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“玩转”机器人,火辣辣的花季梦想
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2007 年 6 月 28 日 星期    【打印】  
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“玩转”机器人,火辣辣的花季梦想
——市55中机器人科技活动小组深度调查
  师生一起反复模拟机器人足球比赛。

  核心提示

  足球、呼啦圈、变形金刚,都是童心未泯的花季少年常玩的玩具,但市55中部分同学的玩具却有点特别——他们玩的,是机器人!

  智能机器人,这个市民只能在电视上看到的“高科技玩意儿”,不但是这些少男少女酷爱的“玩具”,而且成了他们“科技梦”的起点。满载着同学们的智慧、激情和梦想的机器人,不但给他们带来了快乐和启迪,而且也带来了巨大的成就感——市55中智能机器人水平不仅在全省同年龄段领先,而且频频在国内大赛上摘金夺银,还代表中国远赴澳大利亚参赛,获得国际奥林匹克机器人竞赛的“最佳设计奖”和“最佳创意奖”。

  机器人怎么玩儿? 在玩的过程中,学生们的思维方式和学习成绩有什么变化?作为“贵族运动”的机器人活动,能否在我市中小学生中普及?带着一连串疑问,本报记者走进我市唯一开设机器人课程的市55中,进行了独家深度采访。 

  “一不留神,玩出个全国冠军!”

  据20日本报报道:本月中旬结束的全国第八届中小学生机器人比赛河南省选拔赛中,市55中(原洛阳014中心学校)参赛选手成绩惊人——在初中组机器人灭火比赛中,55中学生差点将前五名“包圆儿”,韩旭同学荣获第一名,陈欣宜等三人分获第三、第四和第五名;在机器人足球比赛中,丁然、杨孟天获得第二名,何东豪、梁兆鑫获得第三名。7月25日,韩旭、丁然、杨孟天3名同学将代表河南省参加全国机器人比赛。

  从去年3月起,在“河南省计算机学科带头人”马开生老师的带领下,市55中开设了“机器人科技活动小组”,先后吸引了50名初中生参与。谁也没料到,短短一年多时间,该校学生居然代表了河南省初中生机器人活动的先进水平,频频在全省、全国甚至世界大赛上摘金夺银——2006年8月,在第七届中国智能机器人大赛中,该校学生荣获机器人4枚灭火比赛金牌、4枚足球比赛银牌、2枚创新比赛银牌;2006年10月,在苏州举办的国际奥林匹克机器人竞赛中,该校学生获得机器人障碍赛全国第二名,并夺得代表中国参加世界大赛的“入场券”,马开生被授予“中国智能机器人比赛优秀教练”和“国际奥林匹克机器人竞赛优秀教练”;2006年12月,该校4名学生代表中国奔赴澳大利亚,参加国际奥林匹克机器人竞赛,荣获“最佳设计奖”和“最佳创意奖”。马开生介绍说:“我们开展机器人活动的初衷,是让学生在玩耍的过程中领略高科技的魅力,在紧张的学习中获得身心的放松。谁也没想到,一不留神,居然玩出个全国冠军!” 

  看机器人比赛,让人紧张得手心出汗

  在市55中教学楼六楼的“机器人实验室”里,记者领略了机器人比赛的火热和刺激。“射门,射门!”“顶住,顶住!”在同学们的阵阵助威声中,红方“后卫”一个娴熟的“长传”,将闪闪发光的“足球”塞给“前锋”,“前锋”左冲右突,终于摆脱蓝方“后卫”的围追堵截,将球捅入对方网窝。

  灭火机器人更为灵敏,它一边在“城市街道”中穿梭,一边敏锐地寻找“失火房间”,只用了27秒,便准确地找到火源。此时,它的“嘴”突然像高压水枪喷出一股“水柱”,瞬间将“大火”扑灭。

  记者注意到,机器人的“主人”手里没有我们想象的遥控器,尽管他们紧张得脸上淌汗,却只能等待机器人根据事先设计的电脑程序,完成比赛任务。  

  智能机器人怎么玩儿

  马开生介绍说:受经济条件制约,我市中学生只能选择轮式机器人。轮式机器人在北京、上海、广州等城市可以买到,一般都是成套出售。虽然厂家提供的机器人各种零部件齐全并自带程序,但要参加比赛,必须进行重新安装和编程,才能执行灭火、踢球、穿越障碍等具体任务。打个比方,厂家提供的只是机器人的“腿”(轮子)和控制主板(大脑)和一堆零部件。要想随心所欲地操纵机器人,学生要给机器人装上“眼睛”,即红外、灰度、亮度等传感器,可以敏锐地观察周围环境,并通知“大脑”迅速作出反应;装上“方向盘”,即数字指南针,可以随时控制机器人的活动方向;安装“手臂”,即两个有机玻璃片或长长的吊臂,以推动足球或进行“高空作业”;配备“武器”,如小风扇、水枪,可以执行灭火任务;如果需要,还要给机器人另外购置“脚”、“武器”和其他配置,制造一个“装备精良”的机器人。硬件有了,还要根据任务需要,在电脑上编制准确无误的程序,将程序下载到控制主板上,形成“大脑”。根据“大脑”的指令,“眼”、“腿”、“手臂”和“武器”等各种硬件各司其职,密切配合,才能顺利完成任务。说着容易,要想“玩转”机器人,难度非常大。同学们只有熟练掌握机器人各个零件的性能,并充分发挥聪明才智,将机器人的硬件配备得完备、实用,程序设计得准确无误,才能在比赛中取得好成绩。 

  机器人驰骋赛场,学生思维“跳”起来

  “现在的孩子悟性真好!他们一旦‘开窍’,所爆发出来的创新能力是惊人的,连我这个从事了几十年电脑教学的教师,也为之拍案叫绝!”马开生说。

  机器人在进行足球比赛时,前面两个张开的“手臂”(弧形踢球装置),受摩擦力影响,常卡在场地的拐角处出不来。怎么办?这个难题,马开生和学生们尝试了很多办法,都没有找到妥善的解决办法。最后,过去常玩四驱电动车的韩旭、丁然两位同学突发奇想:电动车在轨道上飞驰时,车灯外侧会装两个导向轮减少和轨道内壁的摩擦力,我们为何不在两个“手臂”上装两个轮子?导向轮安装后收到奇效——机器人能够迅速从场地拐角处“杀出”,而且大大提高了比赛效率。一般来说,机器人只有三四个“眼”(红外线传感器),用以观察前方情况。丁然、杨孟天却认为:机器人应该“眼观六路,耳听八方”,根据场上对手的情况,及时作出“调整”。于是,两人在机器人主板下,密密麻麻地安装了50只“眼”,打造出“千眼机器人”。凭借这些花样百出的“秘密武器”,55中的机器人足球队,在国内外足球比赛中,一直有着很强的战斗力,频频摘金夺银。

  玩机器人,学习成绩不降反升

  由于“应试教育”思维在绝大多数家长和教师的心目中仍占主导地位,这使得一些家长和教师担心:孩子这样“疯玩”,学习成绩会不会一落千丈?事实却恰恰相反。马开生说,经过一年多的观察,发现玩机器人不但不影响学习成绩,反而能提高成绩,并且越是经常在国内外比赛中获奖的“机器人好手”,其学习成绩增长越快。

  这是为什么呢?成绩进步最快的韩旭同学说:像我们这个年龄段的孩子,往往好动,注意力不集中,“机器人好玩”,为了攻克程序设计上的难关,常常逼着我们神情专注地长时间钻研,这种全力以赴“攻关”的劲头用在学习上,会使学习效率大大提高;并且考试时的“粗心失误”也少了,因为“稍一马虎,我的机器人就会前功尽弃”;学习劲头也大了,因为“玩转机器人就得懂好多知识”,为了弄明白一个原理,不但需要学好英语、数学、物理课,而且要常常提前学习高中甚至大学课程;电脑游戏也不怎么玩了,因为“跟机器人比起来,电脑游戏简直是‘小儿科’”!让马开生和他的学生们更加兴奋的是:根据教育部的最新高考保送政策,在全国中小学生电脑制作竞赛中获得一等奖或二等奖的应届高中毕业生,可以直接向高等院校申请保送。

  机器人比赛=“贵族运动”?

  毋庸讳言,玩机器人,尤其是参加国际比赛,目前在我市还是一项“贵族运动”,巨额的资金投入,让绝大部分学校望而却步。作为我市唯一开展机器人活动的中学,市55中初期依仗中国空空导弹研究院的资金支持,才将机器人活动开展起来。学生个人的负担也不小,买一套智能机器人零部件,最少也需要3000元,性能好的机器人,价格都在6000元以上。

  马开生说:去年,我们去澳大利亚参加了15天的国际比赛,光飞机票、食宿费等,每个学生就要花费2万多元。巨额的资金投入,曾经让一些家境贫寒的优秀学子被迫放弃比赛机会。有关人士担心:长此以往,玩机器人,将成为一项“贵族运动”,很多有兴趣、有才华的贫寒学子却不得不放弃进一步学习的机会,造成机器人教育的不平等。 

  普及机器人,前途不是梦

  专家指出:继计算机和网络给世界带来一场信息革命之后,下一波翻天覆地的变化很可能从机器人开始。机器人的数量和研发水平也渐渐成为衡量一个国家科技实力的标准之一,机器人项目的成就,将成为决定一个大国能否崛起的因素之一。市55中校长刘振跃认为:从教育上说,只有使机器人这个“贵族运动”尽快“平民化”,实现机器人项目的普及性教育,才能给我们的国家提供更多的机器人方面的人才。那么,如何打破资金“瓶颈”?

  马开生介绍说,我省一些教育界权威人士提出:在大多数学校,每名学生每学期都要向学校缴纳信息技术教育费,如果从中解决一部分,那么,资金困难则有望缓解。另外,可以借鉴其他一些中等城市的经验,比如:学校开展机器人活动时,参赛费、器材费将由政府、科协和学校分担:学校提前向所在城市的科协申请机器人立项,申请科研经费支持;教育部门不但在制定高招、中招政策时,对获奖学生予以保送或加分,而且拨出相关教育经费予以支持;学校拿出部分教学经费,大幅降低学生家庭的投资。通过借鉴外地的先进经验,再加上本地企业的赞助和支持,相信机器人活动将会在我市更多学校开展,让更多的中小学生体验到高科技的无穷魅力,为祖国和家乡培养更多的创新型人才。

    本报记者 程奇/文 记者 王振华/图

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