95后教師帶孩子們“飛”出大山 自制無人機點亮鄉(xiāng)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(qū)師生自主研發(fā)的大型固定翼飛機,承載著無數期盼,從湖南省寧鄉(xiāng)市溈山學校的天臺啟程,飛往寧鄉(xiāng)市區(qū)。往返160公里后,它帶著全程錄像,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,沖出環(huán)繞身側的群山,在95后青年教師張振宇的帶領下,一群在寧鄉(xiāng)山區(qū)最偏僻鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(xiāng),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,從大山走出去,走向更大的世界。
怎么讓學生愛上課堂
溈山鄉(xiāng)地處寧鄉(xiāng)西部山區(qū),距寧鄉(xiāng)市區(qū)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(xiāng)最偏遠的龍?zhí)镦?zhèn)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,利用課余時間帶著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(qū)學校成為時尚。
讓航模飛行器在大山里起飛,并非張振宇的一時興起。
2017年,剛從湖南第一師范學院數學與應用數學專業(yè)畢業(yè)的張振宇,被分配到龍?zhí)镦?zhèn)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(xiāng)鎮(zhèn)學校一樣,龍?zhí)飳W校的教師隊伍年齡結構兩極分化嚴重,中間斷層明顯。由于條件相對艱苦,一些社會招聘的年輕教師做滿3年后往往申請調往他處,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(wěn)定,數學、物理、化學更是成為不少孩子們的“絆腳石”。
“龍?zhí)锂數亟洕鷹l件落后,留守兒童比例近七成。鄉(xiāng)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。對于需要理科思維的數學和物理,很多學生不愿意學,甚至不少學生產生厭學情緒。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。
在和山里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里的實驗。
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。一個個接上電路后,他讓學生觀察記錄發(fā)光的亮度并核對燈泡的價格,讓孩子理解到錢的多少與燈泡功率大小并沒有直接關聯(lián)。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?!皾L燙的白熾燈外殼讓大家立刻明白了電阻和功耗的問題?!彼f。
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,于是招呼學生們用家里的羊角錘釘釘子,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?!睆堈裼钫J為需要尋找一個新的載體——它能激發(fā)學生們發(fā)現問題,然后去思考和創(chuàng)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,并邀請他和另外一位同事到北京學習一星期。
這一周的學習讓張振宇受益匪淺。成系統(tǒng)的教學體系,打開了“熬”在山窩窩里的張振宇的視界——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,并在有關部門備案后,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。
這些硬件的來源可謂五花八門——既有幾個發(fā)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?zhí)镦?zhèn)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(qū)學校需要這類科普課堂。
對山區(qū)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,并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制作出航模飛行器,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(fā)展演變,產生了對飛向藍天的向往與對科學的熱愛。
“無人機要飛起來,就與流體力學、地面磁場、天氣等因素有關?!睆堈裼钫f,航模課程有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)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(chuàng)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
隨著課后服務航模班的推進,張振宇發(fā)現,那些成績一般的孩子,在動手制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,也愿意跟隨著慢慢走進課堂,并有了極大的進步。
龍?zhí)镦?zhèn)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(xiāng)村做一番事業(yè),竭盡所能不放棄任何一個學生。該校依托鄉(xiāng)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:盡量挑選那些快要輟學,甚至不怎么愿意來學校,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。對于一些有畏難、厭學情緒的孩子,老師們不愿意放棄。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(fā)現金母給兒子買了一架昂貴的大疆無人機,于是心里一動。
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?!盀槭裁床坏綄W校航模班里自己動手做呢?不用花錢?!睆堈裼町攬稣故玖耸謾C里各種固定翼、旋翼的無人機視頻。
小金將信將疑。后來因為無人機摔壞了,他來到學校向老師求援,隨后被帶回了教室。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(yè)的孩子漸漸著迷于飛機里的電路構造: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(xiāng)十中。
類似的故事比比皆是。
在一撥青年老師的拼搏下,龍?zhí)飳W校的風貌有了極大改觀。該校還連續(xù)4年奪得寧鄉(xiāng)市義務教育綜合質量一等獎。2021年的中考,成績向來落后的龍?zhí)镏袑W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多年歷史的寧鄉(xiāng)一中,創(chuàng)造了歷史。
今年年初,接到調任通知后,張振宇把航模社團的全套家當從大山那頭的龍?zhí)飳W校,搬到了大山另外一頭的溈山學校。
教九年級物理的他發(fā)現,在溈山學校帶的學生情況比龍?zhí)飳W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,并表示: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?zhí)锏哪J桨徇M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。每次放飛無人機后,他久久不能入睡,忍不住和寢室同學繼續(xù)深聊:平飛、繞“8”字、筋斗……課后,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,以后想當一名飛機制造師, “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后老師有另外一個擔憂:目前,農村的留守兒童很多,尤其是在網絡化時代,不少孩子都喜歡網紅,因為網紅可以輕松賺錢。
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(xiāng)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平尾翼翻轉過來進行組裝后,飛機不僅能飛了,還可以實現打轉的‘特技’?!币淮魏侥Un后,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(chuàng)新嘗試、團結協(xié)作而暗喜。
工作之余,他也不斷充電、鉆研學習,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,從工具制作到模型調試,逐個攻破。
固定翼飛機的飛控是超視距的,其飛行穩(wěn)控需要陀螺儀將高度、位置、電流等數據傳送給芯片,由其控制電機,形成自主的駕駛能力。其難點不僅在于要根據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,并不斷發(fā)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(huán)境無法方便起降固定翼飛機的問題,并成功申請了國家發(fā)明專利。
溈山學校校長鐘凱對張振宇的舉動贊賞有加,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,買來一臺3D打印機。
“這讓教學升級了!3D打印機讓孩子明白了:我們可以自己去設計、創(chuàng)造很多東西!”張振宇說。
幾年來,張振宇帶著學生們攻克了一個個難關,制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(chuàng)類大賽。這群山里娃,接連斬獲寧鄉(xiāng)市創(chuàng)客大賽特等獎、湖南省航模航空大賽優(yōu)秀獎、飛向北京航模大賽一等獎……
追光而遇,沐光而行。“鄉(xiāng)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?!辩妱P說。
中青報·中青網記者 洪克非 來源:中國青年報
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