点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:自制无人机点亮乡村科普微光
首页> 地方频道> 教育 > 正文

自制无人机点亮乡村科普微光

来源:中国青年报2023-10-23 09:21

  探索

  95后教师带孩子们“飞”出大山

  自制无人机点亮乡村科普微光

湖南宁乡市95后青年教师张振宇带着学生们上航模课。受访者供图

  机翼长度一米八,机身长度一米二!今年9月,一架完全由山区师生自主研发的大型固定翼飞机,承载着无数期盼,从湖南省宁乡市沩山学校的天台启程,飞往宁乡市区。往返160公里后,它带着全程录像,回到了孩子们的手中。

  从2018年开始动手做无动力纸飞机,到慢慢接触固定翼、多轴旋翼,再到亲手操控着飞行器,冲出环绕身侧的群山,在95后青年教师张振宇的带领下,一群在宁乡山区最偏僻乡镇的孩子,实现了自己的航飞梦想。

  “大山的孩子通过超视距飞行,鸟瞰自己美丽的家乡,领略了科学世界之大之精彩。”张振宇说,孩子带着翱翔蓝天的心,从大山走出去,走向更大的世界。

  怎么让学生爱上课堂

  沩山乡地处宁乡西部山区,距宁乡市区75公里、湖南省会长沙110公里,与益阳安化县、桃江县毗邻,平均海拔780米,被誉为“长沙小西藏”。

  沩山学校为当地九年制学校,目前有900多名学生在读,其中六成以上为留守儿童。

  今年年初,27岁的物理老师张振宇从宁乡最偏远的龙田镇九年制学校,调到20多公里外的沩山学校,担任这所学校的副校长。上任伊始,他就向学校申请开设了航模课,利用课余时间带着30名学生,做各种各样的飞行实验,把操场变成“沩山机场”,让空天科普在这所山区学校成为时尚。

  让航模飞行器在大山里起飞,并非张振宇的一时兴起。

  2017年,刚从湖南第一师范学院数学与应用数学专业毕业的张振宇,被分配到龙田镇九年制学校初中部任教。该校的初中有9个班,一共300多名学生,平均每个班40多人。

  与很多地处偏远的乡镇学校一样,龙田学校的教师队伍年龄结构两极分化严重,中间断层明显。由于条件相对艰苦,一些社会招聘的年轻教师做满3年后往往申请调往他处,语文、数学、物理、化学等主科的教师调动频繁,学生学习状况很不稳定,数学、物理、化学更是成为不少孩子们的“绊脚石”。

  “龙田当地经济条件落后,留守儿童比例近七成。乡村教育的基础建设比较薄弱,学校的实验室条件也很简陋。”张振宇说。

  刚参加工作的张振宇“很有激情”,接下了3个班的物理、两个班的化学教学任务。很快,他就感到力不从心。

  教师的频繁流动,导致学生理科基础相对薄弱、实验教学不受重视。对于需要理科思维的数学和物理,很多学生不愿意学,甚至不少学生产生厌学情绪。这让和张振宇一样抱有一腔热血的几位年轻老师都颇为尴尬。

  在和山里的孩子打交道的过程中,张振宇意识到,不能让他们死记硬背书本知识。以物理为例,应该让孩子们用生活中的体验去理解物理。

  如何让枯燥的公式与生活结合,让学生对物理和化学感兴趣?张振宇开始精心设计物理和化学课程里的实验。

  为了让孩子理解功率与能量转化的原理,张振宇花170多元买了几个不同功率的灯泡。一个个接上电路后,他让学生观察记录发光的亮度并核对灯泡的价格,让孩子理解到钱的多少与灯泡功率大小并没有直接关联。张振宇还让孩子们做实验,分类比较为何LED灯的功率小,却比白炽灯的亮度更高。“滚烫的白炽灯外壳让大家立刻明白了电阻和功耗的问题。”他说。

  力学是物理的一个难点。在教授杠杆原理时,他想到农村孩子喜欢动手且工具充足,于是招呼学生们用家里的羊角锤钉钉子,体会把钉子拔来拔去的感觉,用劳动来理解物理的奥秘。

  这一下,课堂变得生动有趣起来。

  “永不关门”的航模班

  “学习不能为了实验而实验。”张振宇认为需要寻找一个新的载体——它能激发学生们发现问题,然后去思考和创新,跟别人交流表达。

  2018年,一位朋友向张振宇介绍了一个可以免费教授航模课程的公益机构,并邀请他和另外一位同事到北京学习一星期。

  这一周的学习让张振宇受益匪浅。成系统的教学体系,打开了“熬”在山窝窝里的张振宇的视界——航模融合了物理、数学、地理、美术等跨学科内容,这不就是他想要的课堂吗?

  张振宇索性将此课程搬到学校来。他自学拿到了航模操作证,并在有关部门备案后,带着各式各样的航模飞机和一批赞助的器材出现在了学生面前。

  这些硬件的来源可谓五花八门——既有几个发烧友在培训时自己组装的航模飞机,也有培训他们的公益机构赠送的器材,还有龙田镇九年制学校从有限的经费中出资购买的——在该校校长朱亮飞看来,山区学校需要这类科普课堂。

  对山区的孩子而言,这是一门新奇的课程,吸引了无数好奇的眼睛。

  在航模课中,物理知识化作了生动形象的实例。张振宇在课堂上抛出问题,并结合相关知识进行引导,学生们兴致盎然地参与讨论。

  懂了飞行的基本原理,兴趣颇高的学生们自己也能制作出航模飞行器,像宝贝一样拿给老师看;在飞行过程中,又出现了许多问题……师生一同探讨,一同解决。

  通过手掷、弹射、橡筋动力、无线电遥控、试飞……一步一步把理论变成实践,学生们对学科知识有了更深的理解与思考,也了解了航空历史的发展演变,产生了对飞向蓝天的向往与对科学的热爱。

  “无人机要飞起来,就与流体力学、地面磁场、天气等因素有关。”张振宇说,航模课程有利于培养学生的创新思维能力、观察能力、动手能力,同时,让学生们零距离了解现代科技,提高实践应用与创造力。

  这一年,学校的天空,多了许多架航模飞行器;这一年,在三楼那间永不关门的航模室内,有更多的孩子喜欢上了科学,喜欢上了学校课堂。

  让厌学的孩子爱上学习

  随着课后服务航模班的推进,张振宇发现,那些成绩一般的孩子,在动手制作上有时候展现出令人意外的聪颖。而一些厌学情绪严重的孩子,也愿意跟随着慢慢走进课堂,并有了极大的进步。

  龙田镇九年制学校校长朱亮飞一直主张“老师要做学生的贵人”,而与张振宇一同来到学校的10多名青年教师,也都有志在乡村做一番事业,竭尽所能不放弃任何一个学生。该校依托乡少年宫组建的航模、舞狮、象棋、篮球等社团,都受到学生们的欢迎。申请来航模社团的孩子更是挤破了门槛。

  2019年,张振宇向秦叶仁、张梦姣、王璐等年轻的班主任建议:尽量挑选那些快要辍学,甚至不怎么愿意来学校,但是头脑比较灵活的学生参加航模班,至少可以用兴趣将他们留在校园。

  这一想法得到了她们的高度赞同。对于一些有畏难、厌学情绪的孩子,老师们不愿意放弃。当地山道弯弯,秦叶仁老师和同事们一个学期平均家访3次以上。

  航模班有30个名额。20名初中生,由此选出;还有10个名额,分配给小学六年级的学生。

  学生小金初二时开始辍学。在家访时,张振宇发现金母给儿子买了一架昂贵的大疆无人机,于是心里一动。

  他告诉小金,虽然大疆是让人骄傲的民族品牌,但它的无人机操作已经是傻瓜式,玩着玩着就没有意思了。“为什么不到学校航模班里自己动手做呢?不用花钱。”张振宇当场展示了手机里各种固定翼、旋翼的无人机视频。

  小金将信将疑。后来因为无人机摔坏了,他来到学校向老师求援,随后被带回了教室。一位非常负责的老师担任其班主任,张振宇则负责物理教学。

  这个已经放弃自己学业的孩子渐渐着迷于飞机里的电路构造:电动机如何适配螺旋桨?耗材怎样拼接组装?……一次次动手实验,让小金的心思回到了课本中。第二年,他成功考入宁乡十中。

  类似的故事比比皆是。

  在一拨青年老师的拼搏下,龙田学校的风貌有了极大改观。该校还连续4年夺得宁乡市义务教育综合质量一等奖。2021年的中考,成绩向来落后的龙田中学居然排到了全市第七;18名同学考进了湖南省重点中学、有100多年历史的宁乡一中,创造了历史。

  今年年初,接到调任通知后,张振宇把航模社团的全套家当从大山那头的龙田学校,搬到了大山另外一头的沩山学校。

  教九年级物理的他发现,在沩山学校带的学生情况比龙田学校的更糟糕:一个班上32名学生,物理考试只有3人及格,还有20多名学生的分数只有20来分!

  张振宇召集学生们,结合自己读高中和大学时的体会,给大家打气:“老师绝不会放弃你们,你们更不能放弃自己!”他要带着学生们从头再学,并表示:绝对不会用刷题的方式来提高应试的成绩,而是用更多的实验和实践方式来提升成绩。

  他把龙田的模式搬进了沩山,航模也成为学生们释放压力和增进学习兴趣的载体。在实验室和社团玩得兴起的学生们,甚至亲密地称他“振宇哥”。

  经过半年的努力,今年中考时,这个班全班32人,物理22人及格,11人考了80多分。

  翱翔蓝天的心

  沩山学校119班学生刘巧擅长数学,腼腆内向,对无人机却有出人意料的热爱。每次放飞无人机后,他久久不能入睡,忍不住和寝室同学继续深聊:平飞、绕“8”字、筋斗……课后,他与班上其他几个同学经常围着老师问东问西,学期成绩也大幅度提升。

  刘巧更是向老师“不谦虚”地表示,以后想当一名飞机制造师, “希望能在无人机科研和应用领域有所作为”。对此,张振宇总是热情地回应,鼓励孩子们去追逐自己的梦想。

  农村教师基本秉持同样的信念:让孩子走出大山。但孩子们会带着怎样的信念走出去呢?这位年轻的95后老师有另外一个担忧:目前,农村的留守儿童很多,尤其是在网络化时代,不少孩子都喜欢网红,因为网红可以轻松赚钱。

  展示科学魅力的航模,或许是解决这种担忧的一个方案。

  张振宇曾召集学生们耐心操控无人机绕着前面3座大山,拍摄家乡美丽的山水画卷;也不厌其烦地指导一批批新生入门、“深造”。

  “老师,我们将垂直尾翼和水平尾翼翻转过来进行组装后,飞机不仅能飞了,还可以实现打转的‘特技’。”一次航模课后,几名学生提出的建议,让张振宇眼前一亮。他为学生的大胆判断、创新尝试、团结协作而暗喜。

  工作之余,他也不断充电、钻研学习,和原来结识的航模爱好者们合作,从飞控到无线电,从电力设备、动力设备到辅助材料,从工具制作到模型调试,逐个攻破。

  固定翼飞机的飞控是超视距的,其飞行稳控需要陀螺仪将高度、位置、电流等数据传送给芯片,由其控制电机,形成自主的驾驶能力。其难点不仅在于要根据GPS信号调整自主返航,更关键的是要对其中穿越机的xyz三轴信号实时识别,并不断发出指令控制电机。

  他们甚至搞定了固定翼飞机的垂直起降,解决了在小场地环境无法方便起降固定翼飞机的问题,并成功申请了国家发明专利。

  沩山学校校长钟凯对张振宇的举动赞赏有加,不仅从每年有限的经费中拨出6万-7万元襄助,更设法从朋友处拿到赞助,买来一台3D打印机。

  “这让教学升级了!3D打印机让孩子明白了:我们可以自己去设计、创造很多东西!”张振宇说。

  几年来,张振宇带着学生们攻克了一个个难关,制造出了适应各种场景的航模飞行器。航模飞行器也在一次次实验中,越飞越远,越飞越高。

  他还带着学生参加科创类大赛。这群山里娃,接连斩获宁乡市创客大赛特等奖、湖南省航模航空大赛优秀奖、飞向北京航模大赛一等奖……

  追光而遇,沐光而行。“乡村科普教育就像是一道微光,把孩子们的科学梦想点亮,为他们打开大山外那片未知的奇妙世界。”钟凯说。

  中青报·中青网记者 洪克非

[ 责编:田媛 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 人工智能乌镇对话:开源的价值之问、治理之道和普惠之愿

  • 2026年世界互联网大会乌镇峰会开幕

独家策划

推荐阅读
西北戈壁滩上,多方向、多批次自杀式无人机集群低空掠过,高速冲向目标。“我们聚焦制约激光反无装备性能的关键技术,持续多年开展攻关,先后破解光纤拉制、散热控温、精准打击等难题。
2026-11-04 09:55
1.75万辆北斗高精度共享电单车服务超600万人次,“5G+北斗”低空空域监视通信专网填补空白……近期,第五届北斗规模应用国际峰会在湖南株洲举行,一项项北斗应用惊艳亮相。聚力卫星研制、终端制造、场景示范、国际合作,“北斗之城”将迸发出更大能量,成为中部崛起的强劲力量。
2026-11-04 09:49
今年8月,在2026世界机器人大会举办期间,全国首个具身机器人演出“沙盒审批”试点在北京亦庄落地,首形科技(北京)有限公司、北京中科慧灵具身智能科技有限公司、阿卡帕尼(北京)机器人有限公司三家企业获颁《具身机器人演出“沙盒审批”准入证明》。北京经开区已率先落地全国首个数字人营业性演出沙盒试点,如今演出“沙盒审批”已从虚拟数字人延伸至实体机器人。
2026-11-04 09:48
今年“双十一”电商大促,Token(词元)以独立品类在多个电商平台上架,看不见、摸不着的算力服务,变成可以下单的商品。青海西宁市民苏国庆是一名短视频爱好者,为了让视频呈现更好的效果,趁着电商大促,他“囤”了不少Token。
2026-11-04 09:45
“十五五”规划纲要提出,面向生物育种、生产管理、疫病防治等场景加快农业数智化升级。站在“十五五”开局之年,我国数智技术加速赋能千行百业,成为驱动经济发展的创新动力。
2026-11-04 04:20
11月3日8时15分,力箭二号遥二运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,将搭载的千帆极轨21组卫星顺利送入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
2026-11-03 09:33
2026年5月,国务院印发《加快农业农村现代化“十五五”规划》,对“健全现代农业经营服务体系”进行部署,强调“将先进适用品种、技术、装备引入小农户”“促进小农户和现代农业发展有机衔接”。
2026-11-03 03:55
近日,中共中央、国务院印发《关于发展新质生产力的意见》,对“改造提升传统产业”作出系统部署,并将其作为推动科技创新和产业创新深度融合的重要任务之一。
2026-11-03 03:55
1983年2月,“两弹一星”元勋钱学森给中国科学院院士李正武写了一封信。信件仅200余字,没有客套寒暄,却映照出两位“患难之交”的深厚情谊和默契。
2026-11-03 03:55
近日,中国科学院昆明动物研究所科研人员联合缅甸同行,在缅甸伊洛瓦底江水系发现宝鳊属一鱼类新种——蓝纹宝鳊。相关成果已发表在国际期刊《动物分类杂志》上。
2026-11-03 03:55
广东油柑、贵州抹茶、四川栀子花、西藏青稞,这些作物有几百年甚至上千年的种植史。祖祖辈辈种下来,为什么偏偏这几年,被一杯奶茶给带火了?
2026-11-02 09:53
2026世界顶尖科学家论坛开幕式暨颁奖典礼、主论坛日前在上海举行。颁奖典礼上,11位科学家分别获颁2026世界顶尖科学家奖“智能科学或数学奖”、2026世界顶尖科学家奖“生命科学或医学奖”和今年增设的2026世界顶尖科学家奖“青年科学家奖”。
2026-11-02 09:59
10月31日,以“万物智联共创未来”为主题的2026世界物联网博览会在江苏无锡举办开幕式,无锡国家人工智能产业创新应用先导区建设在本次大会同步启动。
2026-11-02 09:57
生物多样性是人类赖以生存发展的重要基础,对生物多样性的威胁也是全球面临的三大环境危机之一。海洋生物多样性对保障海洋生态安全、促进海洋可持续发展、实现人海和谐共生具有重要作用。在气候变化与人类活动双重压力下,海洋生物多样性治理是各国共同的责任使命。
2026-11-02 10:03
1日,国家海洋环境预报中心正式发布“妈祖”海洋预报数值模式2.0版本。据悉,升级至2.0版本后,“妈祖”海洋预报数值模式预报分辨率进一步提升,应用场景进一步拓展,自主可控水平进一步增强。
2026-11-02 09:58
记者詹媛29日从中国汽车工程学会了解到,该学会日前发布了《2027年度中国汽车十大技术趋势》。这份凝聚共识的行业“风向标”提示,明年,汽车的电池会更强、芯片更自主、“硬科技”使用更多,且能减少堵车。
2026-10-30 09:51
如果说户外运动项目是产业发展的根系,选对项目之后还要让它根往深里扎,让项目发展的更有质量。户外运动产业的高质量发展,体现于一个个鲜活的户外运动项目及项目产业的健康成长,根深方能叶茂,户外运动产业才能行稳致远。
2026-10-30 09:49
生态环境部29日公布的全国地表水环境质量状况显示,今年1月至9月,全国地表水Ⅰ至Ⅲ类水质比例为86.1%,同比上升1.7个百分点;劣Ⅴ类水质比例为0.8%,同比下降0.4个百分点。
2026-10-30 09:50
脑膜边界的免疫细胞还会“监控”蛋白清除过程,并促成免疫耐受反应,避免免疫系统误伤大脑自身组织。在正常生理状态下,这一多通路清除系统与蛋白生成之间保持动态平衡。在此背景下,恢复或增强脑内蛋白清除通路的功能成为值得关注的方向。
2026-10-30 09:59
深秋的陕北,天高云淡。记者走进陕西省榆林市佳县方塌镇圪崂湾村现代农业示范园,联排的大棚在黄土高原的沟峁间依次排开。棚内葡萄藤上挂满沉甸甸的果实,工人们正忙着采摘、分选、打包。
2026-10-30 09:56
加载更多