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1.航空科普进行STEM教育内容分析
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1.1航空科普传统教育内容与形式
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1.2融合STEM教育的航空科普创新内容与形式
航空科普和STEM四科简单的融合，即形成机械性的航空科学、航空技术、航空工程和航空数学概念来解读内容。
1.2.1航空科学。是认识航空器、解释航空飞行规律的科学。主要包括自然环境下的各种航空器知识和各类航空器飞行所处的自然环境知识，包括航空飞行的各种基本原理，也包括航空科学演变的过程及未来的航空器探索所需要掌握的科学知识。
1.2.2航空技术。在制造航空器过程中所运用到方法、措施、手段和技能。仅从航空飞机角度解读航空技术，即完成飞机飞行性能、稳定操纵和机动飞行等要求的各个部件，包括飞机构造，航空材料及制造工艺等全方面的工艺技巧、劳动经验、信息知识和实体工具装备，也包括具体相关的技术人才、技术设备和技术资料等。
1.2.3航空工程。在研究、开发、设计、施工、生产、操作、管理等航空器过程中对飞机的结构、内部的设备产品、系统和飞行过程等方面进行系统全面的应用过程。
1.2.4航空数学。在研发制造航空器过程中需要对数量、结构、变化、空间以及信息计算的数学。
1.3科普融合STEM教育分析
场馆科普注重“四科”的科学知识、科学技术、科学方法、科学精神的大普及与传播，侧重于主体本身，很难评估。而STEM教育注重“四课”的科学、技术、工程、数学知识的掌握与运用，多关注于受众体，有明确的目标性和针对性。
从内容与形式来分析，一个面面俱到；另一个是专一精重技术工程。所以说，STEM教育是更注重科学本身，对航空应用型科普来说，专业的航空技术与工程是科普教育更有内涵和质量，两者结合使场馆科普目标更清晰，方向更明确，工作更具体，实效更到位。
既然STEM是科学、技术、工程、数学四科相互碰撞、相互支撑、相互补充、共同发展的基础上才能获得的技能和认知，故在航空科普实践中，不断完善和提升STEM教育中的内涵，才可以超越简单机械化的融合达到新的高度，并突破形成航空科普STEM教育的新体系。
2.航空科普进行STEM教育的思路与方法
科普场馆与学校教育是互补关系，创新科普场馆在教育侧重点和实施方法，尤其在工程和技术活动方面尽可能发挥出其自身的特点，不仅需要用讲解、讲座等灌输教育，也需要强调推理、辩论、实践等科学方法的运用，也不可能放弃数学这门重要工具的解读。为此，要系统地把STEM教育运用到场馆科普之中也有一定的难度和要求。
2.1场馆建立STEM教育的策略：
把STEM教育做为场馆教育创新和提升的战略考虑，第一阶段的实施方法是从思维改变和基础完善上着手，即在航空科普过程中，需要STEM四课理念与方法的加入，包括硬件提升和软件的能力保证；第二阶段是进行场馆STEM教育的二手准备，是与校方相结合的STEM教育配套准备和自身具有STEM教育能力的双重功能，主要是完成航空科普进行STEM教育的课件和师资的准备；第三步才是具体的实施、完善和提升工作的落实，以及后阶段的评估总结与反馈等。在具体落实中，场馆要创造制造问题和解决问题的环境和氛围，即是场馆硬件上的要求；第二是场馆有解决学生问题和解答困惑的能力和方法，即是场馆软件上的要求。
2.2 STEM教育活动课件设计思路与方法：
2.2.1提出问题。结合自然现象进行探究，并根据不同知识段提出简易至不同难度的航空知识题。如：“鸟为什么会飞行”与“飞机飞行的奥秘”作为线索设计。
2.2.2观察分析。用科学的态度和方法进行实验分析，用数学的工具进行记录整理。如：鸟类、昆虫等飞行类动物的翅膀进行观察分析，推究空气动力学中的某个理论。
2.2.3实践制作。结合技术与工程内容进行动手做的实践活动。如：我们一起造小飞机。
2.2.4延伸拓展。进行梳理和归纳，可以系统化的总结，形成或书页、口头的报告。如：探索“翅膀”的奥秘。
2.2.5新的问题。引出深层次的问题，进行下一次的解决。如：怎么让飞行更高，时间更长。
3.航空科普进行STEM活动内容设计的案例分析《橡筋动力模型飞机的课件设计》
以上海航宇科普中心航空科普STEM教育活动之橡筋动力模型飞机的策划为例，定位于小学级STEM教育活动的课件设计，主要包括目标与任务、实践与课程、开发与评估等方面的要素。
橡筋模型飞机是航空模型中重要的成员之一，也是飞机的前身。由机翼、尾翼、机身和橡筋为动力的四大部分组成，即用螺旋桨驱动的一种自由飞行类模型飞机：飞行前先缠绕橡筋储存能量，带动螺旋桨旋转产生拉力，使飞机升空，橡筋能量用完，模型随风缓缓滑翔而下。
3.1目标与任务
3.1.1案例主题：模型飞机飞行之橡筋动力
3.1.2内容与任务：掌握制作橡筋动力模型的工艺与技术；了解飞机构件、势能与动能知识；学会试飞与调整过程中的问题分析能力；用数据分析出最佳动力的能力。
3.1.3科学（S）：掌握飞机结构、原理；了解机翼形状对飞机飞行的意义。
3.1.4技术（T）：掌握制作方法、技巧和制作过程；熟悉制作工具的配合使用；了解不同材质的性能。
3.1.5工程（E）：掌握装配先后顺序，完成成品的工艺过程；学会调试部件，让飞机飞行更高、更远、时间更长等改进技能。
3.1.6数学（M）：橡筋扭圈数、重量与最佳飞行动力的关系。
3.1.7其他：确保知识和能力目标达成的同时，还需要时时激发学生对航空知识及模型制作的兴趣等情感目标的实现。
3.2实践与课程
教学时可根据初级年龄中的差异性，进行选择性目标与任务内容的授课，主动权掌握在师资的能力方面，在此强调师资要求的重要性。
3.2.1思考问题。走进上海航宇科普中心场馆，提出飞行动力的相关问题。如：飞机滑行需要什么力？飞机为什么会飞？飞机这么重是什么力让它上天的？飞机在天上还受到哪些力作用？飞机为什么会怕飞鸟的撞击？等等。
3.2.2视频授课。已制作成“飞机为什么会飞？”的授课视频，主要讲解一些知识和飞行原理，并提出日常生活中可以进行飞行游戏或玩具的动力要求，即解读飞行需要动力这个综合性问题，以及空气动力学这个概念。
3.2.3动手制作。由模型制作老师进行授课，与学生一起制作橡筋动力模型飞机，并在制作过程中讲解关于制作技术，制作工艺，数学运用等多方面知识：如：为什么最后安装起落架？为什么机翼两侧要对称？不对称会出现什么现象？扭橡筋圈时要根据橡筋长短判别圈数？少扭圈数不产生动力等等知识。还可以根据情况导入一些航模、航空发展史，飞机结构和功能等相关内容进行科学普及。
3.2.3.1阅读与理解制作模型说明书的基本能力：学会阅读图纸；解读视图涵义；了解模型材质要求；对有难度的说明耐心和坚持弄懂的态度。
3.2.3.2掌握基本的制作方法：了解制作的顺序要求；学会不同材质需要不同的工具配合；对橡筋动力这一材质要重点研究，掌握易断特性，不易打结等问题进行分析；学会橡筋打结这一技能；学会使用粘贴组合手法；学会安装起落架等部件技巧与组装；学会给飞机外型进行设计。
3.2.3.3解读飞机的主要构成，掌握橡筋动力模型飞机的特点：了解飞机的机身、机翼、起落架、尾翼等部件的功能特性；掌握橡筋势能与动能的互相转化原理，扭圈数越多，动能就越大，但橡筋易断问题，橡筋的扭圈数有个最大限值，即250圈以内即为合理，若小于60圈则动力就会不足，故需要在试飞中进行摸索和总结。
3.2.3.4研究与分析：理解动能与势能及转化关系：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，具有势能，这种弹性势能如卷紧的发条，可与动能直接相互转化。通过理论与实践的结合，掌握了扭圈数与动力的关系，橡筋动力足够强度为前提下，扭圈数越多动力就会越足。
3.2.3.5实际操作与理解：掌握放飞操作技术，按顺时针方向绕好橡筋动力后，左手控制螺旋桨，右手捏住机身翼台中间。双手自然上举，机头上翘约15度左右迎着风，机翼稍向右倾斜，先放左手，同时略大于手掷滑翔速度向前掷出模型，若以30度的爬升为最佳姿态。
找到扭紧圈数与最佳橡筋寿命和动力的关系，用数据进行论证，如设计《橡筋模型飞机
试飞调研表》表格进行分析：
圈数 | 0——无动力投掷 | 50——检验飞行姿态 | 150 | 200 | 250 |
调 试 记 录 | 调整重心与整体平衡 | 处理头与翼的前后关系，寻找爬升的最佳角度。 | 大动力放飞之一 | 大动力放飞之一 | 大动力放飞之一 |
拓 展 记 录 | |||||
3.2.3.6总结装配工艺经验，提出相关注意的问题；
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3.2.4试飞拓展。根据年龄层次的不同，可调整试飞讲解的难易度。掌握波状飞行表示头轻，可向后移动翼台；若向下俯冲表示头重，则需要将翼台向前移动；如发现模型飞机盘旋半径过小，可调整尾翼，切一小口向相反方向弯曲；若飞行时出现左急或右急转弯，可向相反方向微量调整垂直尾翼；若飞行时出现急上拉翻或向下俯冲，可向相反方向微调整水平尾翼……在试飞过程中不断总结经验，理解和学会相应的模型制作技术和飞行技能，如：垂直分析、对称分析、位置分析、试飞分析、螺旋桨分析等。同时也可以进行新问题的提示，让学生们回家进行学习和研究，如“失速”、大动力时的橡筋润滑处理等科学分析、工艺要求的拓展与思考。
3.2.5其它方面。也可能进行一些比“飞的高与时间长”、“飞的远”、“飞的漂亮”等要求的趣味性飞行比赛活动，增加模型制作与航空科普STEM教育的乐趣性。
3.2.6思索新问题。每次课程不必面面俱到，根据本次侧重点提出另外侧重的问题留给学生，让学生带着问题而来，在此解决问题，并带着新的问题回家，进行再深一步的学习。如飞机上发动机的动力是怎么产生的？除橡筋动力之外还有其它可产生动力的材质？橡筋的重量与飞行的时间之间的关系?包括“我和橡筋飞机的故事”的心得等叙述，以及关于橡筋飞机的研究小论文等拓展性的开发。
图为学生们参观听讲飞机的奥秘
图为学生们欣赏飞机诞生故事的视频
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图为模型老师讲解制作技巧 图为学生们认真制作飞机模型
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图为学生们在交流飞行问题 图为学生们在总结飞行技巧
3.3开发与反思
此课程设计内容为半天时间，约2-3小时。以自我学习与授课讲解、动手制作相结合，掌握飞行知识与飞行原理，主要是动力飞行的科学技术；以动手制作与工艺要求相结合，掌握科技工程能力；以试飞经验与数据分析相结合，掌握思维分析与实践的操作能力，包括数学的运用要求；以兴趣与课程相结合，培养热爱航空的情结和学会探索的能力。
开发和反思的关键还是在于师资能力的要求，首先是对航空科普的热情是重要的动力，其次具有教育的多方法技能和全面的航空知识综合能力，还要有不断提升、总结、创新的欲望和能力。
4结束语
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作者：胡鑫川2019
《第十二届海峡两岸科普论坛论文集》福州
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