兼顧參與性和競技性的科技競賽組織策劃

李博 左超

【摘 要】如何兼顧參與性和競技性，是每項以科學教育與普及為目的的科技競賽都要面對的重要課題。本文以“探知未來”2017年全國青年科普創(chuàng)新實驗暨作品大賽的“逆風行駛”項目為例進行分析，該項目的籌備和組織者通過對原型裝置的開發(fā)與推廣，達到了兼顧參與性和競技性的目的，實現(xiàn)了較好的效果，可以為類似工作提供思路和借鑒。

【關鍵詞】科技競賽；原型裝置；參與性；競技性

中圖分類號： G642.0 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.013

【Abstract】How to achieving both participatory and competitive is an important issue for all the competitions for the purpose of scientific education and popularization. This paper takes the competition “sail against the wind” in 2017 Solve for Tomorrow as an example. The organizers took the way of developing the prototype devices to achieve the goal of both participatory and competitive， which made the competition a good effect.The example can provide ideas and references for similar work.

【Key words】Science and technology competition；Prototype device；Participatory；Competitive

隨著中國對全民科學素質建設工作的重視、對學生實踐能力的強調，以及理論界對STEM、探究式學習等理念和方式的討論和推廣，面向青少年的科技競賽也成為科普教育活動中的一種常見組織形式。這些科技競賽不同于面向特定領域的專業(yè)賽事，其本質屬于教育活動，根本目標在于鍛煉學生的綜合知識與技能、心理素質、合作意識等，這就要求賽事具有廣泛的參與性，而作為比賽，競技性又必然成為不可忽視的重要特征。因此，如何兼顧參與性和競技性，是每項此類賽事都要面對的重要課題。本文以“探知未來”2017年全國青年科普創(chuàng)新實驗暨作品大賽“逆風行駛”項目為例，分析原型裝置開發(fā)對于同時提升賽事參與性和競技性的意義，希望為同類工作提供參考和借鑒。

1 項目實施案例

1.1 學情分析

“探知未來”全國青年科普創(chuàng)新實驗暨作品大賽是一項面向青少年的全國性賽事，自2013年以來，已成功舉辦五屆。其中，“風能利用”是比賽的傳統(tǒng)項目，每年設置不同賽題。2017年，“風能利用”項目的賽題為“逆風行駛”，面向對象為中學生，要求參賽團隊以風能為唯一動力，選用賽場提供的材料，在規(guī)定時間內現(xiàn)場制作能夠在逆風環(huán)境下行駛的裝置。

受眾特點是賽事籌備工作中需要考慮的重要問題。首先，中學生作為未成年人，其能夠使用的材料和工具種類有限；其次，中學階段，一些相關的知識體系還沒有建立起來，這其中包括物理和數(shù)學等相關學科知識。例如，逆風行駛本質上是利用了“能量作為‘標量不具有方向性”的特點，達到讓裝置在逆風環(huán)境下利用風能的目的，是否能夠理解這一本質，是能否設計出合理機械結構的關鍵；最后，一些低年級的初中生，對“圓心”等概念還沒有涉獵，這對于其設計和制作效果也會有影響。

根據以上分析，賽事籌備人員需要解決以下問題：

其一、按照該賽題要求，中學生能否順利開發(fā)制作出相應裝置？

其二、如何在初賽階段讓盡量廣大的學生人群參與進來并獲得成績？

其三、如何在賽事后期階段保證競技性，以選拔出盡量高水平的選手？

1.2 原型裝置開發(fā)

針對這些問題，賽事籌備人員通過開發(fā)原型車的方式進行前期研究與論證，并為規(guī)則的制訂和賽事推廣提供相應的依據。用于前期研究和論證的原型車需要滿足結構簡單、材料規(guī)格易于標準化、性能穩(wěn)定、具有進一步提升的空間等特點，以證明新賽題既適合廣大中學生的普遍參與，又能夠從中選拔出能力突出的選手。按照以上原則，賽事籌備人員開發(fā)了三款原型車。三款車型的用材，特點如表1所示：

三種車型基本達到了預期的效果，并反映出如下結論。首先，證明可以以比較簡單的結構達到逆風行駛目標，易于中學生完成；其次，車型成績穩(wěn)定，證明結構設計和制作工藝是影響性能的最主要因素，其他隨機因素作用很小，適合賽事競技；再次，證明制作材料可以標準化，適合參賽選手在賽前自行準備進行場外演練；又次，不同車型使用不同材料均可以達到一定效果，同種材料用法又多種多樣，為選手提供了較豐富的創(chuàng)意空間。最后，作品成績還有進一步提高的余地，對每種車型本身的適當修改可以提升性能（例如剪掉車體框架多余部分以減小風阻），設計和制作的不同也會帶來成績差別。例如，傳動比和扭矩之間就是互為矛盾的一對指標，大的扭矩意味著對速度的犧牲，而單純追求速度又可能使裝置寸步難行；又如，減輕車體重量可以使車體對能源的要求更小，但適當增加配重可以提供更好的抓地力。

1.3 車型試用

通過原型車開發(fā)，初步論證了賽題在現(xiàn)有規(guī)則下的可行性。賽事籌備人員根據三種車型所用的材料，結合以往開展類似活動的經驗，遴選制定出標準規(guī)格材料清單，并選定車型I作為活動推廣的標準車型，目的在于借助這種結構簡單、性能穩(wěn)定的車型，使盡量廣大的中學生群體能夠參與進來，同時，又保證參與者可以通過發(fā)揮創(chuàng)意，取得進一步的成績提升。

接下來，賽事籌備人員借助中國科技館的夏令營和展廳內教育活動，對車型I進行試用。然而，初次試用卻出現(xiàn)之前沒有預料到的問題，十余名參與制作的中學生均未完成裝配。事后分析發(fā)現(xiàn)，導致學生們失敗的原因，并非在于其對裝置結構難以理解，而緣于車型開發(fā)者忽視了一個隱含因素——力量。車型I原本使用一種硬質軸套，以成年人的手部力量，可以較輕松地將其套在金屬軸上，但初中生的力量卻不能滿足這一要求。為此，賽事籌備人員重新調整材料清單，選用另外一種更具有彈性的軸套，盡管穩(wěn)固性不如硬制軸套，但更適合初中生使用。經過再次試用，達到了滿意的效果。

1.4 車型推廣

車型試用階段取得成功以后，初賽規(guī)則正式公布，為了向廣大中學生設置一個不太苛刻的參賽門檻，材料方面，制作一套完整的車型I所用的材料被設定為“定制包”，同時車型I的具體制作方法完全對外公布，而更加完整多樣的材料被劃為“拓展包”。選用定制包，可以較容易地完成車型I的裝配，也可以在其基礎上進行適當?shù)母倪M，以提升性能，而要取得更好的成績，則可以追加拓展包中的材料，以發(fā)揮創(chuàng)意。

在以車型I獲得初賽階段的良好推廣以后，為了鼓勵更多創(chuàng)意與革新，復賽和決賽規(guī)則有所調整，增加了對不同材料的點數(shù)標價，并將其納入影響最終成績的因素。其中，初賽中比較冷門的材料標價更低，而完整的一套“定制包”價格則高于完全相同的分散材料價格之和，從而引導參賽選手考慮節(jié)省材料或轉向使用其他材料的設計。

2017年12月23日，“探知未來”2017年全國青年科普創(chuàng)新實驗暨作品大賽決賽在中國科學技術館舉行，在“風能利用”項目中，從全國各地脫穎而出的15支參賽隊伍現(xiàn)場制作并同臺角逐，所有作品設計各不相同，已經脫離了“定制包”的束縛，其中，一些車型極具創(chuàng)意，成績也非常突出，表現(xiàn)出較高的設計和制作水平。

2 經驗與借鑒

借助原型裝置進行賽事分析與推廣的工作思路，其基本過程如圖2所示。

在整個賽事籌備和組織過程中，原型裝置在以下兩個方面發(fā)揮了作用，保證了對參與性和競技性的兼顧。

2.1 為規(guī)則制定提供現(xiàn)實依據

通過開發(fā)原型裝置，賽事籌備人員對能否制作出結構簡單、規(guī)格標準、性能穩(wěn)定并具有可提升空間的裝置進行了前期論證，并取得了理想的結果，使規(guī)則制定和材料清單的遴選有據可依。

2.2 幫助選手入門的同時預留提升空間

通過在初賽階段劃分“定制包”和“拓展包”，降低了參與門檻的同時，保留了成績提升的空間，使更多中學生可以參與進來。以車型I為目標的定制包，在基本原理和基礎工藝方面，為選手起到了初期引導作用。進入復賽和決賽階段后，通過對規(guī)則的微調，引導學生放棄定制包，轉向尋求其他更有創(chuàng)意的思路，以實現(xiàn)成績提升。

此外，在試用階段，因學生力量不足導致裝配失敗的事件值得思考，這一事件提醒科技教育工作者，影響教育活動推進效果的因素不僅僅包括教育對象的認知水平和認知特點等顯性因素，也包括一些可能被忽視的，甚至與腦部活動無關的隱含因素。

整體來說，借助原型裝置進行賽題論證和賽事推廣的做法，在兼顧賽事參與性和競技性方面收到了良好的效果，可以為科技教育的類似工作提供思路和借鑒。

【參考文獻】

[1]李曉鋒.淺談科技競賽在中學生教育中發(fā)揮的效果[J].科教文匯.2015（7），111—112.

[2]徐雷.淺談科技競賽在中學生教育中發(fā)揮的作用[J].科教導刊.2014（7），152，204.