95後教師帶孩子們“飛”出大山 自製無人機點亮鄉村科普微光
機翼長度一米八,機身長度一米二!今年9月,一架完全由山區師生自主研發的大型固定翼飛機,承載著無數期盼,從(cong) 湖南省寧鄉(xiang) 市溈山學校的天台啟程,飛往寧鄉(xiang) 市區。往返160公裏後,它帶著全程錄像,回到了孩子們(men) 的手中。
從(cong) 2018年開始動手做無動力紙飛機,到慢慢接觸固定翼、多軸旋翼,再到親(qin) 手操控著飛行器,衝(chong) 出環繞身側(ce) 的群山,在95後青年教師張振宇的帶領下,一群在寧鄉(xiang) 山區最偏僻鄉(xiang) 鎮的孩子,實現了自己的航飛夢想。
“大山的孩子通過超視距飛行,鳥瞰自己美麗(li) 的家鄉(xiang) ,領略了科學世界之大之精彩。”張振宇說,孩子帶著翱翔藍天的心,從(cong) 大山走出去,走向更大的世界。
怎麽(me) 讓學生愛上課堂
溈山鄉(xiang) 地處寧鄉(xiang) 西部山區,距寧鄉(xiang) 市區75公裏、湖南省會(hui) 長沙110公裏,與(yu) 益陽安化縣、桃江縣毗鄰,平均海拔780米,被譽為(wei) “長沙小西藏”。
溈山學校為(wei) 當地九年製學校,目前有900多名學生在讀,其中六成以上為(wei) 留守兒(er) 童。
今年年初,27歲的物理老師張振宇從(cong) 寧鄉(xiang) 最偏遠的龍田鎮九年製學校,調到20多公裏外的溈山學校,擔任這所學校的副校長。上任伊始,他就向學校申請開設了航模課,利用課餘(yu) 時間帶著30名學生,做各種各樣的飛行實驗,把操場變成“溈山機場”,讓空天科普在這所山區學校成為(wei) 時尚。
讓航模飛行器在大山裏起飛,並非張振宇的一時興(xing) 起。
2017年,剛從(cong) 湖南第一師範學院數學與(yu) 應用數學專(zhuan) 業(ye) 畢業(ye) 的張振宇,被分配到龍田鎮九年製學校初中部任教。該校的初中有9個(ge) 班,一共300多名學生,平均每個(ge) 班40多人。
與(yu) 很多地處偏遠的鄉(xiang) 鎮學校一樣,龍田學校的教師隊伍年齡結構兩(liang) 極分化嚴(yan) 重,中間斷層明顯。由於(yu) 條件相對艱苦,一些社會(hui) 招聘的年輕教師做滿3年後往往申請調往他處,語文、數學、物理、化學等主科的教師調動頻繁,學生學習(xi) 狀況很不穩定,數學、物理、化學更是成為(wei) 不少孩子們(men) 的“絆腳石”。
“龍田當地經濟條件落後,留守兒(er) 童比例近七成。鄉(xiang) 村教育的基礎建設比較薄弱,學校的實驗室條件也很簡陋。”張振宇說。
剛參加工作的張振宇“很有激情”,接下了3個(ge) 班的物理、兩(liang) 個(ge) 班的化學教學任務。很快,他就感到力不從(cong) 心。
教師的頻繁流動,導致學生理科基礎相對薄弱、實驗教學不受重視。對於(yu) 需要理科思維的數學和物理,很多學生不願意學,甚至不少學生產(chan) 生厭學情緒。這讓和張振宇一樣抱有一腔熱血的幾位年輕老師都頗為(wei) 尷尬。
在和山裏的孩子打交道的過程中,張振宇意識到,不能讓他們(men) 死記硬背書(shu) 本知識。以物理為(wei) 例,應該讓孩子們(men) 用生活中的體(ti) 驗去理解物理。
如何讓枯燥的公式與(yu) 生活結合,讓學生對物理和化學感興(xing) 趣?張振宇開始精心設計物理和化學課程裏的實驗。
為(wei) 了讓孩子理解功率與(yu) 能量轉化的原理,張振宇花170多元買(mai) 了幾個(ge) 不同功率的燈泡。一個(ge) 個(ge) 接上電路後,他讓學生觀察記錄發光的亮度並核對燈泡的價(jia) 格,讓孩子理解到錢的多少與(yu) 燈泡功率大小並沒有直接關(guan) 聯。張振宇還讓孩子們(men) 做實驗,分類比較為(wei) 何LED燈的功率小,卻比白熾燈的亮度更高。“滾燙的白熾燈外殼讓大家立刻明白了電阻和功耗的問題。”他說。
力學是物理的一個(ge) 難點。在教授杠杆原理時,他想到農(nong) 村孩子喜歡動手且工具充足,於(yu) 是招呼學生們(men) 用家裏的羊角錘釘釘子,體(ti) 會(hui) 把釘子拔來拔去的感覺,用勞動來理解物理的奧秘。
這一下,課堂變得生動有趣起來。
“永不關(guan) 門”的航模班
“學習(xi) 不能為(wei) 了實驗而實驗。”張振宇認為(wei) 需要尋找一個(ge) 新的載體(ti) ——它能激發學生們(men) 發現問題,然後去思考和創新,跟別人交流表達。
2018年,一位朋友向張振宇介紹了一個(ge) 可以免費教授航模課程的公益機構,並邀請他和另外一位同事到北京學習(xi) 一星期。
這一周的學習(xi) 讓張振宇受益匪淺。成係統的教學體(ti) 係,打開了“熬”在山窩窩裏的張振宇的視界——航模融合了物理、數學、地理、美術等跨學科內(nei) 容,這不就是他想要的課堂嗎?
張振宇索性將此課程搬到學校來。他自學拿到了航模操作證,並在有關(guan) 部門備案後,帶著各式各樣的航模飛機和一批讚助的器材出現在了學生麵前。
這些硬件的來源可謂五花八門——既有幾個(ge) 發燒友在培訓時自己組裝的航模飛機,也有培訓他們(men) 的公益機構贈送的器材,還有龍田鎮九年製學校從(cong) 有限的經費中出資購買(mai) 的——在該校校長朱亮飛看來,山區學校需要這類科普課堂。
對山區的孩子而言,這是一門新奇的課程,吸引了無數好奇的眼睛。
在航模課中,物理知識化作了生動形象的實例。張振宇在課堂上拋出問題,並結合相關(guan) 知識進行引導,學生們(men) 興(xing) 致盎然地參與(yu) 討論。
懂了飛行的基本原理,興(xing) 趣頗高的學生們(men) 自己也能製作出航模飛行器,像寶貝一樣拿給老師看;在飛行過程中,又出現了許多問題……師生一同探討,一同解決(jue) 。
通過手擲、彈射、橡筋動力、無線電遙控、試飛……一步一步把理論變成實踐,學生們(men) 對學科知識有了更深的理解與(yu) 思考,也了解了航空曆史的發展演變,產(chan) 生了對飛向藍天的向往與(yu) 對科學的熱愛。
“無人機要飛起來,就與(yu) 流體(ti) 力學、地麵磁場、天氣等因素有關(guan) 。”張振宇說,航模課程有利於(yu) 培養(yang) 學生的創新思維能力、觀察能力、動手能力,同時,讓學生們(men) 零距離了解現代科技,提高實踐應用與(yu) 創造力。
這一年,學校的天空,多了許多架航模飛行器;這一年,在三樓那間永不關(guan) 門的航模室內(nei) ,有更多的孩子喜歡上了科學,喜歡上了學校課堂。
讓厭學的孩子愛上學習(xi)
隨著課後服務航模班的推進,張振宇發現,那些成績一般的孩子,在動手製作上有時候展現出令人意外的聰穎。而一些厭學情緒嚴(yan) 重的孩子,也願意跟隨著慢慢走進課堂,並有了極大的進步。
龍田鎮九年製學校校長朱亮飛一直主張“老師要做學生的貴人”,而與(yu) 張振宇一同來到學校的10多名青年教師,也都有誌在鄉(xiang) 村做一番事業(ye) ,竭盡所能不放棄任何一個(ge) 學生。該校依托鄉(xiang) 少年宮組建的航模、舞獅、象棋、籃球等社團,都受到學生們(men) 的歡迎。申請來航模社團的孩子更是擠破了門檻。
2019年,張振宇向秦葉仁、張夢姣、王璐等年輕的班主任建議:盡量挑選那些快要輟學,甚至不怎麽(me) 願意來學校,但是頭腦比較靈活的學生參加航模班,至少可以用興(xing) 趣將他們(men) 留在校園。
這一想法得到了她們(men) 的高度讚同。對於(yu) 一些有畏難、厭學情緒的孩子,老師們(men) 不願意放棄。當地山道彎彎,秦葉仁老師和同事們(men) 一個(ge) 學期平均家訪3次以上。
航模班有30個(ge) 名額。20名初中生,由此選出;還有10個(ge) 名額,分配給小學六年級的學生。
學生小金初二時開始輟學。在家訪時,張振宇發現金母給兒(er) 子買(mai) 了一架昂貴的大疆無人機,於(yu) 是心裏一動。
他告訴小金,雖然大疆是讓人驕傲的民族品牌,但它的無人機操作已經是傻瓜式,玩著玩著就沒有意思了。“為(wei) 什麽(me) 不到學校航模班裏自己動手做呢?不用花錢。”張振宇當場展示了手機裏各種固定翼、旋翼的無人機視頻。
小金將信將疑。後來因為(wei) 無人機摔壞了,他來到學校向老師求援,隨後被帶回了教室。一位非常負責的老師擔任其班主任,張振宇則負責物理教學。
這個(ge) 已經放棄自己學業(ye) 的孩子漸漸著迷於(yu) 飛機裏的電路構造:電動機如何適配螺旋槳?耗材怎樣拚接組裝?……一次次動手實驗,讓小金的心思回到了課本中。第二年,他成功考入寧鄉(xiang) 十中。
類似的故事比比皆是。
在一撥青年老師的拚搏下,龍田學校的風貌有了極大改觀。該校還連續4年奪得寧鄉(xiang) 市義(yi) 務教育綜合質量一等獎。2021年的中考,成績向來落後的龍田中學居然排到了全市第七;18名同學考進了湖南省重點中學、有100多年曆史的寧鄉(xiang) 一中,創造了曆史。
今年年初,接到調任通知後,張振宇把航模社團的全套家當從(cong) 大山那頭的龍田學校,搬到了大山另外一頭的溈山學校。
教九年級物理的他發現,在溈山學校帶的學生情況比龍田學校的更糟糕:一個(ge) 班上32名學生,物理考試隻有3人及格,還有20多名學生的分數隻有20來分!
張振宇召集學生們(men) ,結合自己讀高中和大學時的體(ti) 會(hui) ,給大家打氣:“老師絕不會(hui) 放棄你們(men) ,你們(men) 更不能放棄自己!”他要帶著學生們(men) 從(cong) 頭再學,並表示:絕對不會(hui) 用刷題的方式來提高應試的成績,而是用更多的實驗和實踐方式來提升成績。
他把龍田的模式搬進了溈山,航模也成為(wei) 學生們(men) 釋放壓力和增進學習(xi) 興(xing) 趣的載體(ti) 。在實驗室和社團玩得興(xing) 起的學生們(men) ,甚至親(qin) 密地稱他“振宇哥”。
經過半年的努力,今年中考時,這個(ge) 班全班32人,物理22人及格,11人考了80多分。
翱翔藍天的心
溈山學校119班學生劉巧擅長數學,靦腆內(nei) 向,對無人機卻有出人意料的熱愛。每次放飛無人機後,他久久不能入睡,忍不住和寢室同學繼續深聊:平飛、繞“8”字、筋鬥……課後,他與(yu) 班上其他幾個(ge) 同學經常圍著老師問東(dong) 問西,學期成績也大幅度提升。
劉巧更是向老師“不謙虛”地表示,以後想當一名飛機製造師, “希望能在無人機科研和應用領域有所作為(wei) ”。對此,張振宇總是熱情地回應,鼓勵孩子們(men) 去追逐自己的夢想。
農(nong) 村教師基本秉持同樣的信念:讓孩子走出大山。但孩子們(men) 會(hui) 帶著怎樣的信念走出去呢?這位年輕的95後老師有另外一個(ge) 擔憂:目前,農(nong) 村的留守兒(er) 童很多,尤其是在網絡化時代,不少孩子都喜歡網紅,因為(wei) 網紅可以輕鬆賺錢。
展示科學魅力的航模,或許是解決(jue) 這種擔憂的一個(ge) 方案。
張振宇曾召集學生們(men) 耐心操控無人機繞著前麵3座大山,拍攝家鄉(xiang) 美麗(li) 的山水畫卷;也不厭其煩地指導一批批新生入門、“深造”。
“老師,我們(men) 將垂直尾翼和水平尾翼翻轉過來進行組裝後,飛機不僅(jin) 能飛了,還可以實現打轉的‘特技’。”一次航模課後,幾名學生提出的建議,讓張振宇眼前一亮。他為(wei) 學生的大膽判斷、創新嚐試、團結協作而暗喜。
工作之餘(yu) ,他也不斷充電、鑽研學習(xi) ,和原來結識的航模愛好者們(men) 合作,從(cong) 飛控到無線電,從(cong) 電力設備、動力設備到輔助材料,從(cong) 工具製作到模型調試,逐個(ge) 攻破。
固定翼飛機的飛控是超視距的,其飛行穩控需要陀螺儀(yi) 將高度、位置、電流等數據傳(chuan) 送給芯片,由其控製電機,形成自主的駕駛能力。其難點不僅(jin) 在於(yu) 要根據GPS信號調整自主返航,更關(guan) 鍵的是要對其中穿越機的xyz三軸信號實時識別,並不斷發出指令控製電機。
他們(men) 甚至搞定了固定翼飛機的垂直起降,解決(jue) 了在小場地環境無法方便起降固定翼飛機的問題,並成功申請了國家發明專(zhuan) 利。
溈山學校校長鍾凱對張振宇的舉(ju) 動讚賞有加,不僅(jin) 從(cong) 每年有限的經費中撥出6萬(wan) -7萬(wan) 元襄助,更設法從(cong) 朋友處拿到讚助,買(mai) 來一台3D打印機。
“這讓教學升級了!3D打印機讓孩子明白了:我們(men) 可以自己去設計、創造很多東(dong) 西!”張振宇說。
幾年來,張振宇帶著學生們(men) 攻克了一個(ge) 個(ge) 難關(guan) ,製造出了適應各種場景的航模飛行器。航模飛行器也在一次次實驗中,越飛越遠,越飛越高。
他還帶著學生參加科創類大賽。這群山裏娃,接連斬獲寧鄉(xiang) 市創客大賽特等獎、湖南省航模航空大賽優(you) 秀獎、飛向北京航模大賽一等獎……
追光而遇,沐光而行。“鄉(xiang) 村科普教育就像是一道微光,把孩子們(men) 的科學夢想點亮,為(wei) 他們(men) 打開大山外那片未知的奇妙世界。”鍾凱說。
中青報·中青網記者 洪克非 來源:中國青年報
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