我校机器人教育的发展之路及对机器人教育现状的几点思考

积极开展机器人教学活动 培养学生科技创新精神

---北湖小学机器人教学发展之路

北湖小学自2006年就开始了对电脑机器人教学的探索研究。长期坚持开展机器人课外活动小组的活动，注重特长生的培养，充分发挥了学生的潜质，积极参加了各级机器人竞赛活动，促进了机器人实验教学工作的全面开展，进一步提高学生的综合能力，由于在省市各级机器人竞赛活动中取得了优异的成绩，使我校在这些方面有了较好的社会声誉。学校通过了筹备实施机器人实验室计划。

一．目前我校机器人实验教学概况

我校现有学生1600多人，17个教学班，是武汉市示范学校学校，首批武汉市素质教育特色学校。我校坚决贯彻党的教育方针，全面推进新形式下的素质教育，重视信息技术和通用技术课程的开设和教学研究工作。

我校自2006年就开始了对电脑机器人教学的探索研究，在我校新教学楼建设的规划中，通过了建设机器人实验室的计划。现在正着手开始编制我校首本机器人培训教材，准备尽快将机器人教学纳入校本课程中。

自2007年开始我就开始组织学生参加各级机器人比赛，并取得了一些成绩， 2007年 武汉市机器人竞赛获4个一等奖，20个二等奖，12个三等奖。

2008年 湖北省电脑机器人比赛获12个一等奖，4个二等奖；

2009年 省市机器人比赛14个一等奖，8个二等奖；

2010年 湖北省机器人比赛获5个一等奖，3个二等奖，1个三等奖；（王怡璟获一等奖第一名）；

2011年 湖北省机器人比赛获3个一等奖，5个二等奖，1个三等奖；武汉市机器人竞赛获一个团级第一名，17个一等奖，20个二等奖，12个三等奖；

二．我在推进机器人教学方面的几点做法。

1、机器人从低年级开始抓起。

自2010年开始，我就从我校一年级学生中挑选有可能培养的小选手着手开始，在开始时周围总会有一些异议：“孩子太小，机器人他们不可能懂的，也做不好的。”虽然会多少动摇了一点决心，但我还是坚持下来了，最后成绩大大超出我的预计之外，其中有个看起来文文弱弱的小女孩（北湖小学14班王怡璟），其实特别好动，做起机器人来一点都不比男孩子差，她最后获得湖北省机器人竞赛非编组一等奖第一名。

从低年级抓起还有个很大的好处，就是搞几年后很容易形成梯队，这些从一年级起来的选手到了中年级，很容易出成绩，开始搞些较难的项目也是可以了，他们中的佼佼者甚至可以当小老师，帮助我们辅导新来的学员。

2、由简至难，循序渐进

我们都知道，现在市场上的机器人，各种品牌，各种型号，各种类型的机器人可以让人看得眼花缭乱，无从选择，如何开始，从哪种机器人开始是很多学校机器人辅导员很苦恼的一件事。我的策略是由简至难，循序渐进。一年级的选手平时训练让他们学习简单结构的组合，机器人选择非编机器人，有意让低年级的学生回避较难的编程过程，可以有效避免厌学现象，当然对编程很感兴趣的要例外，可以让他们试一试。

中高年级的选手就有了很大的选择，经济条件好的可以建议购买“乐高”机

器人，家里条件一般的选择中夏的二型机也是可以的。有很多人认为中夏的机器人太便宜了，质量肯定是不好的，刚开始的确是这样的，前几年做这个机器人时，我几乎对它们的感到深恶痛绝，调试的难度相当大，那绝对不是普通小学生能完成的任务，我自己调试一台也需要两三天功夫。经过几年的改进这种机器人现在的质量提高不少，调试也比原来方便多了，当然买这种机器人最大的弊病就是不能参加全国赛，这也是我们选择机器人时需要注意的地方。如果还我要推荐别的品牌的话，其实“智慧天下”也是一种选择，智慧天下最早给我的印象是非常好的，装配工艺很像“乐高”机器人，完全不用工具就可以制作成功，很适合中小学生，主机的功能也很强。

3、好的竞赛成绩以及社会的影响力是最好的投资理由

“没有投入也就不会有好的产出”，这是大家都明白的道理。机器人项目不同于其他科技项目，对它的投资动辄就是几百几千甚至上万元，如果没有好的理由是很难打动学校领导的。为了尽快打开僵局，我抓住机会带领我校机器人队积极参加各种社会公益活动。在2008年5月12日四川发生汶川大地震之后的几天，我组织学生开始制作抗震救灾机器人，参加了5月17日在西北湖广场举行的武汉市暨江汉区科技活动周的开幕式展示活动，由于抓住了活动主题，被电视台、报刊等媒体关注，并对我校的机器人活动进行了为期一周的跟踪报道，使得我校机器人教育活动开始被社会关注。

三、对机器人竞赛的几点思考

近几年来，随着我国老百姓的物质文明的提高，能够购买机器人参加培训的学生也越来越多，每次参赛的选手也是越来越多，但其参赛目的好多是为了那张获奖证书，为了能获得加分，这些所谓的选手自己可能不会机器人制作，只是拿着辅导教师或厂家制作调试好的机器人去现场开个开关而已。而赛事规则上也有些问题，现在真正能够检测参赛选手能力的比赛已经不多见，好多机器人竞赛几乎都成了体育竞技赛，一味的最求速度和力量，而在场上出了问题后，好多选手不会自己改变程序，现场调试机器人，只能放弃。我们的机器人竞赛渐渐失去了自己独特的魅力！好多优秀选手因此而放弃继续学习研究机器人项目，失去了他们有时使我非常失落伤感。

下面是在网上节选的机器人教练员的心声（基本与我的想法一致）：

赛后我和几位学生进行了长时间的交流，他们都感觉中小学机器人竞赛已经开始走进了死胡同，其理由如下：

1、灭火项目的追求极速问题：魏老师说：“灭火项目这么多年下来，场地几乎没变化，但是能全部成功的并不多，现场看到最多的情况就是，一旦机器人撞壁了，就卡死了，不会调整策略，不会转弯或后退，灭火肯定失败。”其他学校的具体情况我不清楚，对于我的学生来说，并不是他们不会调整策略，而是为了获取最好的成绩，只能牺牲稳定。因为每多一次判断（策略调整），灭火的速度就会受影响。比如搜救，过去用钳子，现在则用不干胶，虽然不稳定，但是速度快，撞上去就走，反正还有第二次机会。我们期望灭火项目的规则灵活点，比如多一点随机的因素，没有现有的策略模式，只能随机应变，某个房间的灭火只能使用通用算法，尽可能体现“智能”。

2、足球项目的功率问题：“机器人的功率越来越大，撞击力越来越强，足球不是踢进去的，是非常野蛮地撞进去的，有的机器人甚至能将对手顶出场外。”的确如此，我在场外就看见省电教馆的郑少艾老师提着一大袋损坏的足球，苦笑着说早上撞坏了50多个球。高中的决赛两支队分别是我校和义乌的群星学校。看转播看得我心里直冒火：对方的功率太大，我校的进攻机器人居然没有机会过半场！学生都说自己辛辛苦苦写的程序根本派不上用场，就像两人比武，力量悬殊，再多的技巧也是白搭。要赢，我甚至可以采用这样的策略：进攻机器人只要会撞就可以，一直往前撞，总会撞进去的，传感器啊、主板啊，都可以不要。

一句话，比赛要让学生在现场有发挥的余地，不是拿着厂家现成的机器或者教师搭好的机器就可以参赛，就可以拿到好成绩。既然是智能机器人，那么比赛总要体现其“智能”的特点。这次比赛，足球项目中所有的选手中仅我校的学生带了电脑，在现场修改过程序。省里强制规定对参赛的前四名选手进行了编程测试，题目虽然太简单了，据说也有选手在测试关被淘汰了。

我们期望中的智能机器人比赛：

1、给学生提供机器人配件，现场装机器，或者学生带散件，现场装。

2、对学生考核难度要高，要求介绍自己机器人的某一动作是怎么实现的，当场编程实现。最好考核也占一定的分数。

3、场地调试时教师不能进入；

4、损坏的机器人应该学生自己维修，中场暂停时间要长一点，学生可以修复机器，也可以现场修改程序，如果担心比赛的时间会太长，可以限制暂停的

次数。

5、给足球机器人加上类似保险丝的东东，控制功率。

可以想象，如果有一天，足球项目的比赛如MBA，学生各带笔记本电脑，如下四国军旗一样，设计进攻方案，一旦发现软硬件上的问题，喊暂停，双方思考新的进攻方案，现场编程、下载，继续比赛，甚至可以使用某些非破坏性的战术，干扰对方的超声、灰度之类的传感器。相信这样的比赛会比MBA更有趣。当然，教育部门也要加大获奖的名额，让更多的学校有机会参加。这样的比赛才是真正的属于学生的智能的机器人竞赛。

希望这些能敲响警钟，引起大家的注意，在这里能提出一些建议和解决方案，尽快是我们的比赛走回正途。使我们找到自己的方向。

武汉市江汉区北湖小学

范军