以航模为载体的STEM科教课程介绍及设计案例

材料准备（每套材料）

500mL碳酸饮料（雪碧）瓶两个、水火箭套材一套（含四个尾翼、一个整流罩）、发射台一台、打气筒一只、电工胶布一卷、剪刀一把、水适量。

4.1.2 理论知识讲授

理论知识讲授环节主要包含航空模型、火箭类飞行器、专有名词的介绍;科学实验中所设计的物理知识或常识的讲解等内容。

（1）航空模型（水火箭）相关知识的介绍（同标题“一”内容）。

（2）专有名词：整流罩、尾翼、动力仓、水火箭发射台（其中包括：安全销、发射棒、锁扣）、气筒、加压。

（3）物理知识或常识：流线型、尾翼的平衡作用、整流罩的整流作用、动力的作用力和反作用力。

4.1.3 水火箭制作方法（具体步骤）

（1）将清洗好的雪碧瓶取出，揭去表面标签，并任选其一进行裁切：从瓶底向上2cm为截面裁切，保留上半部分（大），丢弃其余部分（小）。

[注意]裁切过程中剪刀的使用安全，同時尽可能保证裁切的平整性。

（2）将完整的雪碧瓶作为动力瓶、裁切的雪碧瓶作为火箭箭体，动力瓶瓶口向下、箭体瓶口向上，完成对接，并用电工胶带缠绕固定。

[注意]保证箭体与动力瓶连接的同轴性，可采取旋转观察的方法确定。电工胶带缠绕2～3圈确保连接的牢固性。

（3）取出火箭套材中的四个尾翼，揭去3M双面胶带粘贴于动力瓶标签平面处，安装完成后使用电工胶带固定。

[注意]安装时注意相邻尾翼两两垂直，上下高度统一。

（4）将水火箭套材中的整流罩取出，安装于火箭箭体前部，并用电工胶带缠绕牢固。

[注意]为确保牢固，应使用电工胶带缠绕2～3圈。

（5）去除动力瓶瓶口的瓶盖和密封环。

4.1.4 发射台的使用及水火箭发射流程

（1）发射台的使用步骤。

①打开发射锁扣（将锁扣开口向上）。

②火箭加水（容积的1/3），并将发射台抬起，引导管从火箭动力瓶瓶口进入，将火箭按压至引导管最底部，摆正发射台。

③关闭发射锁扣（将锁扣开口对向彼此）。

④安装发射棒，而后安装安全销。

⑤调整发射台发射角度及方向。

（2）水火箭发射流程。

①按照以上步骤安装发射台及火箭。

②利用气筒为火箭动力舱打气加压（观察气压表示数，控制压力范围在3～6个大气压之间）。

③向指导教师申请发射（申请并举手示意）。

④指导教师允许查看安装情况，并下达允许发射，拔安全销的指令。

⑤学生拔下安全销、手持引导线等候发射倒计时。

⑥教师下达倒计时指令（由5开始倒数，数至1后下达发射口令）。

⑦学生快速牵拉引导线拉出发射棒，水火箭发射升空。

⑧待火箭落地后，教师下达回收火箭指令，学生回收火箭。

4.1.5 “定点打靶”竞赛开展方案

为增加活动体验性，教师可在学生熟悉火箭发射操作的情况下，根据需要增加竞赛类活动。

学生以5组为一批次进行发射，发射起点设置于以靶心为圆心，50m为半径的圆弧上，每组相邻5m。在下达发射口令后，每一批次统一发射，发射结束后裁判员进行测量火箭与靶心之间的距离，距离小者取胜。

[意义]开展此项竞赛可以提升学生对于火箭安装及发射的熟练度，同时感受火箭发射的水量、压力、发射角度和距离之间的关系，从而引导学生初步建立数学模型。

4.2 活动开展注意事项

（1）教师需要确保尖锐工具（如剪刀、壁纸刀等）使用的安全。

（2）发射环节的开展应使用不小于一个标准足球场的场地，并确保火箭预计着陆区域没有无关人员。

（3）学生发射过程务必遵守发射流程（本流程参照国际火箭类赛事中标准的发射要求及发射规则）

（4）学生应位于发射台后方，前方为火箭预计着陆区（即危险区），火箭升空且未落地前，学生不得前往回收。

（5）根据相关空中管制要求，在重大会议进行期间，限制区域应停止相关活动的开展。

参考文献

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