個短時間的小任務，考查學生的學習能力或領悟能力，準確判斷學生適合機器人競賽項目的程度和類別。

能力? 還要優先選擇動手能力和結構思維能力較強的學生。現如今眾多的機器人賽事中，絕大部分需要具有較強的搭建基礎，或者是事先搭建好的直接參賽，或者是根據要求現場搭建。這就需要參賽選手在平時的訓練過程中不斷加強動手操作的本領，不斷熟悉各個零部件的結構，不斷練習各零部件的操作和使用，能夠做到根據任務要求最快速地判斷出結構解決方案，只有這樣才能在比賽中快速搭建出需要的設備。

體力? 機器人比賽項目繁多，其中有的用到的器材較小，而有的器材則較大，比如VexEDR項目，就需要一個大箱子裝著成品設備以及備用零件、備用電池、接線板等器材。另外，也有一些項目在賽前自己練習時，需要自帶場地圖紙和輔助性的比賽器材，比如投籃、足球等項目。因此，無論是賽前的器材運輸，還是在比賽中的搬運調試，都需要學生有較好的體力。

應變力? 機器人比賽的時候風云變幻，由于器材、場地、規則、現場狀況都可能隨時發生意外情況，而中學生畢竟還處于心智不夠成熟的階段，因而選擇一些心理素質較好的學生，其面對意外狀況時的抗壓能力和應變能力較強，快速冷靜地思考處理后，才能最終在比賽中脫穎而出。

協調力? 有的時候，參賽項目是多個人參加共同完成的，在這樣類型的項目中，每個人就要根據自身的性格特點確定好自己的角色，大家各自分工、互相協調，凝聚團隊的力量合作完成整個項目。比如每年上半年的南京市中小學機器人競賽項目中，機器人創意賽就需要進行角色分工，有負責技術的，有負責創意介紹的，還需要制作宣傳冊、展板或易拉寶。這就需要學生具有一定的口頭表達能力和文案設計能力，大家可以事先根據自己所擅長的方面進行分工，過程中及時協調好專業技術、展示流程、文案表達、創意設計等方面的內容，最終形成完美的團隊展示方案。

3 競賽輔導的步驟與措施

競賽項目規劃? 目前，全國的機器人競賽類別非常繁多，這里介紹兩種。

一種是以比賽規則或任務目的呈現的賽事，此類賽事可以仔細研究競賽項目的具體規則和內容，結合學校已有的器材挑選合適的參賽項目。

另外一種比賽就是每年有一個不同的比賽主題，根據當年的主題確定一個研究方向，并創建出一個科學的解決方案以及展示方式。解決方案不應該是別人已經在使用的，應該是一個全新的方案，或者在已有的思路上做了拓展和改進，保證團隊的解決方案是最新的和唯一的。另外，在展示過程中團隊要用有創意和想象力的方式來陳述研究成果。

擬定輔導計劃? 在目前的教學背景下，學生的學習生活已經非常密集，為了保證競賽輔導工作能夠順利有效地進行，需要選擇合適的時間、地點開展賽前輔導工作，讓選手能夠在短時間內快速高效地完成備戰工作。要根據選擇的參賽項目，仔細研究比賽的規則，尤其是對于比賽中的流程、線路、時間、目標、任務、評分標準等重點信息多加關注和分析，擬定一個快速、高效、準確的完成任務的參賽計劃，里面要有詳細的時間任務安排表并嚴格落實。尤其是參賽選手要做到心中有數，爭取在正式比賽過程中不丟分、不犯規。

參賽技術指導? 機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置、控制系統和復雜機械等組成。機器人的構成和學生解釋起來可能略顯復雜，可以簡化為：設計我的機器人（搭建）;控制我的機器人（指令）。

第一步，要設計出屬于自己的機器人。就以設計一輛機器人小車為例，需要有車的主體（即平臺上的控制器）、發動機（驅動器）、感應器、零件等。以較簡單的例子示范搭建好機器人后，緊接著就是設定機器人的發動機端口，這里如何跟學生解釋呢？還是通過舉例子。比如家里買了一臺電風扇，要使它動起來，就要把電風扇的插頭插到插座的插口上。同樣，要使發動機轉動，就要把它設定到相應端口上。這一步學生總是會忘記，所以舉例子就顯得更加重要。

第二步，要控制我的機器人。這一步應采取教師先操作演示，學生再模仿練習的策略實施教學。因為控制機器人的相關知識是與邏輯思維和編寫程序語言相聯系的，比較有難度，學生學起來也比較吃力，往往有云里霧里的感覺。與其跟學生講過多的理論知識，還不如讓學生自己從簡單入手，慢慢地去摸索體會，這樣就不會枯燥乏味了。

對于有現場調試程序要求的比賽項目，需要在賽前不斷練習程序的編寫和調試，盡量熟悉程序使用，以便在比賽中能夠迅速調整到最佳狀態。

模擬比賽調試? 賽前還需要進行多次模擬測試，包括學校也可以自己組建多支參賽隊伍，互相之間對抗練習，及時查找可能出現的問題，尋找克服困難的關鍵技術和解決問題的有效途徑，使賽前模擬狀態達到最佳效果，達到快速提高參賽水平的目的，發揮出學生獨立、自主、創新的優秀品質。

正式組織參賽? 正式參賽前還需要做好器材的備用工作，主要包括各類零件、電池、充電器、接線板、筆記本電腦等器材的備用檢查工作。對于已經搭建好的比賽器材，需要有合適的運輸保護箱，以防由于運輸途中的意外而出現擠壓、松動、掉落等情況。并且，這些情況的出現還無法做到及時察覺和判斷，會嚴重影響后面的比賽進程。所以，在到達比賽現場后，還需要再次進行賽前模擬練習，防止運輸過程中出現的器材損壞等情況。

另外，在機器人比賽過程中，還會時常發生一些突發狀況，如設備的因素、場地的因素、程序的因素等，有的時候可能輔導教師還不能在現場予以幫忙解決。這就需要學生有強大的心理素質，能夠靈活處理突發狀況、解決突發問題，以防措手不及影響比賽，所以事前要交代好隊員各項應對方案。

最后，如果有現場答辯環節，這將關系到參賽隊伍的精神面貌、道德風尚以及宣傳展示形象，有助于裁判了解隊伍在比賽中的合作情況、比賽和非比賽過程中的道德和精神面貌，以及隊伍的個性化展示。因此，還需要提前安排好答辯、操作演示等人員角色，提前制作好參賽主題的創意展板、彩頁等宣傳材料。

賽后歸納總結? 比賽結束后，首先要做好參賽的收尾工作，包括比賽及輔助工具的收集整理，也包括賽后的經驗、教訓總結，這樣才有助于不斷進步。尤其是要樹立一個正確的榮辱觀，正確面對比賽的結果，能夠認識到參加機器人比賽，只是一個鍛煉各方面能力的機會，獲不獲獎都是次要的，主要是在參賽備戰過程中得到大量的鍛煉機會，綜合能力得到明顯提升，增長知識，開闊眼界。

4 競賽輔導的意義

培養學生的團隊協作力? 機器人比賽項目中，經常會組成兩人或兩人以上的參賽團隊，那么在整個參賽過程中，從賽前的學習、搭建、測試，到賽中的緊張應對、探索方案、集體展示，都需要各個隊員之間親密無間的團隊協作能力，只有互相之間的配合默契，才有可能獲勝。

另一方面，有時候還需要參加同一項目的兩支隊伍之間不斷的演練測試，才能互相發現別人和自己的弱點，在幫助別人的同時也能不斷提高自己，提升整個學校的參賽水平。

培養學生的邏輯思維能力? 在參賽過程中需要不斷地拼裝搭建各類器材，不斷地熟悉各個零件的功能和結構，這就提高了學生的動手能力、空間想象力、結構理解力，使得學生手腦并用、同步開發。

在機器人的程序設計方面，為了解決一個問題，往往需要學生設計出一整套完整的解決思路，并用程序設計付諸實施。這就使得學生的邏輯思維能力得到提高，為其他學科的學習提供了思維訓練和幫助。

培養學生的條理嚴謹性? 在比賽過程中可以發現學生的獨立自主性逐漸增強。參加機器人比賽需要許多工具和零件，可以給每個隊伍都配備一個工具箱，同時每隊指定一名專門照看這個工具箱的人員。于是隊伍每次參加比賽，工具都整理得非常整齊。同時，這也加強了學生的自理能力，使他們在家也能夠將自己的房間整理得井井有條。

培養學生的集體榮譽感? 機器人比賽也是一項集體的活動，大到學校的聲譽，小到參賽團隊或是個人的榮譽，都會激發出學生的拼搏意識、團隊意識。他們通常會為了集體的榮譽，付出更多的精力和時間，形成人人爭先恐后的良好形勢，提高比賽的激烈性、觀賞性和學生的集體榮譽感。

5 結語

在機器人教育的初始階段，著重建立一個科學有效的競賽輔導機制，使廣大學生能夠在目前教育環境好的背景下快速提升自己的科學素養、創新思維、實踐能力、合作意識。■