“F1 in Schools”科技競賽構(gòu)建STEM教育新生態(tài)

倪勇

“F1 in Schools”（F1在學(xué)校世界科技挑戰(zhàn)超級聯(lián)賽）于2000年起源于英國，是全球參與國家最多且最著名的青少年綜合科技創(chuàng)新競賽項目，每年舉辦一次?！癋1 in Schools”也是一項綜合性的STEM活動，通過創(chuàng)造一個有趣且有意義的競賽環(huán)境來幫助青少年綜合運用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識，并在活動中充分發(fā)揮創(chuàng)新思維。它特別強調(diào)團隊合作、個性展示、社會交往等能力，能有效促進學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的發(fā)展。參賽團隊需要籌集贊助經(jīng)費并管理預(yù)算，滿足研發(fā)、活動及競賽的開銷。嚴謹?shù)母傎愐?guī)則激勵車隊成員掌握現(xiàn)代信息技術(shù)手段，結(jié)合空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、制造技術(shù)等設(shè)計與制造賽車。通過團隊協(xié)作的方式拉取贊助，獲得資金支持，在充滿想象力、競爭力和團隊協(xié)作的過程中享受競賽帶來的樂趣。實踐證明，該項目全面提升了師生的STEM素養(yǎng)。

2015年，該項目進入深圳，得到多所學(xué)校師生的喜愛與積極參與。深圳市南華小學(xué)在該項目上獲得過2屆“深圳市青少年創(chuàng)客節(jié)”團體一等獎、2屆“F1 in Schools”深圳區(qū)域賽的團體冠軍，2017年獲得中國賽區(qū)“最佳車隊”獎。

一、 以“F1 in Schools”科技競賽

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新理念

STEM的核心理念是創(chuàng)新。培養(yǎng)具有創(chuàng)新素養(yǎng)的人才是學(xué)校教育的重要目標。“F1 in Schools”科技競賽在集體合作中詮釋高科技創(chuàng)新理念。賽車模型的設(shè)計制作，要求學(xué)生了解空氣動力學(xué)、賽車氣動外形、結(jié)構(gòu)材料等相關(guān)知識，通過計算機三維建模的方式完成阻力小、強度高、外形流線、空氣動力學(xué)優(yōu)異的賽車設(shè)計，然后通過CNC精密車床或3D打印等現(xiàn)代方式，制作賽車的零部件，通過細心打磨、噴漆、組裝、測試等程序完成賽車的制作。最后，賽車將在25米的賽道上，用約1秒的時間跑完全程，其加速度比真正的F1賽車還要快，這對賽車的設(shè)計、制作提出了很高的要求，是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)以及藝術(shù)等多學(xué)科綜合能力的體現(xiàn)，整個設(shè)計制作的過程就是創(chuàng)新理念的碰撞、交集、實踐的過程，創(chuàng)新體現(xiàn)了活動的靈魂。

二、 以“F1 in Schools”科技競賽

培養(yǎng)學(xué)生信息化應(yīng)用能力

“智能智造”時代，需要學(xué)生具有信息化應(yīng)用能力。學(xué)生要能夠利用現(xiàn)代計算機技術(shù)進行設(shè)計，結(jié)合數(shù)字化設(shè)備完成實體作品?！癋1 in Schools”科技競賽促使學(xué)生熟練運用現(xiàn)代設(shè)計軟件，包括123D（三維建模）、CURE（模型切片）、Photoshop（平面設(shè)計）、CAD（圖紙制作）、PR（視頻制作）等軟件。利用數(shù)字化設(shè)備完成數(shù)字化設(shè)計的圖紙輸出與實物加工，如精密車床加工、3D打印、平面打印等。學(xué)生在此過程中學(xué)習(xí)、體驗、掌握現(xiàn)代先進信息化設(shè)備的應(yīng)用，成為新時代的小創(chuàng)客。

三、 以“F1 in Schools”科技競賽

培養(yǎng)學(xué)生動手能力

動手能力是我國學(xué)生實踐能力中較普遍的“短板”。解決這一問題的辦法是多給學(xué)生創(chuàng)造動手實踐的機會。培養(yǎng)學(xué)生動手能力，興趣是關(guān)鍵，能力是支撐，經(jīng)驗是動力?！癋1 in Schools”科技競賽培養(yǎng)學(xué)生超前的科技理念和優(yōu)秀前衛(wèi)的設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)嚴謹?shù)墓こ虘B(tài)度和精益求精的制作能力。在活動中，不論是賽車制造、隊服設(shè)計、LOGO制作、展臺布置、選集呈現(xiàn)等，都能從多角度培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，既包括直接動手操作的打磨、修復(fù)、噴漆、印制、搭建、調(diào)試等工序，也包括間接動手完成的打印、噴繪、展示、演說等活動。動手實踐貫穿活動全過程，為提高學(xué)生動手能力創(chuàng)造了大量的機會和條件。

四、 以“F1 in Schools”科技競賽

培養(yǎng)學(xué)生團隊精神

團隊精神是現(xiàn)代社會中十分突出的個人能力之一，良好的交往能力、優(yōu)良的合作意識是團隊凝聚力的體現(xiàn)。依托集體的智慧與力量，結(jié)合個人特長，才更有利于獲得成功。在“F1 in Schools”科技競賽活動中，首先要組建一個團結(jié)協(xié)作的車隊，選出隊長并進行角色分工，包括車隊經(jīng)理（隊長）、設(shè)計師、機械師、美工、市場營銷等角色。由于分工不同，各有側(cè)重，需要團隊成員在車隊經(jīng)理的帶領(lǐng)下團結(jié)合作，以團隊利益為中心，發(fā)揮個人特長，互相協(xié)作，凝聚集體的力量。例如，賽車的設(shè)計思路需反復(fù)進行集體論證，車隊的LOGO需要發(fā)揮集體智慧收集創(chuàng)意，團隊選集、宣傳視頻需要展現(xiàn)充滿激情的團隊風(fēng)貌，比賽展臺的搭建需要全體協(xié)作共同完成，比賽過程中需要合理的分工配合以及團隊激勵才能獲得好成績等。學(xué)生將在這一過程中培養(yǎng)良好的團隊精神。

五、以“F1 in Schools”科技競賽

培養(yǎng)學(xué)生社交能力

培養(yǎng)學(xué)生良好的社交能力，使其在社會中體現(xiàn)自己的價值，是現(xiàn)代教育的重要目標之一?！癋1 in Schools”科技競賽不是僅限于校內(nèi)的一項活動，它的精髓是助力學(xué)生積極參與社會，更好地融入社會。競賽總計1000分，其中賽車比賽250分，僅占1/4；車隊展示演講、社會贊助、賽車文化推廣等項目750分，占3/4?？梢?，與學(xué)生社會交往相關(guān)的能力所占權(quán)重更大。為了使車隊獲得更好的成績，需要輔導(dǎo)教師有目的地培養(yǎng)學(xué)生的演講能力、交往能力、策劃能力等。團隊成員需積極參與社會活動來宣傳車隊，獲取贊助公司的資金支持，還需參與、策劃多種社會活動進行賽車文化推廣……這些都是競賽活動中十分重要的評分項目，激勵學(xué)生積極參與社會活動，促進學(xué)生良好社交能力的形成與發(fā)展。

六、 對“F1 in Schools”科技競賽項目的反思

“F1 in Schools”科技競賽是一項綜合性的活動，規(guī)則嚴格，對學(xué)生各方面的能力提出了較高的要求，有效提升了師生的STEM綜合素養(yǎng)。但在實踐過程中，也存在一定的困難，體現(xiàn)在如下方面。

一是賽車設(shè)計與制造。學(xué)生對F1賽車知識了解的程度有限，初接觸時，相關(guān)知識、能力儲備都不足，所以在活動最初開展階段遇到的困難較大。

二是團隊協(xié)作。優(yōu)秀的車隊隊長是一個團隊的靈魂，隊長良好的協(xié)作分工能力是形成團隊凝聚力的關(guān)鍵，但是要選出能力全面的隊長，有一定的困難。

三是大賽中的心理素質(zhì)。正式比賽時的展示、演說、賽車競賽等項目，都在考驗隊員們的心理素質(zhì)，穩(wěn)定良好的賽場發(fā)揮最終決定了比賽成績。而提升學(xué)生心理素質(zhì)，是一項困難的任務(wù)。

綜上，在學(xué)校開展“F1 in Schools”科技競賽，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新理念、信息化應(yīng)用能力、動手能力、團隊精神、社交能力，在常規(guī)課程中進行鍛煉，在高水準的比賽中檢驗學(xué)習(xí)與實踐的成果，以此為基點進行輻射，培養(yǎng)學(xué)生STEM綜合素養(yǎng)，有利于形成學(xué)校STEM教育的新生態(tài)。

（責(zé)任編輯 郭向和）