创客教育背景

依托信息技术营造信息化教学环境,促进教学理念、教学模式和教学内容的改革,推进信息技术在日常教学中的深入,广泛应用,适应信息时代对培养高素质人才的需求。有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习、创客教育等新的教学模式中的应用,着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,养成数字化学习习惯,促进学生的全面发展。发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用,面向未来培养高素质人才,教师能力是关键。要建立健全全教师信息技术应用能力标准,将信息化教学能力培养纳入师范生培养课程体系,列入高校和中小学办学水平评估、校长考评的指标体系。将教师信息技术应用能力纳入教师培训必修学时/学分,将能力提升与学科教学培训紧密结合,增强教师在信息化环境下创新教育教学的能力,使信息化教学真正成为教师教学活动的常态。
——《教育信息化“十三五”规划》
创新思维不仅要在大学和企业中培养,更要从青少年群体抓起,也就是要利用科技创新实验室重点培养学生的“三能、三创”鼓励学生进行创新性的学习和研究,从而,让创新之火在中小学教育体系中逐渐燃起,让青少年的创新精神和实践能力得以挖掘,让创新人才培养模式得以体现,在此背景下,传统的实验室已经不能够满足新的课程标准下的教学需要,建设科技创新实践室,已经成为开展实践教学,培养学生科学素养和探究能力必不可少的配套设施。
——国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)
无人机创客教育
创客教育将来不仅会影响学生的发展,也会影响到教育本身。具体体现在两方面:一是改变教育内容及教育方式,这势必会对整个课程体系产生影响。二是这种教育为学生提供了一个新的平台,使学生能够站在巨人的肩上;实施创客教育的教师也更容易获得新思想、新技术,能够对教学内容迅速调整,最终的结果是极大的丰富了学生学习的思路与方法。
据 AOPA 估计,包括研发、生产、运营在内,我国目前有 300 至 400 家民用无人机企业,从业人员超过万人。据互联网研究机构艾瑞咨询发布的《中国无人机行业研究报告》预测称,到 2025 年,国内无人市场总规模将达 750 亿。发展速度极快,这让无人机相关教育教学更显得尤为重要,同时对于学校而言,无人机不是某一方面知识的应用,而是要实现培养学生整体综合能力的体系建设, 所以它既是学生特色发展的内在需求,也是时代发展的大势所趋。
2016 年起,青少年科技创新教育开始被社会广泛认知,青少年科技创新教育的目的在于培养青少年的创新精神和实践能力,提高青少年的科技素质和创新能力,鼓励优秀人才的涌现。少年智则国智,少年强则国强。青少年科技创新创客教育肩负着培养青少年对科学技术的兴趣和爱好, 增强其创新精神和实践能力,引导他们树立科学思想、科学态度,逐步形成科学的世界观和方法论,是提高我国青少年科技素质,保障我国“科教兴国”战略, 顺利实施和中华民族伟大复兴的长期战略性工程。加强青少年的科学创新教育,是为国家的发展提供强有力的人才支撑。
在此大环境下,以无人机为载体的科技创新教育重要性越发突出。无人机是集科技、技术、加工工艺、芯片与微电子、程序开发、信号无线传输等先进技术手段于一身的综合系统,近些年更有超声避障、光流定位、智能飞行等“黑科技”不断融入 无人机系统,因此其在科技创新教育领域中的重要性日益凸显,逐渐成为继机器人教育、3D 打印等教育后的新宠。无人机创客教育就是科技创新的一个重要载体。
无人机创客教育特点
青少年无人机、航模是一项集体育、智慧、科技、教育于一体的综合活动。对青少年的健康成长发育有着重要意义。通过开展无人机、航模活动,可以学到飞行原理、空气动力学、材料力学、结构力学、无线电遥控、气象学等有关理论知识;培养学生动手操作能力;通过模型的制作、飞行比赛可以使青少年初步掌握一些飞行器加工工艺;培养进取精神和竞争意识;孩子们从好奇到好玩,最后上升到爱好。许多人甚至会因此树立起投身航空事业的远大理想。同时,无人机、航模运动还有助于孩子左右脑的协调发展,保护视力,强身健体,是一项非常积极健康的体育运动。同时在无人机、航模学习过程中,了解国家航空航天发展的历程与现状,加强了青少年的爱国主义教育和团队协作培养。
1.无人机创客教育培养学生的创新能力
创新教育是以培养人们创新精神和创新能力为基本价值取向的教育,着重研究与解决在基础教育领域如何培养中小学生的创新意识创新精神和创新能力的问题;创客教育强调在造物中学习与研究,在造物中培养学生的创新创造能力;创客教育是落实创新教育具体方法和途径。
无人机创客教育的开展让青少年学习无人机基本原理、组成,掌握应用在无人机上的 GPS、陀螺仪、加速度计、电子罗盘、wifi、云台、遥控、视频传输等模块化的技术,学生可以根据自己的理解和创新,灵活搭配各个模块,设计组装属于自己的无人机,完成创新,同时无人机上的这些技术,也广泛应用于人工智能、机器人、穿戴设备、智能家居、物联网等领域,学生可以通过无人机技术的学习,开创性地将无人机技术应用到上述领域,实现跨领域创新。
2、无人机创客教育培养学生的实践能力
亲手拆解、组装机械零件、焊接电路、设计电路布线等实践操作,可以让学生掌握常用工具的使用,锻炼学生的实践动手能力,为培养未来的 DIY 创客打下基础。此外,无人机调试需要用计算机对飞行数据进行分析,能很好地培养学生计算机操作能力。学生在自己动手的过程中能够掌握丰富的电路知识,实用的工具使用技巧,基本的设计理念,激发对科学技术的兴趣。
3、无人机创客教育实现学科知识的整合,培养学生的抗挫能力
无人机综合了通信技术、微型传感器、机械电子、控制理论、力学原理、工业设计等多个学科知识。组装一台无人机对学生来说是个巨大的挑战,需要学生综合运用数学、物理、计算机、甚至语文和英语等全部课程的知识。学生在学习过程中需要查阅各种跟无人机有关的知识、克服组装无人机中的各种问题。这将能有效的培养学生迎难而上,克服问题的能力。
4、无人机创客教育培养学生的竞争意识和竞技精神
无人机的飞行训练,是眼睛、大脑、手指动作协调一致的结果,通过飞行练习能充分训练学生的协调性,开发右脑。飞行训练时,需要学生精神高度集中, 有助于培养学生专注精神;熟练地飞行,需要较长时间的练习,能很好地锻炼学生的耐心,塑造学生坚定的性格。通过飞行竞赛,培养学生的竞争意识和竞技精神。
5、无人机教育培养学生的团队协作能力
无人机技术汇集计算机语言、通信技术、传感器技术、自动化技术、人工智能于一体,有些技术难题需要学生之间组成小团队,发挥各自的优势,互相协作, 通力配合才能解决。如何发挥团队优势?如何体现个体价值?这些都能在无人机科普教育活动中得到充分体现。
本方案特色
一、无人机创客设计理念
基本理念:以培养学生无人机编程学习、实践技能作为课程建设的重心,以创新创客教育为重点进行全面实践型教育,将STEAM教育理念融入其中。
二、无人机可扩展方向
我公司可以根据学校发展的远期规划,配合学校适时调整发展方向。
本方案可扩展为:第一,与机器人、3D打印技术融合的无人机创客社团;第二,与学科融合(影像与影视技术等相关专业融合),推行STEAM教育(创客)专项计划及校本教材开发;第三,建设无人机特色学校。
无人机创客课程体系
本课程专门为小学生研发的无人机教学课程,教学内容涉及无人机飞行技术、硬件组装调试、航拍微视频制作等内容。让学生在享受乐趣的同时学到飞行原理、空气动力学、结构力学、无线电遥控、航拍摄影,微电影制作等知识,为学生未来升学提供更多的选择。
序号 | 主要内容 | 教学目标 |
1 | 飞行原理 | 了解飞机发展历程、掌握空气动力学原理 |
2 | 无人机的简介 | 了解无人机的历史、分类以及应用特点 |
3 | 机架、电机、电调 | 了解机架、电机、电调的分类、功能和作用 |
4 | 电池、图传、摄像头 | 了解电池、图传、摄像头的分类、功能和作用 |
5 | 飞控、遥控器与接收机 | 了解飞控、遥控器、接收机的分类、功能和作用 |
6 | 四旋翼无人机组装调试 | 动手组装四旋翼无人机 掌握调参软件的使用 |
7 | 对尾悬停练习 | 练习空间感和方向感,为进阶的飞行动作做基础 |
8 | 右侧悬停练习 | 练习空间感和方向感,为进阶的飞行动作做基础 |
9 | 对头悬停练习 | 练习空间感和方向感,为进阶的飞行动作做基础 |
10 | 右侧悬停练习 | 练习空间感和方向感,为进阶的飞行动作做基础 |
11 | 360°自旋练习 | 练习无人机飞行的方位感,为赛道飞行打下基础 |
12 | 四边航线飞行练习 | 提高学生的航线飞行水平 |
13 | 圆形航线飞行练习 | 提高学生的航线飞行水平 |
14 | 水平8字飞行练习 | 提高学生的航线飞行水平 |
15 | 直线障碍飞行练习 | 使用FPV眼镜穿越机赛道障碍分解练习 |
16 | S型障碍飞行练习 | 使用FPV眼镜穿越机赛道障碍分解练习 |
17 | 急弯障碍飞行练习 | 使用FPV眼镜穿越机赛道障碍分解练习 |
18 | FPV赛道飞行练习 | 使用FPV眼镜飞行完整赛道 |
19 | 无人机基础编程 | 编程控制无人机飞行 |
20 | 无人机轨迹飞行 | 编程控制无人机航线飞行 |
21 | 无人机键盘控制 | 编程使用键盘控制无人机飞行 |
22 | 无人机鼠标控制 | 编程使用鼠标控制无人机飞行 |
23 | 无人机编队飞行 | 进行无人机创意编队飞行表演 |
24 | 航拍构图 | 讲解各种构图形式 |
25 | 景别及角度 | 讲解不同景别及角度的镜头语言 |
26 | 推、拉、摇镜头 | 推、拉、摇镜头的语言效果 |
27 | 推、拉、摇镜头练习 | 练习使用航拍机实现推、拉、摇镜头 |
28 | 移、跟镜头 | 移、跟镜头的语言效果 |
29 | 移、跟镜头练习 | 练习使用航拍机实现移、跟镜头 |
30 | 升降、环绕镜头 | 升、降、环绕镜头的语言效果 |
31 | 升降、环绕练习 | 练习使用航拍机实现升、降、环绕镜头 |
32 | 升、降格镜头 | 升格、降格镜头的语言效果 |
33 | 升降格练习 | 练习使用航拍机实现升格、降格镜头 |
34 | 后期剪辑 | 讲解后期剪辑软件的使用 |
35 | 命题拍摄 | 选择命题,分组讨论拍摄 |
36 | 剪辑成片 | 将拍摄的素材剪辑成片 |
设备清单
序号 | 名称 | 参数 | 用途 | 数量 | 单价 | 小计 |
1 | 室内无人机教学套 | 1.尺寸:140mm轴距 2.飞机全重约100g 3.最大起飞重量130g 4.定制飞控:气压定高,光流定点,支持scratch编程 5.马达参数:820空心杯 6.机身电池容量:800mAh 7.充电时间约1小时 8.飞行时间约5分钟 9.遥控飞行距离100米 10.产品材质木材,DIY拼装 11.遥控频率2.4G | 微型无人机拆装、飞行教学,配备FPV套件,可进行室内赛道竞速比赛。 | 15 | 799 | 11985 |
2 | FPV套件 | 1.5.8G图传发射,800线摄像头 2.5.8GFPV眼镜,40频点 | FPV套件,第一视角飞行练习,可进行室内赛道竞速比赛 | 7 | 700 | 4900 |
3 | 飞虹编程编队无人机 | 1、尺寸:230mm轴距 2、飞机全重约135g 3、最大起飞重量150g 4、马达参数:820空心杯电机 5、机身电池容量:800mAh 6、飞行时间约10分钟 7、飞行控制系统板:支持多种飞行模式,支持光流模块,视觉识别模块。 8、遥控器:带显示功能,监测飞行器状态,可微调和切换各种飞行模式。 9、光流模块:支持光流定位。 10、视觉识别模块:视觉识别,可做二次开发,完成巡线,跟踪等等任务,支持Python编程。 11、支持scratch图形化编程,可多机编队飞行,带RGB灯,灯光可控,可跟飞行动作一起进行编程。 | 可以用于编程学习,编队飞行创意设计,多机编队表演,参加湖北省编程无人机比赛 | 15 | 2980 | 44700 |
4 | 航拍无人机 | Mavic Air无人机*1 折叠遥控器*1 智能飞行电池*3 螺旋桨*6 桨叶保护罩*1 充电器*1 电源线和电池管家*1 电池充电宝转换器*1 遥控器转接线*3 收纳包*1 出行单肩包*1 备用摇杆*1 束线滑块*3 | MAVIC AIR 全能套装,用于航拍学习,活动航拍拍摄。 | 1 | 6500 | 6500 |
5 | 无人机编队舞台 | 1.地图:二维码阵列 2.工艺:彩色喷绘 3.尺寸:6m*6m | 为无人机编队表演提供定位坐标系 | 1 | 3000 | 3000 |
6 | 无人机赛道 | 1.星际穿越赛道地图:二维码阵列6*6 2.赛道道具一套:穿越圆环*1,横杆障碍*1,竖杆障碍*1. | 为无人机编程课程提供障碍道具,练习湖北省编程无人机赛项。 | 1
| 3000 | 3000 |
7 | 备用电池 | 1.800mah 3.7v 25c 2.尺寸:9.3*25*40 | 向学生展示异形无人机,让学生了解多样的飞机结构 | 45 | 80 | 3600 |
8 | 备用桨叶 | 1.室内无人机教学套装桨叶*2套 2.飞虹无人机桨叶*1套 | 练习过程中损耗备用。 | 10 | 70 | 700 |
9 | 室内无人机备用件 | 1.上中下机架*1 2.脚架*4 3.保护圈*4 | 练习过程中损耗备用。 | 10
| 100 | 1000 |
10 | 充电器 | 1拖3充电器 | 电池充电。 | 15 | 40 | 600 |
合计 |
|
|
|
|
| 79985 |
无人机创客社团功能介绍
1.重大活动编队飞行表演
学生通过无人机社团的学习,创意设计无人机编队舞蹈动作,在重大活动时进行无人机表演。

2.参加湖北省中小学电脑制作大赛的编程无人机赛事

3.活动航拍记录
