如何开展以科学普及为目标的科学竞赛

胡若楠

科学竞赛的意义

竞赛是符合我们每个人社会比较心理的活动。社会比较理论（SocialComparisonTheory）认为，人们会不自觉地想要把自己的能力、感觉、境况、观点等与他人比较，从而获取对自己表现水平的评估。“比上不足，比下有余”说的就是每个人的社会比较心理。人们参加竞赛的部分目的就是通过相互比较，获得对自己更客观的认识。

国内外对科学竞赛的教育意义有不少研究发现。比如我国学者对不同区域的青少年科学竞赛参与情况和科学素养发展水平进行了调查，结果发现科学竞赛对提高高中生科学素质具有促进作用，参加竞赛的高中生科学素养水平比没参加的学生提升更高[2]。对我国参加国际奥林匹克化学竞赛的学生的调查发现，大部分学生认为参加化学竞赛加深了对知识的理解，提高了学习能力[3]。美国的一项面向中小学生的西点桥梁设计大赛（WestPointBridgeDesignContest）调查结果显示，通过这项大赛多数学生提升了对工程的兴趣，学到了对于桥梁结构和设计的知识[4]。

科学普及为目标的科学竞赛开展策略

本研究从竞赛的4个核心要素——参赛人员、竞赛内容、竞赛组织和激励机制上，提出以科学普及为目标的科学竞赛实施策略，并结合不列颠哥伦比亚大学（UBC）主办的奥林匹克物理竞赛（UBCPhysicsOlympics）[5]为例加以说明。UBC奥林匹克物理竞赛是由UBC物理学系、天文系及课程与教学法系联合举办的，已经连续举办了40余年，是北美同类物理比赛中规模最大且历史最悠久的奥林匹克赛事之一。

参赛人员：无门槛，高支持

以科学普及为目标的科学竞赛目的在于促进更多人群参与，因此，应该设置无门槛的参赛机制，以保证各种科学素养水平和学业水平的人群都可以参与。UBC物理奥林匹克竞赛的一大特点就是无门槛，面向加拿大不列颠哥伦比亚省的所有高中生，尤其是一些偏远地区的学生，且不以学生的学业水平为参赛标准。

高支持会给予参赛者更多的信心参与到竞赛中。UBC物理奥林匹克竞赛每年会吸引来自各地区的教师带领70多个队伍参赛，除了参赛学生和教师外，会有来自UBC的物理学系、天文学系、课程与教学法系的教授、研究生、本科生志愿参与。近些年还专门启动了奥林匹克导师圈，导师圈里有往届获奖的指导教师分享成功经验，帮助更多带队教师给学生提供指导。高校及科学家们参与到竞赛的支持工作是非常有价值的，研究表明，科学家及科学机构加入围绕科学话题的社群实践，有利于群体科学素质的提升[6]。

竞赛内容：全面性，探究性

竞赛内容的全面性是指竞赛可以设置多种任务，从多方面考核学生的能力，不仅从动手实操项目中获得学生的创新创造能力，还可以测评学生的问题解决能力，这样也可以吸引具有不同兴趣和特长的学生。比如UBC奥林匹克物理竞赛由6个项目组成（表1），包括基于动手设计的预搭建赛事、基于实验室的赛事和基于知识的赛事各2项。每个参与的队伍都要完成所有6项赛事。

具备探究性的竞赛内容设计是整个竞赛的核心，而探究也是科学的主要学习方式。UBC奥利匹克物理竞赛的预搭建赛事项目就极具探究价值，比如2020年的搭建项目之一是制作“火箭”汽车[7]，即用推进剂驱动汽车运动，并且可以精确地前进到指定距离。并且这项探究活动具有明确的指导和要求，组委会对汽车的构造、推进剂的使用及如何计分均有详细的规则说明，见图1为跑道的示意图。完成这项极具挑战性的赛事本身就是一个探究的过程。

竞赛组织：合作和独立，技术支持

竞赛项目的团队合作有助于培养学生的合作学习能力，而在完成项目的过程中需要学生独立思考，不应该有太多协助。UBC奥林匹克物理竞赛中，要求学生组队合作，每个项目都以团队的形式完成，但是学生应该能够独立完成作品，教练或教师不能过度参与设备设计和构建，鼓励学生独立自主创新。

技术的支持可以促使学生使用信息化手段开展探究。UBC奥林匹克物理竞赛在新冠疫情期间成功转到线上，让学生在线完成探究。以基于实验室的赛事为例，學生需要借助Phyphox这款物理实验室APP作为主要科学测量仪器完成2个项目，其中一个项目就是测试0摄氏度时的声速，学生只能使用手机中的Phyphox，不能使用温度计，如果是在室外进行温度为0度的测评，就要说明是如何确定室外气温是0摄氏度的。在完成项目过程中，学生可以使用物理定律及基本的物理常数和材料性质。除了该软件，竞赛还使用了在线视频会议ZOOM及课程平台Canvas等技术平台综合支持竞赛。

奖励机制：范围广，吸引力

奖励机制是竞赛中激励更多人参与的核心设计。获奖范围广的设计能提高参赛者的获奖期望，让参赛者相信自己有机会获奖。而具有吸引力的奖品则会诱发大多数人向目标努力。UBC奥林匹克物理竞赛的6个项目中每个项目的前3名都可以获得金牌、银牌和铜牌，而且6个项目排名前6的学校都会收到极具纪念意义的奖励（如刻字牌匾），而综合成绩排名第1的团队可以获得惊喜奖励（如流动奖杯），此类团体性奖励是对合作的肯定，也是对个人努力的肯定，具有很高的吸引力。值得说明的是，奖励只是参与比赛的附加值，更多的是兴趣驱动，而驱动学生兴趣的可以是有挑战性和有趣味性的竞赛项目设计，也可以是让学生通过完成项目获得的满足感和对科学萌生的兴趣。