“創意飛行器設計與試飛”科技教育活動

楊欽貞

活動背景

藍天、無人作戰飛機是全世界飛行器設計領域研究關注的重點之一。

航空和飛行曾是很多人童年的夢想。飛機是怎樣飛起來的，什么樣的飛機性能更好，如何制造飛機很多同學對航空充滿了好奇心。考慮到高中學生的知識結構和接受能力，本課程將航空專業課程中一部分相對易于實現且比較有趣的內容加以凝練呈現給學生，滿足了學有余力的同學了解航空的渴望，同時也為未來有志報考大學航空專業的學生打下基礎。

活動目標

知識與技能：①了解飛行器和無人機技術在生活和生產中的應用。②以飛行器為載體，了解技術設計的基本知識，初步掌握技術設計的一般流程和基本技能，能對技術設計的過程、方案和成果作出比較全面的評價。③能識讀和繪制一些簡單的技術圖樣。④通過設計與制作飛行器，了解結構、系統、控制、流程等基本知識。⑤熟悉KT板、泡沫塑料、ABS塑料、密度板、實木板、金屬等材料的屬性及加工方法，能根據設計方案選擇合適的材料加工制作創意飛行器。⑥能對飛行器進行基本的技術測試和技術指標測量，會寫簡單的技術測試和技術實驗報告。

過程與方法：①經歷將需求和愿望確認為值得解決的技術問題并形成設計方案的過程，初步學會從技術角度提出問題、解決問題，能多角度提出解決問題的方案，發展批判性思維和創造力。②經歷將飛行器設計方案轉化為產品的過程，初步學會模型或產品的制作、裝配、調試的方法，體驗意念具體化和方案物化過程中的復雜性和創造性，發展動手實踐能力。③經歷飛行器測試、交流與評價的過程，初步學會一些交流技術的方法，發展表達和評價能力。④經歷觀察、設想、安裝、測試、調試、測量等技術實驗過程，學會簡單的技術實驗方法，理解技術實驗在技術發明和技術革新中的作用，形成初步的技術實驗能力。⑤經歷飛行器設計、制作和評價的活動過程，初步掌握基本的技術學習方法和技術探究方法，具有初步參與技術活動的能力和使用技術及其產品的能力，發展決策能力、創新能力和終身學習能力。

情感態度與價值觀：①在經歷問題至設計課題的過程中，形成和保持對技術問題的敏感性和探究欲望，領略技術世界的奧秘與神奇，關注技術的新發展，具有對待技術的積極態度和正確使用技術的意識。②能夠安全地利用工具和設備實現設計等活動，具有良好的合作和交流的態度，養成嚴謹、守信、負責、勤儉、進取等良好品質。③感受飛行器設計、制作、組裝、調試過程中的艱辛與曲折，培養不怕困難的意志，感受解決技術難題和獲得勞動成果所帶來的喜悅。④認識結構、控制等技術的創造性特征，形成實事求是、精益求精的態度，培養富于想象、善于批判、敢于表現個性、勇于創新的個性品質。⑤通過典型飛行器和無人機產品的欣賞與交流，理解技術的文化特性和藝術特性，具有認識技術問題的國際視野和全球意識，以及一定的對技術文化的理解和選擇能力。

活動對象

活動對象為有一定物理和數學知識基礎的高中生，為了教師能夠全面指導并讓學生深入參與到活動過程中，每次活動人數在30人左右。

活動重點、難點和創新點

重點：飛行器的飛行原理、飛行器設計的方法及原理。

難點：動手制作飛行器并根據試飛結果進行分析和改進。

創新點：學生不是簡單地拼裝套材，而是通過“方案設計—動手制作—調試試飛—設計改進”多個環節充分激發學生對航空的興趣，全面培養學生的科學素養和實踐能力。

活動內容

第1階段：查一查——飛機飛行的原理

提出問題：鳥兒為什么能飛？飛機為什么能飛？從生活中常見現象入手，激發學生興趣。

調研與小組討論：查閱文獻，分組，每小組完成以下的1個問題：飛機能夠生產升力的原理，有哪些措施可以增加飛機的升力;飛機所受的阻力，有哪些措施可以減小飛機的阻力;飛機的穩定性及操縱性;飛機氣動布局的分類。

交流環節：各組學生將調研及討論結果做成PPT互相交流。根據各組匯報的結果，指導教師結合《飛行員之眼》紀錄片進行總結提升，講述相關知識及原理。

飛行體驗：利用航空實驗室現有的2臺飛行模擬器（塞斯納172及F/A18艦載機）讓學生輪流體驗模擬飛行，直觀感受飛機的操縱原理。 第2階段：做一做——飛行器的設計、試飛及改進

討論設計方案，繪制模型草圖：每組學生討論并制訂模型方案，繪制模型草圖。

準備所需材料：每組學生根據各自的設計方案列出所需要的實驗材料并準備齊全。

制作創意飛行器：學生根據設計方案進行創意飛行器機翼、機身的制作，完成起落架及電機的安裝。

試飛及改進：利用實驗室的能量站對各組創意飛行器進行試飛并觀察飛行器的飛行狀況;根據飛行器的飛行狀況對飛行器進行改進，保證飛行器可以繞著能量站正常飛行。通過試飛發現飛行器存在的問題，反思并不斷改進。

拓展比賽：運用已掌握知識設計一架飛機，比一比誰的飛機可以繞能量站飛得更快。拓寬學生思維，學以致用。

第3階段：參觀航空航天博物館

組織學生參觀北京航空航天大學博物館，觀看館內陳列的各式各樣的飛機，聽講解員講解愛國航空故事，讓學生感受航空發展的歷史。

第4階段：總結交流、展示匯報

參觀后，學生上交參觀感想，并將整個活動過程制作成展板在學校進行展示，將科技創造美好生活的理念向全體同學傳遞。

預期效果與呈現方式

活動第1階段的預期效果是讓學生了解有關飛行器的基本知識，呈現方式是每組學生選定一個問題完成一份調研報告，并制作成PPT與其他同學交流。

活動第2階段的預期效果是學生能根據學到的知識繪制飛行器的草圖，并根據草圖制作創意飛行器。呈現方式為繪制的設計圖和制作出的創意飛行器。

活動第3階段的預期效果是通過近距離參觀不同時期的航空飛行器激發學生的興趣。呈現形式是讓學生撰寫參觀體會并互相交流。

活動第4階段的預期效果是學生能夠將科技創造美好生活的理念向全體同學傳遞。呈現方式是學生將活動過程制作成展板，在學校活動中對公眾展示。

效果評價

活動評價主要從兩方面展開：一是過程性評價，通過學生在小組討論、調研、動手制作過程中的表現進行綜合評價;二是結果性評價，根據學生的調研報告、匯報PPT、制作的最終作品及活動結束后的展板的制作情況進行評價。