继2024年5月5日与6月6日“冯如号”空天工程教育课程建设第一、第二次研讨会之后,7月7日,广东华侨中学空天工程团队就课题开展进行了第三次研讨,本次研讨以“跨学科、课程进阶”为重点。课程研究在“共同体视阈下,言‘大、中’衔接”主题研讨的基础上,确定以四个板块(固定翼、无人机应用、航天器发射、天文观测)作为研究方向,今次,旨在深入探究“跨学科融合教学范式”。
一、承上启下 优化“冯如号”空天系列课程
何苗嫚老师主持会议,徐斌老师介绍了课题,研讨会的序幕逐渐拉开。研讨会分两部分(主题发言和主题交流),以“跨学科融合项目化教学”为主题的研讨会有四大内容,分别是:针对飞行器的动力系统设计螺旋桨教学案例;针对无人机的控制系统设计与PDI相关教学案例;针对航天器发射设计的滑翔固定翼教学案例的研讨;优化《天文观测》教学案例的研讨。
二、主题发言 深度与广度并重
主题一“特色学校在空天工程项目开展经验小结” 由广州培正中学通用技术正高级教师邓小华老师主讲。他做了主题为《通用技术学科中融入空天工程元素的思考——基于航空特色学校工作开展》的分享。分享结束后,吴德芬老师进行了回应和拓展,她指出:“首先,做航空器,是一个载体,可以把与航空元素相关的融合起来;其次,空天比赛只是课程评价体系里的一部分,广东华侨中学空天工程团队会选择赛事来参加。”
主题二“基于飞行器上的桨叶设计”环节,有两位老师进行分享。广州第四中学通用技术高级教师黄文忠老师主讲了《竹蜻蜓的设计制作》,刘劲老师主讲了《基于拉力测试下的轻木螺旋桨设计制作》。
黄文忠老师提出自己下一年的展望——展示出“竹蜻蜓飞行效能测试工具”。吴德芬老师表示很期待,并补充道,空天工程项目里的飞行器模型制作,是为了让学生在“做”中“学”,但期望依旧采用低成本,促进学生多试验,并降低试错成本。航模刘劲老师当场展示了广东华侨中学通用技术课用的“发动机拉力计”,“发动机拉力计”引起了很多专家的好奇。
为了让大家更详尽地了解,邹继军老师对轻木螺旋桨的制作进行了补充。
主题三“如何利用 PDI 进行任务执行”环节,有两位老师主讲——清华附中湾区学校通用技术高级教师凌星星老师分享了《闭环控制设计——基于旋翼无人机的 PDI 控制为例》,邹继军老师分享了《PID在航空科技课程中的教学意义》,他阐述自己对“飞行器与 PDI ”在现场实践的理解。
听完发言后,吴德芬老师提问:“能不能结合案例和视频,做一个视频,直观地显示控制?”凌星星老师回答:“巡线小车走黑线,开关控制比较有把握,PID算法可以提早控制,但PID是闭环控制系统,在航空科技中应用,程序要写代码。”
邹继军老师就自己对学生现场操作情况的观察思考,表达了对PID的认识:P是控制精度,I是响应速度,D是稳定性。他尝试以射击为例说明PID数值间的关系:1.目标定点、射击位置定点;2.目标定点、射击位移动;3.目标移动、射击位移动。他指出:P值过大会出现抖动,P值过小会出现摆动;I值过大操控灵敏,I值过小操控迟缓;D值过大处理器能耗高,对应控制设备能耗与损耗大,D值过小无法充分发挥硬件最优效果。邹老师讲解语言通俗易懂,将高深的科技变成了科普。空天课程的意义是什么?“用最简单的方法,让不懂飞行的学生,对飞行产生兴趣”,这是“冯如号”空天课程的专业追求。
主题四“如何利用水火箭实现助推航天器的难点突破”环节,广州市番禺区大龙中学通用技术高级教师祝声彦老师分享了《水火箭的制作设计》,他带来了自己研发制作的发射器并现场演示,这将研讨会气氛推向了高潮。
三、主题交流 传统工具和科技工具各美其美
主题交流前,大家对这个传统工具充满了好奇,这是一个手工锻造的牢固性可以持续30年的发射器。
真是“无心插柳柳成荫”!本研讨会旨在研讨大、中衔接课程内容的进阶,随着研讨的深入,我们也触及到航模助推的工具及其效能的探讨,不可否认,这次是空天课程向纵深发展的里程碑,多样的工程机械类工具和测评工具必将助力课程进阶!在场的专家们各家争鸣,和而不同。凌星星老师在讲“PID在航空科技课程中”时曾推崇电子控制的工具;但黄文忠老师也曾表示,在效能为王的时代,哪一个工具更能提质增效,哪一个就好,真可谓传统工具和科技工具各美其美!
通用技术学科本身就是工程素养教育最重要的学科载体,广东华侨中学空天工程团队的课题“共同体视角下空天工程教育课程建设研究——基于广州市科技特色夏令营(2022-2025)的实践探索”以广州市科技特色夏令营为主要平台,借助通用技术的引领,实现跨学科融合的项目化教学。依托“通技本色”将“大、中衔接的项目化”教学,推向高质量发展的道路,将再一次擦亮广东华侨中学“空天特色”的品牌!
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