“以賽促學，賽教融合”教學模式下的中學無人機教學實踐探究

葉紅

［摘 要］2022年，教育部公布了2022—2025學年面向中小學生的全國性競賽活動名單，其中多項涉及無人機。憑借比賽平臺和無人機教學本身的優勢，無人機學習受到了越來越多學生的歡迎。文章從無人機的選擇、課程內容的安排等方面闡述“以賽促學，賽教融合”教學模式下的中學無人機教學實踐探索，以期為一線教師提供新思路。

［關鍵詞］以賽促學；賽教融合；無人機教學；實踐

［中圖分類號］??? G632.4??????????? ［文獻標識碼］??? A????????? ［文章編號］??? 1674-6058（2024）15-0023-03

2022年，教育部公布了2022—2025學年面向中小學生的全國性競賽活動名單，其中多項涉及無人機，如全國青少年無人機大賽、全國青少年科技教育成果展示大賽、世界機器人大會青少年機器人設計與信息素養大賽等［1］ 。除了全國性競賽，各省各市組織的無人機競賽也逐漸增多。在各級各類比賽的推動下，越來越多的中小學生加入了無人機學習的隊伍。

隨著科學技術的發展，在軍事、農業、工業等方面越來越頻繁地看到無人機工作的影子［2］，無人機技術越來越受到國家的重視。與此同時，無人機教學也越來越受到教育界的關注。無人機教學既涉及如何手動控制飛行，以完成障礙穿越和空中攝影等，又涉及如何進行編程操作以完成各種任務，如無人機舞蹈。學習無人機操作可以鍛煉學生的邏輯思維能力、立體空間思維能力、專注力和解決實際問題的能力。目前，中學無人機教學中存在著一些亟待解決的問題，如訓練場地的局限、飛行設備零件的高成本、飛行訓練時間不足等。筆者結合自身教學實踐和比賽訓練經驗，對“以賽促學，賽教融合”教學模式下的中學無人機教學進行探索，希望可以為負責中學無人機教學的教師提供新思路。

一、“以賽促學，賽教融合”教學模式的作用

“以賽促學，賽教融合”由多方參與，主體是學生，目標是實現“賽教一體化”，宗旨是提高人才培養質量。“以賽促學，賽教融合”的出發點是“賽”，落腳點是“教”，“教”是關鍵也是核心［3］。“以賽促學，賽教融合”這一教學模式有利于培養學生的核心素養。

（一）增強學習自驅力

這一教學模式更注重學生的主動學習和積極參與。一方面，競賽活動的吸引力和挑戰性可以激發學生學習的主動性；另一方面，積極參與競賽能夠提高學生的自信心和意志品質。

（二）提升實踐能力

單純的理論課程難以讓學生真正了解知識的原理和實際應用場景。競賽活動能夠做到讓理論和實踐真正結合起來，讓學生實踐課堂所學，在操作的過程中增強運用知識解決實際問題的能力。例如，學生A在參加全國青少年無人機大賽中的蜂群舞蹈編程賽時，為了能夠編好無人機舞蹈，便利用課余時間主動去觀看相關視頻，分析其中的無人機舞蹈動作，根據動作推算背后的程序代碼，并借鑒其中優秀的部分改進自己的編程代碼。這樣，學生不僅提升了實踐能力，還提高了自身的創新能力。

（三）提高團隊合作意識

無人機賽事中的好多賽項是需要兩名甚至多名學生組隊參與的。學生需要做好分工，除了要完成各自負責的部分，還要互相協調，形成一個有機的整體，從而提高戰斗力。在日常訓練過程中，經常有學生為了不拖團隊后腿而反復練習。分組競爭的形式，可以增強學生的競爭能力和團隊合作意識。團隊合作意識在學生未來的職業生涯和人際交往中尤為重要。

（四）促進教師專業發展

應用“以賽促學，賽教融合”教學模式除了能培養學生的各種能力，還能檢驗和提高教師的教學水平。畢竟要想在競賽中脫穎而出，還有賴于教師的引導、監督和評價。教師需要幫助學生制訂合理的學習計劃，激發他們的創意和靈感，并及時糾正他們在學習過程中的錯誤。在此過程中，教師也能夠不斷提高自己的教學水平以及專業能力。

二、中學無人機教學中存在的問題

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提到無人機互聯表演，即通過實物或平臺模擬，進行無人機群組控制，感受新興技術在各行各業中的應用創新。但是，僅憑現有的教學條件，要想在學校中大面積普及無人機操作還是比較困難的，原因主要有以下三個方面：1.硬件設備較難滿足學生的學習需求。每所學校的學生數量眾多，而一臺無人機要上千元，再加上各種配件的升級或修理，費用開支巨大。練習無人機所需的場地較大，若較多學生同時上課，場地的充足和安全性便難以得到保證。2.專業教師缺乏，影響開展效果。目前，無人機教學多由信息科技教師負責，而大多信息科技教師因所學專業為教育技術學或者計算機，對無人機知識掌握得并不全面。通常，他們要先學習相關知識，再傳授給學生。這種操作易催生各種問題。中學無人機教學亟須專業無人機教師進行指導引領。3.教材缺乏，影響教學效率。目前，市面上流通的多是配套的無人機使用說明書，適合初中生閱讀學習的無人機教材并不多。這意味著相應教師要自己探索教學資源。從整體上看，這在一定程度上增加了教學難度。

三、基于“以賽促學，賽教融合”教學模式的中學無人機教學

筆者所在學校選擇在社團中開展無人機教學。具體來說就是組織一批對科技和無人機感興趣的學生，優化運用已有教學資源，利用“以賽促學，賽教融合”的教學模式開展社團無人機教學。這樣操作取得了不錯的效果。

（一）無人機的選擇

教具是教學的基礎，選擇一款合適的無人機設備是開展教學的關鍵。目前，市場上的無人機種類繁多，如可以DIY拼裝的無人機、固定翼無人機等。適合在中學運用的無人機除了要具備基本的功能，還要具備較強的安全性、耐用性、擴展性、創新性。

筆者所在學校選擇比較常見的旋翼無人機作為教具。其具體的性能優勢見表1。所購買的無人機是可以參加全國青少年無人機大賽的小鳥飛飛教育無人機F600系列：軸距126 mm，帶槳保護罩，起飛重量是100 g，續航時間10分鐘左右；既可以用App遙控，又可以用編程操控，為拖拽式編程界面。學生只要有一定的編程基礎，就能很好地上手學習。

（二）教學大綱的制定

在開展教學前，筆者與其他相關教師進行了一定的準備，即整理參與無人機比賽所需要掌握的基本知識與技能，并將這些知識與技能融入學期學習計劃和學習大綱，然后梳理具體的教學內容。如全國青少年無人機大賽中的蜂群舞蹈編程賽和編程挑戰賽兩個賽項，除了考查學生的編程能力，還檢驗著學生對藝術、數學、物理等學科知識的掌握情況。筆者與其他相關教師根據學生的課程時間等，制定了以下教學大綱（見表2）。

（三）無人機教學實踐

具體的教學內容和時長需要根據學情進行進一步調整。中學階段學生的競爭意識較強，與單純聽課相比，競爭模式更容易激發他們的學習興趣。在“以賽促學，賽教融合”的背景下，如果學生能在比賽中獲獎，便可以提高他們的自信心，激發他們的學習熱情，進而不再被動學習知識，能夠自主追求知其然，并知其所以然［4］。

例如，學生在參與旋翼賽編程挑戰賽的過程中，分工合作，并計算完成障礙挑戰的最佳路徑和最短時間。學生只有掌握相應的數學和物理知識，才能更好地進行計算。由于實際飛行和理論之間有一定誤差，所以學生經常需要多次修改代碼進行調試，他們戲稱這個過程為“刮痧”。

又例如，有學生在編寫無人機舞蹈程序的時候，先請教了自己的音樂老師。為了能夠創作一套好的舞蹈動作，學生需要在編程之前做好準備工作。第一步，討論要使用幾臺無人機進行舞蹈飛行。第二步，明確這幾臺無人機可以做哪些飛行動作。第三步，在草稿紙上規劃設計，為每臺無人機編好相應的三維坐標位置。這些準備工作非常鍛煉學生。通過討論和設計，他們鍛煉了協作能力和設計能力；通過標記三維坐標位置并在腦海中想象無人機動作，他們很好地鍛煉了空間思維能力。

總之，“以賽促學，賽教融合”教學模式下的無人機教學對學生和教師的發展都有一定的促進作用。對于學生而言，這樣的教學提高了他們學習無人機的興趣，增強了他們主動學習的意識，也提升了他們的實踐能力、問題解決能力和創新能力等。對于教師而言，在這樣的教學中，他們的身份從教授者轉變成輔導者，這有利于他們更快更好地適應新時代教師的角色，并在這個過程中不斷積累教學經驗，提高教學能力。在設計“以賽促學，賽教融合”教學模式下的無人機教學時，教師一定要圍繞課程標準，以培養學生的核心素養為目標，以學生已有的知識和技能為起點。

筆者認為，無人機技術的快速發展和廣泛應用使得無人機教學更具教育意義和價值，將會受到越來越多的關注。相關教師要不斷學習、探索和實踐，以使無人機教學體系更加完善。

［?? 參?? 考?? 文?? 獻?? ］

［1］? 中華人民共和國教育部辦公廳.關于公布2022—2025學年面向中小學生的全國性競賽活動的通知［EB/OL］.（2022-09-27）［2023-12-21］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A29/202209/t20220929_665926.html.

［2］? 蔣寅. 淺析無人機創客教育［C］//中國智慧工程研究會智能學習與創新研究工作委員會.2021課程教學與管理論壇論文集.［出版地不詳：出版者不詳］，2021.

［3］? 劉肩山.基于賽教融合的課程教學改革研究：以無人機應用技術專業為例［J］.機械職業教育，2022（8）：28-30，62.

［4］? 黃勇慧.“以賽促學，賽教融合”教學模式的實踐研究：以中職電子電器應用與維修專業為例［J］.知識窗：教師版，2023（3）：33-35.

（責任編輯??? 農越華）

［基金項目］本文系“人工智能課程在中小學的實踐應用研究”課題［教技資（2022）02-019號］階段性研究成果。