科技教育创新成果一等奖：“未来太空车设计与挑战”科教方案

作者

赵立群/天津经济技术开发区国际学校

活动背景

近年来，太空车设计主题活动受到了广泛关注，第九届和第十届全国青年科普创新实验暨作品大赛特别设立了“未来太空车项目”。本项目将竞赛活动进行校本化、系统化、课程化并持续更新，旨在培养青少年对太空探索的热情，激发科技兴趣和创新潜力，丰富科学教育校本课程资源。

活动目标

通过精心设计课程，带领学生探索太空车发展动态与趋势，掌握设计制造关键知识，包括工作原理、结构组成及动力系统等；通过团队形式参与活动，培养学生沟通、协调与合作能力；通过实践体验，学生利用指定或自选的材料，完成太空车设计与制作，挑战行驶与攀爬任务，锻炼动手能力；鼓励学生自主探究与创新，在项目实施过程中发挥创意，培养创新意识与问题解决、信息分析评估和知识运用能力。

活动条件

对象与形式

受众群体初中国际少年科学院社团学生、对该项目感兴趣的其他学生。

组织形式根据项目任务进行小组合作。

学生分组评审监督小组、计分小组、场地组、摄影组、项目组。

实践策略

包括目标明确化、内容结构化、方法多样化、活动实践化、团队协作化、资源校本化、跨学科细化、成果展示化、评价多元化、创新持续化。

实施方法

深化教师对项目的理解，提高课程开发能力；创新教学方法，制订科学课程计划，营造科技活动氛围；利用现有资源搭建校级竞技场地；集中性授课、针对性指导；强调基础设计，鼓励创新迭代。

课堂教学与课后实践相结合，注重探究式学习、问题导向学习，通过太空车测试结果分析与机构优化改进，培养学生自主探究和解决问题的能力。

活动器材

学校配备实验器材、工具及活动场地，教师提供太空车设计模型样例，学生利用配套资源包进行初级设计、实验，再进行迭代更新。

活动内容

活动涵盖了太空车历史、设计原理、动力系统、机械结构设计，以及人工智能拓展等内容，项目任务、活动目标与组织形式如图1所示。竞赛环节2人1队，赛道规格明确，装置设计有严格标准。比赛规则设计为3轮竞技，以直线行进、成功翻越障碍物高度、2次翻越障碍物、用时等信息作为比赛内容。同时，结合创新设计、太空车模型制作、汇报演讲等多方面展示，全面评估学生表现。

图 1 项目任务、活动目标与组织形式

活动过程

准备阶段

确认参与学生范围，调研学生对“未来太空车设计与挑战”活动课程的兴趣，掌握学生能力情况。

针对学生成长特点、认知能力、学习成果预期等进行课程设计，分析活动开展过程中的重点、难点。

根据规则要求，从模型制作、装置测试、赛道障碍物设置、爬高挑战等多个环节进行现场模拟，发现问题后进行综合复盘，完善课程设计细节，尽量兼顾每一位参与的学生。

实施阶段

学生以小组为单位，围绕太空车设计与制作，展开一系列紧张而有序的实践操作，活动安排详见表1。主要过程如下：①小组讨论，进行方案设计；②分组头脑风暴，交流太空车模型设计思路；③准备木板、电池、齿轮等材料，以及小刀、热熔胶枪等工具；④按照设计图纸分组进行模型组装和调试；⑤按照竞赛要求，搭建竞技场地；⑥各小组自行检查测试效果，进行得分核算，测试并参加项目挑战。

总结阶段

主要步骤如下：①学生完成太空车的最终设计和制作，确保所有功能符合预期目标；②学生按照要求提交太空车模型，包括必要的文档和说明材料；③组织展示活动，让学生展示各组太空车的设计理念；④学生自评、互评，教师根据学生的表现和作品，给出评价和建议；⑤教师和学生一起总结分析，讨论项目的成功之处和需要改进的地方；⑥邀请学生分享经验和心得，鼓励学生讨论如何将所学应用到未来的学习和生活中；⑦基于总结阶段的反馈，制订改进计划，为下一个项目或课程的实施提供参考。

图2 教师指导学生完善太空车结构

图3 迭代后太空车质量测定

图4 分组竞赛环节

该项目获得第 38 届全国青少年科技创新大赛科技辅导员科技教育创新成果一等奖

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来源 | 《中国科技教育》2025-01

编辑 | 孟想

审校 | 若惜、朱志安