依托STEAM教育模式开展无人机课程的可能性

林坤将 姚跃龙 莫炜民 郑蕴欣 丁群

摘 要：文章通过STEAM教育模式来对无人机课程进行研究，思考两者兼容的可能性，以及将无人机的课程进行拆分，分成成初级、中级、高级课程。在具体课程当中采用、创客教育、KWL反馈表格等新型教育模式，目的通过此课程培养出与优秀的无人机人才，让中国在无人机领域跻身世界前列，并且努力让STEAM教育能够在中国大地普及开来，让整个教育行业都能受益。

关键词：无人机课程、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

無人机在近些年来发展迅速，从最开始只用于军事行动逐渐走向千家万户。目前无人机行业呈现爆炸式增长，无人机可以在农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援等等领域发挥作用。所以越来越多的人开始学习使用无人机，无人机的学习重视实践操作，对于传统模式的理论书面教学并不能很好的让学生对知识进行掌握，还会让一些学生产生厌倦心理。而近些年兴起的STEAM教育模式则刚好弥补了传统教学模式的缺失。

通过STEAM教育模式实现无人机课程的传授和实际操作。并结合不同年龄段学生的特征给予适当的教学方法，目的是能够培养出具有创新精神的科技人才。

2 STEAM教育、无人机课程的背景和现状

2.1 STEAM教育的发展背景和现状

STEAM教育模式最早是在美国被提出，STEAM教育作为一个综合体包括了科学、技术、工程、数学、和艺术。这一教育模式的提出是为了能够培养孩子的综合素养能力，从而使美国的人才储备方面跻身世界前列，也间接提升全球竞争力。

综合性的教学模式成为现代社会的主流，在生产活动和科技研发当中，不同学科发挥着不同的作用，尤其遇到问题时单一学科往往不能解决所有问题。再比如大到航空母舰、小到电脑芯片，都需要各方的共同努力完成，而STEAM教育就符合这种综合性教学模式，能够激发和提升学生各方面的能力。

而在中国，STEAM教育模式还处在探索当中，并没有在全国范围内铺设开来。在中国，学生们普遍在应试方面能力较强，但与STEAM教育相对应的软实力则相对较差，比如在：“创新、交流、演讲”等方面。并且受传统教育长期影响下，在短时间内很难让广大教育工作者和学生们接受这种新型教育模式。

2.2 无人机课程在STEAM模式中的可行性及优势

随着时代的发展，人们对于未知领域的好奇，促使着人们对其进行探索，而对于有些高风险、高难度的任务，人们大多利用无人机进行任务执行。无人机的便捷性和执行力强造成无人机行业呈井喷态势。但现阶段情况下中国缺少大量优秀的无人机操作员和设计者。原因是一方面在中小学生当中开设无人机学习课程的学校和教育机构少之又少。另一方面，在对于在各高校当中也只是将无人机针对某一学科的进行应用。所以一个合理的无人机课程规划就显得尤为重要。

无人机课程与STEAM教育模式两者都是在近些年来才兴起的，两者之间的课程内容也更匹配，其中STEAM中的“S”、“T”“E”“M”就包括了无人机的科学技术、内部构造以及编程算法。而“A”就代表了无人机的外观设计、审美风格。可以说STEAM教育模式与无人机课程量实现了完美贴合。

3 依托STEAM教育模式对无人机课程进行设计

（一）初级课程

首先对年龄较小的7-10岁开设免费的公开课堂，让该年龄段的学生对无人机进行一个初步的了解，其中包括无人机概述、系统组成及介绍、无人机巡航阶段操作技术及相关知识等和简单的理论性知识。除了理论认识之外还要加上课外实践。通过理论知识学习和动手操作两部分，让小朋友们在课堂上通过理论学习、案例分析、分组讨论，深入掌握无人机的相关知识。同时通过对无人机的组装、编程和飞行实操，融会贯通地理解无人机在生活中的应用，充分体验STEAM教育与创客教育的乐趣。最后通过Tello Edu教育编程无人机虚拟模式，进行飞行器操控、积木编程以及编程游戏等，让青少年通过无人机编程体会到编程与飞行任务的乐趣与创造力。

在课后还会让学生根据上课内容进行总结和反思，通过KWL表格让学生进行填写。通过这种方式能够让学生真正吸收所学内容，并且在日后能够加以致用。由于无人机内容复杂，涉及的学科较广，因此在每节新课之前，会进行一个快速复习，增强学习的有效性。

（二）中级课程

以11-15岁该年龄为主，制定对应的中级课程。此课堂教学以学生主体 ，教师引导的方式来培养学生的积极主动性，培养团队合作精神。

本阶段学生需以团队模式制作一架无人机（以小型四旋翼飞行器为例），此过程中，学生需要了解组装飞机的使用材料、组装顺序、CC3D 的使用方法，以及在组装中的注意事项等。无人机组装完毕后，学生需要进行试飞，试飞包括熟悉美国手遥控器的摇杆模式、飞行操作步骤、空中悬停操作、飞行注意事项等。

在课程的末尾阶段，运用Tello Edu教育软件，使用可视化积木编程控制飞行器，实现对飞行器起降、俯仰、横滚、偏航、速度及翻滚多项飞行参数的设定，甚至可以设计飞行器的翻转、弹跳等飞行"特技"。

在中级课程当中将沿用KWL模式，让学生进行反思和巩固。这些体现了STEAM教育模式的整体化特点，让无人机课程充分浸透到STEAM课程当中。

（三）高级课程

高级课程需要该学生完成初中级的课程或者通过高级课程的入门考试。进一步深化学习无人机的理论知识是高级课程的目标之一。由于无人机理 论知识涵盖力学、空气动力学、数学等多维度和跨学科领域的知识，如何将抽象的知识拆分、理解、内化再关联将贯穿于整个教学环节。

项目式学习推崇学生自主探究、团队协作，以解决复杂、有意义的现实问题或运作实际项目为目标;无人机高级课程的项目化可以引导学生主动投入学习，对无人机理论概念、构造原理、飞行等理论知识在实际应用的过程中形成更深度的理解。

在课程结束后，以小组为单位完成一份航拍作品，具体内容可参考《航拍中国》，作品完成后由专业老师进行打分以及对其作品做出评价。最后向每位同学颁发结业证书。

4 结语

无人机在现代社会当中扮演着重要的角色，但无人机从业人数相比于无人机实际需要的人数相差甚远，因此能够培养出大量的优秀人才成为关键。现如今STEAM教育模式则刚好能够解决这一问题。面向未来，STEAM教育模式还将使除无人机之外的科技产品受益，让广大青少年参与进来，为国家提供未来国家发展依靠具有创新精神的科技人才。

參考文献

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[4] 赵学铭.移动学习在PBL医学教学中的应用研究 中国教育技术装备期刊.[J] 2017-04-01

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[4]Zhao XueMing.Research on the Application of Mobile Learning in PBL Medical Teaching.China Journal of Educational Technology and Equipment.[J]04-01-2017.

作者简介：

林坤将（1995.12.13），男，汉族，福建省泉州人， 本科在读， 教育学（研究方向）。

林坤将，男（1995.12-）广东中山，在读本科，教育学。

姚跃龙，男（1999.7-）广东深圳，在读本科，传播学。

莫炜民，男（2000.2-）广东东莞，在读本科，语言学。

郑蕴欣，女（1998.7-）广东广州，在读本科，教育学。

通讯作者简介：丁群（1981-），女，汉，湖南，教师，讲师，硕士，计算机科学与技术

基金项目：本论文得到广东省“创新强校工程”专项建设项目资助和华南农业大学珠江学院经费资助。项目名称《“Steam”+“无人机”教育》，编号201912623008S。