翟磊

（南京新港中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇南京，210046）

自2018 年我校開(kāi)辦無(wú)人機(jī)操控與維護(hù)專(zhuān)業(yè)以來(lái)，我始終在一線擔(dān)任該專(zhuān)業(yè)教學(xué)工作，做為專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人，在教學(xué)過(guò)程中不斷摸索和優(yōu)化專(zhuān)業(yè)課程的建設(shè)方案，每年通過(guò)教研組以及學(xué)科活動(dòng)調(diào)整專(zhuān)業(yè)人才方案，從創(chuàng)辦專(zhuān)業(yè)至今課程體系內(nèi)容也出現(xiàn)了較大的調(diào)整。在我們教學(xué)過(guò)程中越來(lái)越多的發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)是很有趣味性和拓展性的專(zhuān)業(yè)，教學(xué)目標(biāo)由原來(lái)的偏重于理論知識(shí)到現(xiàn)在的更多重視學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐技能的訓(xùn)練。我們的教學(xué)一線團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行《無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)》、《第一人稱(chēng)視角飛行》等專(zhuān)業(yè)課教學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生基本功較差，平臺(tái)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)在多個(gè)層面上難以推進(jìn)。教研活動(dòng)中我們通過(guò)深入剖析和研討，發(fā)現(xiàn)是我們的教學(xué)一線團(tuán)隊(duì)教師大家走進(jìn)了教學(xué)的一種誤區(qū)，認(rèn)為無(wú)人機(jī)只要能飛起來(lái)就行，甚至打開(kāi)自動(dòng)模式自動(dòng)巡航也算會(huì)操作飛行作業(yè)了。其實(shí)無(wú)人機(jī)光會(huì)飛行是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，如果不從源頭上對(duì)無(wú)人機(jī)的發(fā)展史，結(jié)構(gòu)，原理，對(duì)機(jī)身上的每一個(gè)傳感器，螺旋槳，線路，電源進(jìn)行針對(duì)性講解和拆裝，只能算是一個(gè)普通的愛(ài)好者。只有花更多的時(shí)間，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)理論與實(shí)操課程才能幫助學(xué)生打開(kāi)無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的大門(mén)。從而提升學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力、部件制作能力、整機(jī)裝配能力、整機(jī)調(diào)試能力、試飛調(diào)整能力、飛行操控等方面的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐水平具有重要的意義。針對(duì)課程目標(biāo),從教學(xué)理念實(shí)戰(zhàn)化、教學(xué)內(nèi)容模塊化、教學(xué)方法多樣化等方面對(duì)小型無(wú)人機(jī)制作與飛行訓(xùn)練課程的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并研究了小型無(wú)人機(jī)飛行訓(xùn)練的優(yōu)化方法。

通過(guò)同事介紹，我們有機(jī)會(huì)深入地接觸到STEAM 教育理念，發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)操控與維護(hù)也是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，適當(dāng)?shù)娜诤蠙C(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)械識(shí)圖知識(shí)、光學(xué)傳感器知識(shí)、仿生學(xué)知識(shí)以及流體力學(xué)和美術(shù)知識(shí)等內(nèi)容，配合STEAM 項(xiàng)目的教學(xué)理念，我們?cè)趯W(xué)生中開(kāi)展了無(wú)人機(jī)制作與飛行實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，根據(jù)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的總結(jié)與反思，把他撰寫(xiě)成最新的教學(xué)研究課例。

我目前所帶的技能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目主要以無(wú)人機(jī)飛行訓(xùn)練為主，在教材以及廠家維修資料的要求下按部就班的指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)老師的示范，學(xué)生只能被動(dòng)地接受而不能創(chuàng)造性地去設(shè)計(jì)或者改變操作方式，開(kāi)展的活動(dòng)太少，項(xiàng)目比較單一，缺少對(duì)學(xué)生的個(gè)性開(kāi)發(fā)，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。如何才能多維度的強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力，多層次的滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求，多角度評(píng)價(jià)實(shí)訓(xùn)的達(dá)成程度。 借鑒STEAM 理念指導(dǎo)下的實(shí)訓(xùn)教學(xué)則可以解決以上的種種問(wèn)題。

20 世紀(jì)80 年代，STEAM 課程在美國(guó)逐漸發(fā)展。是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育概念。任何事情的發(fā)展和應(yīng)用都不能僅依靠某一種能力和領(lǐng)域來(lái)實(shí)現(xiàn)，是需要介于多種能力之間的相互配合，比如無(wú)人機(jī)技術(shù)作為高科技電子產(chǎn)品的建造過(guò)程中，不但需要先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，運(yùn)用最新的科技手段來(lái)創(chuàng)新產(chǎn)品功能，還需要好看的外觀，也就是藝術(shù)等方面的綜合應(yīng)用才能促使無(wú)人機(jī)技術(shù)和設(shè)備的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域更好的發(fā)展，所以單一技能的運(yùn)用已經(jīng)無(wú)法支撐未來(lái)人才的發(fā)展，未來(lái)，我們需要的是多方面的綜合型人才。從而探索出STEAM 教育理念是通過(guò)整合Science(科學(xué))、Technology(技術(shù))、Engineering(工程)、Art（藝術(shù)）、Mathematics(數(shù)學(xué))五門(mén)課程，但它并不是將這五門(mén)課程知識(shí)簡(jiǎn)單地進(jìn)行疊加，而是將多學(xué)科內(nèi)容交叉融合形成有機(jī)整體，采用多種方法、多種途徑將綜合多學(xué)科知識(shí)與技能的創(chuàng)新課程成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的主要手段，旨在提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

此教學(xué)理念充分將多學(xué)科的知識(shí)與技能整合在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，注重過(guò)程實(shí)踐課程以其開(kāi)放性、主體性、情境性、關(guān)聯(lián)性、發(fā)展性，從一開(kāi)始產(chǎn)生就順應(yīng)了中國(guó)課程改革的發(fā)展態(tài)勢(shì)，以真實(shí)問(wèn)題為教學(xué)導(dǎo)向，讓學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中獨(dú)立動(dòng)手完成規(guī)定項(xiàng)目、自己感興趣且和他們生活相關(guān)的項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)與動(dòng)手能力并重、并用，注重知識(shí)層面的跨學(xué)科遷移和有機(jī)結(jié)合，有助于學(xué)生在STEAM 教學(xué)理念的框架下學(xué)會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)、學(xué)會(huì)操作、學(xué)會(huì)部件制作能力、整機(jī)裝配能力、整機(jī)調(diào)試能力、試飛調(diào)整能力、飛行操控等方面的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐水平，充分實(shí)現(xiàn)做中學(xué)。

基于現(xiàn)代智能制造的興起，無(wú)人機(jī)應(yīng)用的市場(chǎng)和領(lǐng)域正在迅猛的發(fā)展，現(xiàn)階段如再不改變我們的教學(xué)模式，畢業(yè)的學(xué)生出校后就不能很好的適應(yīng)就業(yè)市場(chǎng)的需要，為了能夠適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域人才的需要，我們的一線教學(xué)團(tuán)隊(duì)在豐富專(zhuān)業(yè)教學(xué)活動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)和提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。在校本課程嘗試加入無(wú)人機(jī)制作與飛行的項(xiàng)目課例外，通過(guò)多專(zhuān)業(yè)、多領(lǐng)域的深度融合，多學(xué)科、學(xué)應(yīng)用的交叉結(jié)合，多能力、多場(chǎng)景的廣泛應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)組裝，調(diào)試，飛行訓(xùn)練達(dá)到最后的個(gè)人飛行能力PK賽，等一系列學(xué)習(xí)過(guò)程。整個(gè)過(guò)程中我適當(dāng)記錄，不斷反思，總結(jié)如何將STEAM 教育理念融入課堂的實(shí)踐教學(xué)之中。具體制作目標(biāo)和制作內(nèi)容分別見(jiàn)表1、表2。

表1 無(wú)人機(jī)制作與飛行實(shí)訓(xùn)目標(biāo)

表2 無(wú)人機(jī)制作與飛行具體工作內(nèi)容

工程設(shè)計(jì)是STEAM 教育的重要特征，它是將多學(xué)科內(nèi)容交叉融合形成有機(jī)整體，倡導(dǎo)問(wèn)題解決驅(qū)動(dòng)的跨學(xué)科教育，旨在提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。在無(wú)人機(jī)的制作與飛行課程中，由無(wú)人機(jī)機(jī)架、螺旋槳、電機(jī)，電源，超聲波傳感器，電流調(diào)節(jié)器等部分組成，表五列出了跨學(xué)科知識(shí)及其應(yīng)用。

圖1 無(wú)人機(jī)制作與飛行實(shí)施過(guò)程框圖

STEAM 課程是綜合性項(xiàng)目，它為其他專(zhuān)業(yè)課準(zhǔn)備了真實(shí)的工作情境，無(wú)人機(jī)在制作過(guò)程中充分融入STEAM 教育理論，有效的保障了學(xué)生能夠獨(dú)立自主的完成機(jī)器組裝和功能示范和調(diào)試等狀態(tài)下的工作，表六中列出了跨學(xué)科研究和學(xué)習(xí)方法應(yīng)用的具體內(nèi)容。

在無(wú)人機(jī)制作過(guò)程中，評(píng)價(jià)反饋是制作過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。STEAM 遵循發(fā)展性評(píng)價(jià)理念，通過(guò)將過(guò)程性評(píng)價(jià)、作品評(píng)價(jià)、綜合活動(dòng)評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)結(jié)合，使教師的指導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)合。無(wú)人機(jī)制作成功后把作品以小組為單位從設(shè)計(jì)思路、制作過(guò)程、分工情況等幾個(gè)方面進(jìn)行介紹和展示，讓學(xué)生自評(píng)與互評(píng)，最后再進(jìn)行教師的點(diǎn)評(píng)，在整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程中需要更過(guò)的強(qiáng)調(diào)多元評(píng)價(jià)主體、面向?qū)W習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，教師從開(kāi)發(fā)學(xué)生潛在的創(chuàng)新角度出發(fā)對(duì)各組作品提出改良和后期升級(jí)建議。在交流評(píng)價(jià)中培養(yǎng)學(xué)生的審美情趣、勇于表達(dá)自己觀點(diǎn)以及鍛煉與他人的溝通合作能力，切實(shí)地以評(píng)價(jià)為抓手促進(jìn)和提升學(xué)生勤于反思、勇于探究、樂(lè)于協(xié)作的核心素養(yǎng)。

以往職業(yè)教育所具備的功能更多的是“應(yīng)用與傳承”，但在STEAM 教育理念框架下，“設(shè)計(jì)與創(chuàng)新”毫無(wú)疑問(wèn)成為了職業(yè)教育的主旋律。通過(guò)運(yùn)用STEAM 理念能將學(xué)科知識(shí)與已有生活經(jīng)驗(yàn)有效整合，讓學(xué)生體驗(yàn)了觀察、設(shè)計(jì)、探究、實(shí)踐、調(diào)試的過(guò)程，激發(fā)了學(xué)生的想象力、協(xié)調(diào)力和創(chuàng)新意識(shí)等方面的開(kāi)發(fā)，使學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中有真實(shí)的體驗(yàn)、成功的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，也使學(xué)生的創(chuàng)意在學(xué)校這個(gè)平臺(tái)上有了變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的可能，激發(fā)了學(xué)生DIY 的興趣和學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)習(xí)過(guò)程更加生動(dòng)有趣，并且將藝術(shù)的美感與作品的創(chuàng)作融合在一起，使學(xué)生能自主地把多門(mén)知識(shí)進(jìn)行融合，有效的開(kāi)發(fā)了學(xué)生潛在的知識(shí)遷移能力，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科之間的有機(jī)整合和無(wú)縫對(duì)接，有效生成了技能，為學(xué)生的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)W習(xí)開(kāi)辟了新的空間和思路。