● 賽項介紹
　　從第六屆開始，全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐活動（簡稱中小學(xué)NOC活動）增加了虛擬機器人迷宮、軌跡綜合競技項目。該項目包含虛擬和現(xiàn)場展示兩部分，虛擬部分，要求參賽選手在電腦上完成虛擬機器人的搭建，程序的編寫、調(diào)試并最終完成指定任務(wù)；現(xiàn)場展示部分每屆的任務(wù)各不相同，但設(shè)備均由主辦方負責(zé)提供，無需選手自帶設(shè)備入賽場。
　　● 賽項特點
　　中小學(xué)NOC活動的虛擬迷宮、軌跡綜合競技賽項的獨特之處在于：參賽學(xué)校開展這項活動只需在第一年投入四千元左右，就可以正常開展練習(xí)和參賽了，以后每年也不需要重復(fù)投入；同時，最主要的一點是這個項目更能體現(xiàn)學(xué)生的主體性。眾所周知，智能機器人競賽的初衷是通過信息技術(shù)創(chuàng)新手段，使青少年對機器人的搭建和編程產(chǎn)生興趣，增進對機器人的了解；考核參賽選手對操控智能機器人相關(guān)知識的綜合運用能力，提高學(xué)生的動手與動腦能力。但現(xiàn)實卻往往與之背離，綜觀同類比賽，好像越來越注重硬件的比試，同時這些比賽的任務(wù)通常是事先就已經(jīng)確定的，從某種意義上說，更多的是在比學(xué)校的資金、指導(dǎo)教師的水平以及供應(yīng)商提供產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。中小學(xué)NOC活動的虛擬迷宮、軌跡綜合競技賽項則不存在這種問題，在虛擬部分，選手到賽場后才能知道任務(wù)地圖；在現(xiàn)場展示部分，使用的是組委會提供的設(shè)備，里面沒有任何數(shù)據(jù)，全部要靠選手現(xiàn)場編寫。另外，在練習(xí)時選手是根據(jù)給定的任務(wù)去編寫程序，并可自行更改迷宮和軌跡的地圖。而且，完成任務(wù)的方式也是仁者見仁、智者見智，選手可以用紅外避障傳感器或是灰度傳感器，也可以用指南針傳感器。程序的編寫可以采用流程圖的形式，也可以采用C語言的形式，選手可以直觀地感受到程序的三種基本結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程，不會覺得枯燥乏味，這對學(xué)生學(xué)習(xí)計算機程序設(shè)計語言應(yīng)該是一個很好的幫助。
　　● 備賽攻略
　　據(jù)我多年來參與此賽項的經(jīng)驗，深知想要在這個項目中取得好成績，需要從以下幾個方面著手準備。
　　1.爭得學(xué)校支持
　　在教育部制定的普通高中信息技術(shù)課程標準中，明確將“人工智能初步”、“簡易機器人制作”的模塊列入技術(shù)領(lǐng)域課程標準中。相對于一些發(fā)達國家早已在中小學(xué)信息技術(shù)教育和一些相關(guān)學(xué)科中不同程度地融入智能機器人知識的教育，我國的機器人教育起步較晚，目前中小學(xué)智能機器人教育方興未艾，我們應(yīng)該抓住這一教育改革創(chuàng)新的先機，爭得學(xué)校行政領(lǐng)導(dǎo)的認同，取得學(xué)校在資金上的支持。另外，選手練習(xí)要占用大量時間，這也需要得到學(xué)校在政策上的支持。
　　2.輔導(dǎo)教師要敬業(yè)、鉆研
　　輔導(dǎo)學(xué)生的過程是一個漫長的、循序漸進的過程，不可能一蹴而就，教師在輔導(dǎo)的過程中要有耐心，要有始有終。而且輔導(dǎo)教師要有一定的專業(yè)知識儲備，因為智能機器人競賽不僅僅要用到信息技術(shù)學(xué)科的知識，還要用到物理、機械等多方面的qXRkz9cWVyfpHQndPnQFgI4AVPntE/6XiiLSYu2bQyw=知識。要讓學(xué)生學(xué)好這部分知識，教師自己一定要先具備這些知識，要不斷鉆研，才能夠引導(dǎo)學(xué)生，才能夠與學(xué)生共同進步、教學(xué)相長。
　　3.參賽選手需要具備的條件
　?。?）有興趣
　　作為競賽活動的主體，參賽選手的挑選是至關(guān)重要的。愛因斯坦說過，“興趣是最好的老師?！惫湃艘嘣疲骸爸卟蝗绾弥?，好之者不如樂之者。”興趣是學(xué)習(xí)神奇的內(nèi)驅(qū)力，我們選學(xué)生，更要注意這一點，一個對機器人有興趣的學(xué)生，加上教師的正確指導(dǎo)和自己的辛勤努力，才有可能學(xué)得深入，學(xué)得全面，學(xué)得透徹，才可能在比賽中取得好成績。
　?。?）有一定的知識基礎(chǔ)
　　教師往往以為只要學(xué)生愛玩游戲就能學(xué)好機器人，其實這是很不恰當?shù)恼J識。因為就知識體系而言，機器人涉及的知識面很廣，包括物理、電子、傳感、通信、機械、計算機等諸多學(xué)科知識，不僅要面面俱到，還要求能夠融會貫通，宏觀把握，只有這樣才能勝任機器人的學(xué)習(xí)。特別是一些聰明、機敏的學(xué)生，他們具有果斷、勇敢的個性和遇事不慌、沉著應(yīng)戰(zhàn)的特點，這樣的學(xué)生在比賽場上才能適應(yīng)瞬息萬變的局面，對各種突發(fā)事件具有較強的駕馭能力和應(yīng)變能力。
　?。?）有毅力
　　即使再有意思的活動，如果每天重復(fù)同樣的操作，時間久了也難免會產(chǎn)生厭煩情緒。更何況參加輔導(dǎo)的時間往往都是學(xué)生的休息時間，而在這個時間段其他學(xué)生都在進行各種各樣的活動，這就要求選手能夠耐得住寂寞與誘惑，一遍一遍地調(diào)試程序，力爭做到更好。每一次微小的進步都凝聚了選手和指導(dǎo)教師的不懈努力。
　　另外，要想在競賽中取得好成績，選手人數(shù)的選擇也是至關(guān)重要的。要多準備幾組學(xué)生，在平時練習(xí)的過程中不斷優(yōu)勝劣汰，這樣才能最終選拔出各方面能力都出眾的選手。
　　4.決賽注意事項
　　在決賽進行過程中，無論是虛擬部分還是現(xiàn)場展示部分，完成任務(wù)的選手一般要比沒完成任務(wù)的選手得分高，所以選手在參賽的時候要切記以完成任務(wù)為第一要務(wù)；當不能完成全部任務(wù)時，盡可能多地完成階段性任務(wù)，盡量接近終點，以期獲得最多的得分。
　　（1）虛擬部分
　　虛擬部分由軌跡和迷宮組成，其中軌跡由可拼裝塊和黑線構(gòu)成，迷宮由若干白色障礙塊組成。黑線部分各組別是一樣的，可拼裝塊的難度各不相同。要注意的是，虛擬部分是不允許用延時或類似延時法的，選手在平時的訓(xùn)練中就要引起足夠的重視。
　　就軌跡部分而言，關(guān)鍵是越過可拼裝塊部分，至于后面的黑線部分只要用兩個底部灰度走軌跡的方法應(yīng)該就沒有問題了。小學(xué)組的可拼裝塊較為簡單，是一條隧道，可以采用往前沖的方法，越過隧道后再用走軌跡的方法就可以到達迷宮的入口了。初中組的可拼裝塊部分是“S”形彎道，比賽過程中要注意“S”的起點和終點，因這兩個位置的角度變化比較大，機器人速度快了會脫軌，慢了又會影響到成績。解決的方法是用指南針傳感器來檢測，當測到的角度大于某一角度時（如10°），改用較小的速度走軌跡，這樣既不會對其他部分的速度產(chǎn)生影響，又能安全地越過“S”形路段。高中組的可拼裝塊部分相對較難，有一個“T”形路口和一個“十”形路口，解決的方法也是通過指南針傳感器和灰度傳感器協(xié)作來完成，關(guān)鍵是速度不要調(diào)得太快，這時候往往是“欲速則不達”。另外，在走軌跡的時候經(jīng)?？吹接袑W(xué)生的機器人脫軌了，原因是左馬達或是右馬達的速度太快了。找到了原因，解決的方法也就有了，如果機器人從軌跡線左邊沖出去，說明右馬達太快，反之亦然，可以通過調(diào)整相應(yīng)馬達的速度來解決。
　　迷宮部分各組別的難度設(shè)置也不一樣，隨著選手年齡段的升高，難度也在相應(yīng)地增加，障礙塊的數(shù)量、路口的寬度、轉(zhuǎn)彎的角度都會有所差異。這部分有兩個難點，一是如何讓機器人自己感知已經(jīng)走到迷宮了，二是如何快速走出迷宮。前面部分是靠底部灰度傳感器來走軌跡的，而到了迷宮部分后就要換另一種方法了。對于上述兩點，學(xué)生容易產(chǎn)生困惑，第一個難點可以通過在機器人上裝一個紅外避障傳感器的方法來解決，當紅外避障傳感器測到障礙時，就說明已經(jīng)到達迷宮了。迷宮里面的行走需要靠紅外避障傳感器來指引，但僅依靠紅外避障傳感器還不行，那樣像是一個瞎子在摸著墻走，要走很多的冤枉路，如果再安裝一個指南針傳感器，用它來指引方向，就像失明的人獲得了一雙明亮的眼睛，通過兩者的通力協(xié)作，就可以實現(xiàn)按最短的路徑行走，速度肯定是比較快的。
　?。?）現(xiàn)場展示部分
　　今年現(xiàn)場展示部分的內(nèi)容是軌跡接力（各組別任務(wù)相同），即1號機器人由停泊區(qū)一啟動并自主運行，經(jīng)跨欄區(qū)、彎道到達2號機器人所在停泊區(qū)二后停止運行。2號機器人檢測到1號機器人到達后自動啟動，經(jīng)通道區(qū)（通過時須至少閃爍一次LED燈）、彎道到達停泊區(qū)一后停止運行，任務(wù)結(jié)束。看似簡單的任務(wù)，但是真正能夠完成的卻不多，從這個環(huán)節(jié)就可以看出學(xué)生動手能力的差別。
　　
　　首先，要會測灰度的值，但這個值和虛擬中的是不一樣的。因為機器人的行走完全靠裝在底部的三個灰度傳感器，運行過程中由它們來判斷是否在軌跡線上。大部分學(xué)生都能完成測灰度的值，只是有的學(xué)生取的值太接近黑色或白色的值，造成機器人誤判，從而導(dǎo)致脫軌。
　　其次，要注意調(diào)整左右馬達的速度。1號機器人出發(fā)到越過跨欄區(qū)，最簡便的方法就是用延時直接沖過去，然后用灰度走軌跡。但實際情況往往是機器人沖過跨欄區(qū)后找不到軌跡線，跑偏了，這往往是由于實物機器人的左右馬達轉(zhuǎn)速不完全一樣造成的。此時，就需要學(xué)生憑經(jīng)驗快速調(diào)整左右馬達的速度，確保機器人按直線的方向行走，這樣才能在越過跨欄區(qū)后讓機器人停在軌跡線上，從而接著進行下一階段的走軌跡。
　　第三，根據(jù)比賽要求，需要給2號機器人設(shè)置一個觸發(fā)條件。大部分選手采用紅外避障傳感器作為觸發(fā)條件，即2號的紅外避障測到障礙，說明1號已經(jīng)到了，2號就可以啟動了；同時1號的紅外避障測到障礙，說明已到達停泊區(qū)二，即停止運行。采用這種方式的優(yōu)點是保險，不會造成誤判；缺點是2號要先調(diào)頭（因紅外避障傳感器裝在機器人的頭部，且不允許改變位置），怎樣確保轉(zhuǎn)個180°，是個難點。還有少部分選手采用的聲控啟動2號，這是個亮點。即當1號測到障礙時，通過原地打轉(zhuǎn)或是振動發(fā)出聲音；2號測到聲音，得知1號到達了，通過聲音傳感器啟動機器人，繼續(xù)下一環(huán)節(jié)。這種方法的優(yōu)點是2號不用轉(zhuǎn)身，就不用擔心轉(zhuǎn)不到位且能縮短比賽時間；缺點是容易受到干擾，因為賽場不是一個絕對安靜的環(huán)境，所以容易造成2號誤判。雖然采用聲控的方法成功率很低，但是這個思路是值得提倡的，理論上應(yīng)該說是最合理的一種方法，說明我們的選手是真正思考過了。還有一種是采用碰撞傳感器，我個人認為這種方式不值得提倡，一是容易造成機器人損壞，另則效果也不理想，因為碰撞過程中很難把握撞的力度，會把2號機器人撞得偏離軌跡，造成任務(wù)失敗。
　　第四，1號、2號機器人最終一定要有任何一部分垂直投影于停泊區(qū)內(nèi)。在實際比賽過程中，有的選手的機器人最后沒有停在指定位置，而被判任務(wù)失敗，是很可惜的。如何才能讓機器人停在停泊區(qū)？可以通過底部灰度傳感器來實現(xiàn)，判斷的條件就是當左、右的灰度傳感器都沒測到的時候機器人停止運行就可以了。
　　從比賽的情況來看，各個組別的選手能夠最終完成任務(wù)的并不是很多，這可能和選手的心理素質(zhì)有很大關(guān)系，平時訓(xùn)練的時候要注重這方面的培養(yǎng)，可以人為地給選手制造一些障礙，適當?shù)刈屗麄儑L試挫折，增強他們的抗挫折能力?？傊?，不管是做什么事，要想取得好的成績，就一定要付出相應(yīng)的努力，世界上永遠不可能有不勞而獲的事；同時，機會永遠是留給那些有準備的人的。
　　（作者為NOC活動評委）