中小学航空科普创客实验室建设方案

一、建设背景与意义

在国产大飞机翱翔天际、航空航天事业飞速发展的时代背景下，航空工业作为国家综合实力的重要表征，蕴含着激发青少年科学梦想、培育创新人才的宝贵资源。当前，中小学教育正大力推进核心素养培育，聚焦学生科学素养、工程素养和技术素养的提升，而航空科普作为跨学科、实践性极强的教育载体，恰好契合这一教育目标。

建设中小学航空科普创客实验室，打破传统课堂的局限，将抽象的航空科学知识转化为可感知、可操作、可创造的实践体验，搭建“理论学习+动手实践+创新创作”的一体化平台。既能点燃青少年对航空科技的兴趣，传承航天航空精神，培养学生的探究能力、动手能力和创新思维，又能落实“双减”政策下课后服务的多样化需求，为国家航空航天领域储备后备人才，助力“培养从小热爱航空的中国人”这一目标落地。

航空科普创客实验室

二、建设目标

打造一间集“科普教育、动手实践、创客创作、赛事孵化”于一体的航空科普创客实验室，适配小学、初中不同学段学生的认知特点，构建阶梯式育人体系，让学生在沉浸式体验和创新性实践中，了解航空知识、掌握创客技能、激发航空梦想，培养具备科学精神、工程思维和创新能力的新时代青少年。

1.知识目标：帮助学生了解航空发展史、飞机基本结构、飞行原理、航空材料等基础科普知识，知晓国产大飞机等国家航空重大成就，树立科技报国的理想信念。

2.能力目标：培养学生的动手操作能力、逻辑思维能力、团队协作能力和创新创作能力，能独立完成简单航空模型的设计、制作与调试，初步掌握3D建模、编程控制等创客技能。

3.素养目标：传承严谨求实、协同攻坚、创新突破、勇于担当的航空精神，激发学生对航空科技的探索热情，培养科学探究的兴趣和坚持不懈、勇于尝试的品质。

4.成果目标：形成特色航空科普课程体系，培育一批航空小达人，产出优秀航空创客作品，打造学校航空科普教育特色品牌，推动航空科普与中小学教育深度融合。

三、建设原则

1.适龄适配原则：结合小学、初中学生的认知规律和动手能力，分学段设计课程内容和实践项目，小学侧重兴趣启蒙和简单拼装，初中侧重原理探究和创新创作，避免内容过难或过于简单。

2.科普与创客结合原则：既要注重航空科普知识的传递，让学生了解“是什么”“为什么”，也要强化创客实践，让学生动手“做一做”“创一创”，实现“学思用贯通、知信行统一”。

3.安全性原则：实验室布局、设备选型、实践项目均以安全为首要前提，选用无毒、无危险、易操作的器材，设置安全防护设施，制定完善的安全管理制度，杜绝安全事故发生。

4.实用性与前瞻性原则：兼顾当下教学需求，选用成熟、易用的设备和课程资源，同时预留升级空间，融入VR、模拟飞行等前沿技术，契合航空科技发展趋势和教育创新方向。

5.协同育人原则：联动高校、航空企业、科普场馆等资源，构建“学校—基地—企业—高校”协同育人网络，引入专业力量，丰富科普形式和实践内容。

四、航空创客实验室布局

结合航空科普创客的核心需求，将实验室划分为5个功能区域，各区域相互关联、互不干扰，实现“教学、实践、展示、创作”一体化。

1. 航空科普展示区

位于实验室入口处或一侧，作为学生的“入门启蒙区”，营造浓厚的航空科普氛围。墙面张贴航空发展史海报、飞机结构示意图、国产大飞机C919等重大航空成就图片、航空科学家事迹介绍；展示区摆放不同类型的飞机模型（固定翼飞机、直升机、无人机、C919科普模拟舱缩略模型）、航空器材实物（螺旋桨、机翼、起落架），搭配图文说明，让学生直观了解航空知识。同时设置互动显示屏，播放航空科普视频、飞行原理动画、航空赛事精彩片段，实现沉浸式科普体验。

2. 理论教学区

设置可容纳50-60人的桌椅，桌椅采用可移动设计，便于分组讨论和实践操作。配备多媒体教学设备（投影仪、交互式电子白板、音响），用于开展航空科普理论教学、创客技能培训、作品点评等活动。墙面可张贴飞行原理公式、航空创客实践步骤、安全操作规范等内容，方便学生随时查阅。

3. 创客实践区

作为实验室的核心区域，用于学生开展航空模型制作、编程调试、创新创作等实践活动。划分若干小组操作台，每个操作台配备工具盒（剪刀、胶水、螺丝刀、钳子、卷尺等）、航空模型套件、3D打印机、激光切割机、单片机、传感器等设备。同时设置材料存放柜，分类存放航空模型材料（轻木、泡沫板、塑料件、电机、电池、导线），便于学生取用和管理。实践区设置安全防护网、防护眼镜等设施，防范操作过程中的潜在风险。

4. 模拟飞行体验区

（1）基础体验区

基础体验区配备10套简易飞行模拟设备。电脑终端选用搭载酷睿i5处理器、16G内存、6G独立显卡的台式机，确保入门级模拟飞行软件流畅运行。模拟摇杆采用人体工学设计，握感舒适，按键布局简洁，便于新手快速上手。软件方面，搭载专为航空科普研发的模拟飞行软件，简化操作界面，仅保留核心的飞行姿态控制功能，包括俯仰、滚转、偏航等基础操作。软件内置丰富的教学关卡，从认识飞机基本部件开始，逐步引导学员掌握起飞、直线飞行、转弯、降落等基础飞行技能。每个关卡都配有详细的语音讲解和动画演示，帮助学员快速理解飞行原理。同时，软件设置实时评分系统，根据学员的操作精准度、完成时间等进行评分，激发学员的学习兴趣和竞争意识。

简易飞行模拟设备

（2）进阶教学区

进阶教学区引入2套塞斯纳172模拟器，每套模拟器配备四人驾驶位，满足小组教学需求。模拟器严格按照真实塞斯纳172飞机1:1复刻驾驶舱布局，包括四座座椅、机械式仪表盘（空速表、高度表、姿态仪等）及可选的G1000玻璃座舱触控屏。飞行摇杆操纵机构主要实现对飞机俯仰和横滚的控制，驾驶盘用铝板数控加工成型后喷塑处理，实现对驾驶盘的外形和操纵仿真;脚蹬主要实现方向舵偏航控制与主轮刹车控制，通过传动机构实现联动，操作方式与真机一致;功能开关与面板，如点火开关、燃油泵、襟翼手柄、油门/混合比/等，均采用真实物理按键，触感与真实飞机一致。

软件搭载专业级模拟飞行软件，整合了空气动力学、气象学与航空电子逻辑，构建出高度拟真的虚拟飞行环境。软件内置全球各地的真实机场数据和地形地貌，支持模拟不同气象条件下的飞行，包括晴天、阴天、雨天、雪天、大风等，学员可在各种复杂环境中提升飞行技能。教学过程中，专业教员可通过后台教员的控制系统系统实时查看学员的操作数据，包括仪表扫描频率、操作指令等，并及时给予指导和纠正。

塞斯纳172模拟器

（3）高阶体验区

高阶体验区配备1套C919模拟器和1套空客A320模拟器。C919模拟器采用1:1仿真座舱，全面还原国产大飞机的驾驶布局和操作逻辑，配备先进的航电系统和触控显示屏，能高精度模拟C919飞机在各个飞行阶段的表现，包括地面滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进近和着陆等流程。同时，模拟器可模拟冷舱启动操作、目视飞行、仪表飞行，以及在特殊气候条件下的飞行情况，支持自动驾驶飞行和导航飞行等功能，让学员深入了解国产大飞机的先进技术和操作特性。

空客A320模拟器则精准复刻空客A320型飞机的驾驶舱，能真实模拟飞机的地面操作和空中飞行特性。模拟器配备三通道高清投影系统，提供180°环幕视景，配合3D音效系统，营造出沉浸式的飞行体验环境。学员可在模拟器中体验大型民航客机的驾驶流程，感受不同飞行阶段的操作要点和技巧。

C919模拟器

5. 作品展示与荣誉区

用于展示学生的航空创客作品（自制飞机模型、无人机改装作品、航空创意设计图、编程控制模型），设置展示架、展示柜，标注作品名称、作者、创作理念。同时展示学生参与航空科普竞赛、创客大赛的获奖证书、荣誉奖牌，营造“比学赶超”的良好氛围，增强学生的成就感和自信心。此外，可设置“我的航空梦”留言区，让学生写下自己的航空梦想，激发学习动力。

五、设备与器材配置

设备器材配置遵循“适龄化、实用性、安全性、前瞻性”原则，分学段、分功能配置，兼顾教学、实践和创作需求，同时预留升级空间。

（一）科普展示类设备

1.飞机模型：固定翼飞机模型（滑翔机、战斗机）、直升机模型、无人机模型、C919科普模拟舱缩略模型、飞行者一号飞机模型，每种模型配备若干，涵盖不同类型和尺寸。

2.实物器材：螺旋桨、机翼、起落架、发动机模型、传感器、单片机等，用于学生观察和实践操作。

3.互动展示设备：互动显示屏（55寸及以上）、投影仪、音响、航空科普视频资源包、航空知识库系统（涵盖航空知识、航空人物、航空机型等内容）。

4.宣传物料：航空发展史海报、飞机结构示意图、航空科学家事迹海报、航空安全宣传海报、国产航空成就展板。

（二）理论教学类设备

1.多媒体设备：交互式电子白板、投影仪、音响、电脑（教师机1台，学生机若干，满足分组教学需求）。

2.教学辅助器材：白板笔、马克笔、黑板擦、教学课件（航空科普、创客技能）、航空科普书籍、实验记录本。

（三）创客实践类设备

1.模型制作工具：每组配备工具盒（剪刀、胶水、双面胶、螺丝刀、钳子、卷尺、美工刀、砂纸），配备足够数量的备用工具。

2.模型材料：轻木、泡沫板、塑料件、卡纸、电机、电池、导线、螺旋桨、起落架、遥控器（用于无人机、遥控飞机模型）。

3.创客设备：3D打印机（2-3台）、激光切割机（1-2台）、单片机开发板、传感器（温度、湿度、距离传感器）、编程软件（Scratch、Python）、电机拉力测试台。

4.存储设备：材料存放柜、工具柜、作品存放架，用于分类存放器材、工具和学生作品。

（四）飞行体验与调试类设备

1.模拟飞行设备：基础体验区配备10套简易飞行模拟设备。进阶教学区配备2套4座塞斯纳172模拟器（六自由度），高阶体验区配备1套C919模拟器或1套空客A320模拟器（固定基座）。

2.试飞调试设备：莱特兄弟风洞复原模型（1台）、无人机（若干，分学段选用小型、易操作型号）、飞行防护围栏、风速仪、拉力测试仪。

3.安全防护设备：防护网、防护眼镜、急救箱（配备创可贴、消毒棉片、绷带等常用急救用品）。

（五）其他辅助设备

空调、通风设备、消防器材（灭火器、消防栓）、垃圾桶、桌椅（可移动）、标识牌（各功能区标识、安全警示标识），确保实验室环境舒适、安全、有序。

六、课程体系建设

结合中小学学段特点，构建“启蒙—探究—创新”三阶课程体系，每阶段贯彻“情境创设—问题驱动—实践验证—迁移应用”四步教学法，形成螺旋上升的育人阶梯，兼顾科普知识与创客实践，融入航空精神培育，实现“玩中学、做中学、创中学”。课程可作为校本课程、课后服务课程或社团活动课程，灵活安排课时。

（一）小学阶段（1-6年级）：航空启蒙课程（兴趣导向）

核心目标：激发航空兴趣，了解基础航空知识，培养动手拼装能力，初步感知航空精神。

1.课程内容：

航空科普入门：认识飞机的基本类型（固定翼、直升机、无人机）、基本结构（机翼、机身、尾翼、起落架），了解航空发展史、中国航空重大成就。

简单模型拼装：纸飞机折叠、简易泡沫飞机拼装、橡筋动力飞机拼装，学习基本的拼装技巧，体验动手乐趣。

航空趣味体验：观看航空科普动画、开展基础飞行模拟体验（简易款），学习简单的飞行姿态控制（如起飞、爬升、转弯、降落），搭配航母style互动体验，让学生直观了解飞行的基本操作和感受；组织简易飞行模拟比赛，激发参与兴趣。

航空精神启蒙：讲述航空科学家、飞行员的励志故事，培养学生的探索兴趣和坚持品质。

2.课时安排

每周1-2课时，每课时40分钟，可结合课后服务开展，每学期开展1次航空趣味活动（纸飞机比赛、模型拼装比赛）。

（二）初中阶段（7-9年级）：航空探究与创客课程（能力导向）

核心目标：掌握飞行基本原理、航空材料特性，学会使用创客工具，能独立完成航空模型的设计、制作与调试，培养创新思维和团队协作能力。

1、课程内容：

航空原理探究：结合飞行模拟体验，学习流体力学基础（伯努利原理）、飞行受力分析（升力、阻力、推力、重力），了解风洞的工作原理及应用；通过调节模拟飞行参数（如风速、仰角），观察飞行姿态变化，具象化理解飞行原理，实现“理论+模拟+实践”的深度结合。

模型设计与制作：固定翼飞机模型、无人机模型的设计与制作，学习3D建模、激光切割技术，优化模型结构，提升飞行性能。

编程与控制：学习Scratch、Python基础编程，实现对无人机、模型飞机的简单编程控制（如自动飞行、避障、航线规划）；结合飞行模拟设备，尝试编写简单的飞行控制程序，模拟固定航线飞行、应急降落等场景，衔接编程技能与航空飞行实践。

创新创作实践：结合生活需求，开展航空创客创新项目（如无人机环境监测模型、应急救援飞机模型设计），培养创新能力。

航空赛事培训：针对中小学航空模型竞赛、无人机竞赛，开展专项培训；新增飞行模拟赛事相关培训，指导学生熟练操作模拟飞行设备，掌握飞行技巧、应急处理方法，组织校内飞行模拟比赛，选拔优秀选手参与市级、省级相关赛事，传承航空精神。

2、课时安排

每周2课时，每课时40分钟，可作为校本课程或社团课程，每学期开展1次航空创客作品展示活动，组织学生参与各类航空科普竞赛。

（三）课程资源保障

1.编写校本教材：结合课程内容，编写适合中小学学生的航空科普创客校本教材，包含知识讲解、实践步骤、案例分析、安全规范等内容，图文并茂、通俗易懂。

2.收集优质资源：整理航空科普视频、动画、课件、案例等资源，建立资源库，方便教师教学和学生自主学习；引入高校、航空企业的优质科普资源，丰富课程内容。

3.开发线上课程：依托学校智慧教育平台，开发简易线上航空科普课程，方便学生利用课余时间学习，实现线上线下融合教学。

七、师资队伍建设

师资队伍是航空科普创客实验室有效运行的核心保障，构建“校内教师+校外专家”的双师团队，提升师资的专业素养和教学能力，确保课程顺利开展。

（一）校内师资培养

1.选拔骨干老师：选拔热爱航空科普、动手能力强、有创新意识的科学、信息技术、美术等学科老师，作为实验室核心师资，负责日常教学、设备管理和社团指导。

2.开展专业培训：组织教师参加航空科普、创客技能相关培训（如3D建模、编程、航空模型制作、模拟飞行操作），重点增设飞行模拟设备操作、模拟飞行课程设计等专项培训；与其他学校开展交流活动，学习先进经验；邀请航空领域专家、高校教授、资深飞行员开展专题讲座，重点讲解飞行模拟与航空原理的结合技巧，提升教师的专业知识和教学能力。

3.组建教研团队：成立航空科普创客教研小组，定期开展教研活动，研讨课程设计、教学方法、作品指导等问题，不断优化课程体系和教学模式。

（二）校外师资引入

1.邀请专家指导：邀请航空领域科学家、工程师、飞行员、高校航空专业教师，作为校外专家，定期到学校开展科普讲座、实践指导、作品点评等活动，为学生提供专业支持。

2.联动社会资源：与当地航空企业、科技馆、航空科普基地、高校建立合作关系，引入专业技术人员，开展共建活动，丰富教学和实践资源。

3.招募志愿者：招募航空专业大学生、航空爱好者作为志愿者，协助教师开展实践教学、设备维护、活动组织等工作，补充师资力量。

十一、预期成果

1.硬件成果：建成1间标准化、专业化的航空科普创客实验室，配备完善的设备和器材，重点打造适配中小学学段的飞行模拟体验专区，形成功能齐全、布局合理的教学实践空间，符合中小学实验室建设规范。

2.课程成果：形成一套适配小学、初中的航空科普创客课程体系，融入飞行模拟相关教学内容，编写包含飞行模拟实操的校本教材、课件，建立课程资源库，实现课程常态化开展；培养一批具备航空科普、创客教学和飞行模拟指导能力的双师队伍。

3.学生成果：激发学生对航空科技的兴趣，培养一批航空科普小达人、创客小能手和飞行模拟小能手，产出一批优秀的航空创客作品；组织学生参与各类航空科普竞赛、飞行模拟赛事，力争获得优异成绩。

4.品牌成果：打造学校航空科普教育特色品牌，形成“科普+创客”的教育模式，成为区域内中小学航空科普教育的示范基地，提升学校的办学影响力。