林坤將 姚躍龍 莫煒民 鄭蘊欣 丁群

摘 要：文章通過STEAM教育模式來對無人機課程進行研究，思考兩者兼容的可能性，以及將無人機的課程進行拆分，分成成初級、中級、高級課程。在具體課程當中采用、創(chuàng)客教育、KWL反饋表格等新型教育模式，目的通過此課程培養(yǎng)出與優(yōu)秀的無人機人才，讓中國在無人機領(lǐng)域躋身世界前列，并且努力讓STEAM教育能夠在中國大地普及開來，讓整個教育行業(yè)都能受益。

關(guān)鍵詞：無人機課程、STEAM教育、教育模式

The Possibility of UAV Curriculum based on? ? STEAM Educational Mode

Correspondence author：Ding Qun

Zhujiang College of South China Agricultural University? Guangzhou city? Guangdong province 510000

Abstracts：This thesis makes a research on UAV Curriculum through STEAM Educational Mode，consider the possibility of compatibility between the two， and divide the UAV Curriculum into elementary， intermediate and advanced courses.In the specific curriculum， the use of maker education， KWL feedback form and other new education model，In oider to cultivate outstanding talents related to UAV and make China become one of the world's leaders in the field of UAV， and make efforts to make STEAM education widely available in China for the benefit of the entire education industry.

Key words：UAV Curriculum，STEAM Education，Educational Mode

1引言

無人機在近些年來發(fā)展迅速，從最開始只用于軍事行動逐漸走向千家萬戶。目前無人機行業(yè)呈現(xiàn)爆炸式增長，無人機可以在農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、快遞運輸、災難救援等等領(lǐng)域發(fā)揮作用。所以越來越多的人開始學習使用無人機，無人機的學習重視實踐操作，對于傳統(tǒng)模式的理論書面教學并不能很好的讓學生對知識進行掌握，還會讓一些學生產(chǎn)生厭倦心理。而近些年興起的STEAM教育模式則剛好彌補了傳統(tǒng)教學模式的缺失。

通過STEAM教育模式實現(xiàn)無人機課程的傳授和實際操作。并結(jié)合不同年齡段學生的特征給予適當?shù)慕虒W方法，目的是能夠培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的科技人才。

2 STEAM教育、無人機課程的背景和現(xiàn)狀

2.1 STEAM教育的發(fā)展背景和現(xiàn)狀

STEAM教育模式最早是在美國被提出，STEAM教育作為一個綜合體包括了科學、技術(shù)、工程、數(shù)學、和藝術(shù)。這一教育模式的提出是為了能夠培養(yǎng)孩子的綜合素養(yǎng)能力，從而使美國的人才儲備方面躋身世界前列，也間接提升全球競爭力。

綜合性的教學模式成為現(xiàn)代社會的主流，在生產(chǎn)活動和科技研發(fā)當中，不同學科發(fā)揮著不同的作用，尤其遇到問題時單一學科往往不能解決所有問題。再比如大到航空母艦、小到電腦芯片，都需要各方的共同努力完成，而STEAM教育就符合這種綜合性教學模式，能夠激發(fā)和提升學生各方面的能力。

而在中國，STEAM教育模式還處在探索當中，并沒有在全國范圍內(nèi)鋪設(shè)開來。在中國，學生們普遍在應(yīng)試方面能力較強，但與STEAM教育相對應(yīng)的軟實力則相對較差，比如在：“創(chuàng)新、交流、演講”等方面。并且受傳統(tǒng)教育長期影響下，在短時間內(nèi)很難讓廣大教育工作者和學生們接受這種新型教育模式。

2.2 無人機課程在STEAM模式中的可行性及優(yōu)勢

隨著時代的發(fā)展，人們對于未知領(lǐng)域的好奇，促使著人們對其進行探索，而對于有些高風險、高難度的任務(wù)，人們大多利用無人機進行任務(wù)執(zhí)行。無人機的便捷性和執(zhí)行力強造成無人機行業(yè)呈井噴態(tài)勢。但現(xiàn)階段情況下中國缺少大量優(yōu)秀的無人機操作員和設(shè)計者。原因是一方面在中小學生當中開設(shè)無人機學習課程的學校和教育機構(gòu)少之又少。另一方面，在對于在各高校當中也只是將無人機針對某一學科的進行應(yīng)用。所以一個合理的無人機課程規(guī)劃就顯得尤為重要。

無人機課程與STEAM教育模式兩者都是在近些年來才興起的，兩者之間的課程內(nèi)容也更匹配，其中STEAM中的“S”、“T”“E”“M”就包括了無人機的科學技術(shù)、內(nèi)部構(gòu)造以及編程算法。而“A”就代表了無人機的外觀設(shè)計、審美風格?？梢哉fSTEAM教育模式與無人機課程量實現(xiàn)了完美貼合。

3 依托STEAM教育模式對無人機課程進行設(shè)計

（一）初級課程

首先對年齡較小的7-10歲開設(shè)免費的公開課堂，讓該年齡段的學生對無人機進行一個初步的了解，其中包括無人機概述、系統(tǒng)組成及介紹、無人機巡航階段操作技術(shù)及相關(guān)知識等和簡單的理論性知識。除了理論認識之外還要加上課外實踐。通過理論知識學習和動手操作兩部分，讓小朋友們在課堂上通過理論學習、案例分析、分組討論，深入掌握無人機的相關(guān)知識。同時通過對無人機的組裝、編程和飛行實操，融會貫通地理解無人機在生活中的應(yīng)用，充分體驗STEAM教育與創(chuàng)客教育的樂趣。最后通過Tello Edu教育編程無人機虛擬模式，進行飛行器操控、積木編程以及編程游戲等，讓青少年通過無人機編程體會到編程與飛行任務(wù)的樂趣與創(chuàng)造力。

在課后還會讓學生根據(jù)上課內(nèi)容進行總結(jié)和反思，通過KWL表格讓學生進行填寫。通過這種方式能夠讓學生真正吸收所學內(nèi)容，并且在日后能夠加以致用。由于無人機內(nèi)容復雜，涉及的學科較廣，因此在每節(jié)新課之前，會進行一個快速復習，增強學習的有效性。

（二）中級課程

以11-15歲該年齡為主，制定對應(yīng)的中級課程。此課堂教學以學生主體 ，教師引導的方式來培養(yǎng)學生的積極主動性，培養(yǎng)團隊合作精神。

本階段學生需以團隊模式制作一架無人機（以小型四旋翼飛行器為例），此過程中，學生需要了解組裝飛機的使用材料、組裝順序、CC3D 的使用方法，以及在組裝中的注意事項等。無人機組裝完畢后，學生需要進行試飛，試飛包括熟悉美國手遙控器的搖桿模式、飛行操作步驟、空中懸停操作、飛行注意事項等。

在課程的末尾階段，運用Tello Edu教育軟件，使用可視化積木編程控制飛行器，實現(xiàn)對飛行器起降、俯仰、橫滾、偏航、速度及翻滾多項飛行參數(shù)的設(shè)定，甚至可以設(shè)計飛行器的翻轉(zhuǎn)、彈跳等飛行"特技"。

在中級課程當中將沿用KWL模式，讓學生進行反思和鞏固。這些體現(xiàn)了STEAM教育模式的整體化特點，讓無人機課程充分浸透到STEAM課程當中。

（三）高級課程

高級課程需要該學生完成初中級的課程或者通過高級課程的入門考試。進一步深化學習無人機的理論知識是高級課程的目標之一。由于無人機理 論知識涵蓋力學、空氣動力學、數(shù)學等多維度和跨學科領(lǐng)域的知識，如何將抽象的知識拆分、理解、內(nèi)化再關(guān)聯(lián)將貫穿于整個教學環(huán)節(jié)。

項目式學習推崇學生自主探究、團隊協(xié)作，以解決復雜、有意義的現(xiàn)實問題或運作實際項目為目標;無人機高級課程的項目化可以引導學生主動投入學習，對無人機理論概念、構(gòu)造原理、飛行等理論知識在實際應(yīng)用的過程中形成更深度的理解。

在課程結(jié)束后，以小組為單位完成一份航拍作品，具體內(nèi)容可參考《航拍中國》，作品完成后由專業(yè)老師進行打分以及對其作品做出評價。最后向每位同學頒發(fā)結(jié)業(yè)證書。

4 結(jié)語

無人機在現(xiàn)代社會當中扮演著重要的角色，但無人機從業(yè)人數(shù)相比于無人機實際需要的人數(shù)相差甚遠，因此能夠培養(yǎng)出大量的優(yōu)秀人才成為關(guān)鍵?，F(xiàn)如今STEAM教育模式則剛好能夠解決這一問題。面向未來，STEAM教育模式還將使除無人機之外的科技產(chǎn)品受益，讓廣大青少年參與進來，為國家提供未來國家發(fā)展依靠具有創(chuàng)新精神的科技人才。

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作者簡介：

林坤將（1995.12.13），男，漢族，福建省泉州人， 本科在讀， 教育學（研究方向）。

林坤將，男（1995.12-）廣東中山，在讀本科，教育學。

姚躍龍，男（1999.7-）廣東深圳，在讀本科，傳播學。

莫煒民，男（2000.2-）廣東東莞，在讀本科，語言學。

鄭蘊欣，女（1998.7-）廣東廣州，在讀本科，教育學。

通訊作者簡介：丁群（1981-），女，漢，湖南，教師，講師，碩士，計算機科學與技術(shù)

基金項目：本論文得到廣東省“創(chuàng)新強校工程”專項建設(shè)項目資助和華南農(nóng)業(yè)大學珠江學院經(jīng)費資助。項目名稱《“Steam”+“無人機”教育》，編號201912623008S。