他們的老師是火箭“大咖”
2019年04月24日15:18

原標題:他們的老師是火箭“大咖”

新京報訊(記者 吳嬌穎 倪偉)今天是第四個中國航天日。過去三年的航天日,航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院(簡稱“火箭院”)總體設計部“領航”科普隊的火箭設計師們,都要到周邊中小學去進行誌願科普工作,給孩子們講講中國航天的故事。但今年,他們多了一項特殊的任務,也多了一個特別的身份。

來自“火箭院”科普隊的導師們和學生在一起。攝影/新京報記者 王嘉寧

2018年9月,北京十二中錢學森學校(簡稱“錢校”)正式建成開學。今年3月,這所打上了航天烙印的學校,為學生打造了一系列特別的選修課。小衛星彈射筒製作、FPV無人機實踐、數學建模與3D打印、人臉圖像智能分析與識別、電子工程技術、月球探秘……每週四,來自火箭院的航天設計師們,都要到錢校為初高中生上兩節“科技創新課”,一共80分鍾。

來自“火箭院”科普隊的導師在講人臉圖像智能分析與識別。攝影/新京報記者 王嘉寧

對於從未真正當過“老師”的年輕設計師們來說,怎麼用孩子們最容易接受的方式來講專業的航天知識,是一個全新的挑戰。

火箭設計師第一次當老師

李欣和隊友給他們的課程起了個簡單易懂的名字:小衛星彈射筒製作。

“小衛星彈射筒”實際上是一種衛星分離裝置,火箭把衛星打到太空,衛星最後脫離火箭末級進入軌道的那個步驟,就是以彈簧為動力“彈射”出去。“彈射筒”是個很形象的比喻。

在一次衛星發射中,衛星彈射是很細節的一個環節,李欣需要面對一個問題:怎麼讓學生理解這個環節,並且知道這件事的意義在哪。

作為一門科普課程,他們原本有“更有意思”的選擇,比如做一個“水火箭”,通過設計、製作、拚裝,利用水的噴射力將小火箭“發射”出去。這是一種非常流行的航天科普教具,但李欣認為這太簡單了,小學生就能做,而他的學生是高中生。

科普從瞭解知識入門,深入下去,是可以激發創新的。李欣和隊友想讓學生接觸到真正的科技創新本身,於是選擇了這個集設計、製作、測試於一體的項目。他以北京八一學校學生研製科普小衛星的故事鞭策學生:“別人家的孩子都發射衛星了,我們也要學點真正的技術。”

這個課程並不簡單,同學們首先使用的畫圖工具,就是目前最通用的工程設計軟件,甚至比某些大學工科專業學生用的還要先進。先用三維軟件畫零件,再用二維軟件繪製圖紙,送到工廠加工,最後組裝完成。

“製作小衛星彈射筒涉及到原理學習、設計、繪圖、加工、製作,相當於一個完整的部件設計出廠流程。”李欣說,這就是一個真實的工程實施過程。而且最後成果是可以實體操控的,學生會收穫到成就感。

另一個班上,FPV無人機資深愛好者李鐸決定帶學生“玩”點有意思的東西。FPV無人機目前在國際上很火,實踐難度不大,但包含的專業知識特別多,操作、零件管理、結構、電路、銲接、編程等等,在李鐸看來,這個項目非常適合帶到中學課堂,能動手也有趣。

事實證明,他的方向是對的。報名時,FPV無人機實踐課成為開設的六門課程中最受歡迎的項目,額定20個人的班級,有60個學生在網上報名,不得不啟動了一輪選拔。

來自“火箭院”科普隊的導師在為學生講授FPV無人機實踐課。攝影/新京報記者 王嘉寧

沒有參考樣本的“野路子”

李鐸認為自己只是個“野路子”,對於教課心裡很沒底。但在無人機專業博士郝現偉、任天助和資深科普骨幹呂頓加入後,這個團隊瞬間撞出了“火花”。

在李鐸看來,團隊的教學技巧是會“討好學生”,“我們的課以初中生居多,太專業既枯燥又難懂,還是需要從簡單入手。”

年輕的火箭設計師們決定帶孩子們“邊玩邊學”。第一節課,他們給學生找來了FPV無人機國際比賽的視頻,先向學生提問,四個螺旋槳和六個螺旋槳的無人機哪個更好。學生回去後自己主動找答案,下一堂課跟老師們講,“這就是一個好的開始”。現在課程進入實踐階段,講到飛控程序,他們就讓學生拿著機器先去飛一飛,出現問題了再來講為什麼,學生就會主動想學。

李鐸的同事周天熠也用了這一招,他要教學生搭電路,用單片機去做一些好玩的東西。“上一節課學理論聽到昏昏欲睡,下一節課該去實驗室了卻完全不記得老師講過什麼”,想到自己當年大學學習電子工程時的經曆,周天熠決定把課程設計成動手、理論和思考穿插在一起。

來自“火箭院”科普隊的導師在教學生電子工程技術入門與實踐。攝影/新京報記者 王嘉寧

沒有參考樣本,“摸著石頭過河”的年輕設計師們需要花費大量的業務時間來備課。

每週四下午上課前,周天熠和李欣都得自己在家把裝置實驗提前做一遍,並且測試所有教學用具。FPV無人機開課前,李鐸自己去買了一套無人機裝備,團隊每週上課前都要開策劃會,一個人做課件,其他人把實物試一遍。

“學生不一定要熟練掌握某種技術”

“領航”科普誌願隊的設計師們在錢校開設的六門科普課程,每週開課一次,每次兩節課共80分鍾。除去學生期中期末的時間,一個學期下來約有十次課。要通過短短十次課,指導學生做出來一個“成品”,是一件很有難度的事情。

周天熠的團隊一開始設想讓學生做一個簡單的計算器,但現在看來,十次課只能完成預期的三分之一進度,需要調整計劃,設一個更簡單的目標。

但周天熠認為,科普課程的目的,並不是一定要讓學生熟練掌握某種技術,“我們就是在提前告訴學生,假設你是電子工程師,你每天上班要幹什麼;如果你選擇這個專業方向,你每天將面對的是什麼。如果你感興趣,你就選擇它;你不感興趣,你就避開它。”

為學生教授數學建模和3D打印的王易南說,通過具體課程對學生專業發展起到點撥作用,這點相當重要。如果發現不了自己的誌趣所在,入錯行,是一生很痛苦的一件事情。“如果學生通過我們的課程,發現自己在某個方面有感覺,願意投入精力,他可能就能明確後半生往哪個方向走。”

來自“火箭院”科普隊的導師在給學生講數學建模與3D打印。攝影/新京報記者 王嘉寧

和這些年輕的火箭設計師們相比,王易南有著更多的科普經驗。在他看來,科普除了培養學生的綜合科學素質,更重要的是,在當今信息時代提高學生對偽科學的鑒別能力。“通過各個體系讓學生找到一種知識架構,獲得判斷能力,這對一個人的一生是有重大好處的。”

他們和科技館的科普最大的不同,是把真實工作的經驗教給學生,怎麼規劃和細化工作、怎麼分工協作、甚至怎麼管理實驗室。

李鐸說,第一節課團隊就把所有無人機零件發給學生,讓學生列出清單分門別類裝好,目的就是希望有一天課程結束,學生能學會自我管理,而不是只會說“無人機怎麼玩”。

航天科普模式的一種全新探索

科研單位和學校建立長期合作,挑選科研工作者面向青少年進行系統專業授課,這種科普模式對於錢校和火箭院都是首次嚐試。

火箭院總體設計部黨建管理項目副總師尚瑋告訴記者,長期以來,國內科普基本是在某些特殊節日開展的單場活動,例如“科技活動周”“全國科普日”“世界空間周”等,或者送科技下鄉、科普進社區、科普進學校等,時間段、內容也難以深入。

火箭院總體設計部“領航”科普誌願隊成立4年以來,誌願隊就到過100多所學校以及社區、軍營、偏遠山區等地,講授航天精神和航天知識,覆蓋近萬人。

“雖然去過很多學校,但都是活動性、講座性的,宏觀講講什麼是火箭、什麼是太空,為了增強青少年對科學的瞭解和對航天的興趣。”“領航”科普隊成員王琭瑉告訴記者,這種“一次性”科普究竟有多大效果,科普誌願者們“心裡也沒有底”。

“我們有科普傳統和專業優勢,用了很多年去普及航天精神,也做了大量的常規性科普,”尚瑋向記者表示,今年這種全新的系統專業科普課程,意在希望通過項目激發學生對航天相關專業的興趣,或者說建立未來加入航天的基礎。

通過模擬一次真實科研項目開展的完整旅程,誌願者們還希望,能夠增強同學們的項目規劃能力、自我管理能力、團隊協作能力等。“分工協作這些事我們上大學以後才懂,其實越早明白越好。我們希望通過這門課讓同學們理解,想幹一件事的時候知道怎麼幹。”李鐸說。

新京報記者 吳嬌穎 倪偉 攝影記者 王嘉寧

編輯 賈文程 校對 陸愛英

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