高中生信息素養(yǎng)培養(yǎng)中智能飛行器技術(shù)的教學(xué)策略探索

摘要：智能飛行器技術(shù)是一門影響深遠(yuǎn)的新型專業(yè)，其數(shù)字化教學(xué)改革已成為當(dāng)今世界宇航科技發(fā)展的一個(gè)重要方向。在中學(xué)階段，可以運(yùn)用“課題驅(qū)動(dòng)”的方式，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行飛行器的設(shè)計(jì)、制造與調(diào)試，以提高學(xué)生解決問題的能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。同時(shí)，在教學(xué)過程中，還可以通過比賽來調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)他們的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，從而提升他們的技能。在課堂教學(xué)中，教師不僅僅傳授知識(shí)，而且要起到引導(dǎo)、激勵(lì)作用，使學(xué)生具有創(chuàng)造性和自主性。

關(guān)鍵詞：信息素養(yǎng)培養(yǎng)；智能飛行器技術(shù)；高中生

一、前言

在數(shù)字化時(shí)代，信息素養(yǎng)的培養(yǎng)成為教育領(lǐng)域的重要任務(wù)之一，尤其是對(duì)于高中生而言。隨著科技的不斷發(fā)展，智能飛行器技術(shù)作為一項(xiàng)具有重要影響力的新興領(lǐng)域，引發(fā)了廣泛的關(guān)注。其蓬勃發(fā)展不僅推動(dòng)著航空航天技術(shù)的革新，也為各行各業(yè)帶來了全新的發(fā)展機(jī)遇[1]。因此，將智能飛行器技術(shù)納入高中生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)范疇，探索相應(yīng)的教學(xué)策略，具有十分重要的意義。

本文旨在探討在高中生信息素養(yǎng)培養(yǎng)中，智能飛行器技術(shù)的教學(xué)策略。教育者要認(rèn)識(shí)到智能飛行器技術(shù)的重要性。作為航空航天領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，智能飛行器技術(shù)不僅在軍事防衛(wèi)、科學(xué)研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也在民用領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。

二、高中智能飛行器技術(shù)的教學(xué)現(xiàn)狀

（一）課程分散

目前，高中智能飛行器技術(shù)課程存在教學(xué)分散的現(xiàn)狀。首先，由于該領(lǐng)域的前沿性和專業(yè)性，許多學(xué)校缺乏相關(guān)教材和師資力量，導(dǎo)致課程內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)質(zhì)量參差不齊[2]。其次，智能飛行器技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等，但學(xué)校往往將其作為單獨(dú)的課程開設(shè)，缺乏跨學(xué)科融合，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)整體知識(shí)體系的理解不夠全面。此外，由于課程設(shè)置的碎片化，學(xué)生往往難以形成系統(tǒng)的學(xué)習(xí)路徑和深入的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，影響了其對(duì)智能飛行器技術(shù)的整體把握能力[3]。

（二）公式繁多，缺乏空天領(lǐng)域知識(shí)運(yùn)用的直觀感受

目前，高中智能飛行器技術(shù)課程面臨著公式繁多、缺乏直觀感受和學(xué)習(xí)困難的教學(xué)現(xiàn)狀。飛行器總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制和人工智能等領(lǐng)域涉及大量計(jì)算公式，教師在課堂上推導(dǎo)這些公式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得學(xué)生缺乏對(duì)公式背后物理機(jī)制和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的直觀感受。這種教學(xué)方式不僅使學(xué)生難以跟上課程節(jié)奏，更難以形成長(zhǎng)期記憶。

公式推導(dǎo)的過程使得學(xué)生疲于聽講，缺乏主動(dòng)思考，容易產(chǎn)生煩躁和厭學(xué)情緒，進(jìn)而極大降低了教學(xué)效果。學(xué)生在課堂上被大量的公式所淹沒，難以理解公式在實(shí)際應(yīng)用中的意義，缺乏對(duì)空天領(lǐng)域知識(shí)運(yùn)用的直觀感受。因此，學(xué)生對(duì)于智能飛行器技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力受到了挑戰(zhàn)，影響了他們對(duì)這一領(lǐng)域的深入理解和掌握。

三、高中智能飛行器技術(shù)數(shù)字化教學(xué)變革的思考

（一）數(shù)字化教學(xué)變革的總體目標(biāo)

基于“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、精軍事、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)總體方針，數(shù)字化教學(xué)變革的總體目標(biāo)旨在瞄準(zhǔn)未來戰(zhàn)爭(zhēng)，打贏強(qiáng)敵對(duì)手，培養(yǎng)空天領(lǐng)域高科技創(chuàng)新人才、新域新質(zhì)作戰(zhàn)人才、聯(lián)合作戰(zhàn)指揮人才[4]。

首先，通過以數(shù)字樣機(jī)為牽引，貫通融合智能飛行器設(shè)計(jì)多學(xué)科、多領(lǐng)域課程，建設(shè)智能飛行器設(shè)計(jì)課程體系。這一舉措旨在打破傳統(tǒng)學(xué)科壁壘，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科綜合教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中全面了解飛行器設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力[5]。

其次，基于數(shù)智空間開展教學(xué)模式升級(jí)。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建虛擬仿真平臺(tái)和實(shí)踐場(chǎng)景，為學(xué)生提供高度還原的飛行器設(shè)計(jì)和模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。通過數(shù)字化工具和實(shí)踐操作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而提高教學(xué)效果[6]。

最后，通過博弈對(duì)抗創(chuàng)新教學(xué)評(píng)價(jià)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)戰(zhàn)能力。引入仿真對(duì)抗、實(shí)踐項(xiàng)目等形式，讓學(xué)生在模擬實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)景中進(jìn)行博弈對(duì)抗，鍛煉其解決問題和應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的能力。同時(shí)，建立科學(xué)全面的評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新成果和綜合素養(yǎng)進(jìn)行全方位評(píng)估，促進(jìn)其全面發(fā)展。

（二）數(shù)字化教學(xué)變革的核心思路

在高中生信息素養(yǎng)培養(yǎng)中，智能飛行器技術(shù)的教學(xué)策略數(shù)字化教學(xué)變革的核心思路包括課程體系設(shè)計(jì)、教學(xué)模式升級(jí)和評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新。這三個(gè)方面的整合可以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，提高學(xué)生信息素養(yǎng)水平，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.課程體系設(shè)計(jì)

智能飛行器技術(shù)的課程體系設(shè)計(jì)應(yīng)該融合多學(xué)科、多領(lǐng)域的知識(shí)，注重跨學(xué)科融合和全面發(fā)展。課程內(nèi)容應(yīng)涵蓋飛行器總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、人工智能等方面的知識(shí)，并結(jié)合實(shí)際案例和工程項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)[7]。課程體系設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要貫穿“理論與實(shí)踐、知識(shí)與能力、個(gè)性發(fā)展與社會(huì)需求”的主線，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中既能夠掌握理論知識(shí)，又能夠應(yīng)用于實(shí)踐，并培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.教學(xué)模式升級(jí)

教學(xué)模式的升級(jí)應(yīng)該注重實(shí)踐操作和數(shù)字化工具的應(yīng)用，提高教學(xué)效果和學(xué)生參與度。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建虛擬仿真平臺(tái)和實(shí)踐場(chǎng)景，為學(xué)生提供高度還原的飛行器設(shè)計(jì)和模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。通過數(shù)字化工具和實(shí)踐操作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[8]。

3.評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新

評(píng)價(jià)體系的創(chuàng)新是數(shù)字化教學(xué)變革的重要組成部分，可以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展和有效學(xué)習(xí)。評(píng)價(jià)體系應(yīng)該注重學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)，不僅要評(píng)價(jià)其知識(shí)掌握程度，還要評(píng)價(jià)其實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神[9]。評(píng)價(jià)方法可以多樣化，包括考試評(píng)估、項(xiàng)目評(píng)價(jià)、實(shí)習(xí)評(píng)價(jià)等，以及利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行自適應(yīng)評(píng)價(jià)和個(gè)性化反饋。

四、數(shù)字化教學(xué)變革的關(guān)鍵舉措

（一）課程體系設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)智能飛行器技術(shù)的課程體系需要綜合考慮多個(gè)方面，包括課程內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐環(huán)節(jié)。下面是一個(gè)針對(duì)智能飛行器技術(shù)課程體系的設(shè)計(jì)方案（見圖1）。

1.課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

數(shù)字樣機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模塊：介紹智能飛行器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，包括飛行器的構(gòu)造、材料選擇、結(jié)構(gòu)分析等。

空氣動(dòng)力學(xué)模塊：深入探討飛行器在空氣中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括氣動(dòng)力學(xué)原理、氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)、機(jī)翼和機(jī)身設(shè)計(jì)等。

飛行動(dòng)力學(xué)模塊：講解飛行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，包括姿態(tài)穩(wěn)定、飛行性能計(jì)算、飛行控制等內(nèi)容。

自動(dòng)控制模塊：介紹飛行器的自動(dòng)控制原理和方法，包括PID控制、狀態(tài)反饋控制、模型預(yù)測(cè)控制等。

電磁隱身模塊：探討飛行器的電磁隱身技術(shù)，包括雷達(dá)截面積計(jì)算、電磁波散射特性分析、隱身設(shè)計(jì)原理等。

任務(wù)規(guī)劃模塊：講解飛行器任務(wù)規(guī)劃與執(zhí)行的方法和技術(shù)，包括路徑規(guī)劃、任務(wù)分配、智能決策等。

2.教學(xué)方法設(shè)計(jì)

理論教學(xué)：采用多媒體教學(xué)手段，結(jié)合實(shí)例和案例分析，生動(dòng)地講解課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握知識(shí)。

實(shí)踐操作：通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐和數(shù)字樣機(jī)模擬操作，讓學(xué)生親自動(dòng)手設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試飛行器，提高他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

項(xiàng)目實(shí)踐：組織學(xué)生參與飛行器設(shè)計(jì)和仿真項(xiàng)目，讓他們?cè)趯?shí)際項(xiàng)目中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，鍛煉團(tuán)隊(duì)合作和問題解決能力。

3.實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

數(shù)字樣機(jī)實(shí)驗(yàn)：利用數(shù)字樣機(jī)平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、飛行動(dòng)力學(xué)等模塊的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地感受飛行器設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。

模擬飛行實(shí)踐：通過飛行模擬器進(jìn)行飛行實(shí)踐操作，讓學(xué)生體驗(yàn)飛行器的操作和控制，加深對(duì)飛行原理的理解。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：組織學(xué)生設(shè)計(jì)和執(zhí)行飛行器實(shí)驗(yàn)，包括性能測(cè)試、控制效果評(píng)估等，培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力。

項(xiàng)目研究：開展飛行器相關(guān)項(xiàng)目研究和開發(fā)，讓學(xué)生深入了解行業(yè)需求和前沿技術(shù)，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

（二）教學(xué)模式升級(jí)

基于微項(xiàng)目的多學(xué)科融合立體化教學(xué)模式是一種創(chuàng)新的教學(xué)方式，旨在通過小型項(xiàng)目來促進(jìn)多學(xué)科的交叉融合，并使學(xué)生在實(shí)踐中掌握知識(shí)、培養(yǎng)技能和提升綜合素養(yǎng)。在智能飛行器技術(shù)課程中，將課程劃分為數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化試驗(yàn)和數(shù)字化博弈三個(gè)微項(xiàng)目群，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)模式的升級(jí)，從傳統(tǒng)的理論教學(xué)向數(shù)字化實(shí)踐與應(yīng)用轉(zhuǎn)變（見圖2）。

1.數(shù)字化設(shè)計(jì)微項(xiàng)目

概念設(shè)計(jì)：學(xué)生圍繞飛行器的設(shè)計(jì)目標(biāo)和需求，利用數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行飛行器的概念設(shè)計(jì)，包括外形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布局等。

CAD建模：學(xué)生學(xué)習(xí)CAD建模技術(shù)，通過軟件進(jìn)行飛行器的三維建模，掌握數(shù)字化設(shè)計(jì)的基本原理和操作技能。

數(shù)字化仿真：學(xué)生利用數(shù)字化仿真軟件進(jìn)行飛行器的結(jié)構(gòu)分析、氣動(dòng)特性仿真等，評(píng)估設(shè)計(jì)方案的可行性和性能表現(xiàn)。

2.數(shù)字化試驗(yàn)微項(xiàng)目

數(shù)字化制造：學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字化制造技術(shù)，包括3D打印、激光切割等，制作飛行器的模型或部件。

數(shù)字化測(cè)試：學(xué)生利用數(shù)字化測(cè)試設(shè)備進(jìn)行飛行器的性能測(cè)試和試驗(yàn)，如風(fēng)洞試驗(yàn)、控制系統(tǒng)測(cè)試等，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

數(shù)據(jù)處理與結(jié)果評(píng)估：學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，評(píng)估設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，提出改進(jìn)建議并進(jìn)行反饋。

3.數(shù)字化博弈微項(xiàng)目

智能飛行器競(jìng)賽：組織學(xué)生參加智能飛行器競(jìng)賽，通過設(shè)計(jì)、制作和比賽，提高學(xué)生的競(jìng)技能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

模擬對(duì)抗：利用數(shù)字化仿真平臺(tái)進(jìn)行模擬對(duì)抗，組織學(xué)生進(jìn)行智能飛行器的對(duì)抗演練，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力和應(yīng)變能力。

協(xié)同博弈：學(xué)生分組進(jìn)行協(xié)同博弈，通過合作和競(jìng)爭(zhēng)，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作和決策能力，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)智能飛行器應(yīng)用的理解和認(rèn)識(shí)。

教學(xué)模式的升級(jí)從理論教學(xué)向數(shù)字化實(shí)踐與應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

強(qiáng)調(diào)實(shí)踐導(dǎo)向：教學(xué)重心由純理論向?qū)嵺`導(dǎo)向轉(zhuǎn)移，學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中主動(dòng)探究、解決問題，培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。

提供數(shù)字化工具支持：利用數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件、仿真平臺(tái)等工具支持學(xué)生的實(shí)踐操作，提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

注重跨學(xué)科融合：微項(xiàng)目群涵蓋了設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和博弈等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，促進(jìn)了跨學(xué)科知識(shí)的交叉融合和整合應(yīng)用。

（三）評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新

評(píng)價(jià)體系的創(chuàng)新在智能飛行器技術(shù)教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用，不僅能夠全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，還能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)新潛能。以下是關(guān)于評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新的幾個(gè)方面（見圖3）。

1.以學(xué)生為中心

評(píng)價(jià)體系應(yīng)以學(xué)生為中心，充分考慮學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，為其提供個(gè)性化、差異化的評(píng)價(jià)和反饋。通過問卷調(diào)查、學(xué)習(xí)日志、個(gè)人訪談等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)困難，為其提供有針對(duì)性的指導(dǎo)和支持。

2.軍事博弈對(duì)抗

評(píng)價(jià)體系應(yīng)注重學(xué)生在軍事博弈對(duì)抗中的表現(xiàn)，包括智能飛行器設(shè)計(jì)、模擬對(duì)抗等方面的能力。通過模擬對(duì)抗、實(shí)戰(zhàn)演練等形式，評(píng)估學(xué)生的軍事素養(yǎng)和實(shí)戰(zhàn)能力，為其提供全面的評(píng)價(jià)和指導(dǎo)。

3.創(chuàng)新課程

評(píng)價(jià)體系應(yīng)充分考慮創(chuàng)新課程的特點(diǎn)和要求，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新成果進(jìn)行評(píng)估。通過項(xiàng)目評(píng)價(jià)、作品展示等方式，評(píng)估學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新成果，鼓勵(lì)學(xué)生勇于探索、勇于創(chuàng)新。

4.多元化評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)體系應(yīng)采用多種評(píng)價(jià)方法和工具，綜合考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、實(shí)踐表現(xiàn)、課堂參與等方面的因素，包括考試評(píng)價(jià)、項(xiàng)目評(píng)價(jià)、實(shí)習(xí)評(píng)價(jià)、討論評(píng)價(jià)等多種形式，為學(xué)生提供全面、客觀的評(píng)價(jià)。

5.量化和質(zhì)性評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)體系應(yīng)既注重量化評(píng)價(jià)，又注重質(zhì)性評(píng)價(jià)，兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)過程。通過成績(jī)?cè)u(píng)定、表現(xiàn)評(píng)價(jià)、態(tài)度評(píng)價(jià)等多種方式，既對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，又對(duì)其學(xué)習(xí)過程和態(tài)度進(jìn)行質(zhì)性評(píng)價(jià)，全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)表現(xiàn)。

6.反饋與改進(jìn)

評(píng)價(jià)體系應(yīng)及時(shí)給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，鼓勵(lì)他們?cè)诜答佒胁粩喔倪M(jìn)和提高。通過定期組織評(píng)價(jià)會(huì)議、個(gè)人輔導(dǎo)等形式，向?qū)W生提供詳細(xì)的評(píng)價(jià)報(bào)告和個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議，指導(dǎo)他們明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和改進(jìn)方向。

五、結(jié)語

智能飛行器技術(shù)的教學(xué)策略探索是高中生信息素養(yǎng)培養(yǎng)中的重要組成部分。通過以飛行器數(shù)字樣機(jī)為核心，貫穿多學(xué)科融合的課程體系設(shè)計(jì)，結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、探究式學(xué)習(xí)和數(shù)字化教學(xué)等教學(xué)模式升級(jí)，以及評(píng)價(jià)體系的創(chuàng)新和實(shí)踐應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生全面發(fā)展的促進(jìn)。這種教學(xué)策略不僅使學(xué)生在學(xué)習(xí)智能飛行器技術(shù)的過程中獲得了豐富的知識(shí)和技能，還培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。因此，智能飛行器技術(shù)的教學(xué)策略探索為高中生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了有效的途徑和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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作者單位：南京市第十二中學(xué)

責(zé)任編輯：王穎振、楊惠娟