幫孩子開啟一個(gè)新天地

陳俊榮

北京市海淀區(qū)中關(guān)村第三小學(xué)（以下簡稱中關(guān)村三小）地處海淀區(qū)中關(guān)村科技園區(qū)核心地帶——中國高科技和人才資源最為密集的區(qū)域。2011年中關(guān)村三小入選北京市金鵬科技團(tuán)模型分團(tuán)。此后6年，中關(guān)村三小陸續(xù)開設(shè)了《大家夢(mèng) 航空夢(mèng)》航空模型校本課、《航模制作》選修課、航模專項(xiàng)學(xué)習(xí)等科目，并成立了航模社團(tuán)，以多方面、多層次的航空課程體系培養(yǎng)了一大批熱愛科學(xué)的學(xué)子。

“哇塞，這個(gè)居然能飛這么遠(yuǎn)”、“老師，您能幫我把橡皮筋系好嗎”、“機(jī)翼為什么要向上翹”……類似的問題，經(jīng)常能在三年級(jí)航模校本課的教室里聽到。這些稚嫩的問題，成為孩子們開啟未知航空世界的鑰匙。

循序漸進(jìn)的航模普及

在中關(guān)村三小，航模校本課最受孩子們歡迎。它是三年級(jí)學(xué)生的必修課，共一學(xué)年。在課堂上，學(xué)生們通過親自動(dòng)手制作不同種類的航模，既能了解直升機(jī)、固定翼飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)，也能明白航空器上升力、阻力、重力、推力相互作用的方式，還能體驗(yàn)?zāi)M遙控飛行。

三年級(jí)航模校本課只是簡單的航空科普，無法滿足一些孩子對(duì)航模深層次探究的渴求。這部分學(xué)生可以在四年級(jí)時(shí)申請(qǐng)加入航空模型社團(tuán)，選擇喜歡的航模項(xiàng)目繼續(xù)深造。目前中關(guān)村三小航模社團(tuán)開設(shè)了模型直升機(jī)花式、多旋翼競速、固定翼花式、線操縱等項(xiàng)目。參加社團(tuán)的孩子不僅鍛煉了手眼協(xié)調(diào)和動(dòng)手能力，還提高了做事情的專注力和毅力。2016年，中關(guān)村三小航模社團(tuán)抱著學(xué)習(xí)和分享的態(tài)度，走進(jìn)了北部新區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校、萬泉河小學(xué)等學(xué)校，與熱愛航空模型的同學(xué)一起探索翱翔藍(lán)天的樂趣。

“真正上手飛，才知道飛好不容易。對(duì)我來說，最難的是讓模型降落在高臺(tái)上。訓(xùn)練時(shí)在這個(gè)環(huán)節(jié)失敗的次數(shù)最多，摔壞了很多根螺旋槳。后來記清楚錯(cuò)誤點(diǎn)，注意在每次飛行時(shí)微調(diào)，經(jīng)過多次嘗試才找到了技巧”，剛剛參加完全國青少年航空航天模型錦標(biāo)賽多旋翼競速項(xiàng)目的姚瑞如是說。從享受飛行樂趣，到初嘗失敗、學(xué)會(huì)思考、取得進(jìn)步，是航模社團(tuán)里每個(gè)孩子經(jīng)歷的拼搏之路。他們經(jīng)常參加國內(nèi)航模賽事，且頻頻獲獎(jiǎng)。

腦洞大開的航模項(xiàng)目

有了航模校本課和社團(tuán)的基礎(chǔ)后，五六年級(jí)學(xué)生還可報(bào)名參加“航模制作”專項(xiàng)學(xué)習(xí)——設(shè)計(jì)、制作、試飛一架KT板遙控模型。對(duì)喜愛航模的孩子來說，這又是一個(gè)發(fā)揮創(chuàng)意的機(jī)會(huì)。

不過在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，僅有創(chuàng)意是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！昂侥Ｖ谱鳌表?xiàng)目要求自行提供設(shè)計(jì)圖紙，用于后續(xù)模型零部件的切割和加工。在這一步，學(xué)生們需要思考：如何才能讓飛行器平穩(wěn)飛行。為此，他們必須探尋遙控紙飛機(jī)的飛行原理，并在機(jī)翼機(jī)身比例、電機(jī)安裝位置、遙控紙飛機(jī)重心位置等的選擇上花費(fèi)心思。

現(xiàn)在北京市各個(gè)中小學(xué)都在探索國外流行的STEAM課程，中關(guān)村三小的“航模制作”專項(xiàng)學(xué)習(xí)就是一個(gè)很好的案例。在將圖紙變成模型零部件時(shí)，學(xué)生須明白比例尺的定義；在KT板上描繪機(jī)翼輪廓時(shí)，需學(xué)習(xí)對(duì)稱軸、垂線的知識(shí)；在切削舵角時(shí)，得用到勾股定理……在這個(gè)項(xiàng)目中，所有數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)都源于自身需求，學(xué)生們不僅樂于學(xué)，而且把知識(shí)點(diǎn)記得特別牢。

要把腦海中的想法變成可以飛的模型，還得靠工具。但工具既能用于制作模型，也可能成為傷人的“兇器”。在項(xiàng)目課堂上，正確認(rèn)識(shí)、規(guī)范使用工具等勞技知識(shí)成為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。在正確引導(dǎo)下，直尺、圓規(guī)、美工刀、502膠、電烙鐵等很快就成了孩子們最親密的“伙伴”。

探索原理的研究報(bào)告

中關(guān)村三小六年級(jí)學(xué)生在畢業(yè)前，還有一件“大事”要做，那就是論文答辯，主題自選。2017年，六年級(jí)11班張維翰、孟憲昊、李浩銘、陳嘉康、薛善哲共同完成的《無人機(jī)自主飛行》，吸引了專家的目光。

“多旋翼無人機(jī)靠電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，……利用旋翼轉(zhuǎn)速的不同組合來控制飛行……”，參與論文創(chuàng)作的幾個(gè)小伙子都是校航模社團(tuán)成員，專攻模型直升機(jī)項(xiàng)目。為了探究多旋翼飛行器的飛行奧秘，他們?cè)趧?chuàng)作初期專門拜訪了北京航空航天大學(xué)無人機(jī)所，并隨北航楊炯老師進(jìn)行了無人機(jī)組裝、自主飛行兩個(gè)階段的研究和實(shí)踐。

研究初期，學(xué)生們對(duì)航空器不是十分了解。通過參觀北京航空航天博物館，他們對(duì)飛機(jī)部件及內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了直觀認(rèn)識(shí)；接下來又學(xué)習(xí)了飛行器的飛行原理、無人機(jī)的發(fā)展歷程、無人機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成和作用以及航模的有關(guān)知識(shí)；尤其對(duì)多旋翼飛行器的起源、分類和組成做了深入了解，明確了旋翼與螺旋槳的區(qū)別。這些研究成果，構(gòu)成了論文的前半部分。

在完成了無人機(jī)組裝和遙控操縱飛行訓(xùn)練后，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到無人機(jī)的自主飛行上。學(xué)生們根據(jù)基本原理，進(jìn)行了無人機(jī)自主飛行的試驗(yàn)。首次失敗后，楊炯老師對(duì)每個(gè)人試驗(yàn)機(jī)的故障原因逐一進(jìn)行了分析。最終，大家都順利完成了第二次飛行。在這個(gè)階段，學(xué)生既掌握了無人機(jī)自主飛行航線的規(guī)劃方法，也知道了確保飛行安全的重要措施。

答辯時(shí)專家曾問他們，這次研究學(xué)習(xí)的最大收獲是什么？同學(xué)們回答是學(xué)會(huì)了針對(duì)某個(gè)問題的具體研究方法。在《無人機(jī)自主飛行》一文中，孩子們?cè)敿?xì)列出了研究計(jì)劃表。

在2017年的畢業(yè)論文答辯中，像上述這樣的航空類研究小組還有很多，出現(xiàn)了諸如《遙控紙飛機(jī)氣動(dòng)性研究》、《多旋翼飛行器使用建議》、《客機(jī)A320的改進(jìn)意見》等優(yōu)秀論文。

老師可以幫孩子打開一個(gè)新天地，但他們認(rèn)識(shí)世界卻只能靠自己的視角和努力。6年來的航模校本課，以及后續(xù)的航模社團(tuán)活動(dòng)等，讓孩子們得以窺見航空的精彩，并愿意為之投入精力。這就是中關(guān)村三小的航模課堂，一個(gè)充滿學(xué)習(xí)和成長機(jī)會(huì)的地方。endprint