中小學機器人競賽活動項目創新及評價

機器人教學活動以知識覆蓋面廣、能力鍛煉多樣、情感體驗豐富而受到越來越多的師生的歡迎，同時也受到教育部門和有關人士的關注，正在從少數學生的興趣、愛好向廣大學生的普及活動過渡。它有利于學生理論與實踐的結合，有利于學生認識現代控制技術的發展及在日常生活和生產中的應用。為開發學生的智力，增強和鍛煉學生的動手能力、實踐能力和協作能力，提高創新能力提供了一個優異的教學平臺，為中小學生的終身學習和發展，創造了一個新的環境。它是現代高科技的發展和應用在中小學教學的反映。

機器人教學應在學生了解、掌握基本知識和技能的基礎上，充分發揮機器人的教育價值，如：綜合能力鍛煉、過程體驗和培養創新精神，這是該平臺的精彩之處，也是當前教育改革的需要。

在中小學機器人教學活動開展過程中，競賽活動是一個重要環節。而目前有的比賽，就像世界級百米賽跑一樣，在十分之幾秒的級別上來競爭；還有一些項目，到比賽時學生甚至就是來按個開關按鈕……與機器人的普及教學相比，應當把重點放在創新實踐活動方面。本文就中小學師生機器人競賽活動的項目創新及評價要點，談談自己的看法。

項目創新

當前中小學師生機器人的創新包括3個方面：

功能創新

功能創新是指師生在原有機器人教學條件下的創新性應用，或為某一應用自主開發達到某種應用功能的智能化系統。例如：清潔機器人、高樓壁面清洗機器人等。其主要特點是能體現出信息的采集、處理和執行等環節，為完成某個應用功能而設計并制作。這是機器人創新設計的亮點之一，學生也有實現發明的可能。

競賽項目創新

競賽項目創新是指由教師或學生根據對機器人的理解，應用綜合的知識、經驗，自主設計出的可以適合中小學生機器人活動或競賽的項目。包括競賽方法、活動評價、相關活動場地（環境）的設計與制作等。例如：傳統的“機器人滅火”等活動項目。設計者要考慮多種綜合因素，設計機器人和活動環境。其主要特點是能充分體現師生運用知識與經驗、設計與制作、協作與創新等綜合知識與能力。其中教師設計的項目應具有比較明顯的教育指向；學生設計的項目應由學生自由發揮，以充分展示學生的才智和創意。

現場指定項目競賽

現場指定項目競賽是指由主辦方在競賽現場指定，參賽者參賽前未知活動內容的競賽項目。在競賽前主辦方僅提出參賽可能需要的傳感器、執行器的功能及數量等，不對競賽予以其他詳細說明，參賽者只有到現場才知道競賽的任務、方式和評價方案，需要參賽者在規定的時間內，運用自己的綜合能力，進行軟、硬件設計和制作，完成規定的任務。主要特點是可以表現參賽者對機器人的軟、硬件掌握的熟練程度，獨立解決問題能力和應變能力。

活動評價

機器人創新活動是一個新的活動項目，對于活動的評價應既能體現師生的發展性，也要體現競技性。現以“機器人競賽項目創新”為例，提出設計時應當注意的幾個原則：

教育性原則

機器人引入中小學是為教育教學服務的，應具有明確的教育教學指向，設計的項目應反映出：在知識與技能上（如：計算機和程序設計、結構設計和電子技術等方面）可以讓學生感悟哪些內容；在過程與方法上（如：觀察、設計、安裝、測試和調試等）能使學生經歷哪些過程；在情感態度與價值觀上（如：克服困難的意志、對自動控制的感悟和對技術文化的理解等）能讓學生體驗什么情感。在教師設計活動項目時，要注意提高學生的動手、實踐、協作和創新能力，有意識地提供發展環境。這也是中小學機器人創新實踐活動的目的。

可行性原則

設計的機器人活動應具備可操作性、經濟性和安全性。

可操作性：除設計者完成外，要充分考慮其他參與人員是否可能重復制作活動場地、當前教學機器人的潛力、本學齡段學生的知識水平和能力等因素，使其他參與者經過努力也可以完成相關的活動。

經濟性：要考慮其他參與人員在場地、機器人及設備制作等方面的經濟承受能力，盡量使參與者自己創造條件，修舊利廢，以最小的投入完成相關活動。

安全性：機器人和活動環境的設計，應當是安全和健康的，活動時不對周邊人員構成威脅，不對環境造成破壞，同時必須遵從阿西莫夫提出的“機器人三原則”。

可行性原則是中小學機器人創新活動的基礎。

創新性原則

教學機器人這一平臺，為參與者提供了豐富的創新空間，創新是技術活動的本質所在。在設計機器人活動時，應體現出創新性原則，這也是機器人活動的亮點。可以是師生根據日常生活經驗、學習體會和構思的新創意，也可以是對以前某些機器人功能的改進、活動項目的再提升。這是中小學機器人創新活動的核心。

智能性原則

設計的機器人應能反映出機器人的本質特性，即體現出機器人的智能性（如感知、規劃、動作和協同等能力），應按照周圍環境的輸入信息做出判斷，基于傳感器控制、獨立地根據程序指令決定自己的行動，具有一定的自主能力。這是中小學機器人創新活動的魅力所在。

趣味性原則

設計的機器人活動應當具有一定的趣味性，能夠引起相關學齡段學生參與的積極性和興趣；還要具有一定的可觀賞性，能使參與者和觀眾都能對該活動產生相應的興趣和關注。這是中小學機器人創新活動的活力。

競技性原則

機器人競賽活動應具有一定的競技性，在規定的活動時間內，可以評價出參與者的思維能力、技術水平等，還應具有一定的挑戰性，綜合能力不同的參與者，可能達到不同的活動結果，使參與者對機器人活動總有新的追求欲望。同時要注意公平性，只要學生設計的機器人可以完成本項活動，應允許參加，制定的評價方案要不產生歧義、可操作的，應當以參與者活動過程體驗為出發點。這是中小學機器人創新活動的動力。

在機器人“功能創新項目”評價中，重點把握創新性原則、智能性原則、可應用性和可靠性原則。可應用性是指為解決某個實際問題而設計（盡管當前可能是不理想的）；可靠性是指機器人運行時，系統是可靠、穩定的。

在“現場指定項目”評價中，主辦方要注意提出活動的方式方法和評價標準，活動方式通常是規定了某項特定的任務，參賽者運用自己的綜合能力完成項目要求，評價標準是可量化、可操作的，競賽時參賽者需要遵照執行。

中小學機器人項目創新活動，為學生的發展提供了一個環境，讓學生在體驗中學習、在實踐中創新、在協作中發展。發展性的評價，給學生個性發揮、智力提升、技能掌握、能力構建以激勵，這無疑將對教學產生重大影響，推進教學改革的進程。

（作者單位：北京教育學院朝陽分院 100026）