课业繁重还要鼓捣机器人,这些孩子图什么?
文/记者 赵天宇 白竟楠 编辑/吉菁菁 摄影/张星海
从玉带河大街驱车一路向东,驶过北运河和东六环,建设中的北京城市副中心核心区就映入眼帘。市委市政府的新办公楼尚未完工,几座红色的建筑物格外显眼,这里就是中国人民大学附属中学通州校区。1月31日至2月2日,第18届北京青少年机器人竞赛在此举行。
竞赛吸引了全市数十万中小学生的关注。与往届相比,本届参赛规模再创新高,共有3000多名学生参加区赛,387名学生参加选拔赛,最终825名学生脱颖而出,晋级市赛。此外,今年天津、河北的参赛规模也有明显增大,共有20支队伍,62名学生参赛。
▲延庆二小代表队 最终获得了一等奖
全新项目,赛制升级,角逐更激烈
本届竞赛最大的看点就是“全新出炉”的竞赛项目——机器人智能工程挑战赛,此次主题为“人机大战”,即人控机器人和机控机器人交替出战。该项目除了比拼参赛选手对于机器人控制算法的理解与运用外,更考验参赛队员间的默契合作和应对突发情况的能力。
“纸杯不能两次触碰,否则直接淘汰!”
“失手以后,要马上归位,重新开始比赛!”
……
比赛现场,裁判员在一旁不停地警告。
对于这项全新的人机对抗赛,由于在北京市范围内是第一次举办,不少选手对严苛的规定缺乏了解,失误和误触现象时有发生,吃透规则成为选手们获得胜利的第一道坎儿。
▲激烈的比赛现场
按照规则,比赛分为上、下两个半场,红蓝两方,每个半场时间仅为120秒。上半场由红方自控机器人对阵蓝方遥控机器人,下半场由红方遥控机器人对阵蓝方自控机器人,无论是自控机器人还是手控机器人,最终的目标只有一个,那就是抢夺场地中央印有分数的纸杯,并把它们准确地放到己方的“仓库”当中。
在高中组比赛现场,来自北京市第三十五中学的金炳泉和张超尘两位同学后悔不已,他们在自控机器人第一次夹取纸杯失败以后,并没有及时关掉开关返回起点重新比赛,“飞驰”的机器人碰倒了其他纸杯,他们也被直接宣布比赛失利。于是,懊恼不已的两人赶忙仔细研究起下一步的对策。
良好的心理素质也是获胜所不可缺少的重要因素之一。在初中组的比赛场地,来自东城区广渠门中学和西城区鲁迅中学的参赛队棋逢对手,比赛开始后,广渠门中学参赛队发挥顺利,不到一分钟的时间,就完成了两个手控纸杯的夹取和摆放,但鲁迅中学的同学却遇到了一些困难,半场比赛结束,比分差距有些明显。不过,当下半场交换比赛模式后,场面却发生了质变,面对自控机器人的一次失误,广渠门中学的同学显然有些着急,几次重新调试也未见成效,一位同学开始愈发紧张起来,甚至跨入了场地,遭到裁判员的严厉警告。而鲁迅中学这边已经后来居上,不慌不忙的他们,最终取得了这场比赛的胜利。
除了遵守规则和良好的心理素质,获胜最终还是得靠技术。来自延庆二小的李兴搏,从小对机器人情有独钟,特别是自动化操控,一双灵巧的双手,除了会拼接机器人以外,玩起操控来更是让人“叹为观止”。五个计分纸杯,操作自控机器人,李兴搏每次都能让三个以上的纸杯平稳落地,而小学组其他参赛队能达到两个就已经实属不易。在淘汰赛阶段,延庆二小一路过关斩将,正是过硬的技术,让其他小学组参赛队甘拜下风。
▲吴冠霖,朝阳区陈经纶中学分校初二获约基珠峰奖、博思最佳科技奖
▲任博阳(左) 丰台五小五年级学生获智能工程挑战赛一等奖和同伴一起为机器人编写程序
▲杨乐童,丰台五小五年级获智能工程挑战赛一等奖
学习机器人有啥收获?获奖选手这样说
学习机器人听起来不是一件简单的事情,期末考试刚结束,这些孩子就要为竞赛做准备,他们是如何做到在繁重的学习压力之下,还能鼓捣机器人的?学习机器人又让他们收获了什么?记者采访了几位本届竞赛大奖获得者。
北京市陈经纶中学分校的初二学生吴冠霖,是学校机器人社团的队长,本届竞赛他获得约基珠峰奖和博思最佳科技奖。刚进机器人社团的时候,吴冠霖只是负责一些后勤工作,指导老师的一句话激励了他:“我就算是打扫厕所,也要打扫到世界第一。”“这句话很直白,但也很能激励人,我也抱着这种期待,希望自己能为学校增光添彩。”吴冠霖说,“学习机器人和参加比赛收获了很多奖项,还交到很多朋友,当了队长后,自我管理能力也增强了。”刚开始带队参加比赛的时候,经常因马虎而丢东西,为此老师找他谈话,告诉他做队长不仅要业务能力强,也要学会从细节处管理团队。“我这次来参加比赛,严格分配好每个人管理的物品,这一次我们的东西一件都没丢。”吴冠霖说。
丰台五小五年级学生任博阳和杨乐童是队友,他们合作获得本届竞赛智能工程挑战赛小学组一等奖。任博阳年龄不大,但可称得上是一名机器人的“老手”,他学习机器人已经有四年的时间了。“我一开始喜欢机器人,是因为哥哥学习机器人,他在家经常摆弄这些东西,所以我也渐渐喜欢上了机器人。机器人的作业任务需要分工完成,我主要负责手柄遥控,我的搭档负责程序设计。我们在准备比赛的时候遇到过难题,没有直接去问老师,而是小组商讨共同解决,那时候感受到团队的力量很强大。” 任博阳说。
杨乐童学习机器人的时间不长,但是逻辑思维强大的他,现在已经是一名强大的编程“程序猿”了。“搭建机器人可以开发智力,还能为学校争光,这比做什么都开心。”但是,想做好任何事物都不是一帆风顺的。有一次,因为在考试中取得的成绩很不理想,杨乐童的妈妈认为孩子最近用在机器人上的时间太多了,妈妈不想再让他继续学习机器人了。但是,凭着对机器人的热爱,最终杨乐童争取到了妈妈的同意,他可以继续学习机器人了。“我当时没有犹豫,因为真的很喜欢。我喜欢机器人,我也信任我的搭档,在以后的学习道路中,我想继续学习机器人。”杨乐童说。■
▲三名来自北京科技报社的科学小记者对第18 届北京机器人竞赛进行实践采访
【思考】
国内机器人教育市场井喷,师资欠缺是软肋
近几年,我国机器人教育发展势头非常迅猛。尤其从2010年后,许多学校开展了机器人课程和社团,还引进了许多先进的设备。可以说,机器人教育用近10年的时间,做了一场“超长赛跑”似的酝酿。
首都师范大学科技教育中心副主任律原老师,也是此次北京市青少年机器人竞赛机器人智能工程挑战赛项目的规则制定者,他表示,机器人教育能够迅速发展的原因有很多。首先是教育理念的转变,由原先更功利性的投入变成对于孩子兴趣的培养;其次,科技水平的提高给企业降低成本提供了机会,加上市场规律的驱使,让机器人教育使用的器材价格越来越低,性能越来越好。“现在孩子用的这些参赛机器人一套下来大约两三千块钱,部分部件可以自己通过3D打印机、激光雕刻机制作,进一步降低了成本。”律原说。而且,科协和教委对于科技教育的重视也促使越来越多的学校开展机器人课程,许多学校开设了机器人校本课程。机器人教育不仅是在教育链条中的高端部分,也是科技发展到一定阶段的产物,只有在基础科技成果设施获得良好发展的基础上,机器人教育才能真正普及。因此,机器人教育能够蓬勃发展的原因有很多,不是某一个因素作用的结果。
但是,目前较为严重的问题是科技师资的欠缺。一所师范类院校每年培养出的科技教育类毕业生只有几十名,而这些同学部分在毕业后会选择其他非本专业的工作,还有一部分会选择继续深造。可以说,能来北京青少年机器人竞赛现场的老师基本已经集聚了北京市各个区大部分科技教师,而这些评委和裁判更是优中选优的教师资源,他们来自不同的区、不同的学校,他们甚至是一所学校里唯一的一位科技老师。而且,想要成为一名合格的机器人老师,必须要时刻更新自己的知识,对老师的素质要求更高。朝阳区陈经纶分校科技教师刘鑫说:“随着学校科技教育逐年发展,科技教育水平越来越好,设备越来越高端,老师必须不断更新自己的知识储备,我本身学机械电子工程出身,做一名科技老师比较对口,但是我会每天回家都看一些相关的书籍和资料,让自己的知识和能力保持在一定的水平。而且,带着学生到处比赛,看别人的作品也是一种学习。”
正是由于家长和学生对机器人教育的庞大需求和机器人教育师资的匮乏,使得校外的各种机器人教育机构得以蓬勃发展,但同时也导致这些机构让机器人教育变得较为混乱。各个教育机构师资水平参差不齐,他们会由于利益的驱使过分夸大机器人教育的意义,故意延长机器人教学周期,让家长投入更多的金钱和时间。想要解决这个问题,还需要长时间的秩序重建,通过政府的合理引导、市场的淘汰机制等,慢慢规范机器人教育市场的秩序。■
孩子学习机器人并非越早越好
有些家长认为,学习机器人必须要“童子功”,但律原老师表示,比起童子功,机器人学习更要注重兴趣。机器人制作和编程是一项复杂的工作,孩子在学习机器人时年龄不宜太小,大约在3年级以后才是学习机器人的合适年龄,因为年龄太小的孩子抽象思维还没有建立起来,数学、物理、英语等知识还不能支撑孩子在机器人的学习中较好地理解。天津闽侯路小学科技教师王壮表示:“机器人是一门综合学科,我们把机器人称为学习当中的下游产品,那些基础的数理化等学科就像大河支流,支流水丰沛了,机器人学习才能有更好的发展。”