• 科技竞赛与学生创新能力的培养

     

      摘要:科技竞赛中的机器人足球和计算机博弈是人工智能领域的标准问题,具有较深的学术研究价值,同时又可看成是游戏,具有趣味性。学生参与其中不仅可以激发学生的科技热情,而且对于提高学生的科技创新意识、创新能力、编程能力,全面提高学生素质都大有益处。
    中国论文网 /9/view-9607287.htm
      关键词:机器人足球仿真竞赛;计算机博弈竞赛;创新能力
      近年来,随着科技竞赛的蓬勃开展,科技竞赛活动日益受到高校师生及社会各界的广泛关注,科技竞赛中取得的成绩,已被许多高校视为衡量科技创新教育成果的一项重要指标。科技竞赛中的机器人足球和计算机博弈都是人工智能领域的标准问题,涉及人工智能、机器人学、通讯、搜索算法、知识工程、优化算法、模式识别等诸多热门学科,是诸多领域的前沿研究和技术集成,它们从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域基础研究和高技术发展的水平。
      目前,在大学生中玩计算机游戏和网络游戏的不在少数,而这种游戏除了能达到消遣的目的之外,对于提高计算机的理论与实践水平没有任何意义。笔者近两年指导学生参加了全国机器人足球仿真和计算机博弈竞赛,深深感到科技竞赛项目不仅可以激发学生的科技热情,而且对于提高学生的科技创新意识、创新能力、编程能力,全面提高学生素质都是大有益处的,对学生从一般的计算机游戏中解脱出来也有积极的作用。
      一、机器人足球仿真与计算机博弈竞赛简介
      机器人足球竞赛兴起于20世纪90年代,涉及人工智能、自动化、机器人等诸多领域的前沿研究和技术集成。机器人踢足球,看似游戏,其实却展现了一个国家信息和自动化技术的综合实力,实际上是在国际上开展的高技术对抗活动。
      目前,举办机器人竞赛的国际组织有两个:FIRA( FederationofInternational Robot Soccer Association)组织和RoboCup(Robot World Cup Soccer Games)联合会。FIRA的竞赛中以前只有实际机器人的竞赛,从2002年开始加入仿真组的竞赛,即FIRA仿真组(5∶5)和FIRA仿真组(11∶11)竞赛。“全国机器人大赛暨FIFA世界杯机器人大赛中国队选拔赛”每年举办一次。RoboCup是由日本、欧美等国家发起并创立的组织,从1997年开始每年举办一次竞赛。“中国机器人大赛暨RoboCup中国公开赛”每年也举办一次。RoboCup比赛中仿真类项目较多。
      计算机博弈锦标赛,顾名思义就是让计算机学会人类的思考过程,能够像人一样下棋。下棋是逻辑思维的集中表现,无疑是研究计算机实现人类思维的良好载体,因此受到国外学者的关注。1997年5月IBM“深蓝”计算机战胜了世界棋王卡斯帕罗夫,这场人机大战不仅轰动了整个世界,而且成为计算机博弈和人工智能的里程碑,因为它显示了“机器”可以战胜人类天才。
      本文作者作为指导教师曾组织学生参加了今年和去年两届RoboCup比赛和今年的计算机博弈大赛。获得微软(MS)武术擂台赛亚军、3D类人仿真赛季军、Nao类人仿真赛二等奖、轮式机器人5vs5和轮式11vs11仿真赛三等奖。并在刚刚结束的“北理杯”第四届中国机器博弈锦标赛上获得点格棋项目季军、苏拉卡尔塔项目二等奖的好成绩。
      二、科技竞赛与学生创新能力的培养
      机器人足球和计算机博弈比赛属于智力比赛项目。学生通过参与比赛,以下几个方面会得到提高。
      1.有利于提高学生的科技创新兴趣
      目前计算机对于青年学生来说已经十分普及,而相当一部分青年学生却热衷于网络游戏,浪费了大量的时间和精力。究其原因,除去自身的幼稚和好奇心之外,也是因为他们的学习兴趣和创新意识难有适合发挥的“场地”。
      2.有利于增强学生的科技创新意识
      创新意识是创造的前提和关键。有了意识才能抓住机会,启动创新思维,获得创新成果。机器人足球和计算机博弈是一种计算机游戏,需要自己编写软件,学生在不满足现状的时候,在追求新的设计的时候就要深入进行研究和实验,新的目标激励了学生的求知欲,极大地激发了学习创新的兴趣。
      3.有利于培养学生的科技创新能力
      竞赛问题的解决需要运用多种方法,往往一个问题的解决可以有多种思想和方法。为了在竞赛中体现个人的本领与创新,学生必然需要认真学习和探索相关的知识与技术,将理论与实践有机地结合起来,主动地培养自学能力、分析问题和解决问题的能力。通过不同算法去编程,极大地发挥个人潜能,培养自身的科技创新能力。
      4.有利于培养学生的编程能力
      科技竞赛项目程序一般较大,有一定的难度。例如机器人足球仿真程序的编写,除了涉及动态内存管理、文件操作、链表操作、高级指针等程序设计中较难的知识点外,还需要结合多种技术。另外,学生自己程序编写的好坏,可以通过这个竞赛平台马上看到效果;随时可与同学对战,检验自己程序的优劣;并有机会参加学校或全国的机器人大赛,获得奖励,提高就业机会,因此学生编程的兴趣不断增加。
      5.有利于培养学生的团队意识
      竞赛程序相对较大,用到的一些知识没有学过,众多的知识在有限的时间内一个人是很难掌握的。团队成员需根据各自的特长,分工学习,碰到问题时一起交流、讨论,最大限度地激发学生之间学习的积极性和创造性。团队与团队之间可以随时进行程序比赛,取长补短。
      6.有利于培养学生良好的意志品质
      一个人要想有所建树,除了要具有渊博的知识,还要具有遇到困难时百折不挠的意志力。学生在思考解决的过程中,需要付出相当大的精力和时间,有利于培养学生面对困难时的毅力,使其养成良好的心理素质。
      机器人足球仿真和计算机博弈竞赛集高新技术、娱乐竞赛于一体,是一个很好的教学、教育平台。它不仅能激发学生对科学技术的兴趣,增长学生的科技知识,调动学生专业学习的热情,而且竞赛结果集中体现了学生对知识的理解和运用能力以及身体素质、心理素质和协作精神等,它提供了一个充分展示学生综合能力的舞台,以竞赛作为学生科技创新实践活动的载体,培养学生的科研兴趣,使众多的学生参与其中,对学生工程意识、科学精神、协作意识、团队精神、组织能力、竞争实力等综合素质的培养能够起到很好的作用。
      参考文献:
      [1]徐心和,邓志力,王骄.机器博弈研究面临的各种挑战[J].智能系统学报,2008.
      [2]李淑琴,赵延,刘均梅.机器人足球仿真竞赛与程序设计能力培养.计算机教育,2010.
      [3]张润梅,龚剑.基于机器人足球的大学生创新素质培养的探索与实践.计算机教育,2009.
      (作者单位 北京信息科技大学计算机学院)

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