新課改下四旋翼無人機項目式學習的探索與應用

廣東省佛山市南海區大瀝高級中學 邱藝妙 劉強初 陳泓宇

無人機技術是當前科學教育實踐中非常熱門的應用，其強調圍繞真實問題設計一系列的探究活動，讓學生綜合運用學科核心概念、跨學科概念和科學實踐解決問題。在新課程改革背景下，采用無人機教學，既能鍛煉學生的動手能力、創造能力、綜合能力、團隊協作能力和進取精神，又能有效激發學生對智能化科技和航空科技的興趣，提升學生的學習能力和核心素養。我校在2021年創辦了佛山市首個以航天科技為特色的學校，置備無人機教具、模擬器套裝、中學組無人機比賽賽道等硬件設備，搭建無人機創客實驗室和無人機訓練場。并配備有專職科普工作管理人員，成立了航天科技教師工作室，開展了無人機相關課程學習和競速訓練。

通過無人機設計項目式學習，能激發學生的學習興趣，提高學生對新技術、新工藝的適應能力，對學生在創新思維、動手能力方面起到了重要的促進作用。具體表現在以下幾方面：

一、激發學生探究欲望

項目式學習是一種以活動為導向、項目為載體、任務為驅動、學生為主體、教師為主導的現代教育模式。它通過提供一些關鍵素材構建一個環境，學生組建團隊在此環境里解決開放式問題的經歷來學習。在實際教學時，老師會設置一個特別的情景：“給你一疊紙條，你能用這些紙條設計制作一款四旋翼無人機嗎？”帶著這樣的疑問，學生開始了解無人機構造，嘗試折疊三角插構件，并完成組裝插接等任務。在探究的過程中，老師主要起引導作用，目的是將學生引入真實任務情境中，通過有趣、復雜、綜合的任務設定，喚醒學生強烈的參與動機，在明確的任務目標指引下，幫助學生一步步完成合作、探索、互動、分享的學習過程。

邀請科普專家為學生講課

二、充分利用無人機設備

利用紙條制作無人機模型

“活動與體驗”是無人機教學過程的核心特征，學生作為學習的主體，要在“活動”中主動參與、體驗感受、建構認知，將所學的知識和技能轉化為解決實際問題的綜合實踐能力。教學時，老師會以“設計四旋翼無人機”為題目，按照科學、人文和生活三個板塊進行分解，再分別明確定位和制定目標。其中，科學目標為“了解設計產品的一般過程，明確無人機的設計要求，如選用材料、各部件連接、制作方案等”；人文目標為“了解無人機的發展、應用和相關法律法規”；生活目標為“動手制作、修改、優化和完成一架無人機，并編寫產品說明書”。通過這樣的深度學習，可以讓學生經歷無人機從無到有的全過程，形成一定的方案構思、圖樣表達、工藝選擇、物化能力，同時培養發展創造性思維，養成用技術解決實際問題的良好習慣，有利于知識點的融合，最終實現學以致用的教學目標。

三、有助學生未來發展

學校開設的《四旋翼無人機設計的流程》課程設有明確的目的性，從最初的設計開始，到展望實際應用，解決現實問題，達成具體功能，以及選材、制作，試飛，形成了完整的流程閉環。學生不僅要設計、制作出能飛的無人機，還要知道它為什么能飛，怎樣操縱和調試。通過實踐體驗四旋翼無人機的飛行，了解飛行原理和飛行控制原理的基礎知識，激發學生對航空航天工程領域的興趣。此外，在學習無人機操控系統、組裝等體驗過程中，充分鍛煉了學生的動手能力、創造能力、綜合能力、團隊協作能力，有效激發學生對智能化科技和航空科技的興趣，啟發和促進學生對物理、數學、計算機等其他學科的學習，在提升綜合素養的同時，為以后的職業工作，升學道路打下堅實的基礎。

利用無人機進行項目式教學以來，既鍛煉了學生的操作能力，培養了不怕困難的良好品格，又有效激發出對智能化科技和航空科技的興趣，提升學習能力和核心素養。同時，學生還親身感受到科技的魅力，在成長的路上種下科技的種子，喚起他們對科技創新的興趣。

獨立制作、調試無人機

學生進行無人機穿越飛行體驗