科技竞赛引领下普通高中编程教学实践研究 ——以全国青少年无人机大赛为例
[摘要]科技竞赛对学生全面发展和实践创新能力提升有显著作用。本文聚焦全国青少年无人机大赛的“飞越巅峰”赛项，探讨科技竞赛带动编程教学的有效举措。首先完善的编程课程体系与丰富的竞赛经验为无人机比赛训练奠定基础；其次在训练时采用分层递进与赛教融合的形式，从编程基础知识学习到模拟赛场训练；最后进行跨校合作，在提升学生科技素养的同时形成教学辐射效应，推动区域编程教学良性发展。科技素养[基金项目]本文系重庆市教育科学“十四五”规划 2024 年度青年课题“科技素养视角下县域普通高中编程课程开发与育人实践研究”(立项批准号: K24YY1260028)的研究成果。在科技快速发展的时代，科技竞赛注重解决实际问题的特征促使学生将编程知识转为实践能力，为高中编程教学提供展示舞台；而扎实的编程教学，不仅能为学生参赛筑牢基础，还能为科技竞赛源源不断输送人才。并且，国家高度重视科技创新人才培养，出台一系列政策强调中小学编程教育，鼓励学校积极组织学生参赛，这为科技竞赛与高中编程教学的融合发展指明方向。全国青少年无人机大赛作为中国航空学会主办的国家级权威赛事，是青少年无人机领域极具影响力的创新实践平台，包括操控、编程、组合、虚拟、创意五大类 24 个赛项。其中，“飞跃巅峰”作为编程类核心赛项，要求选手通过编程控制无人机完成“颜色识别”、“路径规划”等任务。这些任务的完成与高中信息技术课程中的算法设计密切相关。学生参与此类赛事，不仅能培养其计算思维和创新思维；还能为人工智能时代输送复合型人才奠定基础。
一、课赛融合、强科技素养
在智能时代，科技素养是人才核心竞争力的关键。我校也高度重视编程教育，督促教师整合资源，构建起国家课程、校本选修课程与周末公益课程协同共进的模式。基于扎实的编程课程体系，我校积极组织学生参与蓝桥杯大赛青少年组、全国青少年信息素养大赛等科技竞赛，切实达到以赛促学、以赛促练的目标。尽管今年我校是首次参加全国青少年无人机大赛，但此前组织其他竞赛的经验，为本次训练提供有力支撑。我们充分借鉴此前在赛事宣传、学生选拔等方面的经验，结合无人机比赛的要求，制定系统的训练计划，最终在比赛中实现突破、荣获佳绩。接下来阐述我校在“飞跃巅峰”赛项中的具体举措。二、分层递进与赛教融合的实践框架
（一）基础任务编程训练
1.精准任务分配，筑牢学习起点
教师深入研读评分规则，将比赛任务拆解为梯度化任务。初始阶段聚焦基础，，组织学生学习顺序结构，操控无人机完成“定点悬停”“矩形巡航”等基础动作。这样的分配符合学生的认知起点，让他们从最简单的操作入手，避免因一开始就接触复杂任务而产生畏难情绪。2.渐进任务跃升，提升综合能力
随着任务难度的提升，组织学生学习选择、循环等编程知识，逐步完成“颜色识别”、“任务码识别”等中等难度的任务。这一阶段的任务分配，不仅能巩固基础，还能逐步提升学生的综合能力，为挑战更高难度任务积累经验。3.综合任务挑战，激发探索热情
最后，学生综合运用所学知识，控制无人机完成“路径规划”、“投掷物”等复杂任务。高难度的任务安排，不仅能检验学生前期的学习成果，还能激发其探索热情；当完成复杂任务后，在获得成就感的同时，激发其持续学习的能力。（二）竞赛规则深度解析
1.规则拆解与策略制定
在集训前期，教师引导学生探究“飞跃巅峰”赛项的评分规则。从起飞、飞行路径到降落的各个环节，师生一起研讨，制定出“先保障无人机顺利起飞以稳拿基础分，再精心优化飞行路径来缩短时间”的战术。随后组织学生参与该赛项评分规则解读会议，选手们积极提出训练中的疑惑，进一步明晰赛项规则。2.多角色轮换训练
在与重庆市武隆区实验中学校联合集训期间，我们安排学生轮流担任选手、裁判、计时员等角色，全方位体验赛事流程。集训期间还设置“复盘会”，学生裁判与选手一起分析程序逻辑漏洞、复盘飞行操作失误的原因，进一步强化对规则的理解。赛后，不少选手反馈，担任评委的经历，让他们在正式比赛中对竞赛得分更为自信，减少不必要的申诉争议。（三）高强度模拟赛实战
1.动态环境适应性训练
在集训期间，我们严格按照赛项规则，营造赛场的不确定氛围。为高度还原赛事流程，每次都通过抽签确定无人机需识别的颜色、降落的位置等关键要素，力求全方位模拟真实赛场。这样的训练方式不仅能让选手提前适应赛场流程，还能使其在正式参赛时从容应对各种突发状况。2.压力测试与心理调适
为全方位提升选手的应急能力，我们开展“故障注入”的训练模式。在训练期间，模拟桨叶损坏、电机故障等突发状况，刻意营造高压环境。面对这些意外，学生沉着应对，细致观察无人机的飞行状态，凭借经验判断故障原因，并迅速采取措施修复无人机，进一步提升其应变能力。三、从个体成长到生态构建的辐射效应
在科技教育进程中，跨校合作与多元竞赛是培育青少年科技素养的关键路径。2025 年 8 月上旬，我校与重庆市武隆区实验中学开展为期 10 天的联合集训。集训期间，学生在知识储备、技能操作及团队协作等方面均有明显提升，最终取得显著成绩。尤为值得关注的是，在重庆市武隆区实验中学参与无人机联合集训的 4 名学生中，有 3 名学生合理规划时间，在保障无人机训练质量的前提下参加第十六届蓝桥杯大赛青少年组（省赛），并取得优异成绩。这充分体现跨校交流与多元竞赛对学生个体成长的促进作用，不仅能提升学生的专业技能，更能培养其高效的时间管理能力，实现从单一技能掌握到综合素质提升的个体发展。整体来看，此次联合集训产生从个体到生态的辐射效应。个体层面，获奖学生成为榜样，激发更多学生参加科技竞赛，形成良好的学习氛围与竞争机制。学校层面，联合集训促进校际间的资源共享与优势互补，推动教学方法和课程体系的创新与优化。区域教育生态层面，两校合作模式也为其他学校提供可借鉴的范例，有助于促进科技教育资源的均衡分配与高效利用，进而推动整个区域科技教育生态的良性发展。科技竞赛与编程教学的有机融合能提升学生的实践能力，对高中编程教育具有积极影响。通过构建完善的编程课程体系、采用分层递进与赛教融合的训练形式以及开展跨校合作等教学举措，以全国青少年无人机大赛等科技竞赛为依托，可以提升学生实践创新能力与科技素养。未来，我们应继续深入探索和实践这一系列的教学策略，推动编程教育的创新发展。
