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論文關(guān)鍵詞：教育機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀競(jìng)賽

論文摘要：介紹教育機(jī)器人在機(jī)器人競(jìng)賽及課內(nèi)外教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出其教育價(jià)值。

1引言

自從20世紀(jì)50年代末世界上第一臺(tái)機(jī)器人誕生之后，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平和國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化、信息化的重要標(biāo)志，也是打開21世紀(jì)大門的鑰匙[1]。

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步得到重視。目前教育機(jī)器人主要應(yīng)用于課內(nèi)外教學(xué)和參加各級(jí)各類科技創(chuàng)新活動(dòng)，表現(xiàn)出了無可比擬的教育價(jià)值和極待挖掘的發(fā)展前景。

2機(jī)器人的定義

在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語一個(gè)明確的定義，但機(jī)器人的定義卻至今沒有統(tǒng)一。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，根本原因則是機(jī)器人涉及到了人的概念，使之成為難以回答的哲學(xué)問題。早在1967年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，就有專家提出了兩個(gè)有代表性的定義[2]。之后又不斷涌現(xiàn)新的見解。我國科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度協(xié)同性的自動(dòng)化機(jī)器。”[2]

3教育機(jī)器人簡(jiǎn)介

干國勝在其碩士論文中對(duì)教育機(jī)器人解釋如下：用在教育領(lǐng)域的以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人[2]。從學(xué)習(xí)角度講，“教育機(jī)器人是由生產(chǎn)廠商專門開發(fā)的以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的機(jī)器人成品、套裝或散件”[3]。它除了機(jī)器人機(jī)體本身之外，還有相應(yīng)的控制軟件和教學(xué)課本等。

國內(nèi)已有一些企業(yè)和公司可以生產(chǎn)教育機(jī)器人或教學(xué)平臺(tái)。不同種類的教育機(jī)器人不斷涌現(xiàn)，如SmartCar[4]、SUUNY618、博思威科教育機(jī)器人等均已投入市場(chǎng)。

4教育機(jī)器人產(chǎn)生背景

機(jī)器人技術(shù)是在二戰(zhàn)以后才發(fā)展起來的新技術(shù)。1958年美國的Consolidated公司制作出了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，由此揭開了機(jī)器人發(fā)展的序幕[5]。1967年日本川崎重工公司從美國購買了機(jī)器人的生產(chǎn)許可證，日本從此開始了研究和制造機(jī)器人的熱潮。隨著機(jī)器人在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，如何加強(qiáng)工人對(duì)機(jī)器人的了解從而提高他們對(duì)機(jī)器人的控制也就成為一個(gè)顯著的問題。機(jī)器人教育也就隨之產(chǎn)生。2003年4月3日到7日，日本橫濱舉行了2003年機(jī)器人博覽會(huì)[6]。專門用于教學(xué)的教育機(jī)器人從此誕生了。

國外教育機(jī)器人的研究開展較早。早在上世紀(jì)六十年代日本、美國、英國等西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)相繼在美國大學(xué)里開始了對(duì)機(jī)器人教育的研究，到了六十年代他們?cè)谥行W(xué)也開始了機(jī)器人教學(xué)，在此過程中也推出了各自的教育機(jī)器人基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)[5]。我國的機(jī)器人研究在七八十年代就已開展起來，在我國的“七五”計(jì)劃，“863”計(jì)劃中均有相關(guān)的內(nèi)容。但針對(duì)中小學(xué)的機(jī)器人教學(xué)起步較晚，到上世紀(jì)九十年代后期才得到了初步的發(fā)展，目前發(fā)展仍不完善。

5教育機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀

教育機(jī)器人主要用于機(jī)器人競(jìng)賽和課內(nèi)外教學(xué)。

5.1機(jī)器人競(jìng)賽機(jī)器人教育對(duì)高科技社會(huì)的巨大影響已經(jīng)引起了美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家和亞洲各國的高度重視，也得到了我國教育界的極大關(guān)注。國內(nèi)外機(jī)器人賽事不斷，引人注目。目前，全球每年有一百多項(xiàng)機(jī)器人競(jìng)賽，參加人員從小學(xué)生、中學(xué)生、大學(xué)生到研究者[5]。

1）國際比賽。①機(jī)器人足球競(jìng)賽。讓機(jī)器人踢足球的想法是在1995年由韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）的金鐘煥(Jong-HwanKim)教授為了發(fā)展多智能體技術(shù)而提出的。1996年11月，他在韓國政府的支持下首次舉辦了微型機(jī)器人世界杯足球比賽(即FIRAMiroSot’96)。

國際上最具影響的機(jī)器人足球賽主要是FIRA和RoboCup兩大世界杯機(jī)器人足球賽，這兩大比賽都有嚴(yán)格的比賽規(guī)則，融趣味性、觀賞性、科普性為一體，為更多青少年參與國際性的科技活動(dòng)提供了良好的平臺(tái)。

FIRA(FederationofInternationalRobot-soccerAssociation)是國際機(jī)器人足球聯(lián)合會(huì)的縮寫，于1997年第二屆微型機(jī)器人錦標(biāo)賽(MiroSot’97)期間在韓國成立的。FIRA每年舉辦一次機(jī)器人足球世界杯賽(FIRARobot-SoccerworldCup)，簡(jiǎn)稱FIRARWC，比賽的地點(diǎn)每年都不同，至今已經(jīng)分別在韓國(三屆)、法國、巴西、澳大利亞(兩屆)、中國等國家舉辦了多屆賽事。

RoboCup(RobotWorldCup)是一個(gè)國際性組織，1997年成立于日本。RoboCup以機(jī)器人足球作為中心研究課題，通過舉辦機(jī)器人足球比賽，旨在促進(jìn)人工智能、機(jī)器人技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。RoboCup的最終目標(biāo)是在2050年成立一支完全自主的擬人機(jī)器人足球隊(duì)，能夠與人類進(jìn)行一場(chǎng)真正意義上的足球賽。RoboCup至今已組織了八屆世界杯賽。比賽項(xiàng)目主要有:電腦仿真比賽、小型足球機(jī)器人賽、中型自主足球機(jī)器人賽、四腿機(jī)器人足球賽、擬人機(jī)器人足球賽等項(xiàng)目。

②機(jī)器人滅火競(jìng)賽。機(jī)器人滅火的想法是在1994年由美國三一學(xué)院的JackMendelssohn教授首先提出的。比賽在一套模擬四室一廳住房?jī)?nèi)進(jìn)行，要求參賽的機(jī)器人在最短的時(shí)間內(nèi)熄滅放置在任意一個(gè)房間中的蠟燭。參賽選手可以選擇不同的比賽模式，比如，在比賽場(chǎng)地方面可以選擇設(shè)置斜坡或家具障礙，在機(jī)器人的控制方面可選擇聲控和遙控，熄滅蠟燭所用的時(shí)間最短，選擇模式的難度最大，綜合扣分最少的選手為冠軍。雖然比賽過程僅有短短幾分甚至幾秒鐘的時(shí)間，用來滅火的機(jī)器人體積也不超過31立方厘米，但其中包含了很高的科技含量。目前，機(jī)器人滅火比賽已成為全球最普及的智能機(jī)器人競(jìng)賽之一。③機(jī)器人綜合競(jìng)賽。國際機(jī)器人奧林匹克競(jìng)賽。主要是亞太國家參與的一項(xiàng)國際機(jī)器人賽事，2002年中國北京成功舉辦了第四屆比賽，有包括韓國、新加坡、中國大陸、香港、臺(tái)灣、菲律賓、泰國在內(nèi)的七個(gè)國家和地區(qū)參加了這一賽事，比賽圓滿成功，第五屆比賽于2003年月11月6日～10日在韓國舉行。

FLL機(jī)器人世錦賽，1998由美國非盈利組織FIRST發(fā)起，目前有10多個(gè)國家(英國、法國、德國、北歐5國家、新加坡、韓國、中國)及美國的46個(gè)州參加該活動(dòng)。每年秋天，由教育專家及科學(xué)家們精心設(shè)計(jì)的FLL挑戰(zhàn)題目將通過網(wǎng)絡(luò)全球同步公布。各國/區(qū)域選拔賽在年底舉行，總決賽于4～5月在美國舉行。競(jìng)賽內(nèi)容包括主題研究和機(jī)器人挑戰(zhàn)2個(gè)項(xiàng)目，參賽隊(duì)可以有8～10周的時(shí)間準(zhǔn)備比賽。

④其他比賽。在國外，1980年，第一屆全日本機(jī)器人走迷宮比賽；1992年，第一屆美國人工智能學(xué)會(huì)移動(dòng)機(jī)器人比賽；1998年，第一屆國際海洋機(jī)器人競(jìng)賽；2001年，日本政府舉辦第一屆國際機(jī)器人節(jié)，舉行了十幾項(xiàng)各種機(jī)器人比賽。教育智能機(jī)器人是目前歐美國家流行的用于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，和創(chuàng)新思維的學(xué)習(xí)工具。

孫媛媛、何花撰文指出，國際機(jī)器人競(jìng)賽有以下特點(diǎn)：比賽規(guī)模不斷擴(kuò)大，比賽項(xiàng)目不斷完善，比賽的影響力不斷完善，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)學(xué)校教育[7]。

2）國內(nèi)比賽。在國內(nèi)，2000年，F(xiàn)IRA中國區(qū)比賽;2002年，CCTV杯機(jī)器人比賽;2004年，第五屆全國中小學(xué)電腦制作大賽；自2005年開始的全國青少年教育機(jī)器人競(jìng)賽[8]；中國科協(xié)主辦的中國青少年機(jī)器人競(jìng)賽，中央電教館舉辦的中小學(xué)生電腦制作活動(dòng)，教育部關(guān)心下一代工作委員會(huì)、中國發(fā)明協(xié)會(huì)舉辦的全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)[9]。還有近幾年各省、市組織各種類型機(jī)器人比賽。

3）機(jī)器人競(jìng)賽的教育價(jià)值。何智等撰文指出中小學(xué)機(jī)器人競(jìng)賽對(duì)當(dāng)前的教育會(huì)產(chǎn)生重大的作用：促進(jìn)教育方式的改革，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；有利于建立一門新的標(biāo)準(zhǔn)課程；寓教于樂；培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和寬容為懷的人文品格[9]。

北京科技大學(xué)的郗安民教授在接受訪談時(shí)指出，大學(xué)生機(jī)器人比賽是一項(xiàng)很好的科技創(chuàng)新活動(dòng)，不僅易于激發(fā)興趣，而且綜合了多學(xué)科的知識(shí)，是一項(xiàng)比較大的訓(xùn)練工程[10]。張?jiān)浦薜忍接懥藱C(jī)器人競(jìng)賽對(duì)于大學(xué)生教育的價(jià)值：機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)的開展有效激發(fā)了學(xué)生參與科技創(chuàng)新、開發(fā)與研制的興趣愛好，有利于其綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[11]。

5.2學(xué)科及課外教學(xué)目前，除將教育機(jī)器人用于參加各種比賽外，教育機(jī)器人還被用于課內(nèi)外教學(xué)，以提高學(xué)生設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用機(jī)器人的能力和創(chuàng)新能力。北京、上海、廣東、浙江、江蘇、湖北等省市已經(jīng)先后將教育機(jī)器人納入地方課程或校本課程。到2005年底，我國已有76所中小學(xué)成為機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校。教育機(jī)器人正在逐步地走入我國的各類學(xué)校[3]。

王立春撰文從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等各個(gè)方面探究教學(xué)機(jī)器人所具有的獨(dú)特的教育價(jià)值，指出教育機(jī)器人在教育領(lǐng)域的頑強(qiáng)生命力和巨大發(fā)展前景[12]。

張興華以碩士論文的形式深入探究了基于機(jī)器人的青少年活動(dòng)的教育價(jià)值。她從親身體驗(yàn)的活動(dòng)案例出發(fā)，把握了全國基于機(jī)器人的青少年活動(dòng)的形勢(shì)，在深入研究的基礎(chǔ)上認(rèn)為基于機(jī)器人的課外活動(dòng)的教育價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：對(duì)青少年各方面能力的培養(yǎng)；促進(jìn)教育方式的改革；有利于建立一門新的標(biāo)準(zhǔn)課程[13]。

6結(jié)語

教育機(jī)器人事業(yè)方興未艾。教育機(jī)器人活動(dòng)知識(shí)覆蓋面廣、能力鍛煉多樣、情感體驗(yàn)豐富，受到越來越多的師生歡迎，正向廣大師生的普及過渡。教育機(jī)器人必將為我國的素質(zhì)教育做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。教育機(jī)器人的前途是光明的。

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