浅析中学机器人竞赛辅导的有效措施

朱明

摘  要 机器人教育是学校信息化教育中的一项重要内容。在学校中开展机器人竞赛活动，加强中学机器人竞赛的辅导工作十分必要，能够全方面提高学生的各项综合技能。

关键词 机器人;机器人竞赛;科学素养;创新能力

中图分类号：G633.67    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）01-0084-03

1 竞赛辅导的必要性

机器人技术涉及计算机、网络、电子、光学、机械等多个学科和技术领域，是一个国家科技發展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志。因此，机器人技术是世界强国重点发展的高技术，也是世界公认的核心竞争力之一。

机器人教育进入校园的这几年，促进了中小学生的综合素养和整体能力的提升。尤其是通过参加一些机器人的竞赛活动，由教师在赛前对学生进行全方位科学有效的竞赛辅导工作，对于学生提高解决问题能力、创新能力、动手能力帮助较大，改善了学生重理论、轻实践的现状，提高了大家的沟通意识和团队意识。

2 参赛人员的选拔

机器人比赛看似激烈，其实是其背后一个个作为设计者的学生的比拼，比拼的是学生的脑力、能力、体力、应变力和协调力。所以，参赛选手的选拔是一个学校参加机器人竞赛的先决条件。俗话说“事在人为”，有了一批能力强、业务精的参赛选手，对于竞赛辅导工作就能起到事半功倍的效果。主要从以下五个方面来考虑参赛队员的选拔工作。

脑力  在机器人比赛中，最关键的还在于程序设计是否科学合理，结构是否清晰，逻辑是否顺畅。因此，对于参赛队员的选拔，其思维逻辑能力和判断解决问题的能力一定要强，对于一个任务或者一个问题，要能及时拿出解决的思路和可行性方案，并初步构想出程序运行的流程结构。在选拔队员时，可以设置一个短时间的小任务，考查学生的学习能力或领悟能力，准确判断学生适合机器人竞赛项目的程度和类别。

能力  还要优先选择动手能力和结构思维能力较强的学生。现如今众多的机器人赛事中，绝大部分需要具有较强的搭建基础，或者是事先搭建好的直接参赛，或者是根据要求现场搭建。这就需要参赛选手在平时的训练过程中不断加强动手操作的本领，不断熟悉各个零部件的结构，不断练习各零部件的操作和使用，能够做到根据任务要求最快速地判断出结构解决方案，只有这样才能在比赛中快速搭建出需要的设备。

体力  机器人比赛项目繁多，其中有的用到的器材较小，而有的器材则较大，比如VexEDR项目，就需要一个大箱子装着成品设备以及备用零件、备用电池、接线板等器材。另外，也有一些项目在赛前自己练习时，需要自带场地图纸和辅助性的比赛器材，比如投篮、足球等项目。因此，无论是赛前的器材运输，还是在比赛中的搬运调试，都需要学生有较好的体力。

应变力  机器人比赛的时候风云变幻，由于器材、场地、规则、现场状况都可能随时发生意外情况，而中学生毕竟还处于心智不够成熟的阶段，因而选择一些心理素质较好的学生，其面对意外状况时的抗压能力和应变能力较强，快速冷静地思考处理后，才能最终在比赛中脱颖而出。

协调力  有的时候，参赛项目是多个人参加共同完成的，在这样类型的项目中，每个人就要根据自身的性格特点确定好自己的角色，大家各自分工、互相协调，凝聚团队的力量合作完成整个项目。比如每年上半年的南京市中小学机器人竞赛项目中，机器人创意赛就需要进行角色分工，有负责技术的，有负责创意介绍的，还需要制作宣传册、展板或易拉宝。这就需要学生具有一定的口头表达能力和文案设计能力，大家可以事先根据自己所擅长的方面进行分工，过程中及时协调好专业技术、展示流程、文案表达、创意设计等方面的内容，最终形成完美的团队展示方案。

3 竞赛辅导的步骤与措施

竞赛项目规划  目前，全国的机器人竞赛类别非常繁多，这里介绍两种。

一种是以比赛规则或任务目的呈现的赛事，此类赛事可以仔细研究竞赛项目的具体规则和内容，结合学校已有的器材挑选合适的参赛项目。

另外一种比赛就是每年有一个不同的比赛主题，根据当年的主题确定一个研究方向，并创建出一个科学的解决方案以及展示方式。解决方案不应该是别人已经在使用的，应该是一个全新的方案，或者在已有的思路上做了拓展和改进，保证团队的解决方案是最新的和唯一的。另外，在展示过程中团队要用有创意和想象力的方式来陈述研究成果。

拟定辅导计划  在目前的教学背景下，学生的学习生活已经非常密集，为了保证竞赛辅导工作能够顺利有效地进行，需要选择合适的时间、地点开展赛前辅导工作，让选手能够在短时间内快速高效地完成备战工作。要根据选择的参赛项目，仔细研究比赛的规则，尤其是对于比赛中的流程、线路、时间、目标、任务、评分标准等重点信息多加关注和分析，拟定一个快速、高效、准确的完成任务的参赛计划，里面要有详细的时间任务安排表并严格落实。尤其是参赛选手要做到心中有数，争取在正式比赛过程中不丢分、不犯规。

参赛技术指导  机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成。机器人的构成和学生解释起来可能略显复杂，可以简化为：设计我的机器人（搭建）;控制我的机器人（指令）。

第一步，要设计出属于自己的机器人。就以设计一辆机器人小车为例，需要有车的主体（即平台上的控制器）、发动机（驱动器）、感应器、零件等。以较简单的例子示范搭建好机器人后，紧接着就是设定机器人的发动机端口，这里如何跟学生解释呢？还是通过举例子。比如家里买了一台电风扇，要使它动起来，就要把电风扇的插头插到插座的插口上。同样，要使发动机转动，就要把它设定到相应端口上。这一步学生总是会忘记，所以举例子就显得更加重要。

第二步，要控制我的机器人。这一步应采取教师先操作演示，学生再模仿练习的策略实施教学。因为控制机器人的相关知识是与逻辑思维和编写程序语言相联系的，比较有难度，学生学起来也比较吃力，往往有云里雾里的感觉。与其跟学生讲过多的理论知识，还不如让学生自己从简单入手，慢慢地去摸索体会，这样就不会枯燥乏味了。

对于有现场调试程序要求的比赛项目，需要在赛前不断练习程序的编写和调试，尽量熟悉程序使用，以便在比赛中能够迅速调整到最佳状态。

模拟比赛调试  赛前还需要进行多次模拟测试，包括学校也可以自己组建多支参赛队伍，互相之间对抗练习，及时查找可能出现的问题，寻找克服困难的关键技术和解决问题的有效途径，使赛前模拟状态达到最佳效果，达到快速提高参赛水平的目的，发挥出学生独立、自主、创新的优秀品质。

正式组织参赛  正式参赛前还需要做好器材的备用工作，主要包括各类零件、电池、充电器、接线板、笔记本电脑等器材的备用检查工作。对于已经搭建好的比赛器材，需要有合适的运输保护箱，以防由于运输途中的意外而出现挤压、松动、掉落等情况。并且，这些情况的出现还无法做到及时察觉和判断，会严重影响后面的比赛进程。所以，在到达比赛现场后，还需要再次进行赛前模拟练习，防止运输过程中出现的器材损坏等情况。

另外，在机器人比赛过程中，还会时常发生一些突发状况，如设备的因素、场地的因素、程序的因素等，有的时候可能辅导教师还不能在现场予以帮忙解决。这就需要学生有强大的心理素质，能够灵活处理突发状况、解决突发问题，以防措手不及影响比赛，所以事前要交代好队员各项应对方案。

最后，如果有现场答辩环节，这将关系到参赛队伍的精神面貌、道德风尚以及宣传展示形象，有助于裁判了解队伍在比赛中的合作情况、比赛和非比赛过程中的道德和精神面貌，以及队伍的个性化展示。因此，还需要提前安排好答辩、操作演示等人员角色，提前制作好参赛主题的创意展板、彩页等宣传材料。

赛后归纳总结  比賽结束后，首先要做好参赛的收尾工作，包括比赛及辅助工具的收集整理，也包括赛后的经验、教训总结，这样才有助于不断进步。尤其是要树立一个正确的荣辱观，正确面对比赛的结果，能够认识到参加机器人比赛，只是一个锻炼各方面能力的机会，获不获奖都是次要的，主要是在参赛备战过程中得到大量的锻炼机会，综合能力得到明显提升，增长知识，开阔眼界。

4 竞赛辅导的意义

培养学生的团队协作力  机器人比赛项目中，经常会组成两人或两人以上的参赛团队，那么在整个参赛过程中，从赛前的学习、搭建、测试，到赛中的紧张应对、探索方案、集体展示，都需要各个队员之间亲密无间的团队协作能力，只有互相之间的配合默契，才有可能获胜。

另一方面，有时候还需要参加同一项目的两支队伍之间不断的演练测试，才能互相发现别人和自己的弱点，在帮助别人的同时也能不断提高自己，提升整个学校的参赛水平。

培养学生的逻辑思维能力  在参赛过程中需要不断地拼装搭建各类器材，不断地熟悉各个零件的功能和结构，这就提高了学生的动手能力、空间想象力、结构理解力，使得学生手脑并用、同步开发。

在机器人的程序设计方面，为了解决一个问题，往往需要学生设计出一整套完整的解决思路，并用程序设计付诸实施。这就使得学生的逻辑思维能力得到提高，为其他学科的学习提供了思维训练和帮助。

培养学生的条理严谨性  在比赛过程中可以发现学生的独立自主性逐渐增强。参加机器人比赛需要许多工具和零件，可以给每个队伍都配备一个工具箱，同时每队指定一名专门照看这个工具箱的人员。于是队伍每次参加比赛，工具都整理得非常整齐。同时，这也加强了学生的自理能力，使他们在家也能够将自己的房间整理得井井有条。

培养学生的集体荣誉感  机器人比赛也是一项集体的活动，大到学校的声誉，小到参赛团队或是个人的荣誉，都会激发出学生的拼搏意识、团队意识。他们通常会为了集体的荣誉，付出更多的精力和时间，形成人人争先恐后的良好形势，提高比赛的激烈性、观赏性和学生的集体荣誉感。

5 结语

在机器人教育的初始阶段，着重建立一个科学有效的竞赛辅导机制，使广大学生能够在目前教育环境好的背景下快速提升自己的科学素养、创新思维、实践能力、合作意识。■