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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
發佈時間 | 2023-10-23 11:05:40    

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湖南寧鄉市95後青年教師張振宇帶著學生們上航模課。受訪者供圖

  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,從湖南省寧鄉市溈山學校的天台啟程,飛往寧鄉市區。往返160公里後,它帶著全程錄影,回到了孩子們的手中。

  從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,再到親手操控著飛行器,衝出環繞身側的群山,在95後青年教師張振宇的帶領下,一群在寧鄉山區最偏僻鄉鎮的孩子,實現了自己的航飛夢想。

  “大山的孩子通過超視距飛行,鳥瞰自己美麗的家鄉,領略了科學世界之大之精彩。”張振宇説,孩子帶著翱翔藍天的心,從大山走出去,走向更大的世界。

  怎麼讓學生愛上課堂

  溈山鄉地處寧鄉西部山區,距寧鄉市區75公里、湖南省會長沙110公里,與益陽安化縣、桃江縣毗鄰,平均海拔780米,被譽為“長沙小西藏”。

  溈山學校為當地九年制學校,目前有900多名學生在讀,其中六成以上為留守兒童。

  今年年初,27歲的物理老師張振宇從寧鄉最偏遠的龍田鎮九年制學校,調到20多公里外的溈山學校,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時尚。

  讓航模飛行器在大山裏起飛,並非張振宇的一時興起。

  2017年,剛從湖南第一師範學院數學與應用數學專業畢業的張振宇,被分配到龍田鎮九年制學校初中部任教。該校的初中有9個班,一共300多名學生,平均每個班40多人。

  與很多地處偏遠的鄉鎮學校一樣,龍田學校的教師隊伍年齡結構兩極分化嚴重,中間斷層明顯。由於條件相對艱苦,一些社會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,學生學習狀況很不穩定,數學、物理、化學更是成為不少孩子們的“絆腳石”。

  “龍田當地經濟條件落後,留守兒童比例近七成。鄉村教育的基礎建設比較薄弱,學校的實驗室條件也很簡陋。”張振宇説。

  剛參加工作的張振宇“很有激情”,接下了3個班的物理、兩個班的化學教學任務。很快,他就感到力不從心。

  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,甚至不少學生産生厭學情緒。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,不能讓他們死記硬背書本知識。以物理為例,應該讓孩子們用生活中的體驗去理解物理。

  如何讓枯燥的公式與生活結合,讓學生對物理和化學感興趣?張振宇開始精心設計物理和化學課程裏的實驗。

  為了讓孩子理解功率與能量轉化的原理,張振宇花170多元買了幾個不同功率的燈泡。一個個接上電路後,他讓學生觀察記錄發光的亮度並核對燈泡的價格,讓孩子理解到錢的多少與燈泡功率大小並沒有直接關聯。張振宇還讓孩子們做實驗,分類比較為何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。”他説。

  力學是物理的一個難點。在教授杠桿原理時,他想到農村孩子喜歡動手且工具充足,於是招呼學生們用家裏的羊角錘釘釘子,體會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。

  “永不關門”的航模班

  “學習不能為了實驗而實驗。”張振宇認為需要尋找一個新的載體——它能激發學生們發現問題,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一星期。

  這一週的學習讓張振宇受益匪淺。成系統的教學體系,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,並在有關部門備案後,帶著各式各樣的航模飛機和一批贊助的器材出現在了學生面前。

  這些硬體的來源可謂五花八門——既有幾個發燒友在培訓時自己組裝的航模飛機,也有培訓他們的公益機構贈送的器材,還有龍田鎮九年制學校從有限的經費中出資購買的——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,並結合相關知識進行引導,學生們興致盎然地參與討論。

  懂了飛行的基本原理,興趣頗高的學生們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。

  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,學生們對學科知識有了更深的理解與思考,也了解了航空歷史的發展演變,産生了對飛向藍天的嚮往與對科學的熱愛。

  “無人機要飛起來,就與流體力學、地面磁場、天氣等因素有關。”張振宇説,航模課程有利於培養學生的創新思維能力、觀察能力、動手能力,同時,讓學生們零距離了解現代科技,提高實踐應用與創造力。

  這一年,學校的天空,多了許多架航模飛行器;這一年,在三樓那間永不關門的航模室內,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

  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。

  龍田鎮九年制學校校長朱亮飛一直主張“老師要做學生的貴人”,而與張振宇一同來到學校的10多名青年教師,也都有志在鄉村做一番事業,竭盡所能不放棄任何一個學生。該校依託鄉少年宮組建的航模、舞獅、象棋、籃球等社團,都受到學生們的歡迎。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:儘量挑選那些快要輟學,甚至不怎麼願意來學校,但是頭腦比較靈活的學生參加航模班,至少可以用興趣將他們留在校園。

  這一想法得到了她們的高度贊同。對於一些有畏難、厭學情緒的孩子,老師們不願意放棄。當地山道彎彎,秦葉仁老師和同事們一個學期平均家訪3次以上。

  航模班有30個名額。20名初中生,由此選出;還有10個名額,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子買了一架昂貴的大疆無人機,於是心裏一動。

  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。“為什麼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。

  這個已經放棄自己學業的孩子漸漸著迷于飛機裏的電路構造:電動機如何適配螺旋槳?耗材怎樣拼接組裝?……一次次動手實驗,讓小金的心思回到了課本中。第二年,他成功考入寧鄉十中。

  類似的故事比比皆是。

  在一撥青年老師的拼搏下,龍田學校的風貌有了極大改觀。該校還連續4年奪得寧鄉市義務教育綜合品質一等獎。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多年曆史的寧鄉一中,創造了歷史。

  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:一個班上32名學生,物理考試只有3人及格,還有20多名學生的分數只有20來分!

  張振宇召集學生們,結合自己讀高中和大學時的體會,給大家打氣:“老師絕不會放棄你們,你們更不能放棄自己!”他要帶著學生們從頭再學,並表示:絕對不會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,航模也成為學生們釋放壓力和增進學習興趣的載體。在實驗室和社團玩得興起的學生們,甚至親密地稱他“振宇哥”。

  經過半年的努力,今年中考時,這個班全班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、筋斗……課後,他與班上其他幾個同學經常圍著老師問東問西,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”。對此,張振宇總是熱情地回應,鼓勵孩子們去追逐自己的夢想。

  農村教師基本秉持同樣的信念:讓孩子走出大山。但孩子們會帶著怎樣的信念走出去呢?這位年輕的95後老師有另外一個擔憂:目前,農村的留守兒童很多,尤其是在網路化時代,不少孩子都喜歡網紅,因為網紅可以輕鬆賺錢。

  展示科學魅力的航模,或許是解決這種擔憂的一個方案。

  張振宇曾召集學生們耐心操控無人機繞著前面3座大山,拍攝家鄉美麗的山水畫卷;也不厭其煩地指導一批批新生入門、“深造”。

  “老師,我們將垂直尾翼和水準尾翼翻轉過來進行組裝後,飛機不僅能飛了,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。他為學生的大膽判斷、創新嘗試、團結協作而暗喜。

  工作之餘,他也不斷充電、鑽研學習,和原來結識的航模愛好者們合作,從飛控到無線電,從電力設備、動力設備到輔助材料,從工具製作到模型調試,逐個攻破。

  固定翼飛機的飛控是超視距的,其飛行穩控需要陀螺儀將高度、位置、電流等數據傳送給晶片,由其控制電機,形成自主的駕駛能力。其難點不僅在於要根據GPS信號調整自主返航,更關鍵的是要對其中穿越機的xyz三軸信號實時識別,並不斷發出指令控制電機。

  他們甚至搞定了固定翼飛機的垂直起降,解決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利。

  溈山學校校長鐘凱對張振宇的舉動讚賞有加,不僅從每年有限的經費中撥出6萬-7萬元襄助,更設法從朋友處拿到贊助,買來一台3D印表機。

  “這讓教學升級了!3D印表機讓孩子明白了:我們可以自己去設計、創造很多東西!”張振宇説。

  幾年來,張振宇帶著學生們攻克了一個個難關,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,接連斬獲寧鄉市創客大賽特等獎、湖南省航模航空大賽優秀獎、飛向北京航模大賽一等獎……

  追光而遇,沐光而行。“鄉村科普教育就像是一道微光,把孩子們的科學夢想點亮,為他們打開大山外那片未知的奇妙世界。”鐘凱説。

來源:中青報·中青網    | 撰稿:洪克非    | 責編:丁薩    審核:張淵

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