喬愛玲

摘要：如何多渠道、多路徑推進STEM教育，是我國當前教育創(chuàng)新的重要問題之一。該研究聚焦于美國STEM電子游戲競賽的機制設計分析，通過系統(tǒng)梳理和分析美國STEM電子游戲競賽在規(guī)則制定、支持設計、社會化組織參與等方面的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)其具備鼓勵作品多樣化、提供豐富在線學習資源、以及基于學生水平推薦游戲開發(fā)平臺等多個特點，同時也存在著參賽者性別比例差異顯著、評審標準教育引導性不強、賽事可持續(xù)性有待檢驗等典型問題；研究結合我國實際情況，提出了社會組織深度參與、促進師生團隊協(xié)作、注重評審標準教育引導性等五條啟示，以為我國開展STEM教育項目提供建議。

關鍵詞：STEM教育；游戲競賽；機制設計

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

當前，我國正處于推進以STEM教育、創(chuàng)客教育為代表的教育創(chuàng)新的迅速發(fā)展期。如何多途徑的開展STEM教育，是當前相關研究者和實踐者面臨的一個現(xiàn)實問題。隨著我國教育部2016年6月在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中，明確提出積極探索以跨學科學習（STEM/STEAM教育）為代表的新教育模式以來，STEM教育實踐與相關研究都呈現(xiàn)大幅度提升態(tài)勢。不同于傳統(tǒng)教學改革，STEM教育模式在教學內容、實施主體兩個方面，都體現(xiàn)了更強的融合性特點，即教學內容的多層次整合和實施機構的多主體參與。教學內容的多層次整合領域，已有研究進行了大量分析，提出了如課程整合的“金字塔模型”“綜合模型”等有影響力的研究成果；但在STEM教育項目的多主體參與方面，雖然從各級科協(xié)、科技館，到行業(yè)社會企業(yè)紛紛投入STEM教育，但是相關研究較少。我國當前的STEM教育實踐中，長三角地區(qū)以及珠三角地區(qū)的STEM教育實踐和探索最為活躍，出現(xiàn)了如上海STEM云中心、上海青少年STEMx實踐展示交流等一系列頗具社會影響力的社會機構和教育項目；針對非正式學習環(huán)境中的STEM教育，美國《STEM教育法》中明確提出要加強對社會機構開展非正式環(huán)境下的STEM教育研究，提出要支持研究和發(fā)展創(chuàng)新的校外STEM學習項目和新興的非正式STEM學習環(huán)境，推進非正式學習STEM領域發(fā)展研究?？梢?，社會機構和組織所開展的各類STEM教育活動，已經(jīng)成為STEM教育發(fā)展不可忽視的部分。

一、背景

國際上推進STEM教育的途徑，除了改造傳統(tǒng)學校教育和大力推進博物館STEM教育外，基于社會公益組織的STEM項目推進也是一種重要途徑。比如，美國聯(lián)邦政府、私營部門和非營利研究團體之間通過合作，啟動了一批有影響力的STEM項目，如時代華納、Discovery傳播公司、國家實驗室等多家機構推進的STEM教育實踐。其中，NSVGC（National STEM Video Game Challenge，美國國家STEM電子游戲競賽）基于其設計獨特的游戲競賽機制，吸引了大批青少年以游戲設計和開發(fā)的形式實踐STEM教育，有效地促進了STEM教育的參與和創(chuàng)新，對于實現(xiàn)美國STEM教育目標之一“增加美國學生在STEM教育中的參與性，提升STEM對其生活的價值”，起到了非常積極的作用。

本研究旨在通過系統(tǒng)梳理和分析美國STEM電子游戲競賽的機制設計，從其規(guī)則制定、支持設計、社會化組織參與等方面，分析該類競賽機制特點及存在不足，在此基礎上針對我國STEM教育提出建議，為我國開展STEM教育提供實施途徑上的借鑒。

二、美國NSVGC競賽簡介

自美國政府認識到訓練有素的STEM群體有助于其在全球市場的競爭以來，美國各界一直致力于為美國適齡群體提高STEM素質，并將其視為美國長期安全和繁榮的重要保障。NSVGC競賽根源于2009年時任美國總統(tǒng)奧巴馬提出的“創(chuàng)新教育”運動，其提出讓學生在融入科學、技術、工程和數(shù)學的學習過程中培養(yǎng)知識技能和系統(tǒng)思維，利用學生對電子游戲（Video Game）的熱情以激發(fā)其接受STEM教育的動機。該項賽事最初由美國娛樂軟件協(xié)會（ESA，Entertainment Software Association，）、瓊·甘茨·庫尼中心（Joan Ganz Cooney Center）等機構聯(lián)合多家致力于STEM教育的社會機構創(chuàng)辦。賽事面向美國5-12年級學生，基于STEM教育原則要求創(chuàng)作原創(chuàng)性的電子游戲，游戲需要創(chuàng)新而又有吸引力。賽事到2016年底已經(jīng)舉辦了五屆，2017年NSVGC賽事已經(jīng)開始接受報名。參賽者通過探索設計STEM科目，構建游戲原型，分享和發(fā)布游戲。以往參賽作品中，學生設計的各類游戲涵蓋了從歷史到數(shù)學，以至多個學科科目。通過該賽事，學生不僅更側重于自己學習，而且更多和家長、老師一起開發(fā)。從數(shù)量上看，2011年賽事收到了近500項參賽作品，2012年參賽數(shù)量則達到了3700項，2016年參賽作品更是接近了5000項。

隨著美國政府推進的NSVGC賽事效果日益顯現(xiàn)，基于電子游戲競賽的方式倡導STEM教育這一途徑，也引起了國際上其他各國的重視。2014年5月澳大利亞就啟動了其首屆STEM電子游戲挑戰(zhàn)賽，賽事由澳大利亞教育研究委員會（ACER）通過ACER基金會組織，同樣面向5-12年級在校學生設計、建造并提交電子游戲的原創(chuàng)性作品。

三、美國NSVGC競賽機制設計分析

為推進NSVGC競賽的順利實施，相關組織制訂了較為完備的競賽規(guī)則。每年的比賽將在3月份或者4月份啟動，8月中旬截止提交作品，經(jīng)兩個階段評審后，在12月份公布競賽成績。較長的賽事時間跨度保證了參賽者能夠有充分的時間準備。本研究通過系統(tǒng)梳理美國NSVGC競賽在競賽規(guī)則設計、參賽支持設計以及社會組織參與方面的成功經(jīng)驗，對該項賽事的競賽機制設計進行了細致分析。

（一）競賽規(guī)則設計

1.鼓勵作品多樣化

傳統(tǒng)意義上，游戲設計與開發(fā)更被認為是需要具備較強專業(yè)素質的一項工作。為保障基于游戲開發(fā)的方式推進STEM教育這一初衷，激發(fā)更多青少年參加比賽，NSVGC競賽在鼓勵作品的多樣化方面進行了針對性設計。一方面，參賽作品可以是基于書面的游戲設計文檔、基于指定平臺的游戲開發(fā)作品、以及基于開放平臺的游戲開發(fā)作品等三種形式；其中基于書面的游戲設計文檔，要求申請人以書面設計文檔形式提交項目，在文檔中對項目進行詳細描述，需包括游戲的整體視覺描述，目標觀眾，游戲流程，視覺風格和故事情節(jié)等內容。這一定程度上降低了參賽難度。

另一方面，NSVGC競賽鼓勵參賽者自主選擇游戲開發(fā)平臺。參賽者可以在競賽指定的Game Maker、Scratch、Unity、或者Gamestar等免費平臺中選擇一個開發(fā)平臺，也可以采用Flash、Stagecast Creator、RPG Maker、Game Salad等平臺。針對前一系列平臺，NSVGC競賽提供了相應的技術支持幫助文檔；而針對后一系列，參賽者也可以以原型形式提交項目。對開放平臺的開放多元，使得參賽者可以根據(jù)自身水平選擇平臺。為了鼓勵參賽者，競賽獎項的設計也針對不同的開發(fā)工具（指定平臺和開放平臺）評選每組作品，并設置了每組6個獲獎等級和附加獎。

2.引導專業(yè)化游戲設計

為保證參賽作品的水平，NSVGC競賽設計了兩個階段的評審機制，引導參賽者能夠進行較為專業(yè)化的游戲設計和開發(fā)。第一階段注重參賽作品的形式審查，即保證參賽作品提供材料的完整性，以及滿足競賽相關要求和規(guī)定；第二階段則由專家依照評分標準對作品進行評分，評分標準主要從游戲的探究設計、視覺創(chuàng)意設計以及游戲平衡性設計三個方面進行評判。

探究設計方面，評審標準首先對參賽作品是否與所提交的書面視頻游戲設計文檔內容相一致，再對玩家是否能夠充分參與到游戲中以及參與程度如何進行判定；游戲的視覺創(chuàng)意設計更多考量的是游戲的視覺獨特性。針對游戲設計的平衡性，則是從游戲目標的清晰與否、挑戰(zhàn)與回報之間的平衡、以及基于玩家反饋情況這三個方面進行評判。如果在不同的獲獎等級中出現(xiàn)并列情況，則評判作品的視覺創(chuàng)新創(chuàng)意分數(shù)，高者獲勝；如在附加獎中出現(xiàn)并列的情況，則從游戲探究設計這一標準進行評判，分數(shù)高的獲勝。這樣的評分標準設計，更多的考慮了游戲設計原則。

雖然現(xiàn)有標準中沒有嚴格要求游戲與學科內容和跨學科內容的整合，但相當多的參賽作品仍屬于教育類游戲。2013年參賽統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，當年有46%的參賽作品屬于教育類電子游戲。如下表所示是2013年部分獲獎作品的簡要信息，可見其與物理、數(shù)學、環(huán)境等學科都有著密切的聯(lián)系。

3.知識產(chǎn)權得到保障

為了維護參賽者的利益，NSVGC競賽在知識產(chǎn)權保護和專業(yè)發(fā)展方面，為參賽者提供了有力的保障。針對參賽作品的知識產(chǎn)權保護，一方面規(guī)則中要求參賽者提交的申請材料不能侵犯他人的權益（包括完成作品，以及視頻、圖片、編程、聲音等內容）；另一方面，明確規(guī)定了參賽作品的知識產(chǎn)權仍然屬于參賽者（個人或者團隊），明晰的知識產(chǎn)權保護在保障賽事能夠有序發(fā)展之外，更為參賽者提供了必要的保障。同時，為增加賽事影響力，規(guī)則中也提出賽事可以使用參賽作品用于賽事宣傳等途徑。

NSVGC競賽針對參賽者的激勵，不僅僅體現(xiàn)在獎項方面，更考慮了參賽者的未來職業(yè)發(fā)展。根據(jù)每一位獲獎者的要求，NSVGC競賽都可以為其提供專業(yè)咨詢和輔導，為參賽者從游戲和教育兩個方面提供設計方面或者技能方面的提升機會，以促進參賽者的進一步提高。

（二）競賽支持設計

1.提供豐富在線學習資源

為了幫助參賽者能夠更為順利地找到輔導資源，NSVGC競賽提供了豐富的在線資源供參賽者學習，其中包括游戲設計教程以及指導視頻，還有來自相關游戲開發(fā)廠商的學習資料。一直以來，STEM教育師資的不足是困惑STEM教育發(fā)展的重要因素，NSVGC競賽充分利用在線學習網(wǎng)站和學習課程，部分解決了STEM師資問題。更為重要的是，基于網(wǎng)絡這一非正式學習環(huán)境所開展的STEM學習，對于彌補傳統(tǒng)教育中動手缺乏、探究機會少等問題有著重要意義。

2.基于學生水平推薦游戲開發(fā)平臺

作為面向全體適齡學生的競賽，NSVGC競賽選擇了具有較強通用型的游戲開發(fā)平臺作用推薦競賽平臺，形成了對已有社會資源的充分利用。2017年其指定的四個游戲開發(fā)平臺分別是Unity、GameMaker、Scratch以及Gamestar Mechanic，如圖1所示。這些平臺適應不同年齡段以及技術水平的開發(fā)人員，各個工具特點鮮明，形成了對競賽項目的有力支撐。參賽者可以根據(jù)自己的學習經(jīng)驗、開發(fā)環(huán)境的難易程度、以及游戲認知程度進行選擇。

以Gamestar Mechanic為例，使用有趣的、基于游戲的過關模式、任務道具和課程的形式，幫助使用者學習游戲設計開發(fā)，并分享作品的在線社區(qū)，其遵循高參與度和創(chuàng)造性的環(huán)境中學習游戲設計和系統(tǒng)思維的指導原則。從對于參賽者的技能要求上來說，Gamestar Mechanic適合于剛剛接觸游戲設計、編程經(jīng)驗不是很豐富的參賽者，參賽者可以使用拖放工具來便捷地開發(fā)游戲?；贕amestar Mechanic的游戲設計能夠建立學生有關科技、技術、藝術、認知、社交和語言等方面的技能，其內嵌了學習課程能夠支持STEM技能的形成。Gamestar Mechanic基于原型設計、迭代的設計思路，初學者就可以設計構建任何一種想法或多種游戲。通過課程，學生可以學習到游戲設計中系統(tǒng)的工作方法，包括游戲腳本設計，游戲場景設計，完成場景搭建并進行測試等等。同時Gamestar Mechanic更是一個交流平臺，學生通過學習、設計、分享、開發(fā)、加入社區(qū)等多個實踐環(huán)節(jié)，觀看并對其他游戲發(fā)表自己的意見和想法，還可以獲得專業(yè)教師的反饋。

采用通用開放平臺這一策略，在澳大利亞的STEM電子游戲競賽中同樣被采納，其推薦參賽者使用如Gamemaker、Gamestar、Unity等開放游戲開發(fā)平臺。

3.引導參賽者協(xié)作

作為校外非正式學習環(huán)境的STEM項目，需要學習者通過其他人（教師、家長等）的協(xié)作，才能實現(xiàn)STEM教育的根本目的。NSVGC競賽充分鼓勵參賽者在作品設計開發(fā)過程中，與家長、教師等角色的深度互動。在2013年的競賽統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，76%的參賽者通過和家人、教師或者課外項目獲得了針對性的幫助，其中54%的幫助來自于參賽者的教師，而這一過程完全是參賽者的自發(fā)行為（如圖2所示）。由此就產(chǎn)生了一個非常有意義的效果，就是參與校外STEM項目的年輕人在對STEM教育產(chǎn)生興趣的同時，對他們校內學習都產(chǎn)生了積極的影響。

（三）社會化組織參與

美國STEM教育中一個非常顯著的特點就是社會機構的廣泛參與。2010年，《美國競爭再授權法》明確要求整合各方資源，社會機構充分協(xié)同開展STEM教育的研究計劃和活動，以提高學生STEM學習的興趣，促進STEM教育的有效實施。這一特點在NSVGC競賽中同樣得到了充分體現(xiàn)。長期以來，支持NSVGC賽事機構包括了前文所述的美國娛樂軟件協(xié)會、瓊·甘茨·庫尼中心等機構外，每年賽事都會吸納新的合作伙伴，以2012年的NSVGC競賽為例，其合作伙伴包括了如美國男孩&女孩俱樂部、頭腦風暴、美國學校圖書館協(xié)會、美國圖書館協(xié)會、喬治·盧卡斯教育基金會等多家社會機構，2017年Games for Change（G4C）機構則成為其新的合作伙伴。

四、存在的問題

雖然美國STEM項目和賽事匯集了廣泛人員的參加，取得了巨大的成功，但是STEM教育中仍然存在很多問題。

（一）參賽者性別比例差異顯著

STEM教育中性別差異，始終是引起重視的一個問題。在該項賽事中同樣存在這一現(xiàn)象，即女性參賽者明顯少于男性。以2013年參賽選手性別統(tǒng)計為例，其中66%參賽者為男性，女性參賽者僅占1/3。這一差異在STEM32作中同樣存在。實際上，有數(shù)據(jù)顯示美國有37%的STEM本科學位是由女性所取得的，但是具體學科有較大差異，其中計算機科學學位只有18%被授予女性。這樣看來，NSVGC賽事對于提升女性參賽者對于STEM興趣還是起到了積極作用。

同時，美國和澳大利亞的相關數(shù)據(jù)也顯示了另一個現(xiàn)象，就是來自經(jīng)濟發(fā)展較弱地區(qū)的參賽者較少，這也是非常值得關注的一個問題。美國《STEM2026》報告總結STEM教育面臨的八大挑戰(zhàn)，第一條就是“促進公平的STEM教與學經(jīng)驗和資源”。充分利用網(wǎng)絡學習空間，更為有效地推進STEM教育，應該成為解決這一問題的必要方式。

（二）評審標準教育引導性不強

雖然NSVGC競賽取得了較大影響，參賽數(shù)量和國際影響日益顯著。然而值得關注的是，并不是所有參賽作品都與STEM教育相關。如前所述，2013年有超過一半的游戲作品并不能稱之為教育類游戲，也就是說這些作品與學科教育或者跨學科教育關聯(lián)不密切。產(chǎn)生這一情況的重要原因，就是其評審標準中，過于關注游戲性而對于教育性的缺失。評審標準的探究設計、視覺創(chuàng)意設計、游戲平衡性設計三個維度，未能體現(xiàn)游戲設計中的教育性要求，比如利用學科知識解決現(xiàn)實問題。根本上，NSVGC競賽不能僅僅定位于參賽者編程能力的提升，更要注重參賽者STEM綜合素質的提升。

（三）賽事可持續(xù)性有待檢驗

如前所述，NSVGC賽事源自奧巴馬政府期間的“教育創(chuàng)新”計劃。隨著美國政府因換屆而產(chǎn)生的權力過渡，“教育創(chuàng)新”計劃將面臨終止。雖然2017年NSVGC賽事已經(jīng)啟動，但后續(xù)該項賽事能否持續(xù)尚不得而知。實際上在2016年底，美國國會參議院曾提出新政府應繼續(xù)實施《每一個孩子成功法案》，以及建立STEM通道（STEM Pipeline，即支持STEM學科的發(fā)展融入到各個階段）等建議?？傮w上，自2006年布什政府提出培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才使其成為全球競爭力的關鍵，到奧巴馬執(zhí)政期間“教育創(chuàng)新”計劃設定的“到2021年培養(yǎng)出十萬數(shù)學與科學精英教師”目標，美國歷界政府對STEM的投入有增無減。但是，考慮到NSVGC競賽畢竟屬于電子游戲范疇，該項賽事的可持續(xù)性還有待時間檢驗。

五、NSVGC競賽對我國推進STEM項目的啟示

NSVGC競賽作為一種卓有成效的STEM項目推進形式，我國當前還沒有出現(xiàn)類似組織與活動，這與傳統(tǒng)文化、技術環(huán)境、教育模式等都有著一定關系。借鑒并反思NSVGC競賽在社會組織參與、技術工具選擇、評審標準制定等方面的經(jīng)驗，將有助于更加多渠道、多路徑推進STEM教育，促進我國教育創(chuàng)新。

（一）社會組織深度參與

美國充分利用企業(yè)、非營利機構等組織發(fā)展STEM教育，其同政府部門共同建立了一個高效的跨部門合作模式。在2010年，美國百余家企業(yè)創(chuàng)建了“變革方程”非盈利機構，致力推廣STEM教育。我國STEM教育的廣泛推進，必然離不開社會組織的積極參與，這其中不僅僅包括以科協(xié)系統(tǒng)為代表的事業(yè)單位，和各級各類的社會化教育服務機構，更為重要的是要形成致力于STEM教育推進的公益組織。可以采用PPP模式推進STEM教育，PPP模式作為我國當前倡導的準公共產(chǎn)品的提供方式，有機構已經(jīng)進行了基于PPP模式的基礎教育領域創(chuàng)客教育推廣探索性實踐。STEM電子游戲競賽因其廣泛的學生基礎、積極導向作用更適合于成為社會組織深度參與STEM教育的切入點。

（二）利用通用工具技術

美國NSVGC競賽選擇了免費的通用技術工具開展競賽，極大地降低了參賽門檻的同時，有效地保證了競賽的公正性。針對當前NSVGC采用工具的調研發(fā)現(xiàn)，這些工具普遍沒有中文版本，且國內類似平臺工具少之又少。這也會成為在我國推進該類賽事的一個障礙。針對這一情況可以有兩種解決方法，一是盡快完成相關工具的本地化，另一個方面就是依靠目前中小學科學教育、信息技術教育中，普遍教授的FLASH等工具軟件，其中SCRATCH和APP INVENTORJE在被越來越多地中小學在教學中使用。

（三）促進師生團隊協(xié)作

目前各國STEM教育中STEM師資的缺乏是制約STEM教育發(fā)展的一個普遍問題，STEM教育對于教師的跨學科經(jīng)驗和課程開發(fā)能力都提出了較高的要求。NSVGC賽事直接面向廣大適齡參賽者，主要依靠參賽者對于電子游戲的探索和設計熱情激發(fā)其STEM學習動機，同樣離不開教師指導，如何促進師生團隊的協(xié)作，必然成為推進STEM教育游戲競賽機制的必要途徑。從這個意義上，我國迫切需要具有一定編程能力和游戲創(chuàng)意設計的教師人員。

（四）評審標準的引導性

必須要加強參賽做品的教育引導性。美國NSVGC賽事中的評審標準，更多的是從游戲設計角度，從視覺、平衡等方面構建，缺乏明確的教育引導性。我國該類賽事的評審標準，需要與跨學科教育建立關聯(lián)，可以采用指定參賽內容（如利用物理領域加速度、數(shù)學各類形狀面積計算等），與自選參賽內容相結合的形式，保證參賽作品的教育引導。

（五）注重競賽持續(xù)性

目前我國面向中小學的各類競賽種類繁多。保障STEM電子游戲競賽的可持續(xù)性，需要充分把握STEM教育這個特點。國際上已經(jīng)普遍認可，以科學中心為代表的博物館在實施STEM教育中發(fā)揮著重要作用?？梢砸劳锌茀f(xié)等部門舉辦該類賽事。早在2015年，中國科協(xié)就提出了“利用STEM教育，推進館校結合”的舉措。STEM電子游戲競賽可以作為這一舉措的切人口。

六、后續(xù)研究

NSVGC競賽的實質是非正式學習環(huán)境下的STEM項目，當游戲已經(jīng)成為適齡群體認識世界、感知世界的重要部分時，利用STEM教育引導其樹立積極的游戲設計開發(fā)價值觀，遵循嚴肅游戲的設計理念，將會成為高效推進STEM教育的一個有效途徑。本研究通過系統(tǒng)梳理和分析美國STEM電子游戲競賽在規(guī)則制定、支持設計、社會化組織參與等方面的經(jīng)驗，發(fā)掘該類競賽機制特點及存在不足，旨在為我國開展STEM教育項目提供啟示。