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亲子工程实验室 / MISSION 05

让一张纸,旋转着落下。Paper Helicopter · 纸直升机

从火星飞行的挑战出发,剪折一个会自转的小模型。观察纸翼怎样改变下降,再做一次有证据的调整。

5–6 岁左右 · 成人陪同2 次 × 25–30 分钟每组 1 位孩子 + 1 位成人

01 / LESSON BRIEF孩子要解决什么问题?

“怎样让纸模型松手后,稳定地旋转着下降?”

今天的任务故事 · 可直接朗读

地面有大石块,探测器不容易越过去。如果有一位能从空中观察的伙伴,会看到什么?火星上的空气很稀薄,飞行器设计必须经过许多测试。今天我们也做一位试飞工程师:用纸做小模型,看看两片纸翼怎样让它在落下时转起来,再找出一次更稳定的设计。

开场约 3 分钟。先听孩子的想法,再出示材料;视频可选,入口在末尾“相关资料”。

完成课程,孩子将尝试

  • 指出纸翼和机身,观察模型是旋转还是翻滚。
  • 在成人协助下完成反向折翼和机身折叠。
  • 固定释放高度,改变一个折法并比较两次试飞结果。

任务成功条件

从同一高度松手后能看到连续旋转而非单次翻滚;每版两次,分别记录“明显旋转/主要翻滚/看不清”。不把转得快直接当成飞得好。

带课节奏

第一次:故事与提出问题 5 分钟,设想与计划 5 分钟,制作约 10–15 分钟,测试 A 约 5–10 分钟。第二次:回看记录 3 分钟,改进与测试 B 约 12–20 分钟,分享与讨论 5–10 分钟。孩子累了可在任一步停下,保留模型和记录,下次接着做。

孩子负责选择、操作、观察和表达;成人负责危险或精细步骤、保持测试条件和代写。不会写字、画图或计时不影响参与。小组带课时先由成人统一演示安全操作,每个孩子轮流做一次决定。

给成人:用简单语言讲清原理

纸模型没有马达:重力使它下落,空气对折起的纸翼施力,形成使它旋转的作用。它是在下降中自转,不能自行起飞。真正的火星直升机用电机带动旋翼,主动产生升力;两者共同点是需要设计和试验,不是完全相同的飞行机制。

02 / GET READY备好材料,再留一点探索空间。

一组材料清单

  • 普通打印纸 2–3 张,成人剪刀、尺、铅笔。
  • 本页可打印的 6 × 18 厘米模板,或按尺寸手画。
  • 两色彩笔,用于在 A、B 翼尖画小点;不增加配重。
  • 地面标记纸胶带,成人手机慢动作录像可选。

课前准备 · 成人约 10–15 分钟

  1. 成人先制作一架备用模型,确认从约 1.2 米释放可以看到自转;高度可按成人站地可达范围微调。
  2. 选择室内无风位置,关掉近处风扇,划出空地;确定同一位成人释放和固定高度标记。
  3. 成人预剪复杂切口,给孩子保留折翼和折机身操作;先看下方模板与折叠步骤。

安全边界

成人剪切,孩子站地面观察。不站椅子、桌子、窗台或楼梯,不从阳台抛掷。不使用回形针等小金属配重,不对人脸释放。若录像,成人在原位拍摄,不让孩子边追边拍。

03 / ENGINEERING DESIGN七步完成,一次真正的改进。

测试 A → 找到一个问题 → 改成 B → 同样条件再测 → 分享证据。需要时回到计划;C 为可选。

1

ASK · 提出问题

约 5 分钟

“探测器前面有石头,从空中能看到什么?”

孩子任务与成人支持

孩子说需要一位空中观察伙伴,再确认纸模型的试验任务。

观察点

知道纸模型是落下试验,不会主动起飞。

2

IMAGINE · 设想方案

约 3 分钟

“两片纸翼可以怎样折?你想观察它怎么落?”

孩子任务与成人支持

孩子用手比两片翼的方向。

观察点

能表达一种预测即可。

3

PLAN · 制订计划

约 2–5 分钟

“每次从同一个地方松手,公平吗?”

孩子任务与成人支持

孩子选翼尖颜色;成人确定释放高度。

观察点

是否明确一致条件。

4

CREATE · 动手制作

约 10–15 分钟

“一片向你,一片背向你。你来折哪一片?”

孩子任务与成人支持

孩子折纸或压折痕,成人完成切口。

观察点

手工困难不代替理解评价。

具体制作/布置方法

  1. 沿模板外框剪下 6 × 18 厘米长方形;没有打印机就用尺画同样尺寸,实线剪、虚线折。
  2. 从顶端中点向下剪 8 厘米,把上部剪成左右两翼;到终点停。距顶端 10 厘米处,从左右两边各向内剪 2 厘米,不剪断中间机身。
  3. 上方两翼在距顶端 8 厘米的虚线上向相反方向折,约成直角;一翼向你,一翼背向你。
  4. 下方两片侧翼沿纵向虚线向中间叠,形成较窄机身;最下面 2 厘米沿虚线向上折一次。
  5. 在两片大纸翼尖各画一种颜色的小点。成人拿住机身下端,让纸翼水平、机身竖直。
  6. 在规定高度张开手指,直接松手,不旋转、不投掷;捡回后检查折痕,形成 A。

剪折模板 · 可打印或照尺寸手画

外框 6 × 18 厘米。实线剪开,虚线折叠。打印选择实际大小/100%;用下方 2 厘米校准线检查。不要从屏幕上量尺寸。

纸直升机剪折模板,实线为剪切,虚线为折叠A 翼B 翼向前折向后折机身→←向上折校准:2 厘米

尺寸读法:顶端到翼折线 8 厘米;顶端到侧面切口 10 厘米;底端向上折 2 厘米。中间机身宽 2 厘米。打印误缩放时请按尺寸手画。

5

TEST · 测试验证

约 5–10 分钟

“它围着身体转,还是整个翻了个身?”

孩子任务与成人支持

孩子观察两次,指出旋转状态。

观察点

不要求数圈或计算速度。

测试规则

成人站地面,在相同高度、同一位置、同一握持处释放。A 连续两次,记录旋转、翻滚或看不清;可观察是否明显偏斜,但不凭肉眼比较很短的落地时间。B 保持纸、释放高度、握持方式和环境一致,再试两次。

去测试记录填写 A → 第一次课可在这里结束。

6

IMPROVE · 改进设计

约 12–20 分钟

“底部只多折一次,你猜会怎样?”

孩子任务与成人支持

孩子选一个改动,比较 B 两次。

观察点

能区分预测和实际发现。

从证据开始改

如果明显翻滚,先看两翼是否折向相反、机身是否对称;修复制作错误后重新测试 A。正式 B 可只把机身底端再向上折 1 厘米,观察下降是否更稳定;或仅改变两翼的折角(保持反向),二选一。结果未改善也有效,不预先承诺某种折法一定更好。

填写 B,并比较两版结果 →

7

SHARE · 分享发现

约 5–10 分钟

“给试飞中心报告:哪一版更稳定,还是暂时看不出?”

孩子任务与成人支持

孩子展示模型、指出一个变化。

观察点

结论和记录是否相符。

遇到问题时:先诊断,再改动

没有转就落地

检查释放高度是否过低、两翼是否一前一后、成人是否捏住翼片。调整条件时 A、B 都按新条件重测。

一边倒、翻滚

检查剪口是否越过终点、两翼是否严重不等大,必要时重新做一架 A。

分不清转圈还是翻滚

看彩色翼尖是否围着机身转;仍不确定可由成人慢动作录像辅助,允许填写看不清。

04 / TEST LOG把观察留下来。

孩子可以口述或指认,成人代写。页面不自动保存,关闭或刷新前请下载记录。也可打印后手写。

测试旋转/翻滚/看不清是否明显偏斜折法与试飞现象
A 第 1 次
A 第 2 次
B 第 1 次
B 第 2 次
打印后可画:我的模型/路线/发现的问题

05 / REFLECT & EXTEND把完成作品,变成学会思考。

讨论问题 · 选 1–2 个即可

  • 我们有没有用马达?它能自己飞起来吗?
  • 为什么测试时不能一会推一下,一会直接松手?
  • 转得快,就一定落得慢吗?怎样才能知道?

今天看哪些成长?

用“在支持下尝试/能自己完成/暂未观察到”记录,不打总分,不按作品漂亮程度或一次成功评价。

  • 指出纸翼和机身,观察模型是旋转还是翻滚。 成人观察孩子的指认或解释。
  • 在成人协助下完成反向折翼和机身折叠。 允许成人完成精细部分。
  • 固定释放高度,改变一个折法并比较两次试飞结果。 允许结果没有改善,但要忠实描述。

下一次可以继续探索

  • 只交换两翼前后折叠方向,观察旋转方向;成人录像帮助辨别,不必命名顺逆时针。
  • 另一天用同尺寸不同纸张建新版本,保持其他条件,研究材料影响。

本课结束时,孩子只需分享一个发现。拍模型即可留念;更完整的图纸、多方案比较和数字测量都可等兴趣与能力成熟后再加入。

06 / REFERENCES相关资料

官方依据与本课改编

NASA / JPL · Make a Paper Mars Helicopter

JPL 原课:2–8 年级,30–60 分钟。含剪折模型、设计变化、观察转动、记录高度与圈数、作图和预测。原页面保留 2021 年首次试飞前的历史叙事,不能当作今天尚未首飞的新闻。

本课改编:本课重绘 6 × 18 厘米模板,采用实线剪/虚线折(与 NASA 原模板图例不同),取消登高、长丝带计圈和坐标作图,改为成人固定高度释放、孩子观察稳定自转。尺寸、记录指标和两课安排为适龄改编;本模型为下落自转玩具,不模拟火星动力飞行。

本页为独立整理的中文课程,非 NASA 官方译本、认证或联合课程。主文目标为可观察行为的重写;任务故事、七步组织、具体课时、教师话术、评价和记录表均为适龄设计,不是 NASA 原话。资料核对日期:2026-09-17。完成的是资料核对与内容、页面检查,尚未进行家庭或课堂实测,成人课前需用实际材料试做。

进一步阅读

配套影像与观看提示

以下链接均来自对应官方教案。英文视频由成人陪看并用中文解释;没有观看视频也能按本课故事完成活动。链接需要联网,部分地区可能无法直接访问 YouTube。本页只提供链接,不下载或重新发布影片。

Crazy Engineering: Mars Helicopter

官方教案配套工程背景:为什么火星飞行困难、如何设计。成人预览后选转子与测试画面,结合本课故事讲解。

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NASA’s Mars Helicopter, Ingenuity (UHD Trailer)

官方课内任务预告,属于首次试飞前的历史影像,可用于认识飞行器外形;不要沿用视频的未来时态介绍今天任务状态。

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NASA Ingenuity Mars Helicopter Testing Media Reel

官方课内测试素材,适合看“工程师也要反复试”;不是中文原理教学。

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