第十四屆中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽課題研究要求
注意: FLL工程挑戰(zhàn)賽對(duì)每支參賽隊(duì)按機(jī)器人挑戰(zhàn)賽、課題研究答辯、技術(shù)問(wèn)辯、團(tuán)隊(duì)合作四部分進(jìn)行評(píng)價(jià)。比賽總冠軍將是總分最高的隊(duì)伍。課題研究答辯時(shí)需要陳述以下四部分內(nèi)容并回答評(píng)委的提問(wèn)。陳述時(shí)間（包括準(zhǔn)備時(shí)間）不超過(guò)5分鐘。
思考
10歲的小女孩蒂利•史密斯怎么也沒(méi)想到她的地理課居然救了她一命。一天，蒂利和她的同學(xué)安靜地坐著觀看一部關(guān)于美國(guó)夏威夷海嘯的錄像。他們看到大海咝咝地冒著泡，就像把咝咝作響的飲料倒進(jìn)一個(gè)玻璃杯。他們看到海浪像一面墻似的從大海中升起，拍擊著海岸。他們看到了海浪留下的破壞。他們很有興趣，但覺(jué)得這事離他們所在的英國(guó)薩里還挺遠(yuǎn)。
后來(lái)，蒂利和她的父母去泰國(guó)普吉島度假。2004年12月26日，蒂利和她的父母在海邊游玩時(shí)，她注意到一些奇怪的事。大海鼓著泡，就像把咝咝作響的飲料倒進(jìn)一個(gè)玻璃杯。
突然，蒂利想起了以前看到過(guò)的奇怪情景。她采取了行動(dòng)，告訴父母海嘯就要來(lái)了。蒂利的父母沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)海嘯，不知道它是什么。她就說(shuō)她知道而且所有人必須盡快離開(kāi)海岸。蒂利的父母也行動(dòng)起來(lái)了。他們提醒賓館的工作人員讓所有人盡快到高處去，以防萬(wàn)一。
那一天，大�？刹恢皇禽p輕地拍著海灘。蒂利提醒所有人后不久，巨大的水墻洗劫了海岸、汽車、樓宇和靠近水面的任何東西。在蒂利所住的賓館附近，沒(méi)有人命喪海灘。真要感謝蒂利，她讓所有人在大浪來(lái)到之前得到了安全。
別的地方就不是那么幸運(yùn)了。海嘯襲擊了13個(gè)國(guó)家的海岸。海面下地震形成的巨大海浪使60多萬(wàn)人受到傷害。不是所有人都能存活下來(lái)。很多很多人失去了家園。有些地方幾乎沒(méi)有什么先兆。地震后30分鐘，海浪襲擊了蘇門答臘。沒(méi)過(guò)兩小時(shí)，襲擊了蒂利所在的海灘。
當(dāng)自然的力量傷害人類、毀壞資產(chǎn)時(shí)發(fā)生了什么？是自然災(zāi)害！
海嘯并不是引發(fā)自然災(zāi)害的唯一自然力量。我們所在的星球已經(jīng)運(yùn)動(dòng)和演變了數(shù)百萬(wàn)年。當(dāng)自然力破壞社會(huì)或讓很多人身處險(xiǎn)境時(shí)，這就是自然災(zāi)害。在世界各地發(fā)生著各種自然災(zāi)害。每年約有25億人發(fā)現(xiàn)他們自己身處自然災(zāi)害中或受到災(zāi)害的影響。
想想吧：
• 雨水有助于作物的生長(zhǎng)，也給予我們飲用的水。但是，暴雨的來(lái)臨時(shí)，江河、湖泊溢出到干旱的土地上，會(huì)發(fā)生什么？洪水！
• 有風(fēng)時(shí)，你可以放飛風(fēng)箏。但是，讓樹(shù)倒房塌、汽車翻滾的強(qiáng)風(fēng)刮起時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？龍卷風(fēng)或颶風(fēng)！
• 你是否知道腳下的地面是運(yùn)動(dòng)的？通常，它的運(yùn)動(dòng)是緩慢的，只有研究它的科學(xué)家才知道。但是，當(dāng)你感覺(jué)到它強(qiáng)烈、快速地運(yùn)動(dòng)或看到熔巖流時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？地震或火山噴發(fā)！
這些自然事件可能引發(fā)自然災(zāi)害。你的課題就是要研究一種幫助人們做好準(zhǔn)備、處于安全和迅速恢復(fù)的創(chuàng)新解決方案。
選擇一個(gè)社區(qū)
從選擇一個(gè)自然事件可能引發(fā)災(zāi)害的社區(qū)開(kāi)始你們的研究課題。你們隊(duì)選擇的社區(qū)可以是城市、縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、村或地區(qū)。你們可以選擇你們生活的地方。你們可以選擇附近的地方。如果你們隊(duì)所在地附近發(fā)生的災(zāi)害很少，也不感興趣，可以選擇遙遠(yuǎn)的地方。
選擇一個(gè)可能發(fā)生下述自然事件的地方：
• 雪崩或滑坡 • 龍卷風(fēng)或颶風(fēng)
• 地震 • 海嘯
• 洪水 • 火山噴發(fā)
• 旋風(fēng) • 野火
• 風(fēng)暴（風(fēng)、沙、雪、雨）
對(duì)選擇社區(qū)沒(méi)有把握嗎？考慮以下建議：
對(duì)于每位隊(duì)員，你或你認(rèn)識(shí)的某人可能經(jīng)歷過(guò)自然災(zāi)害。就先從詢問(wèn)你的家庭或朋友開(kāi)始。他們是否親歷過(guò)自然災(zāi)害或受到影響？何時(shí)？何地？發(fā)生了什么？想想你曾經(jīng)居住過(guò)的地方。在那些地方可能發(fā)生自然災(zāi)害嗎？看看現(xiàn)在。世界各地發(fā)生的自然事件可能引發(fā)自然災(zāi)害嗎？把這些地方做一個(gè)表。準(zhǔn)備好說(shuō)明你了解到什么。
對(duì)于每支參賽隊(duì)，看一下每位隊(duì)員的表格，談?wù)劽總�(gè)地方發(fā)生過(guò)什么，討論一下你們隊(duì)如何更多地發(fā)現(xiàn)可能威脅每個(gè)地方的自然力。社區(qū)離你們近嗎？你們能與自然災(zāi)害期間馳援的科學(xué)家、工程師、衛(wèi)生專業(yè)人員、志愿者和應(yīng)急管理官員交談嗎？選擇一個(gè)要研究的社區(qū)并評(píng)估你們的課題。從表格中選擇一個(gè)可能受到一種自然時(shí)間威脅的社區(qū)。大家一起工作，共同做出決定。
確定研究課題
接著，了解在你們選定的社區(qū)中可能引發(fā)自然災(zāi)害的自然事件。然后，確定一個(gè)具體的問(wèn)題并找出解決的辦法。
對(duì)于一支參賽隊(duì)，選擇一個(gè)威脅到社區(qū)的自然事件并了解它（你們選擇的自然事件應(yīng)該在“選擇一個(gè)社區(qū)”那一節(jié)的表格中）。請(qǐng)記住，并不是每一個(gè)自然事件都會(huì)引發(fā)自然災(zāi)害的。只有在一種自然力傷害人類或社區(qū)時(shí)才會(huì)成為自然災(zāi)害�？紤]以下問(wèn)題：
• 在你們所選定的社區(qū)中，這種自然力是如何引發(fā)自然災(zāi)害的？
• 它會(huì)引起什么問(wèn)題？會(huì)傷害人類嗎？會(huì)損壞資產(chǎn)嗎？還是兼而有之？
• 社區(qū)總是處于危險(xiǎn)中嗎？還是在一年內(nèi)的某段時(shí)間有危險(xiǎn)？危險(xiǎn)可以預(yù)測(cè)嗎？
• 人們對(duì)災(zāi)害是如何做準(zhǔn)備的？
• 如何給人們預(yù)警？
• 誰(shuí)提供應(yīng)急食物、飲用水和避難所？如何提供？
• 誰(shuí)來(lái)清理斷壁殘?jiān)�？誰(shuí)來(lái)重建？需要多長(zhǎng)時(shí)間？
參賽隊(duì)要選擇一個(gè)自然力威脅到所選社區(qū)時(shí)可能發(fā)生的具體問(wèn)題。然后了解現(xiàn)有的解決方案。
現(xiàn)在，為了防止和控制問(wèn)題，正在做什么？人們對(duì)災(zāi)害通常是如何做準(zhǔn)備的？如何保證安全？如何重建？是否有科學(xué)家、應(yīng)急管理者、急救者或工程師在研究或開(kāi)發(fā)新技術(shù)？政府、軍隊(duì)、援助機(jī)構(gòu)、社會(huì)活動(dòng)家或衛(wèi)生保健工作者是否在研究新方案？你們可以運(yùn)用的信息資源是研究報(bào)告、書籍、雜志、網(wǎng)站，等等。運(yùn)用你可以得到的任何研究工具。要共享你們的信息來(lái)源。
在你們選定的社區(qū)或附近工作的專業(yè)人員常常是了解現(xiàn)有解決方案的重要信息來(lái)源。
• 誰(shuí)制定了在自然災(zāi)害中保障人們安全的計(jì)劃？
• 誰(shuí)提醒人們自然災(zāi)害可能發(fā)生？
• 誰(shuí)救援危險(xiǎn)中的人們？如何施救？
• 災(zāi)后誰(shuí)來(lái)清理、修理和重建？
可以找找正在解決你們所確定的問(wèn)題的專業(yè)人員。你們與他們有個(gè)人聯(lián)系嗎？用電話？用電子郵件或社交媒體？用信件？你們能了解到他們對(duì)你們所選定的社區(qū)中的自然災(zāi)害是如何計(jì)劃和做出反應(yīng)的嗎？
提出解決方案
好，你們隊(duì)已經(jīng)確定了一個(gè)問(wèn)題，就要提出一個(gè)創(chuàng)新性的方案。這個(gè)方案可以是改進(jìn)已有的事物，或以新的方式利用已有的事物，或發(fā)明全新的事物。了解現(xiàn)有的解決方案只是一個(gè)開(kāi)始。你們的方案怎樣保證人們和資產(chǎn)在災(zāi)前、災(zāi)中和災(zāi)后的安全？你們的方案能縮短維修和重建所需的時(shí)間嗎？它能防止自然事件變成為災(zāi)害嗎？你們隊(duì)如何能減少自然災(zāi)害對(duì)人們和他們生活、工作、游樂(lè)場(chǎng)所的影響？
想想吧，一起去做，集中大家的智慧，共享你們的主張。一名隊(duì)員的“瘋狂想法”可能激發(fā)出完美的創(chuàng)新方案。用新方法能做什么？什么事能做得更好？一個(gè)好的解決方案可能需要充分發(fā)揮你們團(tuán)隊(duì)的想象力和才智。顯然你們想知道為什么問(wèn)題確實(shí)存在。
作為一支參賽隊(duì)，要運(yùn)用你們隊(duì)的研究結(jié)果，設(shè)計(jì)你們隊(duì)的解決方案。
• 方案的代價(jià)是什么？
• 你們需要什么樣的技術(shù)來(lái)制定你們的方案？
• 方案困難還是容易？
• 任何人還是某些人能運(yùn)用你們的方案？
想想某些人如何能使你們的方案實(shí)現(xiàn)。
分享你的研究和解決方案
一旦你們的方案準(zhǔn)備就緒，就與別人分享它。把你們研究的問(wèn)題及你們的方案會(huì)有什么好處告訴別人。
選擇分享你們所知道的事情的方法。聊聊天；建一個(gè)網(wǎng)站；演一個(gè)小短�。怀鲆槐韭嫊�；演個(gè)說(shuō)唱節(jié)目；發(fā)一份海報(bào)或傳單；寫一首詩(shī)、一支歌或一個(gè)故事；都是不錯(cuò)的選擇。你們的分享可以簡(jiǎn)單或者詳盡，可以嚴(yán)肅或引人發(fā)笑。
把你們研究的問(wèn)題和解決方案告訴聽(tīng)眾的最佳方法是什么？
想想誰(shuí)是你們方案的受益者？如何讓他們知道你們的方案？能不能把你們研究的問(wèn)題和解決方案呈遞給急救者、立法者、科學(xué)家、應(yīng)急管理者、工程師或幫助過(guò)你們的團(tuán)體？你們能與曾經(jīng)幫助你們了解問(wèn)題的專業(yè)人員分享嗎？或者，與你們選定的社區(qū)的居民分享？也許，你們隊(duì)的解決方案會(huì)是他們?cè)噲D解決的問(wèn)題的答案。
請(qǐng)記住，最重要的事是要有興趣！
在比賽中介紹你們的方案
最后，準(zhǔn)備一個(gè)陳述在比賽中與評(píng)委分享你們的工作。你們的陳述可以用海報(bào)、幻燈片、模型、多媒體、你們的研究資料，等等。記住，你們要給人留下一個(gè)深刻的印象。
要想在比賽中獲獎(jiǎng)，必須
1. 說(shuō)明你們隊(duì)選定的要研究的問(wèn)題（包括你們選擇的自然災(zāi)害）；
2. 敘述你們隊(duì)的創(chuàng)新性方案；
3. 描述你們隊(duì)是如何將你們的發(fā)現(xiàn)與別人分享的；
4. 滿足陳述的其它要求：
• 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)陳述，可以使用多媒體設(shè)備，但僅僅是為了增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)陳述的效果；
• 全體隊(duì)員參加陳述，每位隊(duì)員必須以某種方式參與課題研究答辯；
• 在沒(méi)有成人幫助的情況下完成不超過(guò)5分鐘的陳述。
評(píng)委們希望你們隊(duì)能夠
• 清楚地說(shuō)明研究的問(wèn)題和提出的解決方案；
• 利用不同類型的研究資源，包括這個(gè)領(lǐng)域的專家；
• 在提出自己的解決方案時(shí)考慮了現(xiàn)有的理論和方案；
• 有創(chuàng)新性；
• 想到了在現(xiàn)實(shí)世界中使你們的方案起作用要采取什么措施；
• 你們的分享瞄準(zhǔn)了你們方案的可能受益者；
• 找到一種有效和創(chuàng)造性地介紹你們的工作的方法。
我們無(wú)法阻止自然力或防止所有自然災(zāi)害。但是，如果對(duì)它們有了解，你就會(huì)完全不一樣。還記得蒂利•史密斯嗎？她知道海嘯的征兆和要做什么就救了很多人。世界各地有很多組織、團(tuán)體每天在為自然災(zāi)害做著準(zhǔn)備，但他們不能立刻到達(dá)所有地方。下一次自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，你可能就是轉(zhuǎn)危為安的人，你會(huì)準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)天降之咎了！
