自制无人机点亮乡村科普微光

　　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