科技教育創新成果一等獎：“未來太空車設計與挑戰”科教方案

作者

趙立群/天津經濟技術開發區國際學校

活動背景

近年來，太空車設計主題活動受到了廣泛關注，第九屆和第十屆全國青年科普創新實驗暨作品大賽特別設立了“未來太空車項目”。本項目將競賽活動進行校本化、系統化、課程化并持續更新，旨在培養青少年對太空探索的熱情，激發科技興趣和創新潛力，豐富科學教育校本課程資源。

活動目標

通過精心設計課程，帶領學生探索太空車發展動態與趨勢，掌握設計制造關鍵知識，包括工作原理、結構組成及動力系統等；通過團隊形式參與活動，培養學生溝通、協調與合作能力；通過實踐體驗，學生利用指定或自選的材料，完成太空車設計與制作，挑戰行駛與攀爬任務，鍛煉動手能力；鼓勵學生自主探究與創新，在項目實施過程中發揮創意，培養創新意識與問題解決、信息分析評估和知識運用能力。

活動條件

對象與形式

受眾群體初中國際少年科學院社團學生、對該項目感興趣的其他學生。

組織形式根據項目任務進行小組合作。

學生分組評審監督小組、計分小組、場地組、攝影組、項目組。

實踐策略

包括目標明確化、內容結構化、方法多樣化、活動實踐化、團隊協作化、資源校本化、跨學科細化、成果展示化、評價多元化、創新持續化。

實施方法

深化教師對項目的理解，提高課程開發能力；創新教學方法，制訂科學課程計劃，營造科技活動氛圍；利用現有資源搭建校級競技場地；集中性授課、針對性指導；強調基礎設計，鼓勵創新迭代。

課堂教學與課后實踐相結合，注重探究式學習、問題導向學習，通過太空車測試結果分析與機構優化改進，培養學生自主探究和解決問題的能力。

活動器材

學校配備實驗器材、工具及活動場地，教師提供太空車設計模型樣例，學生利用配套資源包進行初級設計、實驗，再進行迭代更新。

活動內容

活動涵蓋了太空車歷史、設計原理、動力系統、機械結構設計，以及人工智能拓展等內容，項目任務、活動目標與組織形式如圖1所示。競賽環節2人1隊，賽道規格明確，裝置設計有嚴格標準。比賽規則設計為3輪競技，以直線行進、成功翻越障礙物高度、2次翻越障礙物、用時等信息作為比賽內容。同時，結合創新設計、太空車模型制作、匯報演講等多方面展示，全面評估學生表現。

圖 1 項目任務、活動目標與組織形式

活動過程

準備階段

確認參與學生范圍，調研學生對“未來太空車設計與挑戰”活動課程的興趣，掌握學生能力情況。

針對學生成長特點、認知能力、學習成果預期等進行課程設計，分析活動開展過程中的重點、難點。

根據規則要求，從模型制作、裝置測試、賽道障礙物設置、爬高挑戰等多個環節進行現場模擬，發現問題后進行綜合復盤，完善課程設計細節，盡量兼顧每一位參與的學生。

實施階段

學生以小組為單位，圍繞太空車設計與制作，展開一系列緊張而有序的實踐操作，活動安排詳見表1。主要過程如下：①小組討論，進行方案設計；②分組頭腦風暴，交流太空車模型設計思路；③準備木板、電池、齒輪等材料，以及小刀、熱熔膠槍等工具；④按照設計圖紙分組進行模型組裝和調試；⑤按照競賽要求，搭建競技場地；⑥各小組自行檢查測試效果，進行得分核算，測試并參加項目挑戰。

總結階段

主要步驟如下：①學生完成太空車的最終設計和制作，確保所有功能符合預期目標；②學生按照要求提交太空車模型，包括必要的文檔和說明材料；③組織展示活動，讓學生展示各組太空車的設計理念；④學生自評、互評，教師根據學生的表現和作品，給出評價和建議；⑤教師和學生一起總結分析，討論項目的成功之處和需要改進的地方；⑥邀請學生分享經驗和心得，鼓勵學生討論如何將所學應用到未來的學習和生活中；⑦基于總結階段的反饋，制訂改進計劃，為下一個項目或課程的實施提供參考。

圖2 教師指導學生完善太空車結構

圖3 迭代后太空車質量測定

圖4 分組競賽環節

該項目獲得第 38 屆全國青少年科技創新大賽科技輔導員科技教育創新成果一等獎

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來源 | 《中國科技教育》2025-01

編輯 | 孟想

審校 | 若惜、朱志安