一、项目简介

"限时载运飞行器工程教育课程"是面向中小学阶段学生开展的真实航空工程项目课程。课程以中国青少年飞行器设计创新大赛（CAADC）"限时载运"竞赛为载体，引导学生在真实工程任务中完成从空气动力学理论、三维建模、数字制造到飞行操控、团队竞赛的完整学习链条。

课程核心载体为"方舟90"限时载运飞机——翼展2.24米，整机重量4.5公斤，采用瓦楞纸板合规结构，货舱容积54.6升，单趟载运90块EVA标准方块，6分钟内完成三趟穿梭运输循环，满载飞行270块，预期竞赛成绩5400分（满分）。项目已完成36篇系统化设计文档，形成了一套完整的、可直接对接中小学课后服务和科技社团的课程体系。

二、教育政策依据

（一）教育部"做中学"科学教育部署

教育部《关于在中小学生中开展"做中学"科学探究任务的通知》明确将航空航天列为六大官方主题之一，要求各地将工程实践引入校园科技课程。本项目以真实飞机的设计制造为载体，将空气动力学、结构力学、材料科学、制造工艺等知识融入动手实践，是"做中学"理念在航空工程领域的系统落地。

（二）义务教育科学课程标准对接

《义务教育科学课程标准（2022年版）》在"技术与工程"领域明确要求学生经历"明确问题—设计方案—实施制作—测试改进—交流评价"的完整工程实践过程。本项目课程链条完全覆盖这一要求：

新课标工程实践环节	本项目对应环节	学生实际操作
明确问题	竞赛规则解析	阅读CAADC规则，明确载运量、时间限制
设计方案	气动方案设计	翼型选择、机翼参数计算、布局草图
实施制作	三维建模与制造	犀牛建模、激光切割下料、3D打印定制件
测试改进	试飞与迭代	模拟器验证、真机试飞、参数调整
交流评价	竞赛与展示	团队协作参赛、技术报告撰写

（三）中小学生综合素质评价对接

教育部《关于推进中小学生综合素质评价的意见》将"社会实践"和"创新素养"列为评价维度的重要组成。本项目可为学生综合素质评价档案提供以下实证材料：

评价维度	本项目可提供的实证材料
创新素养	自主完成的飞机设计文档、气动仿真报告、三维模型文件
实践能力	亲手制造的飞机实物、制造过程记录、试飞数据
团队协作	分工协作记录、竞赛团队配合记录、地面周转演练
社会责任	竞赛获奖证书、代表学校/兵团参赛经历、科普志愿服务
学业水平	空气动力学理论掌握、工程软件操作能力、制造工艺理解

三、课程体系与课时安排

（一）四阶段课程链条

阶段	模块名称	建议课时	核心学习内容	对接学科
第一阶段	学飞机	8~16课时	飞行原理（升力/重力/推力/阻力）、翼型基础、XFLR5气动仿真入门、犀牛三维制图基础	物理、数学、信息技术
第二阶段	做飞机	16~24课时	DXF工程图导出、激光切割下料、3D打印定制件、切削粘磨调试五道工序	劳动技术、通用技术、美术
第三阶段	飞飞机	8~16课时	模拟器飞行训练、教练机带飞实操、方舟90真机首飞	体育、心理健康
第四阶段	参加比赛	集训阶段	团队分工、地面周转流程、航线优化、6分钟实战模拟、竞赛心理调适	体育、综合实践

（二）课程实施方式

实施方式	适用场景	课时安排	人数
课后服务课程	义务教育阶段课后延时服务	每周2课时，学期16~32周	15~20人/班
科技社团活动	校内科技社团/兴趣小组	每周1~2次，每次1.5小时	10~15人/组
校本选修课	纳入学校校本课程体系	每周1~2课时	20~30人/班
校队集训	竞赛备赛专项训练	周末+寒暑假集训	5~8人/队

（三）跨学科知识融合

一个飞机项目串联了多学科知识，每个知识点都有真实实物载体，避免了"死记硬背、考完就忘"的传统学习困境：

知识领域	具体知识点	实物载体
空气动力学	升力公式、翼型特性、阻力分类	NACA 4415翼型实物、机翼
结构力学	梁结构、载荷分布、强度校核	双尾梁、H尾翼、货舱结构
材料科学	瓦楞纸板力学特性、EVA密度	飞机机体材料、载运方块
制造工艺	激光切割、3D打印、粘接工艺	切割件、打印件、成品机体
电子电气	无刷电机、电子调速器、舵机控制	动力系统、遥控系统
信息技术	三维建模、气动仿真软件操作	犀牛软件模型、XFLR5仿真数据
数学应用	比例计算、展弦比、翼载荷	飞机设计参数表

四、师资培训方案

（一）培训对象

兵团系统各中小学科学教师、物理教师、信息技术教师、通用技术/劳动技术教师，每校推荐1~2名教师参训。

（二）培训内容与学时

模块	内容	学时	考核方式
理论基础	飞行原理、空气动力学基础、翼型知识	8学时	笔试
软件操作	犀牛三维建模入门、XFLR5气动仿真操作	12学时	实操考核
制造工艺	激光切割机操作、3D打印机操作、粘接调试技术	8学时	实物制作
飞行训练	模拟器操作、教练机带飞、安全规范	8学时	飞行考核
教学教法	课程大纲解读、课时安排、学生评价方法	4学时	教案设计

合计40学时，培训合格后颁发"限时载运飞行器工程教育课程教师资格证"（协会认证），可承担校内课程教学和社团指导工作。

（三）持续支持

1. 教学资源包：提供完整课程大纲、PPT课件、教学视频、学生手册、评价量表
2. 技术答疑：建立教师交流群，协会教练在线答疑，每月1次线上教研
3. 驻校指导：首批学校安排协会教练驻校指导，手把手带教2~3次
4. 设备支持：协助学校采购/租赁激光切割机和3D打印机，提供设备操作培训
5. 年度复训：每年暑期组织1次复训和教学经验交流，更新课程内容

五、学生发展路径

（一）能力培养阶梯

阶段	学生能力目标	可评估成果
入门期（8~16课时）	理解飞行原理，掌握翼型基础概念，能操作仿真软件	完成1次翼型仿真分析报告
制造期（16~24课时）	掌握三维建模基础，能操作激光切割机和3D打印机，完成零件制造	完成1架飞机全部零件制造
飞行期（8~16课时）	掌握模拟器飞行操作，完成教练机带飞，能独立操控飞机起降	通过模拟器飞行考核+真机带飞记录
竞赛期（集训阶段）	掌握团队分工协作，理解竞赛规则和策略优化，具备参赛能力	参加CAADC竞赛获竞赛证书

（二）综合素质评价档案填充

学生参与本课程可获得以下综合素质评价实证材料，直接支撑档案填写：

1. 创新素养记录：自主完成的飞机设计文档、气动仿真分析报告
2. 实践能力记录：制造过程照片/视频、试飞数据记录表
3. 团队协作记录：分工协作表、竞赛配合记录
4. 竞赛获奖证书：CAADC全国性航空科技创新赛事参赛/获奖证书
5. 技术成果：亲手制造的飞机实物（可保留展示）

（三）升学与发展

教育部明确规定：竞赛结果不得作为中小学招生入学依据和高考加分项目。本项目不以升学承诺为卖点，而是以真实工程实践经历丰富学生的综合素质评价档案，培养学生的科学探究兴趣和工程思维素养，为学生的长远发展奠定基础。

六、安全保障

（一）飞行安全

1. 飞行训练全程由持证教练一对一带飞，学生不单独操纵真机
2. 飞行场地选择空旷无人员区域，设置安全警戒线
3. 飞机重量4.5公斤，速度低于15m/s，撞击风险可控
4. 模拟器训练达标后方可进入真机训练阶段

（二）制造安全

1. 激光切割机和3D打印机操作需经培训合格后方可使用
2. 切割工序由教师监督，学生不直接操作高危设备
3. 粘接工序使用环保热熔胶和502胶水，配备通风设备和护目镜
4. 制造场地配备灭火器，杜绝火源隐患

（三）竞赛安全

1. 竞赛期间由教练全程带队，统一管理学生出行
2. 购买竞赛期间学生意外保险
3. 制定竞赛应急预案，配备急救包

七、实施方案

（一）推广范围与目标

拟在兵团系统内选择3~5所中小学作为首批试点学校，第一学年覆盖60~80名学生。第二学年扩展至10所学校、200+名学生，形成常态化课程运行机制。

（二）合作模式

合作模式	内容	协会提供	学校提供
课后服务植入	纳入课后延时服务	课程大纲、教练驻校、材料清单	课时安排、教室/场地
科技社团指导	指导校内科技社团	活动方案、技术支持、器材	社团时间、指导教师
校本课程共建	纳入校本课程体系	完整课程包、师资培训	课时排课、学籍管理
校队竞赛共建	组建校队参赛	集训计划、教练指导、报名	队员选拔、参赛经费

（三）实施时间线

阶段	时间	工作内容	里程碑
师资培训	2026年9月	首批学校教师集中培训（40学时）	教师持证上岗
课程落地	2026年9~12月	3~5所试点学校开课	学生完成第一阶段学习
制造阶段	2027年1~4月	学生动手制造方舟90真机	真机制造完成，首飞成功
竞赛备赛	2027年5~7月	校队集训，模拟赛演练	通过模拟赛考核
参赛展示	2027年7~8月	组队参加CAADC全国赛	兵团代表队亮相全国赛
扩展推广	2027年9月起	扩展至10所学校	形成常态化运行机制

八、经费预算

项目	金额（元）	说明
核心设备（每校）	27,140~30,140	激光切割机+3D打印机+工具耗材，使用寿命5~8年
材料耗材（每架飞机）	3,500	瓦楞纸板、EVA方块、电机/舵机/电池等
教练课时（每校/年）	28,800~57,600	每周2次×36周，每次800~1600元
场地租金（每校/年）	3,600~7,200	校内教室免费，飞行场地需租赁
竞赛差旅（每队）	10,000~15,000	全国赛交通食宿
师资培训（每校）	2,000	40学时培训费用，一次性

九、恳请支持事项

为推进本课程在兵团中小学的顺利落地和可持续发展，恳请教育局在以下方面给予支持：

1. 政策支持：将本课程列为兵团中小学课后服务和科技社团推荐项目，发文推荐至各学校，支持课程在校内落地。
2. 课时支持：支持试点学校将本课程纳入课后服务课时安排或校本课程体系，保障每周2课时教学时间。
3. 师资支持：协调学校选派科学/物理/信息技术教师参加师资培训，将培训学时纳入教师继续教育学时认定。
4. 经费支持：给予试点学校一定额度的课程采购经费或设备补贴，用于激光切割机、3D打印机等核心设备投入。
5. 评价支持：将学生本课程学习成果纳入综合素质评价体系，认可竞赛证书和实践成果作为评价实证材料。
6. 竞赛支持：支持以学校或兵团代表队名义组队参加CAADC全国性航空科技创新赛事。

十、预期成效

十、项目可持续性

本项目兼顾教育公益属性和运营可持续性。通过"课后服务课程+科技社团+校队集训"三层运行模式，结合课后服务采购经费、学校课程采购、企业赞助等多渠道资金来源，在达到一定规模后可实现盈亏平衡。核心设备（激光切割机、3D打印机）使用寿命5~8年，可服务多批学员，长期摊销成本低。

项目执行单位——新疆生产建设兵团航空模型运动协会，秘书长刘煜灏，具有15年航模教学经验。协会教练苏教练为资深固定翼无人机教练、大学客座教授，已完成36篇系统化设计文档，具备完整的技术体系和教学能力。

十一、结语

低空经济时代已至，航空人才储备需从青少年抓起。本项目以一架真飞机的设计制造为载体，将工程教育从大学下沉到中小学，让学生在"做中学"的真实工程实践中成长——这不是手工课，而是一门可以学习一辈子的工程实践课程。恳请教育局给予支持和指导，共同推动兵团青少年航空工程教育事业迈上新台阶。