“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(xiàng)目，每年舉辦一次。“F1 in Schools”也是一項(xiàng)綜合性的STEM活動(dòng)，通過創(chuàng)造一個(gè)有趣且有意義的競賽環(huán)境來幫助青少年綜合運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)，并在活動(dòng)中充分發(fā)揮創(chuàng)新思維。它特別強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作、個(gè)性展示、社會(huì)交往等能力，能有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的發(fā)展。參賽團(tuán)隊(duì)需要籌集贊助經(jīng)費(fèi)并管理預(yù)算，滿足研發(fā)、活動(dòng)及競賽的開銷。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母傎愐?guī)則激勵(lì)車隊(duì)成員掌握現(xiàn)代信息技術(shù)手段，結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、制造技術(shù)等設(shè)計(jì)與制造賽車。通過團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)協(xié)作的過程中享受競賽帶來的樂趣。實(shí)踐證明，該項(xiàng)目全面提升了師生的STEM素養(yǎng)。

2015年，該項(xiàng)目進(jìn)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(xiàng)目上獲得過2屆“深圳市青少年創(chuàng)客節(jié)”團(tuán)體一等獎(jiǎng)、2屆“F1 in Schools”深圳區(qū)域賽的團(tuán)體冠軍，2017年獲得中國賽區(qū)“最佳車隊(duì)”獎(jiǎng)。

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(biāo)。“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(jì)制作，要求學(xué)生了解空氣動(dòng)力學(xué)、賽車氣動(dòng)外形、結(jié)構(gòu)材料等相關(guān)知識(shí)，通過計(jì)算機(jī)三維建模的方式完成阻力小、強(qiáng)度高、外形流線、空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)異的賽車設(shè)計(jì)，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(xì)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(shí)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(jì)、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(gè)設(shè)計(jì)制作的過程就是創(chuàng)新理念的碰撞、交集、實(shí)踐的過程，創(chuàng)新體現(xiàn)了活動(dòng)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(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合數(shù)字化設(shè)備完成實(shí)體作品。“F1 in Schools”科技競賽促使學(xué)生熟練運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件，包括123D（三維建模）、CURE（模型切片）、Photoshop（平面設(shè)計(jì)）、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(jì)的圖紙輸出與實(shí)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(yàn)、掌握現(xiàn)代先進(jìn)信息化設(shè)備的應(yīng)用，成為新時(shí)代的小創(chuàng)客。

三、 以“F1 in Schools”科技競賽

培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力

動(dòng)手能力是我國學(xué)生實(shí)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(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，興趣是關(guān)鍵，能力是支撐，經(jīng)驗(yàn)是動(dòng)力。“F1 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(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度和精益求精的制作能力。在活動(dòng)中，不論是賽車制造、隊(duì)服設(shè)計(jì)、LOGO制作、展臺(tái)布置、選集呈現(xiàn)等，都能從多角度培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，既包括直接動(dòng)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(dòng)手完成的打印、噴繪、展示、演說等活動(dòng)。動(dòng)手實(shí)踐貫穿活動(dòng)全過程，為提高學(xué)生動(dòng)手能力創(chuàng)造了大量的機(jī)會(huì)和條件。

四、 以“F1 in Schools”科技競賽

培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神

團(tuán)隊(duì)精神是現(xiàn)代社會(huì)中十分突出的個(gè)人能力之一，良好的交往能力、優(yōu)良的合作意識(shí)是團(tuán)隊(duì)凝聚力的體現(xiàn)。依托集體的智慧與力量，結(jié)合個(gè)人特長，才更有利于獲得成功。在“F1 in Schools”科技競賽活動(dòng)中，首先要組建一個(gè)團(tuán)結(jié)協(xié)作的車隊(duì)，選出隊(duì)長并進(jìn)行角色分工，包括車隊(duì)經(jīng)理（隊(duì)長）、設(shè)計(jì)師、機(jī)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(tuán)隊(duì)成員在車隊(duì)經(jīng)理的帶領(lǐng)下團(tuán)結(jié)合作，以團(tuán)隊(duì)利益為中心，發(fā)揮個(gè)人特長，互相協(xié)作，凝聚集體的力量。例如，賽車的設(shè)計(jì)思路需反復(fù)進(jìn)行集體論證，車隊(duì)的LOGO需要發(fā)揮集體智慧收集創(chuàng)意，團(tuán)隊(duì)選集、宣傳視頻需要展現(xiàn)充滿激情的團(tuán)隊(duì)風(fēng)貌，比賽展臺(tái)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(tuán)隊(duì)激勵(lì)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(tuán)隊(duì)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(huì)中體現(xiàn)自己的價(jià)值，是現(xiàn)代教育的重要目標(biāo)之一。“F1 in Schools”科技競賽不是僅限于校內(nèi)的一項(xiàng)活動(dòng)，它的精髓是助力學(xué)生積極參與社會(huì)，更好地融入社會(huì)。競賽總計(jì)1000分，其中賽車比賽250分，僅占1/4；車隊(duì)展示演講、社會(huì)贊助、賽車文化推廣等項(xiàng)目750分，占3/4。可見，與學(xué)生社會(huì)交往相關(guān)的能力所占權(quán)重更大。為了使車隊(duì)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(tuán)隊(duì)成員需積極參與社會(huì)活動(dòng)來宣傳車隊(duì)，獲取贊助公司的資金支持，還需參與、策劃多種社會(huì)活動(dòng)進(jìn)行賽車文化推廣……這些都是競賽活動(dòng)中十分重要的評分項(xiàng)目，激勵(lì)學(xué)生積極參與社會(huì)活動(dòng)，促進(jìn)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(xiàng)目的反思

“F1 in Schools”科技競賽是一項(xiàng)綜合性的活動(dòng)，規(guī)則嚴(yán)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(shí)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(jì)與制造。學(xué)生對F1賽車知識(shí)了解的程度有限，初接觸時(shí)，相關(guān)知識(shí)、能力儲(chǔ)備都不足，所以在活動(dòng)最初開展階段遇到的困難較大。

二是團(tuán)隊(duì)協(xié)作。優(yōu)秀的車隊(duì)隊(duì)長是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的靈魂，隊(duì)長良好的協(xié)作分工能力是形成團(tuán)隊(duì)凝聚力的關(guān)鍵，但是要選出能力全面的隊(duì)長，有一定的困難。

三是大賽中的心理素質(zhì)。正式比賽時(shí)的展示、演說、賽車競賽等項(xiàng)目，都在考驗(yàn)隊(duì)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(xiàng)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(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)精神、社交能力，在常規(guī)課程中進(jìn)行鍛煉，在高水準(zhǔn)的比賽中檢驗(yàn)學(xué)習(xí)與實(shí)踐的成果，以此為基點(diǎn)進(jìn)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）