陶政東

方案背景

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展迅猛，無(wú)人機(jī)實(shí)踐教育可以很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生克服困難的品質(zhì)，許多中小學(xué)校已將無(wú)人機(jī)項(xiàng)目納入科技教育課程中。目前，特殊教育學(xué)校中的科技教育基礎(chǔ)薄弱，殘疾學(xué)生接觸科技教育的機(jī)會(huì)有限。揚(yáng)州市特殊教育學(xué)校作為國(guó)內(nèi)第一所開(kāi)展無(wú)人機(jī)科技課程的特殊教育學(xué)校，通過(guò)近幾年無(wú)人機(jī)社團(tuán)選修課的教學(xué)實(shí)踐，初步探索出了一條較為適合聽(tīng)障學(xué)生的無(wú)人機(jī)操控課程教學(xué)方案。

需求分析

殘疾學(xué)生由于其特殊的生理特點(diǎn)，造成科技教育普及難度較大。以聽(tīng)障學(xué)生為例，由于缺少聽(tīng)覺(jué)，導(dǎo)致語(yǔ)言體驗(yàn)缺失，從而引起知識(shí)理解困難。學(xué)情的制約是目前特殊教育學(xué)?？萍冀逃A(chǔ)薄弱的主要原因，有的學(xué)校甚至尚未開(kāi)設(shè)科技類課程。以手動(dòng)操作為主的無(wú)人機(jī)項(xiàng)目可作為對(duì)聽(tīng)障學(xué)生進(jìn)行科技教育的突破口，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，幫助學(xué)生增強(qiáng)“我會(huì)、我能、我行”的信心，塑造勇于探索的科學(xué)品質(zhì)，更好地融入社會(huì)。

教學(xué)目標(biāo)

①學(xué)生能了解無(wú)人機(jī)的分類、原理、應(yīng)用領(lǐng)域，懂得無(wú)人機(jī)飛行的安全常識(shí)及緊急情況下的處置方法。

②學(xué)生能初步掌握無(wú)人機(jī)的操控方法，并能跟隨手勢(shì)指揮完成無(wú)人機(jī)隊(duì)列飛行要求。

③培養(yǎng)殘疾學(xué)生不畏困難、勇于探索的科學(xué)品質(zhì)，樹(shù)立創(chuàng)新、求實(shí)、協(xié)作的科學(xué)精神。

教學(xué)對(duì)象

揚(yáng)州市特殊教育學(xué)校義務(wù)教育段的聽(tīng)障學(xué)生，人數(shù)為8 ～ 10 人。

方案內(nèi)容

通過(guò)在揚(yáng)州市特殊教育學(xué)校社團(tuán)活動(dòng)中增設(shè)科技無(wú)人機(jī)社團(tuán)的形式，讓殘疾孩子有了接觸無(wú)人機(jī)的機(jī)會(huì)。在無(wú)人機(jī)社團(tuán)教學(xué)中，以聽(tīng)障學(xué)生發(fā)展為立足點(diǎn)，以科學(xué)探索為主線，采用理論引導(dǎo)、合作探究等方式，培養(yǎng)學(xué)生操控?zé)o人機(jī)、應(yīng)用無(wú)人機(jī)的能力。

重點(diǎn)、難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)

重點(diǎn)

了解無(wú)人機(jī)的構(gòu)造、操控方法、應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)急處置方法。

難點(diǎn)

聽(tīng)力障礙導(dǎo)致學(xué)生接收信息困難及空間感知能力弱化，對(duì)實(shí)際操控效果會(huì)產(chǎn)生影響。?? 創(chuàng)新點(diǎn)首個(gè)針對(duì)聽(tīng)障學(xué)生進(jìn)行科技無(wú)人機(jī)項(xiàng)目教學(xué)的方案。

過(guò)程和步驟

無(wú)人機(jī)理論學(xué)習(xí)

根據(jù)聽(tīng)障學(xué)生的特點(diǎn)，教師將無(wú)人機(jī)的相關(guān)理論教學(xué)細(xì)化為機(jī)體結(jié)構(gòu)、飛行原理和性能、遙控器的使用、電池的維護(hù)和使用、飛行前的調(diào)試、空中的安全操控6 個(gè)方面，在日常教學(xué)中以圖片、視頻結(jié)合理論講述的形式開(kāi)展。其中，安全操控是理論學(xué)習(xí)的重中之重，聽(tīng)障學(xué)生由于生活在無(wú)聲的世界里，無(wú)法及時(shí)接收到規(guī)則、語(yǔ)言的提醒，在實(shí)際操控中存在一定的危險(xiǎn)性。因此，聽(tīng)障學(xué)生需要掌握在飛機(jī)失控等極端情況下降低風(fēng)險(xiǎn)的能力。

利用模擬器模擬飛行

遙控器的學(xué)習(xí)是整個(gè)教學(xué)中最重要的部分。無(wú)人機(jī)的遙控器結(jié)構(gòu)大致相同，操作的方法也基本類似。教學(xué)時(shí)可將遙控器與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)模擬器軟件，聽(tīng)障學(xué)生可操縱遙控器控制電腦畫面中無(wú)人機(jī)真實(shí)的飛行狀態(tài)。由于喪失聽(tīng)覺(jué)導(dǎo)致空間感知能力變?nèi)酰_(dá)到操控真機(jī)的水平，練習(xí)模擬器的時(shí)間至少要保證半學(xué)期以上。練習(xí)過(guò)程相對(duì)枯燥，教師應(yīng)做好引導(dǎo)工作，通過(guò)一系列措施提高學(xué)生的練習(xí)興趣。

小型無(wú)人機(jī)試飛體驗(yàn)

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的模擬器操作后，部分學(xué)生已經(jīng)具備了一定的操作成品機(jī)的能力，但由于成品機(jī)自重較大，操控手感與模擬器差別較大，如果讓學(xué)生從模擬器直接轉(zhuǎn)向成品機(jī)訓(xùn)練，會(huì)有一定的危險(xiǎn)性和不可控性。教師可選擇小型四旋翼無(wú)人機(jī)讓學(xué)生進(jìn)行真機(jī)操作，小型四旋翼無(wú)人機(jī)具有操作便捷、靈活、安全、成本低等優(yōu)點(diǎn)，比較容易上手，且操作方法與大中型無(wú)人機(jī)方法類似。訓(xùn)練時(shí)，可以讓學(xué)生根據(jù)教師的手語(yǔ)提示嘗試操控小型無(wú)人機(jī)進(jìn)行試飛，以減輕學(xué)生對(duì)操縱模擬器的厭倦感，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)通過(guò)實(shí)際操控，逐步增強(qiáng)空間感知能力。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合

在熟練掌握模擬器后，教師在課堂中可適當(dāng)安排模擬器和小型無(wú)人機(jī)飛行相結(jié)合的方法，把練習(xí)過(guò)程中暴露出的問(wèn)題，以小組合作的形式進(jìn)行解決。在實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練中，隨時(shí)將理論知識(shí)穿插其中，以取得更好的訓(xùn)練效果。

規(guī)則及團(tuán)隊(duì)意識(shí)的建立

無(wú)人機(jī)機(jī)體零部件較多，不同的零件最好有專人負(fù)責(zé)，比如電池充電和更換、螺旋槳調(diào)試、遙控器校準(zhǔn)等。訓(xùn)練后期會(huì)加入無(wú)人機(jī)隊(duì)列隊(duì)形項(xiàng)目，少則3 臺(tái)，多則五六臺(tái)無(wú)人機(jī)同時(shí)在高空配合，更需要學(xué)生之間的默契配合和團(tuán)隊(duì)協(xié)作。因此，在前期教學(xué)中，教師要制訂教學(xué)規(guī)則，確保練習(xí)時(shí)的人身、財(cái)產(chǎn)安全。

室外中大型無(wú)人機(jī)隊(duì)列飛行

經(jīng)過(guò)至少半學(xué)期以上的真機(jī)飛行后，教師可逐步增加隊(duì)列飛行教學(xué)。由于特殊教育學(xué)校聽(tīng)障學(xué)生人數(shù)有限，可根據(jù)相關(guān)無(wú)人機(jī)花樣隊(duì)列比賽要求，選取適合聽(tīng)障學(xué)生參與的隊(duì)列隊(duì)形進(jìn)行教學(xué)和練習(xí)，比如2 人的一字形，3 人的一字形、V 字形，5 人的一字形、V 字形、菱形等。每次隊(duì)列飛行前，教師都要及時(shí)對(duì)正在操控中的學(xué)生站位，以及其他觀摩學(xué)生的站位進(jìn)行檢查，保證練習(xí)的安全。為讓聽(tīng)障學(xué)生更好地接收到教師的指令，可用硬紙板、泡沫等材料制作成不同顏色、形狀的提示牌或手揮紅旗進(jìn)行指令提示。

加強(qiáng)聽(tīng)障學(xué)生身體、心理素質(zhì)訓(xùn)練

無(wú)人機(jī)的操控不僅是技術(shù)層面的學(xué)習(xí)，身體、心理等方面都需要科學(xué)合理的訓(xùn)練。在日常技術(shù)訓(xùn)練的同時(shí)，加強(qiáng)聽(tīng)障學(xué)生體能、肢體協(xié)調(diào)性的訓(xùn)練也是必不可少的，同時(shí)教師還應(yīng)重點(diǎn)對(duì)聽(tīng)障學(xué)生的緊張情緒進(jìn)行疏導(dǎo)。

網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用

大部分聽(tīng)障學(xué)生常年住在學(xué)校，與外界接觸較少，對(duì)無(wú)人機(jī)等科技新品的認(rèn)知有限，僅靠教師課堂上講授相關(guān)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，學(xué)校應(yīng)整合網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)等手段獲取相關(guān)信息，這是提高課堂效率的重要途徑之一。對(duì)無(wú)人機(jī)有較強(qiáng)興趣的學(xué)生，自學(xué)是提高自身技能的重要環(huán)節(jié)。但互聯(lián)網(wǎng)信息良莠不齊，教師應(yīng)及時(shí)進(jìn)行規(guī)范引導(dǎo)，讓學(xué)生在健康的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中進(jìn)行科學(xué)有效的學(xué)習(xí)。

應(yīng)用拓展

無(wú)人機(jī)航拍 若部分聽(tīng)障學(xué)生對(duì)無(wú)人機(jī)的操控掌握較好，在設(shè)備允許的情況下，可讓學(xué)生慢慢過(guò)渡到無(wú)人機(jī)航拍的操作。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練后，教師可推薦優(yōu)秀聽(tīng)障學(xué)生參加無(wú)人機(jī)駕駛員資格考試。

加強(qiáng)校企合作 為學(xué)生就業(yè)提供良好途徑。當(dāng)前，市場(chǎng)上稀缺無(wú)人機(jī)操作手，比如無(wú)人機(jī)航拍、無(wú)人機(jī)電力巡檢、無(wú)人機(jī)農(nóng)業(yè)種植、無(wú)人機(jī)應(yīng)急救災(zāi)、無(wú)人機(jī)環(huán)境質(zhì)檢等領(lǐng)域，對(duì)語(yǔ)言交流要求不高，較為適合聽(tīng)障人士。通過(guò)加強(qiáng)校企聯(lián)系與合作，可以更好地解決聽(tīng)障學(xué)生的就業(yè)問(wèn)題，并可為企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定輸送這方面的人才。

利用的各類科技教育資源

器材

小型教學(xué)用無(wú)人機(jī)，大中型航拍無(wú)人機(jī)。

場(chǎng)地

室內(nèi)體育館、教室等無(wú)風(fēng)場(chǎng)所（適用于小型無(wú)人機(jī)），操場(chǎng)等開(kāi)闊地（適用于裝有多種傳感器的大中型無(wú)人機(jī)）。

資料

器材官方教程、教師定制的個(gè)性化教學(xué)方案、網(wǎng)絡(luò)資源。

活動(dòng)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及

解決預(yù)案

聽(tīng)障學(xué)生容易在活動(dòng)中表現(xiàn)出隨意性，在無(wú)人機(jī)起飛、空中隊(duì)列飛行和降落環(huán)節(jié)，教師應(yīng)要求學(xué)生嚴(yán)格按照教師手勢(shì)進(jìn)行操作，不得私自啟動(dòng)或進(jìn)行非常規(guī)的動(dòng)作及操作，保證飛行時(shí)的人身及財(cái)產(chǎn)安全。

在操控飛行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)起飛時(shí)倒機(jī)、飛行時(shí)左右搖擺、空中信號(hào)丟失、落地彈跳等問(wèn)題，教師應(yīng)及時(shí)教授學(xué)生解決辦法，比如：空中飛行時(shí)飛機(jī)突然丟失信號(hào)，提醒學(xué)生將遙控器從GPS 模式調(diào)至手控模式；飛行時(shí)飛機(jī)左右搖擺，提醒學(xué)生將飛機(jī)降落，檢查校準(zhǔn)系統(tǒng)是否正?；蛑匦滦?zhǔn)等。

聽(tīng)障學(xué)生在電腦端練習(xí)模擬器時(shí)，后期有可能會(huì)出現(xiàn)厭煩的情緒，教師可采用線上比賽等方式，提高練習(xí)的趣味性和娛樂(lè)性，增強(qiáng)學(xué)生的積極性。

預(yù)期效果

70% 以上聽(tīng)障學(xué)生能獨(dú)立操控?zé)o人機(jī)完成起飛、空中動(dòng)作、降落等操作。

部分聽(tīng)障學(xué)生能操控?zé)o人機(jī)完成隊(duì)列隊(duì)形及穿越障礙的任務(wù)，能達(dá)到市級(jí)及以上無(wú)人機(jī)比賽的參賽要求。

提高殘疾學(xué)生心理素質(zhì)，培養(yǎng)他們不畏困難、勇于探索的品質(zhì)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方式

結(jié)合殘疾學(xué)生特點(diǎn)，可從理論學(xué)習(xí)、模擬器操控、真機(jī)飛行操控和綜合飛行能力4個(gè)方面展開(kāi)評(píng)價(jià)?？己瞬皇悄康模鼞?yīng)注重學(xué)生的參與度，在激勵(lì)學(xué)生的同時(shí)，適當(dāng)進(jìn)行區(qū)分。

該項(xiàng)目參與了第36 屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員科教創(chuàng)新成果線上交流活動(dòng)