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[人工智能普及教育]基于吸管结构的创意航天器模型设计与搭建

文_胡 静/北京市第三十五中学

2023-12/总第333期

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项目背景

航天知识在普通高中物理、地理、通用技术等学科中均有出现,比如《物理》必修2中的“万有引力与航天”模块,《地理》必修1“宇宙中的地球”模块研究探讨的是“火星基地应该是什么样子”,《数学》的圆锥曲线部分也多次提到了航天器轨道。但是,由于航天科技涉及很多交叉学科,综合性强、难度大,且受限于师资、资源等条件,中小学课程中与之相关的教学内容较少,主要以科普讲座形式出现,形式单调,难以激发学生的兴趣,偶见的探究性课程又因为航天领域的主题离学生生活和学习很远,同时缺乏在地球环境中验证某个问题解决方案的可行性[1],导致课题难度过大,很难持续深入开展。针对上述问题和现状,本项目设计开发了基于吸管结构的创意航天器模型设计与搭建,以项目式课程形式开展,以航天知识为背景,以模型设计制作为载体,采用任务驱动方式激发学生兴趣,难度适中,较为适合在中小学开展。


项目简介

本项目带领学生走进航天世界,利用吸管及其连接件完成创意航天模型的结构设计与制作,然后利用Mixly图形化编程软件实现对Arduino开发板的控制,完成创意航天器电子功能部分的设计制作。


项目活动设计

任务1.航天基础知识调研与学习

航天基础知识学习

学生在学校航天实验室或教室学习、了解航天基本概念、航天器的分类、功能等知识,或者通过参观航天科技馆等场所开展实践学习,并将学习到的知识整理成PPT或word文档上交。

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天问一号与火星车模型

航天器草图绘制

学生分组并进行组内分工,调研感兴趣的航天器,比如卫星、导弹、火箭、飞船、深空探测器等,重点了解该航天器的结构组成和工作原理,并在此基础上绘制航天器草图,可以选择已有航天器,也可以自行设计创意航天器。要求:详细绘制出航天器的主要部件,并注明各部件的尺寸和作用,可以手绘,也可用电脑绘制。

任务2.航天器结构搭建与创意设计

学习航天器结构设计方法

学生通过阅读相关书籍或在网络上查找资料,学习、了解航天器结构设计的基本方法,查找收集航天器图片,重点观察航天器的外形结构;熟悉吸管及其连接件,学习利用吸管及其连接件完成结构搭建,尝试利用吸管完成立方体、锥体、简易火箭模型等的搭建。

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分组设计并完成吸管创意航天器结构的设计与搭建

学生按照前期设计绘制的航天器草图,完成吸管创意航天器结构的搭建。要求:尽量还原航天器的真实外形与主要结构部件,可尝试利用锡纸、超轻黏土等材料制作并体现航天器的细节部分,包括航天器有效载荷的实现等。


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