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文档简介
1课程导入演讲人2026-06-10
目录01.课程导入07.课程总结03.无人机核心技术原理浅解05.实践体验环节设计02.无人机基础认知04.无人机应用场景拓展06.课程价值与兴趣引导
《小学科学无人机技术课|了解技术激发兴趣》01目录021课程导入032无人机基础认知043无人机核心技术原理浅解054无人机应用场景拓展065实践体验环节设计076课程价值与兴趣引导087课程总结0901ONE课程导入
课程导入我从事小学科创教育研发与一线教学已有7年时间,这门无人机技术课是我和团队针对小学3到6年级学生的认知水平,耗时1年打磨完成的,核心目标就是让学生在低门槛的实践中接触前沿技术,埋下科创兴趣的种子。
1课前引入设计我在每一次开课前都会先播放一段1到2分钟的无人机航拍本校校园的视频,视频里会清晰呈现学生每天学习的教学楼、玩耍的操场、常去的图书馆和食堂,每次播放到学生熟悉的场景时,课堂里都会传来小声的讨论,大家会主动指认自己所在的班级位置,快速把注意力集中到课程内容上。之后我会提出3个引导性问题,分别是大家有没有在生活中见过无人机、你见到的无人机在做什么、你觉得无人机还能做什么,通常这个环节会有超过八成的学生主动举手发言,有的学生说在旅游景区见过别人用无人机拍风景,有的说在爸爸的工作单位见过无人机巡检工地,还有的学生说在新闻里见过无人机参与救灾,通过这种互动,我能快速掌握学生对无人机的已有认知,也能让学生快速进入课程学习状态。
2课程目标明确在正式进入知识点讲解前,我会明确告诉学生本次课程的三个学习目标,第一个是知识目标,能够准确说出无人机的定义、常见分类和3个以上核心外部部件,第二个是能力目标,能够在老师的指导下完成迷你教学无人机的基础起降和悬停操作,第三个是情感目标,能够了解我国无人机技术的发展现状,建立对航空科创领域的初步兴趣,树立科创报国的朴素意识。02ONE无人机基础认知
无人机基础认知这部分内容是整个课程的知识基础,我会结合实物演示让学生建立直观认知,避免纯概念的枯燥讲解。
1无人机的标准定义我会用最通俗的语言给学生解释,无人机就是不需要人坐在驾驶舱内操控,通过无线电遥控设备或者自身搭载的程序控制系统,就能自主完成飞行任务的航空器。这里我会专门区分大家容易混淆的航模和无人机,很多学生自己在家玩的固定翼或者多旋翼航模,核心功能是竞技和表演,没有自主飞行和任务执行的能力,而无人机搭载了智能控制芯片和传感器,能够脱离人工遥控自主完成预设任务。我每次都会提前准备一台家用航模和一台教学无人机,现场给大家做对比演示,让学生直观感受到两者的差异,避免概念混淆。
2无人机的常见分类我会从两个维度给学生介绍无人机的分类,第一个维度是按照机身重量和尺寸分类,首先是微型无人机,重量一般在250克以下,大概只有手掌大小,就是我们课程上使用的教学无人机,就算撞到人也不会造成伤害,安全性很高,其次是小型无人机,重量在250克到7千克之间,大家常见的航拍无人机大多属于这个类别,然后是中型无人机,重量在7千克到150千克之间,常见的农业植保无人机、电力巡检无人机大多属于这个类别,最后是大型无人机,重量超过150千克,多用于物流运输、地质勘探和国防领域。第二个维度是按照使用用途分类,分为军用无人机和民用无人机,军用无人机多用于侦察、打击等国防任务,民用无人机则覆盖了日常消费、行业服务、科研探索等多个领域。
3无人机核心外部部件识别我会拿着拆解的教学无人机样机,带着学生逐个识别核心部件。2.3.1机身,是无人机的核心承载结构,所有的电子元件和动力部件都安装在机身内部,我们使用的教学无人机机身采用工程塑料材质,重量轻、抗摔性强,哪怕操作失误摔到地上也不容易损坏,我会把机身递给学生轮流触摸,让大家感受它的重量和材质。2.3.2螺旋桨,是无人机的动力来源之一,通过高速转动为无人机提供上升的升力,螺旋桨有2叶、3叶、4叶等不同规格,叶数越多提供的升力越大,但是飞行的噪音也会更高,这里我会专门强调安全注意事项,螺旋桨高速转动时锋利度很高,绝对不能用手触碰,飞行时要和无人机保持至少1米的安全距离。2.3.3机臂,是连接机身和动力电机的结构,部分消费级无人机的机臂采用可折叠设计,方便携带和收纳。
3无人机核心外部部件识别2.3.4起落架,安装在机身底部,用于起飞和降落时的缓冲,保护机身底部的传感器和任务载荷不受损坏。2.3.5任务载荷,是无人机为了完成特定任务搭载的设备,比如航拍用的摄像头、农业植保用的农药箱、消防救援用的测温仪、物流运输用的储物箱都属于任务载荷,不同的任务载荷让无人机可以完成不同类型的工作。03ONE无人机核心技术原理浅解
无人机核心技术原理浅解这部分内容我会尽量避开复杂的公式和专业术语,用小学生能理解的实验和案例进行讲解,降低学习门槛。
1飞行基本原理无人机的飞行原理核心是伯努利原理,我会用一个简单的小实验给大家演示,拿出两张A4纸,平行放在嘴边,往两张纸的中间吹气,大家会看到两张纸没有被吹开,反而贴在了一起,这是因为空气流动速度越快的地方压力越小,流动速度越慢的地方压力越大,往两张纸中间吹气时,中间的空气流动速度快、压力小,纸张外侧的空气流动速度慢、压力大,就会把两张纸压到一起。无人机的螺旋桨高速转动时,桨叶上方的空气流动速度快、压力小,桨叶下方的空气流动速度慢、压力大,上下的压力差就会把无人机托起来,实现升空飞行。
2飞行控制原理我会分成两个部分讲解,3.2.1人工遥控控制,我们手持的遥控器会发射特定频率的无线电信号,无人机上的信号接收器接收到信号后,会调整不同螺旋桨的转动速度,比如要上升就让所有螺旋桨都转得快一点,要往左边飞就让右侧的螺旋桨转得快一点,以此实现不同方向的飞行操作。3.2.2自主飞行控制,无人机内部搭载了智能控制芯片和GPS定位模块,就像我们手机里的导航软件,能够实时知道自己所处的位置,我们提前在控制系统里输入飞行路线和任务要求,无人机就可以脱离人工遥控,自主完成飞行任务,我每次都会现场给大家演示,提前给教学无人机设置好绕教室飞一圈的路线,启动后不用我操控,无人机就能自主完成飞行,每次演示的时候学生都会发出惊叹,直观感受到智能控制的魅力。
3安全保护技术我会给大家介绍三种常见的无人机安全保护功能,3.3.1低电量自动返航,当无人机的电池电量低于设定值时,会自动飞回起飞的位置,避免因为电量耗尽丢失或者坠落。3.3.2障碍规避功能,无人机机身上搭载了视觉传感器和测距传感器,飞行过程中检测到前方有障碍物时,会自动调整飞行方向躲开,避免发生碰撞。3.3.3失控保护功能,当遥控器和无人机之间的信号中断时,无人机会自动悬停在原地,等待信号恢复,如果长时间没有恢复信号,就会自动返航到起飞位置,避免乱飞造成安全事故。04ONE无人机应用场景拓展
无人机应用场景拓展这部分我会结合大量的真实案例,让学生感受到无人机技术和我们生活的紧密联系,打破学生对无人机“只是玩具”的固有认知。
1日常消费类应用4.1.1航拍应用,现在很多人外出旅游的时候都会用无人机拍摄风景,很多大型活动的开幕式、运动会的直播也会用到无人机航拍,我会给大家播放北京冬奥会开幕式上无人机组成奥运五环、雪花等图案的视频,告诉学生这场表演一共用到了1000多架无人机,全部是我们国家自主研发的,每次播放到这个片段,学生都会主动鼓掌,产生很强的自豪感。4.1.2娱乐竞技应用,现在有专门的无人机竞速比赛,参赛的无人机飞行速度可以达到每小时200公里以上,就像空中的F1赛车,很多青少年都会参与这项运动,我会给大家看几段青少年无人机竞速比赛的片段,不少学生看完都会主动问怎么报名参与相关的活动。
2行业服务类应用4.2.1农业植保应用,我之前去郊区的农业示范基地考察,见过植保无人机给小麦打农药,一台无人机1个小时就能喷洒50亩地,比人工喷洒的效率高了几十倍,还能避免农民接触农药,保障人身安全,我把当时拍的视频放给学生看,很多学生都没想到无人机还能帮农民伯伯干活。4.2.2电力巡检应用,高压输电线路往往架设在山区或者野外,人工爬上去巡检不仅危险,效率还很低,用无人机搭载高清摄像头和测温仪,就能快速检查线路有没有损坏、有没有过热的问题,比人工巡检的效率高了3倍以上,还能避免巡检人员发生高空坠落的危险。
2行业服务类应用4.2.3消防救援应用,发生森林火灾或者高层火灾的时候,无人机可以快速飞到火灾现场上空,拍摄火情的整体情况,帮助消防员制定救援方案,还能搭载救生设备,给被困的人员投送水、食物和药品,之前重庆发生山火的时候,就有上百架无人机参与了救援工作,帮助消防员快速控制了火情。4.2.4物流运输应用,现在很多偏远的山区,公路不通,快递很难送进去,用无人机就可以把快递、药品快速送到村民手里,疫情防控期间,还有很多地方用无人机运送核酸样本,避免人员交叉感染,提高了检测的效率。
3科研探索类应用无人机还可以用于地质勘探,飞到沙漠、戈壁等人迹罕至的地方拍摄地形地貌,帮助地质学家寻找矿产资源,还可以用于气象观测,飞到云层里检测温度、湿度、风速等气象数据,帮助气象部门更准确的预报天气,还可以用于海洋监测,拍摄近海的污染情况,监测海洋生物的活动,保护海洋生态环境。05ONE实践体验环节设计
实践体验环节设计实践环节是整个课程的核心,我会按照安全优先、循序渐进的原则设计内容,让每个学生都能获得参与感和成就感。
1安全规则前置教育每次实践体验前,我都会用10分钟的时间讲解飞行安全规则,第一,所有飞行操作都必须在老师的指导下进行,不能私自启动无人机,第二,不能在人员密集的地方、靠近电线的地方、机场附近飞行无人机,第三,飞行前必须检查无人机的电量、螺旋桨是否安装牢固,第四,不能用无人机对着人飞行,也不能用无人机拍摄他人的隐私,我还会给大家看几个违规飞行造成安全事故的案例,让学生从一开始就建立严格的安全意识。
2模拟飞行训练我不会让学生一开始就操作真机,而是先让大家用电脑上的模拟飞行软件练习操作,练习起飞、悬停、左右转向、前后移动等基础操作,直到学生能够熟练控制模拟无人机,完成简单的飞行路线,才会允许大家接触真机,这个环节一般会设置20分钟,能够最大程度避免真机操作时的摔机和安全问题。
3真机实操体验我们课程使用的全部是重量低于250克的迷你教学无人机,就算撞到人也不会造成伤害,实操环节首先练习基础起降和悬停,要求学生能够把无人机飞到1米高的位置,稳定悬停10秒,然后慢慢降落到起飞点,这个操作看起来简单,其实很考验手眼协调能力,大部分学生练习10分钟左右就能熟练掌握。之后会练习简单的路线飞行,要求学生操控无人机沿着四个锥形桶组成的正方形路线飞行一圈,能够完成这个任务的学生就可以挑战更复杂的障碍赛道,绕开多个障碍物完成飞行,每次有学生完成障碍赛道,全班同学都会主动鼓掌,学生的成就感非常强。
4创意任务设计实操的最后环节我会设置创意任务,比如让学生操控无人机拍摄自己的课桌、拍摄教室的全景,或者分组设计飞行路线,完成小组的创意飞行任务,很多学生都会脑洞大开,设计出各种有意思的飞行路线,有的小组还会让无人机飞出爱心的形状,整个课堂的氛围会达到高潮。06ONE课程价值与兴趣引导
课程价值与兴趣引导这部分内容是课程的升华部分,核心是把课程学到的内容和学生的长期成长结合起来,实现兴趣激发的目标。
1学科知识衔接这门无人机技术课不是孤立的科创课程,而是和小学阶段的多个学科知识有紧密的衔接,飞行原理对应科学课里的力学知识,GPS定位对应数学课里的坐标知识和地理课里的定位知识,无人机的编程控制对应信息技术课里的编程知识,学生在学习无人机的过程中,能够把之前学过的各个学科的知识串起来,做到活学活用,加深对原有知识的理解。
2综合能力培养整个课程的学习过程能够锻炼学生的多项能力,操作无人机能够锻炼手眼协调能力和动手能力,遇到飞行故障的时候,学生需要自己排查问题,锻炼解决问题的能力,分组完成任务的时候,学生需要和队友分工配合,有人负责操控,有人负责观察周围环境,锻炼团队协作能力,这些能力的培养对学生后续的学习和成长都有很大的帮助。
3长期兴趣引导每次课程的最后我都会给大家介绍我国无人机技术的发展现状,告诉大家我们国家的民用无人机技术是全球领先的,仅大疆一家企业的民用无人机就占了全球70%以上的市场份额,我们的军用无人机技术也是世界一流的,很多国家都采购我们的无人机使用,我还会给大家讲几个无人机研发工程师的故事,他们很多人都是从小就对航空航天感兴趣,通过不断的学习和研究,最终研发出了世界领先的无人机产品,我会鼓励学生,如果对无人机感兴趣,可以在课后多了解相关的知识
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