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    如何將科技體育競賽活動融入學校STEM教育

    2021-11-13
    文/國家體育總局航空無線電模型運動管理中心姜玉龍


    將科技體育競賽活動融入學校STEM教育,已是一個迫在眉睫的課題。這不僅關系到科技體育項目能否在校園深入開展,也與我國體育事業后備人才的培養息息相關。因此解決好科技體育競賽活動融入學校STEM教育的相關問題,有助于我國體育事業的可持續發展。

    一、國內科技體育競賽活動現狀

    科技體育,指人們無需通過身體直接對抗,而是運用特定的知識、技能和科技含量較高的器材(儀器),體現參與成果和運動技術水平,達到增強智力和體質,培養綜合素質的體育運動。從1992年開始的“飛北”全國青少年航空航天模型教育競賽活動,就是一項典型的科技體育運動。除了具備體育項目的基本特征,科技體育還有知識性、智體性、創造性、融合性等特征。

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    * “飛北”選手不僅懂得操控,還能現場制作模型

    所謂知識性,指參與科技體育項目活動,須以掌握更多的科學技術知識為前提;智體性,指在增強體質的同時,還能有效促進參與者的智力發展;創造性,指參與者能獲得親自設計、制作、改裝運動器材的創造空間;融合性,指科技體育項目涉及面廣、時空跨度大,可以提升參與者的綜合素質??偨Y下來,強體健腦、身心健康、全面發展是科技體育項目的特有優勢。

    我國的科技體育競賽活動起源于20世紀50年代,當時在全國青少年群體中廣泛地開展了“三模一電”校外科技活動。經過60多年不斷適應社會需求的發展,目前廣泛開展的科技體育競賽有模型類、無線電/定向類和模擬類三種,都對參與者的體力和智力提出了很高要求。

    表1 國家級科技體育賽事匯總

    類別
    賽事名稱
    模型類
    1.“飛向北京—飛向太空”全國青少年航空航天模型教育競賽活動
    2.“我愛祖國海疆”全國青少年航海模型教育競賽活動
    3.“駕馭未來”全國青少年車輛模型教育競賽活動
    4.“共筑家園”全國青少年建筑模型教育競賽活動
    5.中國國際飛行器設計挑戰賽總決賽
    無線電/定向類

    1.全國青少年陽光測向錦標賽
    2.全國青少年應急演練錦標賽
    3.全國青少年電子制作錦標賽
    4.全國青少年定向越野錦標賽
    5.“紅動中國”全國定向系列賽
    6.迷宮定向活動
    模擬類
    1.全國青少年模擬遙控錦標賽
    2.全國青少年模擬飛行錦標賽


    模型類項目主要包括航空、航海、車輛和建筑4個方面。其中航空模型要求參賽者控制空模完成指定動作或飛行任務,近幾年大火的穿越飛行便是其中之一;航海模型,要求控制海模完成聯合表演、自動避讓等任務;

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     “我愛祖國海疆”活動中的模型對抗項目

    車輛模型,要求控制車模完成攀爬、漂移、快速行進等任務;建筑模型,則要求表現城市、學?;蚰骋粓鼍暗脑O計與制作的過程。

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    建筑模型項目運動員在保證模型像真度、結構不變形的情況下,用顏料裝飾模型外觀

    無線電/定向類項目需要參與者借助一定的科技手段,到訪地圖上指示的各個點標,以最短時間訪問所有點標并到達終點者為勝。定向活動的可操作性很強,容易設計出匹配不同年齡、性別、體能和定向技能水平參賽者的比賽路線。例如定向越野,比賽線路多半設置在森林或野外,對體能要求高;城市定向以城市街區為運動場地;迷宮定向的主場是特殊設計的迷宮,偏重考察參與者的邏輯思維能力,多在校園操場、街邊綠地公園等地進行。
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    主場地為城市公園的定向活動地圖

    在三類科技體育競賽活動中,模擬類項目的科技感非常強。以模擬遙控飛行為例,選手需利用模擬器和模擬飛行軟件,通過電腦模仿模型飛機的飛行。在這個項目中,模擬器是必備的硬件,其設置、操縱方式與航模的遙控器一模一樣。依靠特定裝置,某些航模遙控器甚至可以替代模擬器,直接接入電腦。操縱者如果能在模擬軟件中對模型進行修改,還可得到更多不一樣的飛行體驗。
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     “駕馭未來”活動太陽能車競速賽項目,選手只有在了解模型開動的原理后才能取得好成績

    二、科技體育融入STEM教育的機遇與挑戰

    說完了國內科技體育的現狀,再來談談STEM教育。STEM教育不是一個新概念,它最早于1986年在美國被提出,從而開啟了系列教育改革與創新運動。STEM理念強調融合,要求通過整合了科學、技術、工程、數學等學科的綜合課程,培養學生的科學精神和解決問題、參與社會生活的能力,解決課本知識與現實應用脫節的問題。

    2011年我國教育部印發了義務教育18門學科的課程標準,提到了加強課程的綜合化和學科之間的聯系,這一點與STEM理念一致。從此以后,STEM教育開始走進校園,并在2015年后成為持續的熱點。目前國內的STEM教育實踐仍處于起步階段,受學科化評價、現有師資限制等影響,學?;疽孕1菊n程形式開展,所用教材以國外課程翻譯本居多;或由校外教育機構提供課程。

    近年來,隨著課程領域對學生技術素養要求的提升,以項目學習為主要方式的科技綜合實踐活動越來越受到學校重視。與此同時,科技體育競賽作為一種行之有效的檢驗教育效果和培養興趣特長的活動,得到了相當多師生的認可和喜愛??梢哉f,目前推進科技體育競賽活動融入學校STEM教育,機遇與挑戰并存。

    1.機遇

    前文提到,科技體育除了具備體育項目的基本特征,還有知識性、智體性、創造性、融合性等特征,與STEM教育理念有一定的貼合度(圖5)。而體育項目的競技性,還可豐富課程內容。目前學校對STEM教育的旺盛需求,構成了將科技體育競賽活動融入學校STEM教育的最大機遇。

    把科技體育競賽活動的內容和形式融入學校相關STEM教育活動,是一個可取的融合方式。主要有以下途徑:第一,將青少年科技體育放在STEM教育的大背景之中,直接融入學校課程內容體系;第二,探索青少年科技體育與綜合實踐教育、研學教育的結合;第三,將青少年科技體育作為校外教育和營地教育的內容;第四,利用課后330工程、學校社團、興趣小組等,在校園里組織進行相關知識學習、技能訓練、競賽演練等;第五,把科技體育競賽的學習和活動整合到體育、科學、物理、美術等相關學科中;第六,把某個科技體育活動打造成學校特色,使其成為學校運動會、科技節、文化節、少先隊主題教育活動、冬夏令營等活動的一部分。

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    新疆塔城沙灣縣第四中學代表隊在“飛北”全國總決賽模型火箭項目中屢獲佳績,2018年被中國宇航學會評為“全國航天特色學?!?。


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    模擬飛行項目的成績基本取決于操縱者的飛行技術

    2.挑戰

    科技體育競賽活動作為一類廣為人知的運動項目,已經在不少學校持續開展,也培養了一大批模型、測向、電子制作方面的愛好者。據統計,每年全國科技體育教育競賽活動有200萬青少年、5 000多所學校參與。這為科技體育競賽活動融入學校STEM教育提供了很好的群眾基礎。然而,科技體育競賽活動要融入學校正式課程體系之中,面向更多學生開展,還存在一些挑戰。

    首先,在課程內容準備方面??萍俭w育競賽活動目前的指導,仍停留在以技術、技能為主,關注結果的階段,任務指向性非常明確(圖7)。而STEM教育的最終目標在于幫助學生養成科技素養,讓他們學會“像科學家一樣思考”。故融入的科技體育競賽活動需針對性地做出改變,在內容方面做更多補充,開發系列教材和學習資源,把精力放在學生素養養成和能力提升方面。
    其次,在課程師資準備方面。由于教育目標導向不同,因此科技體育競賽的教練,并不能完全勝任學校STEM教育課程的實施者。矛盾的是,學?,F有的師資在指導科技體育競賽活動時同樣缺乏經驗。所以要讓科技體育競賽活動進入學校STEM課程,必須注重師資培訓。

    三、加快推進科技體育融入學校STEM教育的對策

    受傳統認識和固有體制的限制,科技體育競賽活動還沒有真正融入學校STEM教育之中。面對這些機遇與挑戰,筆者有一些建議和對策,希望對科技體育競賽活動融入學校STEM教育有所裨益。

    1.主管部門主動參與STEM教育實踐

    科技體育競賽活動和學校STEM教育分別歸屬體育總局和教育部管理。作為全民科學素養提升項目的一部分,科技體育競賽活動不妨立足為教育服務,為學校STEM教育貢獻優質資源。

    首先,體育總局可以主動與教育部門在科技體育競賽活動方面開展合作。體育總局現有的不少科技體育競賽活動,如航模、定向、模擬等活動,主要參與對象是廣大青少年學生。競賽的組織工作離不開學校和地方政府的支持。

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    武漢市武昌區南湖街航空科普中心從普及級航模切入,承接了武昌區團委夏令營的部分活動。


    目前對于這些競賽活動,積極響應的組織群體仍以一線教師為主。因為無法從教育系統直接獲取競賽信息,所以想要參與的教師在拿到活動通知后,還需自下而上、層層申請,得到批復后才能組織學生參加。這種組織模式,直接影響了科技體育競賽活動的參與面。如果體育總局在組織這類活動時能夠主動聯系教育主管部門,形成自上而下的組織體系,無疑會擴大活動的影響面,讓更多學生獲得參賽機會。

    其次,體育總局可以加強面向各級各類學校的宣傳和活動組織力度。部分管理者簡單地把科技體育活動歸為體育或科技活動,不能充分認識活動的綜合性和教育價值,以至于活動不能得到更廣泛、來自教育部門的重視??墒乔嗌倌晔亲鎳奈磥?,學生的素養直接關系到國家的競爭力。如果積極地參與到學生體育素養和科技素養培養活動中來,加大科技體育活動的宣傳和組織力度,賽事影響力可進一步地擴大。

    再次,體育總局可以積極參與學校STEM教育師資培訓??萍俭w育競賽活動重視結果,學校STEM教育重視過程。要實現科技體育活動和學校STEM教育融合,就得扎實落實教育和競賽的各個環節。學?,F有的科技教師,存在對競賽活動的內容和要求不熟悉的問題;而體育總局任命的科技體育競賽活動的裁判,對項目式學習的建設和實施也比較陌生。這就要求在推進科技體育融入學校STEM教育項目的過程中,體育總局積極組織力量,參與學校STEM教育的師資培訓,夯實推進工作的基底。

    2.以競賽項目為基礎開發相應的STEM課程

    學校STEM課程的實施主要有兩種形式,一是保持科學、技術、工程、數學等學科不變,以STEM教育的理念實施學科教學活動,通過教學培養學生綜合應用知識的能力;二是項目式學習,以組織學生完成項目的方式,讓他們綜合應用知識的能力得到提高。后者是一種正在被廣大學校認可的課程實施方式。通過設置與學生知識和能力匹配的挑戰項目,讓參與者在做項目的過程中綜合應用已學知識解決實際問題,學習與人合作、自我反思和評價。成果的檢驗和分享,也是項目式學習的重要組成部分。

    科技體育競賽項目,可在學校以項目式學習的形式進行。首先,科技體育項目的設立目標是考察參與者綜合運用知識的能力,如航空模型的設計制作,需要用到數學、工程、物理、藝術等多個學科知識,與STEM理念下的項目式學習目標一致。尤其科技體育項目的比賽成績,其中一部分可直接作為STEM項目學習成果的檢驗標準。其次科技體育項目的實施,包括基礎知識學習、項目實施、成果展示和評價等環節,與項目式學習的環節具有高度一致性。區別在于,傳統科技體育的關注點落在評價環節,對其他環節重視略有不足;而學校的STEM教育,要求每一個環節都有獨特的教育價值。在最終評價中,STEM教育不僅考慮項目成果,還把學生的學習行為列入評判標準。評價的實施方式也不一樣,傳統科技體育項目為統一的他評,學校STEM教育往往加入學生自評和互評,意在鼓勵大家自我反思和改進。

    3.積極共建STEM教育生態系統

    STEM教育的核心融合了多個學科的綜合課程。想長久地良性發展下去,勢必要建立一個完善的跨部門學習構架——STEM教育生態。良好的STEM教育生態系統,涉及大專院校、博物館、企業、政府部門和社會機構等。體育總局是STEM教育生態的有機組成部分,更應積極地參與到共建合作中,互相協助、彼此成就。

    綜合上面的分析,現有的科技體育競賽活動如果要融入學校STEM教育,已經有了很好的內容基礎,尚需做一些改進。首先,把關注重點從競賽結果發散到活動的全過程。其次,結合學生發展階段學習內容,有意識地增加挑戰項目的內容梯度。在項目挑戰上設計更多的進階難度,可為學生提供多個科技素養發展空間。最后,一定程度上保持科技體育競賽項目的競技性,為學校STEM教育項目提供一個展示和交流平臺,維持師生的參賽熱情。

    科技體育活動具有豐富的教育內涵,若能與學校教育深度融合,就可更好地發揮其促進學生科技素養、體育素養、創新能力、合作交流能力等的作用。

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    “飛北”全國總決賽手擲模型三人接力團體賽上,小選手自信地擲出了手中的模型


    在國內學校不斷推進STEM教育的大趨勢下,科技體育從業人員正與基層教育者積極合作,研究細化課程標準。在此基礎上,期盼科技體育競賽活動的主管部門逐步加入到STEM教育生態系統中來,構建一個自上而下的組織體系,在擴大活動參賽面的同時,有力推進科技體育競賽活動與學校STEM教育深度融合。

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