李博 左超

【摘 要】如何兼顾参与性和竞技性，是每项以科学教育与普及为目的的科技竞赛都要面对的重要课题。本文以“探知未来”2017年全国青年科普创新实验暨作品大賽的“逆风行驶”项目为例进行分析，该项目的筹备和组织者通过对原型装置的开发与推广，达到了兼顾参与性和竞技性的目的，实现了较好的效果，可以为类似工作提供思路和借鉴。

【关键词】科技竞赛；原型装置；参与性；竞技性

中图分类号： G642.0 文献标识码： A 文章编号： 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

随着中国对全民科学素质建设工作的重视、对学生实践能力的强调，以及理论界对STEM、探究式学习等理念和方式的讨论和推广，面向青少年的科技竞赛也成为科普教育活动中的一种常见组织形式。这些科技竞赛不同于面向特定领域的专业赛事，其本质属于教育活动，根本目标在于锻炼学生的综合知识与技能、心理素质、合作意识等，这就要求赛事具有广泛的参与性，而作为比赛，竞技性又必然成为不可忽视的重要特征。因此，如何兼顾参与性和竞技性，是每项此类赛事都要面对的重要课题。本文以“探知未来”2017年全国青年科普创新实验暨作品大赛“逆风行驶”项目为例，分析原型装置开发对于同时提升赛事参与性和竞技性的意义，希望为同类工作提供参考和借鉴。

1 项目实施案例

1.1 学情分析

“探知未来”全国青年科普创新实验暨作品大赛是一项面向青少年的全国性赛事，自2013年以来，已成功举办五届。其中，“风能利用”是比赛的传统项目，每年设置不同赛题。2017年，“风能利用”项目的赛题为“逆风行驶”，面向对象为中学生，要求参赛团队以风能为唯一动力，选用赛场提供的材料，在规定时间内现场制作能够在逆风环境下行驶的装置。

受众特点是赛事筹备工作中需要考虑的重要问题。首先，中学生作为未成年人，其能够使用的材料和工具种类有限；其次，中学阶段，一些相关的知识体系还没有建立起来，这其中包括物理和数学等相关学科知识。例如，逆风行驶本质上是利用了“能量作为‘标量不具有方向性”的特点，达到让装置在逆风环境下利用风能的目的，是否能够理解这一本质，是能否设计出合理机械结构的关键；最后，一些低年级的初中生，对“圆心”等概念还没有涉猎，这对于其设计和制作效果也会有影响。

根据以上分析，赛事筹备人员需要解决以下问题：

其一、按照该赛题要求，中学生能否顺利开发制作出相应装置？

其二、如何在初赛阶段让尽量广大的学生人群参与进来并获得成绩？

其三、如何在赛事后期阶段保证竞技性，以选拔出尽量高水平的选手？

1.2 原型装置开发

针对这些问题，赛事筹备人员通过开发原型车的方式进行前期研究与论证，并为规则的制订和赛事推广提供相应的依据。用于前期研究和论证的原型车需要满足结构简单、材料规格易于标准化、性能稳定、具有进一步提升的空间等特点，以证明新赛题既适合广大中学生的普遍参与，又能够从中选拔出能力突出的选手。按照以上原则，赛事筹备人员开发了三款原型车。三款车型的用材，特点如表1所示：

三种车型基本达到了预期的效果，并反映出如下结论。首先，证明可以以比较简单的结构达到逆风行驶目标，易于中学生完成；其次，车型成绩稳定，证明结构设计和制作工艺是影响性能的最主要因素，其他随机因素作用很小，适合赛事竞技；再次，证明制作材料可以标准化，适合参赛选手在赛前自行准备进行场外演练；又次，不同车型使用不同材料均可以达到一定效果，同种材料用法又多种多样，为选手提供了较丰富的创意空间。最后，作品成绩还有进一步提高的余地，对每种车型本身的适当修改可以提升性能（例如剪掉车体框架多余部分以减小风阻），设计和制作的不同也会带来成绩差别。例如，传动比和扭矩之间就是互为矛盾的一对指标，大的扭矩意味着对速度的牺牲，而单纯追求速度又可能使装置寸步难行；又如，减轻车体重量可以使车体对能源的要求更小，但适当增加配重可以提供更好的抓地力。

1.3 车型试用

通过原型车开发，初步论证了赛题在现有规则下的可行性。赛事筹备人员根据三种车型所用的材料，结合以往开展类似活动的经验，遴选制定出标准规格材料清单，并选定车型I作为活动推广的标准车型，目的在于借助这种结构简单、性能稳定的车型，使尽量广大的中学生群体能够参与进来，同时，又保证参与者可以通过发挥创意，取得进一步的成绩提升。

接下来，赛事筹备人员借助中国科技馆的夏令营和展厅内教育活动，对车型I进行试用。然而，初次試用却出现之前没有预料到的问题，十余名参与制作的中学生均未完成装配。事后分析发现，导致学生们失败的原因，并非在于其对装置结构难以理解，而缘于车型开发者忽视了一个隐含因素——力量。车型I原本使用一种硬质轴套，以成年人的手部力量，可以较轻松地将其套在金属轴上，但初中生的力量却不能满足这一要求。为此，赛事筹备人员重新调整材料清单，选用另外一种更具有弹性的轴套，尽管稳固性不如硬制轴套，但更适合初中生使用。经过再次试用，达到了满意的效果。

1.4 车型推广

车型试用阶段取得成功以后，初赛规则正式公布，为了向广大中学生设置一个不太苛刻的参赛门槛，材料方面，制作一套完整的车型I所用的材料被设定为“定制包”，同时车型I的具体制作方法完全对外公布，而更加完整多样的材料被划为“拓展包”。选用定制包，可以较容易地完成车型I的装配，也可以在其基础上进行适当的改进，以提升性能，而要取得更好的成绩，则可以追加拓展包中的材料，以发挥创意。

在以车型I获得初赛阶段的良好推广以后，为了鼓励更多创意与革新，复赛和决赛规则有所调整，增加了对不同材料的点数标价，并将其纳入影响最终成绩的因素。其中，初赛中比较冷门的材料标价更低，而完整的一套“定制包”价格则高于完全相同的分散材料价格之和，从而引导参赛选手考虑节省材料或转向使用其他材料的设计。

2017年12月23日，“探知未来”2017年全国青年科普创新实验暨作品大赛决赛在中国科学技术馆举行，在“风能利用”项目中，从全国各地脱颖而出的15支参赛队伍现场制作并同台角逐，所有作品设计各不相同，已经脱离了“定制包”的束缚，其中，一些车型极具创意，成绩也非常突出，表现出较高的设计和制作水平。

2 经验与借鉴

借助原型装置进行赛事分析与推广的工作思路，其基本过程如图2所示。

在整个赛事筹备和组织过程中，原型装置在以下两个方面发挥了作用，保证了对参与性和竞技性的兼顾。

2.1 为规则制定提供现实依据

通过开发原型装置，赛事筹备人员对能否制作出结构简单、规格标准、性能稳定并具有可提升空间的装置进行了前期论证，并取得了理想的结果，使规则制定和材料清单的遴选有据可依。

2.2 帮助选手入门的同时预留提升空间

通过在初赛阶段划分“定制包”和“拓展包”，降低了参与门槛的同时，保留了成绩提升的空间，使更多中学生可以参与进来。以车型I为目标的定制包，在基本原理和基础工艺方面，为选手起到了初期引导作用。进入复赛和决赛阶段后，通过对规则的微调，引导学生放弃定制包，转向寻求其他更有创意的思路，以实现成绩提升。

此外，在试用阶段，因学生力量不足导致装配失败的事件值得思考，这一事件提醒科技教育工作者，影响教育活动推进效果的因素不仅仅包括教育对象的认知水平和认知特点等显性因素，也包括一些可能被忽视的，甚至与脑部活动无关的隐含因素。

整体来说，借助原型装置进行赛题论证和赛事推广的做法，在兼顾赛事参与性和竞技性方面收到了良好的效果，可以为科技教育的类似工作提供思路和借鉴。

【参考文献】

[1]李晓锋.浅谈科技竞赛在中学生教育中发挥的效果[J].科教文汇.2015（7），111—112.

[2]徐雷.浅谈科技竞赛在中学生教育中发挥的作用[J].科教导刊.2014（7），152，204.