一项任务,完成一次改进
为小探测器设计一个降落伞,尝试让它降落得更慢、更平稳。第一次先观察“伞面有没有张开、玩具有没有牢牢连着”,再根据观察改一个地方。基础课不比谁落得准,也不要求孩子测秒数。
先一起制作、测试餐巾纸伞 A;让孩子根据观察选择一个改法,制作并测试 B,最后分享发现。完成 A → B 的比较,就完成了基础课;孩子仍有兴趣时,再选做第三版 C。作品不必越改越好,能根据观察尝试改变就有学习价值。
做一顶降落伞,试一试,再改一改。让孩子用自己的观察和证据,决定下一步怎么设计。
“怎样让同一个小探测器,降落得更慢、更平稳?”
为小探测器设计一个降落伞,尝试让它降落得更慢、更平稳。第一次先观察“伞面有没有张开、玩具有没有牢牢连着”,再根据观察改一个地方。基础课不比谁落得准,也不要求孩子测秒数。
先一起制作、测试餐巾纸伞 A;让孩子根据观察选择一个改法,制作并测试 B,最后分享发现。完成 A → B 的比较,就完成了基础课;孩子仍有兴趣时,再选做第三版 C。作品不必越改越好,能根据观察尝试改变就有学习价值。
适合约 5 岁起、能在成人帮助下参与粘贴和轮流观察的孩子。建议基础课分 2 次,每次约 25–40 分钟;可拆成 3 次更短的活动。时间是安排参考,不是必须完成的进度。
孩子负责选一个想法、参与一项制作、观察并表达;成人负责剪线、固定载荷、投放和代记。孩子可以指一指、摆材料或口述,不必会画结构图、写字、计算或背英文。
| 安排 | 做什么 | 到哪里就可以结束 |
|---|---|---|
| 第 1 次 · 25–40 分钟 | 认识任务 → 一起做 A → 测试 2 次 → 选出 B 的一个改法;用口述、摆放或画图留下计划。 | 孩子指出一个现象,并选好下次想试的办法。拍下或保留 A,不急着赶做 B。 |
| 第 2 次 · 25–40 分钟 | 用 2–3 分钟回看 A → 做 B → 测试 2 次 → 比较、分享。另留取材料、整理和短休息时间。 | 能说出“我改了什么、看到了什么”。结果不确定也可以结束。 |
| 第 3 次 · 自选 | 继续做 C,或选择一种延伸挑战;两者选一。 | 孩子主动想再试时再开展,不把第三版当作完成课程的门槛。 |
需要再拆短时:第 1 次做测 A,第 2 次计划并做 B,第 3 次测 B 并分享。若孩子反复离开、烦躁或不愿再动手,先用一句话记录发现,约定下次从哪里接着做。
基础课中的“改进”已经发生在 A → B;后面的“改进设计”环节用于回看效果、决定是否再循环。七步是家长的带课路线,孩子无需逐项背诵。
能用自己的话说出“想让它慢慢落下”,并指出伞面、绳子、小探测器。
提出至少一种改变,画图或口述计划,参与制作,并遵守轮流和投放区规则。
在成人帮助下比较 A 与 B,说出或指出一个发现,知道下一次可以怎样尝试;无需独立解释空气动力学,也不必制作 C。
航天器需要柔和着陆,避免撞击损坏;质量越大,软着陆越困难。NASA 的 LDSD(低密度超声速减速器)项目测试过用于火星着陆的大型降落伞。
伞面与空气相互作用产生阻力,帮助减慢载荷下降。真实航天着陆还可能使用其他减速技术。
“小探测器会往下掉。降落伞张开时,空气会阻碍它往下走。我们来试试哪种设计能让它慢慢落地。”
科学补充:伞不是靠“装住空气”漂浮。伞面面积、材料重量、是否展开、绳子连接、气流都会影响结果;不能保证越大一定越慢。室内实验也不能直接代表火星环境。月球几乎没有大气,不能靠这种降落伞减速。
每组准备一套材料。先用餐巾纸制作基准伞,再从少量备选材料中选择,留出比较和改进的空间。
| 每组准备 | 每组建议数量 / 用法 | 准备要点 |
|---|---|---|
| 大号方形餐巾纸 | 2–3 张;可从展开约 25–30 cm 的方形餐巾纸起步,A 用 1 张 | 另备几张,方便破损后更换 |
| 备选伞面 | 首次只提供两种选择:同种纸的较大 / 较小伞面,或大小相近的两种薄纸;选一组即可 | 先完成纸伞;轻薄布或预剪塑料片留作进阶 |
| 伞绳 | 每顶伞 4 根等长棉线,约 20–25 cm;为 A、B 各备一组 | 成人提前剪好,第一顶伞的四根线保持等长 |
| 小探测器 / 载荷 | 1 个轻质、无尖角、不会散开且不能整件入口的玩具;优先选容易固定的中空玩具,全程用同一个 | 各轮保持载荷相同,不使用尖头或松散零件 |
| 工具 | 纸胶带、圆头剪刀、尺、彩笔、记录纸;基础课无需秒表 | 成人负责难剪部分;计时工具留作进阶选用 |
| 测试场地 | 宽敞无风处,清出覆盖落点及周边的空地,并标出等候线;先由成人预投,确认不会飘到人或家具上 | 基础课只设安全落地区,不考核落点;孩子在落地区外等候 |
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从提出问题开始,想一想、画一画,再把想法做出来。通过测试找到下一次改变的方向,最后把自己的发现讲给别人听。
课程顺序:提出问题 → 一起做测 A → 根据观察设想、计划并制作 B → 测试 B → 回看是否改进 → 分享。只有想继续时,才回到计划与制作,开展 C。
3–5 分钟
展示小探测器、测试区及教师样品;可看一小段降落伞测试画面。说明今天先看伞能否张开、玩具是否连得牢,再尝试让它慢慢落;不要求落进小圈。
“这是要落地的小探测器。如果落得太快,会怎么样?我们想让它怎样落下来?”
接受“垫子”“翅膀”等答案,再明确今天的材料挑战:做一个降落伞来帮助它减速。
说出问题;摸摸材料;指一指降落伞各部分;示范在等候线后等一等。
“我要让它慢一点落下来,而且不散开。”
能否描述目标,而不只说“做一个漂亮的伞”?不需要孩子说出“阻力”才进入下一步。
12–18 分钟 · 一起制作,测试 2 次
餐巾纸完全展开即可,尺寸只是起步建议,成人要提前预试。纸角易破时先贴一小块胶带加固,再固定线。孩子负责选角、按住或粘贴,成人负责剪裁和绳端汇合。
成人用双手轻捏伞面两侧相对的边缘,展开到预试时同样的姿态;载荷自由悬挂,线不缠绕,底部对齐高度标记。两手同时松开,不推、不抛。先落地,再记录;一个成人无需边投放边按秒表。各版都用同样方法。
“先看看这顶伞会怎样落下来。它张开了吗?我们把看到的记下来,下一顶就有东西可以比较。”
做 A 的 2 次测试:第 1 次请孩子只看“伞张开了吗”,第 2 次再留意“玩具有没有掉开”。成人每次补记两项。出现不同结果或碰到家具时,可补 1 次并写明原因;基础课不计时。
观察:孩子能否先描述“伞没展开”“绳子打结”,而不是只说失败?如果两次不同,先问“这一次哪里不一样”,不用孩子一次解释多个原因。
3–5 分钟
把 A 放在桌上,重看一条真实记录;只摆出少量备选材料。
“你刚才看到什么?如果只改一个地方,你想改哪里?你想先试大一点的伞面,还是小一点的?”
孩子说出一个想法就够了。不知怎么选时,成人给两种可操作的选择,让孩子选一个;不要为了“正确答案”替他决定。
触摸并比较材料;说出或用手势表达想法;选择 B 要改变的一项。
“我想试试更大的伞面,也许会落得慢一点。”
能否选一个想试的办法?成人帮助把选择与 A 的现象联系起来;暂时说不出理由也可以先试,再聊观察。
2–4 分钟
请孩子选一种表达方式:指出想改的地方、摆好材料、口述,或画一个简单草图。成人代写“B 改什么”,并负责保持玩具、线长和测试位置一致。
“你准备拿什么做?哪一部分和 A 一样?把你要改的地方圈出来,我来帮你写。”
成人在制作前检查安全与可实现性;不因画得不像而否定方案。
指一指、摆材料或画图;选一个想改的地方。有余力再猜“会有什么变化”,可以回答“不知道,要试试”。
孩子能否把自己的想法讲给另一个人?允许口述和指认。改变形状时可能同时改变面积,成人要记录,别声称已单独证明“形状的作用”。
8–12 分钟
按刚才口述、摆放或画出的计划制作,成人处理难剪的部分、打结和固定载荷。保留 A;若重用 A 的部分结构,先画图记录或拍照。
“你想自己做哪一部分?这个连接有点松,你觉得怎样能让它更牢?”
允许边做边修,但如果改了计划,及时记下;出发测试前成人再次检查。
挑材料、展开伞面、贴角点、协助连接,给第二版贴 B 标签;解释它和 A 的不同。
观察是否耐心尝试、愿意合作。伞面撕破可补或重做;区分“修复破损”和“主动改变设计”。不要把成人作品当作孩子的独立成果。
4–6 分钟
用同一个玩具、相同高度与释放方法测试 B 两次;成人负责把载荷从 A 换到 B;除计划要改的连接点之外,尽量保持其他连接方式一致。隔天继续时先确认场地与气流相同;条件变了就补测 A,再比较。
“刚才 A 是从这里落下来的,B 也从这里。你来盯着伞面,落地后我们一起记下来。先说看到的;看不出区别也可以。”
先比较是否展开、载荷是否脱落。如果肉眼看不出谁更慢,就说“还不能确定”。伞面展开或玩具没有掉开,不等于已经证明下降更慢或碰撞更轻。
站在等候线后看伞面有没有展开;落地后取回;用“张开了 / 没张开 / 没看清”指认或表达;成人帮助记录。
是否使用同一比较条件?是否愿意报告没有变好的结果?没看清就记“?”,不要求孩子猜答案;不为得到“好成绩”删掉不理想的结果。
3–5 分钟回看;C 留作下一次选做
并排摆出 A/B 和记录,回看孩子选的改变有没有解决原先的问题。A → B 就是一次完整的改进尝试;无论效果是否更好,都可以进入分享。孩子主动想继续时,再计划、制作并测试 C 两次。
“B 和 A 有什么不同?你想改的问题解决了吗?如果还想试,你想改哪里?”
若继续,回到“制订计划 → 动手制作 → 测试验证”,不要只换一个装饰就称为完成新测试。若结束,只记下一句“下次想试什么”;未测试的想法保留为问题。
指出 B 与 A 的一个不同或一条记录,选择“今天结束”或“下次再试”。选做 C 时再参与制作与再测。
句式:“因为我看到____,所以这次改____;再试以后____。”
是否根据证据改进,而不是为了不同而改变?连续不展开时,先查连接、缠绕和释放方法;保持安全高度,必要时换较小、易展开的设计重新建立基准。
2–4 分钟
请孩子拿着 A/B 或草图,指一指改过的地方,并回看一条记录。成人可用孩子原话复述,不必制作图表或讲完整报告;有 C 再展示 C。
“你改了什么?你看到了什么?哪一条记录能帮助别人相信你的发现?如果再来一次,你还想试什么?”
结束语:“不论这次有没有看出变化,我们都留下了一个发现。工程师就是这样一点点找到办法的。”
说一句、指一下或演示都可以:“我改了____,我看到____。”表达轻松的孩子再补充“下次想____”。
能否说出优点及待改进之处?评价依据是参与、证据和改进,不是降落时间全班第一。不要求孩子背出全部七个英文单词。
先描述“这次 B 张开了,A 没有”,或“两个都张开了”。两三次测试只能说明这几次的表现,不能证明以后总是如此。
慢落是设计方向,展开和连接是当前容易观察的工作状态。没有清楚的时间证据,就不宣布哪一版更慢;没有测量碰撞,也不把“完整落地”当成碰撞力变小的证明。
孩子说“看不出来”,也是有效发现。家长可以问:“我们知道了什么?还有什么不知道?”
基础课不需要秒表。低高度下降很短,人工计时容易出现大误差;一个成人不要同时双手投放和按秒表。
如需继续比较,可固定手机拍摄慢动作(不交给孩子边走边拍),或请另一名成人计时。A/B 使用相同高度、释放方式与拍摄设置;各做 3 次,从松手到载荷首次触地。由成人分析,差异小或各次相互交错时写“暂不确定”。慢动作回放时间不能直接当作真实下降时间。
可在下表每格的观察结果后附记时间与单位。不给孩子计算速度、平均数或冲击力,也不通过提高危险高度获得更长的计时时间。
填写仅在当前页面中保留,不会自动写入 HTML。关闭前点击“下载填写记录”,或打印保存。离线也可使用。
每格写“伞○ / 连接○”表示伞面张开且载荷仍连接;○ 是、× 否、?没看清。没有测试的格子留空。每格都用相同规则,A/B 各先做两次即可。
| 版本 | 材料、大小、形状 / 改动 | 第 1 次 | 第 2 次 | 补测(可选) | 观察 / 异常原因 |
|---|---|---|---|---|---|
| A 基准 | |||||
| B 改进 | |||||
| C 选做 |
观察孩子是否能说清目标、参与制作、与人合作,并遵守测试规则。比较不同设计时,鼓励孩子先描述看到的现象,再解释自己的判断。
每一轮都留下一点证据:一句原话、一张草图,或一次测试记录。用这些证据帮助孩子决定下一步怎么改。
失败与成功都能带来学习。鼓励安全的大胆想法,也给孩子重新尝试的时间。
“你发现绳子缠住了,还想了一个办法重新试,这就是今天很重要的进步。”
把“伞做得好”换成具体反馈。成人在下面每项记录“需支持 / 提醒后能做 / 能自主表达”,不算总分、不排名。
没能做出更慢的伞,也可以完成本课的工程学习目标。
| 观察维度 | 看什么 | 可记录的证据 |
|---|---|---|
| 理解问题 | 知道为何要慢落 | 孩子的一句原话 |
| 计划与制作 | 提出改变,并参与实现 | 草图、指认、粘贴或材料选择 |
| 测试与安全 | 遵守等候规则,观察现象 | 说出一次展开/落地表现 |
| 根据证据改进 | 把一条发现与下一次改变联系起来 | “因为……所以……” |
| 合作与分享 | 轮流、求助、讲述发现 | 向同伴展示 A/B 差异 |
| 看到的情况 | 成人先做 | 孩子仍能决定什么 |
|---|---|---|
| 胶带粘不好、纸被扯破 | 缩短胶带、折出抓取角;成人加固,或换备用伞面。 | 选固定位置、按压胶带;不把精细动作熟练度当作工程理解。 |
| 线缠住、玩具脱落 | 先停测、重新固定;恢复原设计后重测,标明此前为连接问题。 | 找出哪根线缠住、指认连接处。安全修复可以成为 B 的改进点。 |
| 伞一直塌着、落得很快 | 检查两手是否同时释放、线是否缠绕;仍失败就用课前试好的样品重建可观察的 A。若换载荷,A/B 都用新载荷重新测试。 | 观察哪次能张开,再选 B 要改变的地方;不通过爬高增加落差。 |
| A/B 都能张开,却看不出快慢 | 如实记“不能确定”,肯定认真观察;不强行判出胜负。 | 比较一种清楚可见的表现,或留下问题下次再试。 |
| 孩子只想装饰或一直等成人做 | 先完成一项小任务,再给短暂装饰时间;避免贴重装饰影响比较。 | 选材料、按一个角、给 A/B 命名;成人接手技术难点,不接管全部决定。 |
两名孩子一起做时,轮流担任“粘贴小助手”和“观察员”,下一轮交换;成人始终负责投放。多人课堂需先安排看护与等候区,不能让一位成人同时顾投放和散开的孩子。
同样形状和近似大小,试两种材料,保持载荷与绳线不变。触摸、预测,再观察。材料同时改变重量与柔软度,不把结果只归因于一个性质。
把 A/B 草图与记录排成展板,选做 C 时再加入。每次测试后画一个“张开 / 没张开”的符号;想比较数量时,各版必须采用相同测试次数。计时图留给进阶活动。
选择表现稳定的一顶伞,在相同高度和释放位置重复测试,记录落点在目标区内还是区外。观察慢落与落点稳定能否同时做到。
如果伞总偏向一侧,先检查气流和绳线,再决定是否调整设计。保持原有安全高度与轻质载荷。
本课程以 NASA/JPL 的 Parachute Design 为主要依据,针对5–6 岁左右儿童与成人共同学习的场景重新组织。它是独立编写的中文课程,不是 NASA 官方译本。课程中的教师话术、时间安排、材料建议尺寸、低高度投放、重复测试方法、记录单及幼儿观察表均为适龄设计,未经真实家庭试教验证;建议家长课前预试材料,再按孩子实际状态调整。
原教案为 K–2、1–2 小时,建议 2–3 人一组,先做统一基准伞,再制作与测试第二版、第三版。课程保留“基准—重新设计—测试比较”的结构;基础课完成 A/B 两版,第三版 C 改为选做,并采用 ASK → IMAGINE → PLAN → CREATE → TEST → IMPROVE → SHARE 作为组织框架。学习目标根据原教案内容、评价方向及 K–2 工程标准重写,不是原文目标清单的逐字翻译。[1][2]
正文与图示可离线阅读;外部资料和视频需联网。资料核对日期:2026-09-17。
[2] 的 K–2-ETS1-1 强调提问、观察、搜集信息界定问题;K–2-ETS1-2 强调用草图或模型表达形状与功能;K–2-ETS1-3 强调根据两个设计的测试数据比较优缺点。配套页面将 Parachute Design 直接放在第三项下。
[1] 当前“View Standards”列出的科学标准为 2-PS1-2;数学包括 2.MD.A.1、2.MD.A.4、2.MD.D.9、2.MD.D.10,以及 2.G.A.1、1.G.A.2、K.G.A.1、K.G.B.4、K.G.B.5。这里不把整个 K–2 标准集当作 5 岁孩子一次课必须达到的要求;本页重点是形状描述、比较、观察和表达。
评估结论:在成人负责安全投放、复杂连接和记录,且课前预试通过的前提下,任务具有可执行的教学结构。它以可见的物体变化为线索,允许孩子通过选择、动手和口头表达参与。年龄只是起点,不能替代对具体孩子能力与兴趣的观察。这是设计层面的评估,不是实地试教结果。
| 原安排的执行风险 | 本次调整 | 家长如何判断适合 |
|---|---|---|
| 三版制作、九次测试、计时与落点要求叠加 | 两次基础课,A/B 两版各先试两次;C、计时和落点分别选做 | 孩子能参与一项制作,并愿意看一次测试;疲劳时拆成三次 |
| 低高度人工计时不稳定,一个成人难以兼顾 | 基础课只记展开与连接;测时留作固定拍摄或第二位成人参与的进阶任务 | 记录能反映实际看到的情况,不凭细小差异宣布胜负 |
| 画结构图、说多个方案或完整汇报可能成为语言与动作门槛 | 一个想法即可,允许指认、摆材料、口述;成人代写和协助连接 | 孩子保有材料或改动的选择权,而非全部由成人制作 |
| 只强调“第三版”容易把多做一次当作改进 | A 的观察引出 B;测试 B 后回看原问题是否改善,C 自选 | 孩子能在支持下指出“改了哪里、看到什么”;不要求性能一定提升 |
| 玩具重量、纸张、释放姿态未预试,可能连续没有可见结果 | 增加课前两次预投、舒适可达高度、具体释放方法和故障处理 | 成人能稳定释放、载荷不脱落、落点安全;失败时先调整材料,不增加危险高度 |
实际试教后应再核查:每回合持续时间、成人代做比例、孩子是否理解比较任务、A/B 是否有可观察差别,以及孩子愿不愿意再试。保留这些观察才能继续校准课程,不能仅凭页面完整就宣称已验证教学效果。
官方背景说明:大型降落伞甚至无法放进风洞,需要设计测试办法。用于 ASK,先观察“工程师怎样试”,不必讲超声速公式。
观看提示(改编):成人先选一段能看清测试与展开的画面,问:“他们在检查什么?怎么知道它有没有工作?”
观看 JPL 视频 ↗Dr. Chris Tanner 介绍 LDSD 降落伞测试与比较。官方将其配给 Parachute Design;适合成人备课或在 IMPROVE 阶段观看。
观看提示(改编):“为什么工程师要测试不同的伞?一次没成功,下一次要看什么?”英语较多,成人用中文复述要点。
观看 Chris Tanner 视频 ↗以上视频需联网,部分地区 YouTube 不可访问。可返回对应官方课程页寻找嵌入视频;两者均无法播放时,直接用教师样品开展课程,不影响核心任务。
下表为中文概要;编号保持原教案编号。教学阶段与原始步骤的对应关系见下表;具体适龄调整见本节说明。
| 原步骤 | 官方操作概要 | 本页位置 / 适龄处理 |
|---|---|---|
| 1–3 | 用降落伞图片与 LDSD 视频引入;用教师模型解释阻力;讨论软着陆。 | ASK 与成人背景;解释缩短为儿童语言。 |
| 4–7 | 说明团队设计任务;展示载荷、投放与目标区、材料。 | ASK 与准备清单;成人平地投放。 |
| 8–12 | 发方形餐巾纸、4 根线、胶带和载荷;说明首版为正方形;展开、四角接线、集中固定载荷。 | 基准 A;增加预剪和成人帮助。 |
| 13–17 | 到测试区并带记录纸;清场;示范安全投放;练习秒表或口头数拍;重申慢落目标与比较目的。 | 基准初测与统一协议;计时改为进阶选做,高度、姿态和重复次数为本课程补充。 |
| 18–19 | 各组首测并记时间;讨论相似伞的差异及风、计时不准等原因。 | A 初测改为记录展开与连接;计时留作进阶,讨论先从可见差异开始。 |
| 20–21 | 头脑风暴、画新设计、讨论选材;成人安全批准后制作。 | IMAGINE → PLAN → CREATE,形成 B。 |
| 22–23 | 重复投放和计时;分享比首版更好或更差的结果,两者均有价值。 | TEST;第二版即时讨论。 |
| 24–27 | 挑战设计第三版;安全批准后制作;再测试计时;讨论表现。 | IMPROVE 回看 A/B;C 改为下一次选做。 |
| 28 | 用投放数据制作全班时间图。 | SHARE 以口述和观察记录为主;时间图改为进阶选做,也可在测试次数相等时比较展开次数。 |
| 29 | 想想教室里没有的材料,什么可能做出更好的降落伞? | SHARE 与延伸问题。 |
从一次真实的火星着陆或飞船返航出发,认识降落伞在减速过程中的作用。第一次上课选一条即可,家长可以暂停画面,用中文复述;不要求孩子记住速度数字和全部专业术语。
好奇号的“恐怖七分钟” · 约 5 分钟
一辆高速飞来的火星车,怎样在七分钟内安全落地?地球上的工程师来不及遥控帮助它,航天器必须依次完成大气减速、开伞、火箭减速与空中吊车着陆。故事直接说明为什么需要降落伞,以及为什么只靠降落伞还不够。
和孩子聊:“降落伞帮了什么忙?为什么后面还需要火箭?”影片配乐较紧张,家长可先预看,再决定播放全片还是片段。
降落伞:带猎户座回家 · 约 3 分钟
猎户座结束绕月任务后,怎样减速并安全溅落?工程师讲解减速伞、主伞、伞面材料与承力结构,以及多顶主伞如何帮助系统应对故障。
和孩子聊:“为什么飞船要带好几顶伞?大伞和小伞做的事情一样吗?”这条偏工程访谈,可只看前半段。背景为无人飞行的 Artemis I,不把当次任务讲成载人返航。
毅力号火星着陆幕后故事 · 约 16 分钟,建议选段
跟随曾在 JPL 工作的 Mark Rober,了解为什么去火星、谁制造了火星车、如何测试,以及着陆时工程师为什么紧张。适合对机器人和工程过程特别感兴趣的孩子。
和孩子聊:“机器人出发以后还能拿回来修吗?为什么出发前要反复测试?”这条制作于毅力号着陆前,未来时态与计划按当时背景理解,不能当作当前任务进展。
看到开伞画面时,家长可以说:“降落伞张开后,空气对它的阻碍更大,伞绳把这个作用传给下面的飞船,帮助飞船减速。我们的小降落伞也来试试这个办法。”
这些视频重点是航天任务与工程设计,并非完整的幼儿空气阻力课;原理用一句话引入,再让孩子通过制作和观察继续理解。
以上时间位置依据英文字幕核对,猎户座视频使用自动生成字幕,片段时间供定位参考。中文字幕可用性尚未确认;视频需联网观看。