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如何将科技体育竞赛活动融入学校STEM教育

2021-11-13
文/国家体育总局航空无线电模型运动管理中心姜玉龙


将科技体育竞赛活动融入学校STEM教育,已是一个迫在眉睫的课题。这不仅关系到科技体育项目能否在校园深入开展,也与我国体育事业后备人才的培养息息相关。因此解决好科技体育竞赛活动融入学校STEM教育的相关问题,有助于我国体育事业的可持续发展。

一、国内科技体育竞赛活动现状

科技体育,指人们无需通过身体直接对抗,而是运用特定的知识、技能和科技含量较高的器材(仪器),体现参与成果和运动技术水平,达到增强智力和体质,培养综合素质的体育运动。从1992年开始的“飞北”全国青少年航空航天模型教育竞赛活动,就是一项典型的科技体育运动。除了具备体育项目的基本特征,科技体育还有知识性、智体性、创造性、融合性等特征。

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* “飞北”选手不仅懂得操控,还能现场制作模型

所谓知识性,指参与科技体育项目活动,须以掌握更多的科学技术知识为前提;智体性,指在增强体质的同时,还能有效促进参与者的智力发展;创造性,指参与者能获得亲自设计、制作、改装运动器材的创造空间;融合性,指科技体育项目涉及面广、时空跨度大,可以提升参与者的综合素质。总结下来,强体健脑、身心健康、全面发展是科技体育项目的特有优势。

我国的科技体育竞赛活动起源于20世纪50年代,当时在全国青少年群体中广泛地开展了“三模一电”校外科技活动。经过60多年不断适应社会需求的发展,目前广泛开展的科技体育竞赛有模型类、无线电/定向类和模拟类三种,都对参与者的体力和智力提出了很高要求。

表1 国家级科技体育赛事汇总

类别
赛事名称
模型类
1.“飞向北京—飞向太空”全国青少年航空航天模型教育竞赛活动
2.“我爱祖国海疆”全国青少年航海模型教育竞赛活动
3.“驾驭未来”全国青少年车辆模型教育竞赛活动
4.“共筑家园”全国青少年建筑模型教育竞赛活动
5.中国国际飞行器设计挑战赛总决赛
无线电/定向类

1.全国青少年阳光测向锦标赛
2.全国青少年应急演练锦标赛
3.全国青少年电子制作锦标赛
4.全国青少年定向越野锦标赛
5.“红动中国”全国定向系列赛
6.迷宫定向活动
模拟类
1.全国青少年模拟遥控锦标赛
2.全国青少年模拟飞行锦标赛


模型类项目主要包括航空、航海、车辆和建筑4个方面。其中航空模型要求参赛者控制空模完成指定动作或飞行任务,近几年大火的穿越飞行便是其中之一;航海模型,要求控制海模完成联合表演、自动避让等任务;

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 “我爱祖国海疆”活动中的模型对抗项目

车辆模型,要求控制车模完成攀爬、漂移、快速行进等任务;建筑模型,则要求表现城市、学校或某一场景的设计与制作的过程。

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建筑模型项目运动员在保证模型像真度、结构不变形的情况下,用颜料装饰模型外观

无线电/定向类项目需要参与者借助一定的科技手段,到访地图上指示的各个点标,以最短时间访问所有点标并到达终点者为胜。定向活动的可操作性很强,容易设计出匹配不同年龄、性别、体能和定向技能水平参赛者的比赛路线。例如定向越野,比赛线路多半设置在森林或野外,对体能要求高;城市定向以城市街区为运动场地;迷宫定向的主场是特殊设计的迷宫,偏重考察参与者的逻辑思维能力,多在校园操场、街边绿地公园等地进行。
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主场地为城市公园的定向活动地图

在三类科技体育竞赛活动中,模拟类项目的科技感非常强。以模拟遥控飞行为例,选手需利用模拟器和模拟飞行软件,通过电脑模仿模型飞机的飞行。在这个项目中,模拟器是必备的硬件,其设置、操纵方式与航模的遥控器一模一样。依靠特定装置,某些航模遥控器甚至可以替代模拟器,直接接入电脑。操纵者如果能在模拟软件中对模型进行修改,还可得到更多不一样的飞行体验。
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 “驾驭未来”活动太阳能车竞速赛项目,选手只有在了解模型开动的原理后才能取得好成绩

二、科技体育融入STEM教育的机遇与挑战

说完了国内科技体育的现状,再来谈谈STEM教育。STEM教育不是一个新概念,它最早于1986年在美国被提出,从而开启了系列教育改革与创新运动。STEM理念强调融合,要求通过整合了科学、技术、工程、数学等学科的综合课程,培养学生的科学精神和解决问题、参与社会生活的能力,解决课本知识与现实应用脱节的问题。

2011年我国教育部印发了义务教育18门学科的课程标准,提到了加强课程的综合化和学科之间的联系,这一点与STEM理念一致。从此以后,STEM教育开始走进校园,并在2015年后成为持续的热点。目前国内的STEM教育实践仍处于起步阶段,受学科化评价、现有师资限制等影响,学校基本以校本课程形式开展,所用教材以国外课程翻译本居多;或由校外教育机构提供课程。

近年来,随着课程领域对学生技术素养要求的提升,以项目学习为主要方式的科技综合实践活动越来越受到学校重视。与此同时,科技体育竞赛作为一种行之有效的检验教育效果和培养兴趣特长的活动,得到了相当多师生的认可和喜爱。可以说,目前推进科技体育竞赛活动融入学校STEM教育,机遇与挑战并存。

1.机遇

前文提到,科技体育除了具备体育项目的基本特征,还有知识性、智体性、创造性、融合性等特征,与STEM教育理念有一定的贴合度(图5)。而体育项目的竞技性,还可丰富课程内容。目前学校对STEM教育的旺盛需求,构成了将科技体育竞赛活动融入学校STEM教育的最大机遇。

把科技体育竞赛活动的内容和形式融入学校相关STEM教育活动,是一个可取的融合方式。主要有以下途径:第一,将青少年科技体育放在STEM教育的大背景之中,直接融入学校课程内容体系;第二,探索青少年科技体育与综合实践教育、研学教育的结合;第三,将青少年科技体育作为校外教育和营地教育的内容;第四,利用课后330工程、学校社团、兴趣小组等,在校园里组织进行相关知识学习、技能训练、竞赛演练等;第五,把科技体育竞赛的学习和活动整合到体育、科学、物理、美术等相关学科中;第六,把某个科技体育活动打造成学校特色,使其成为学校运动会、科技节、文化节、少先队主题教育活动、冬夏令营等活动的一部分。

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新疆塔城沙湾县第四中学代表队在“飞北”全国总决赛模型火箭项目中屡获佳绩,2018年被中国宇航学会评为“全国航天特色学校”。


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模拟飞行项目的成绩基本取决于操纵者的飞行技术

2.挑战

科技体育竞赛活动作为一类广为人知的运动项目,已经在不少学校持续开展,也培养了一大批模型、测向、电子制作方面的爱好者。据统计,每年全国科技体育教育竞赛活动有200万青少年、5 000多所学校参与。这为科技体育竞赛活动融入学校STEM教育提供了很好的群众基础。然而,科技体育竞赛活动要融入学校正式课程体系之中,面向更多学生开展,还存在一些挑战。

首先,在课程内容准备方面。科技体育竞赛活动目前的指导,仍停留在以技术、技能为主,关注结果的阶段,任务指向性非常明确(图7)。而STEM教育的最终目标在于帮助学生养成科技素养,让他们学会“像科学家一样思考”。故融入的科技体育竞赛活动需针对性地做出改变,在内容方面做更多补充,开发系列教材和学习资源,把精力放在学生素养养成和能力提升方面。
其次,在课程师资准备方面。由于教育目标导向不同,因此科技体育竞赛的教练,并不能完全胜任学校STEM教育课程的实施者。矛盾的是,学校现有的师资在指导科技体育竞赛活动时同样缺乏经验。所以要让科技体育竞赛活动进入学校STEM课程,必须注重师资培训。

三、加快推进科技体育融入学校STEM教育的对策

受传统认识和固有体制的限制,科技体育竞赛活动还没有真正融入学校STEM教育之中。面对这些机遇与挑战,笔者有一些建议和对策,希望对科技体育竞赛活动融入学校STEM教育有所裨益。

1.主管部门主动参与STEM教育实践

科技体育竞赛活动和学校STEM教育分别归属体育总局和教育部管理。作为全民科学素养提升项目的一部分,科技体育竞赛活动不妨立足为教育服务,为学校STEM教育贡献优质资源。

首先,体育总局可以主动与教育部门在科技体育竞赛活动方面开展合作。体育总局现有的不少科技体育竞赛活动,如航模、定向、模拟等活动,主要参与对象是广大青少年学生。竞赛的组织工作离不开学校和地方政府的支持。

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武汉市武昌区南湖街航空科普中心从普及级航模切入,承接了武昌区团委夏令营的部分活动。


目前对于这些竞赛活动,积极响应的组织群体仍以一线教师为主。因为无法从教育系统直接获取竞赛信息,所以想要参与的教师在拿到活动通知后,还需自下而上、层层申请,得到批复后才能组织学生参加。这种组织模式,直接影响了科技体育竞赛活动的参与面。如果体育总局在组织这类活动时能够主动联系教育主管部门,形成自上而下的组织体系,无疑会扩大活动的影响面,让更多学生获得参赛机会。

其次,体育总局可以加强面向各级各类学校的宣传和活动组织力度。部分管理者简单地把科技体育活动归为体育或科技活动,不能充分认识活动的综合性和教育价值,以至于活动不能得到更广泛、来自教育部门的重视。可是青少年是祖国的未来,学生的素养直接关系到国家的竞争力。如果积极地参与到学生体育素养和科技素养培养活动中来,加大科技体育活动的宣传和组织力度,赛事影响力可进一步地扩大。

再次,体育总局可以积极参与学校STEM教育师资培训。科技体育竞赛活动重视结果,学校STEM教育重视过程。要实现科技体育活动和学校STEM教育融合,就得扎实落实教育和竞赛的各个环节。学校现有的科技教师,存在对竞赛活动的内容和要求不熟悉的问题;而体育总局任命的科技体育竞赛活动的裁判,对项目式学习的建设和实施也比较陌生。这就要求在推进科技体育融入学校STEM教育项目的过程中,体育总局积极组织力量,参与学校STEM教育的师资培训,夯实推进工作的基底。

2.以竞赛项目为基础开发相应的STEM课程

学校STEM课程的实施主要有两种形式,一是保持科学、技术、工程、数学等学科不变,以STEM教育的理念实施学科教学活动,通过教学培养学生综合应用知识的能力;二是项目式学习,以组织学生完成项目的方式,让他们综合应用知识的能力得到提高。后者是一种正在被广大学校认可的课程实施方式。通过设置与学生知识和能力匹配的挑战项目,让参与者在做项目的过程中综合应用已学知识解决实际问题,学习与人合作、自我反思和评价。成果的检验和分享,也是项目式学习的重要组成部分。

科技体育竞赛项目,可在学校以项目式学习的形式进行。首先,科技体育项目的设立目标是考察参与者综合运用知识的能力,如航空模型的设计制作,需要用到数学、工程、物理、艺术等多个学科知识,与STEM理念下的项目式学习目标一致。尤其科技体育项目的比赛成绩,其中一部分可直接作为STEM项目学习成果的检验标准。其次科技体育项目的实施,包括基础知识学习、项目实施、成果展示和评价等环节,与项目式学习的环节具有高度一致性。区别在于,传统科技体育的关注点落在评价环节,对其他环节重视略有不足;而学校的STEM教育,要求每一个环节都有独特的教育价值。在最终评价中,STEM教育不仅考虑项目成果,还把学生的学习行为列入评判标准。评价的实施方式也不一样,传统科技体育项目为统一的他评,学校STEM教育往往加入学生自评和互评,意在鼓励大家自我反思和改进。

3.积极共建STEM教育生态系统

STEM教育的核心融合了多个学科的综合课程。想长久地良性发展下去,势必要建立一个完善的跨部门学习构架——STEM教育生态。良好的STEM教育生态系统,涉及大专院校、博物馆、企业、政府部门和社会机构等。体育总局是STEM教育生态的有机组成部分,更应积极地参与到共建合作中,互相协助、彼此成就。

综合上面的分析,现有的科技体育竞赛活动如果要融入学校STEM教育,已经有了很好的内容基础,尚需做一些改进。首先,把关注重点从竞赛结果发散到活动的全过程。其次,结合学生发展阶段学习内容,有意识地增加挑战项目的内容梯度。在项目挑战上设计更多的进阶难度,可为学生提供多个科技素养发展空间。最后,一定程度上保持科技体育竞赛项目的竞技性,为学校STEM教育项目提供一个展示和交流平台,维持师生的参赛热情。

科技体育活动具有丰富的教育内涵,若能与学校教育深度融合,就可更好地发挥其促进学生科技素养、体育素养、创新能力、合作交流能力等的作用。

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“飞北”全国总决赛手掷模型三人接力团体赛上,小选手自信地掷出了手中的模型


在国内学校不断推进STEM教育的大趋势下,科技体育从业人员正与基层教育者积极合作,研究细化课程标准。在此基础上,期盼科技体育竞赛活动的主管部门逐步加入到STEM教育生态系统中来,构建一个自上而下的组织体系,在扩大活动参赛面的同时,有力推进科技体育竞赛活动与学校STEM教育深度融合。

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