谈机器人的竞赛项目创新设计

谈机器人的竞赛项目创新设计
    《国务院关于基础教育改革与发展的决定》中指出:重视培养学生的创新精神和实践能力,为学生全面发展和终身发展奠定基础。智能机器人就提供了一个培养学生的创新精神和实践能力的优秀平台。它是现代高科技的发展和应用在中小学教学的反映。从当前的教育改革看,它与《基础教育课程改革纲要(试行)》中提出的“基础教育课程改革的具体目标”有极好的吻合度。当前很多的教育模式和理念都可以在智能机器人上得到体验和实践。目前在中小学没有其它平台比智能机器人更综合。
    机器人教学在中小学开展,竞赛活动是一个重要环节。通过各种各样的机器人竞赛活动,极大推进了教学机器人的发展,锻炼了一大批学生和教师。但当前很多比赛项目多年不变,并且基本是“进口”的。我们这么多的机器人爱好者们,自己能设计一些什么项目呢?最近几年,一些公司、教师和学生,根据本地区的实际情况,已经开始设计适合自己教学和比赛活动的项目。笔者根据自己的实践体会,谈谈竞赛项目创新设计。
    一、机器人竞赛项目创新设计
    竞赛项目创新设计:是指设计者应用综合的知识、经验,自主设计出的可以适合中小学生机器人活动或竞赛的项目。其中含相关活动场地的设计与制作、竞赛方法、活动评价等。设计者要尽量考虑多种因素,为参与者将来设计参赛机器人提供一个开放的空间。
    竞赛项目创新设计主要特点是能充分体现师生运用知识与经验、设计与制作、协作与创新等综合知识与能力。设计并且实施的过程就是综合能力锻炼的过程,更是创新的过程。作为教师设计的项目应具有比较明显的教育指向;学生设计的项目应由学生自由发挥,以充分展示学生的才智和创意。

    二、机器人竞赛项目创新设计的评价
    机器人竞赛项目创新设计是一个新的活动项目,对于活动的评价应即能体现师生的发展性,也要体现竞技性。设计时可以考虑体现以下几个原则:
    1、教育性原则:机器人引入中小学是为教育教学服务的,应具有明确的教育教


学指向,设计的项目应可能反映出:在知识与技能上(如:计算机和程序设计、结构设计、电子技术等方面)可以使学生感悟哪些内容;在过程与方法上(如:观察、设计、安装、测试、调试等)能使学生经历哪些过程;在情感态度与价值观上(如:克服困难的意志、对自动控制的感悟、对技术文化的理解等)能让学生体验什么情感。在教师设计的活动项目时,要注意为学生动手、实践、协作、创新等能力提高,有意识地提供发展环境。
    2、可行性原则:设计的机器人活动,应具备可操作性、经济性和安全性。
1)可操作性:指除设计者完成外,要充分考虑其他可能参与人员是否可能重复制作活动场地、当前教学机器人的潜力、本学龄段学生的知识水平和能力等因素,使其他参与者经过努力也可以完成相关的活动。
2)经济性:指要考虑其他参与人员在场地、机器人及设备制作等方面的经济承受能力,尽量使参与者自己创造条件,修旧利废,以最小的投入完成相关活动。
3)安全性:指机器人和活动环境的设计,应当是安全和是健康的,活动时不对周边人员构成威胁,不对环境造成破坏。
    3、创新性原则:教学机器人这一平台,为参与者提供了丰富的创新空间,创新是技术活动的本质所在。在设计机器人活动时,应体现出创新性原则,这也是机器人活动的亮点之处。可以是师生根据日常生活经验、学习体会和构思的新创意,也可以是对以前某些机器人功能的改进、活动项目的再提升。
    4、智能性原则:设计的机器人应能反映出机器人的本质特性,即体现出机器人的智能性(如感知、规划、动作和协同等能力)。应是按照周围环境的输入信息来做出判断、基于传感器控制、独立地根据程序指令、而决定自己的行动的具有一定自主能力的机器人。
    5、趣味性原则:设计的机器人活动,应当具有一定的趣味性,能够引起相关学龄段学生参与的积极性和兴趣;还要具有一定的可观赏性,能使参与者和观众都能对该活动引起相应的兴趣和关注。
6、竞技性原则:机器人竞赛活


动应具有一定的竞技性,在规定的活动时间内,可以评价出参与者的思维能力、技术水平等。还应具有一定的挑战性,综合能力不同的参与者,可能达到不同的活动结果,使参与者对机器人活动总有新的追求欲望。同时要注意公平性,只要学生设计的机器人可以完成本项活动,就允许参加,制定的评价方案也要是不产生歧义、可操作的。应当以参与者活动过程体验为出发点。

    三、竞赛项目创新设计应提供的材料
机器人竞赛项目创新设计,应提供活动的场地环境、竞赛的方法、评价方案等。
    1、场地环境:应提供场地设计的图纸、标注有关尺寸,提供场地的实物照片。竞赛展示时参赛者应准备实际的场地环境,以达到最佳表现效果。如果提供实际场地有困难,应提供可以完整表现完成活动的影像资料。
    2、竞赛的方法:详细说明竞赛的方式或方法,其说明应在使参赛者能看明白的情况下,尽量简洁。
    3、评价方案:应有详细、可操作、公正的活动评价方案,评价方案应多注意活动过程的评价,要注意有必要的区分度,根据参赛者实际的情况予以分层次的评价。

    “全国青少年迎奥运机器人竞赛活动”把竞赛项目创新设计也作为比赛项目之一,期望师生能通过根据体育运动项目迁移到机器人竞赛上来的设计过程,开展奥林匹克教育,弘扬奥林匹克精神。培养创新精神和实践能力,全面提高综合素质。锻炼师生发现问题、提出问题的能力;
师生通过参与这些活动,可以:
经历将人们的需求和愿望确认为值得解决的技术问题、并形成设计方案的过程;
    经历方案的实现或转化为产品的过程,体验意念具体化和方案物化过程中的复杂性和创造性,发展动手实践能力。
    经历将结构、流程、系统与控制的基本知识应用于实践的过程,初步掌握结构、流程、系统与控制的基本思想和方法,并能综合运用所学知识和技能解决一些实际问题,发展创新精神和理论运用于实践的能力。

    中小学机器人项目创新活动,为学生的发展提供了一个环境,让学生在体验中学习,在实践中创新,在协作中发展。发展性的评价,给学生个性发挥,智力提升,技能掌握,能力构建以激励,这无疑将对教学产生重大影响,推进教学改革的进程。