基于LiteBee Go软件的无人机项目教学实践

陈佩佩 骆念春

摘要：机器人竞赛在各省市乃至全国蔚然成风，作为其中之一的无人机项目也在各学校如火如荼地进行着。本文结合学校社团无人机项目实际开展情况，从无人机项目的开设、软件及硬件的选择、教学实施过程等方面进行阐述，让学生感受无人机的魅力，感受科技的力量，以期为学校更好地开展无人机项目教学积累实践经验。

关键词：无人机项目  LiteBee Go  教学实践

随着科学技术的发展，教学方式和竞赛项目呈现多样化。无人机项目应运而生，在小学教学中作为新兴竞赛项目和学校的特色兴趣项目出现，教师也积极投身教学与竞赛一线，不断探索机器人的各种教学与竞赛活动，其中包括无人机项目。

一、无人机项目的开设

（一）社团的成立

近年来，无人机项目的兴起，对我校也有了一定的影响，学校师生对新生事物一直持有强烈的好奇心与兴趣，在政府及学校领导的支持下，经过研究决定后，学校踏上了对无人机竞赛项目的追求与探索的征程。学校主要是基于以下几个方面考虑：

1教育总体发展的需要

《中国学生发展核心素养》以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与3个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养。无人机项目的教学无疑能在一定程度上贯彻这六大素养，通过学习无人机项目中的科学知识与科学技术，了解无人机发展的人文底蕴，激发学生对科学知识与技术的好奇心与求知欲，培养学生的科学精神，教会学生在项目式教学中学会学习、学会合作，培养学生实践创新的精神。

2学校教育发展的需要

学校教育要想发展进步，就需要突破传统，打造特色项目，丰富和深化办学内涵，开展符合教育规律的教育。借助无人机项目开设的契机，学校开展科技教育，提高学生的综合素养。由于目前受实际教学条件的限制，学校很难大范围普及无人机项目，其一是硬件设备昂贵，购买和维修更新都需要花费大量资金；其二是缺乏相应的专业师资；其三是缺乏系统性的课程可供实践。

基于上述原因，学校决定先进行小范围的无人机项目教学，在学校成立无人机项目社团，传授科学与科技知识，使学生感受科技的力量，激发学生的好奇心与求知欲。

（二）成员的选拔

无人机项目社团成立后，社团成员的选拔也是极为重要的一环，因此，学校设置了一定的选拔标准。

1对无人机项目感兴趣

爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”所以，兴趣至关重要，它能引领学生主动进行自我学习与自我研究，激发学生的内在潜力，培养学生的思维习惯。无人机项目亦是如此，只有学生对此项目和知识感兴趣，才能最大程度调动学生学习无人机科学知识与技术的热情，激发与提升学生的创造力。

2具有一定的编程基础

因无人机项目教学牵涉编程知识，且具有一定的难度，故而对学生的逻辑思维能力有一定的要求。因此，选择具有一定编程基础的学生可以极大程度减少教师教授编程软件与知识的时间，降低教学难度，取得事半功倍的效果。有了兴趣与编程基础的指引，就能更大程度地激发学生求知的内在力量，从而让学生能够更加高效地学习、钻研与实践。

学校无人机项目的开设为学生的成长提供了一个实践锻炼与综合发展的舞台，为学生的无人机项目学习、钻研与实践提供基础保障，让学生能够安心全心地进行无人机项目的学习、钻研与实践创新活动，从而不断提升与发展自我。

二、软硬件的选择

（一）硬件方面

目前市面上能用于教学的无人机项目设备种类繁多，大致可分为固定翼、单旋翼、多旋翼三种类型。它们各有优劣，适用于小学教学的无人机设备除了需具备无人机的基本功能外，还需具备物美价廉、安全性高、耐用抗摔、易于操控、可拓展延伸等功能。

综合考虑学校的实际情况及学生的经济承受能力，最终选择了深圳市创客火科技有限公司的LiteBee Wing积木无人机编队套装，它是多旋翼无人机中的一款四旋翼无人机，主要面向8～16岁中小学生，且价格适中，结构相对简单，螺旋桨较小，可安装保护罩。另外，它能够利用积木式的零件进行无人机的入门学习，将散件组装成完整的无人机，易损配件也可以随时進行更换，便于学生对无人机的每个零部件的工作原理都有清晰的认识，全面提升动手探究实践能力。同时，该无人机支持图形化的编程，拓宽了编程软件的选择面，比较适合于学校的无人机项目教学。同时，编程需要依托电脑才能实现编译运行，学校配备了联想笔记本电脑，确保硬件设施到位。

（二）软件方面

结合选择的硬件，软件上学校选择的是与LiteBee Wing无人机配套的LiteBee Go软件，它是一款基于Scratch编程的图形化编程软件，界面简单、操作方便、趣味性强、交互性与可扩展性强。学生进行编程时，只需要从现有的指令积木中选择，拖拽到脚本编辑区，并按照某种逻辑关系将选择的指令积木拼搭在一起，从而创建出各种各样交互式的故事、动画、游戏、音乐等作品。该软件分在线、离线两种任务模式。在线模式下，通过编程代码直接在线控制无人机，实时传回无人机的状态数据；离线模式下，将编译过的代码下载到控制主板上，利用遥控器上的自定义按键和代码场景切换，离线操控无人机，实现灯光闪烁、声音操控、飞行姿态变换等，能极大程度地激发学生的兴趣。

无论从软件还是硬件方面考虑，深圳创客火科技有限公司的无人机都是非常合适的，易于学校社团组织开展教学，有助于提高学生的编程语言水平及能力，以及培养学生的自主学习、团队合作和创新能力。

三、教学准备

无人机项目的社团成员选拔好了，以及教学所用的软硬件确定了，还需要做好一系列的教学准备：额外的训练场地、师资和课程体系等，才能确保无人机项目真正开设起来。

（一）场地

由于无人机在实际飞行过程中受环境、天气和通信频率等方面的影响较大，因而建议选择人口和设施少，受风向、风速等影响较小，接受和使用正确的可用通信频率的场地。同时，学生的安全教育尤为重要，提前告知学生在无人机飞行过程中的注意事项与安全防范，培养学生的安全意识，确保自身安全，保证教学正常顺利进行。基于以上因素考虑，为了能较为准确地完成教学要求的飞行任务，最终选择了学校的体育馆作为课程教学的场所。

（二）师资

要确保无人机项目教学课程正常开展，必须具备相关的知识与技术。虽然不要求是专业的无人机项目课程的教师，但指导教师至少对无人飞行等知识和技术有着强烈爱好与兴趣，愿意主动刻苦钻研，与学生一起学习进步。指导教师一方面要进行自主学习与钻研；另一方面要到有经验的学校去借鉴经验与培训，了解无人机常识，了解无人机项目课程的要点，掌握教学切入点和实施点，提升无人机项目的教学水平，使学校无人机项目教学登上新台阶。

（三）课程设置

进行正式的无人机项目教学之前，教师需要进行相应的课程规划，对课程内容、教学目标等进行合理的规划与安排，保证无人机项目教学正常有序进行。依据小学生的身心发展特点与思维逻辑能力，选择难度适合的学习任务，在无人机项目课程教授过程中，教师以任务驱动教学，更加适应小学生的年龄与心理特点。据此，在查阅文献、借鉴外校经验并结合选用的软硬件及学校的实际情况的基础上，无人机项目教学课程内容设置如下（部分）：

以上无人机项目课程的设置，从无人机入门，到了解无人机常识与飞行原理，再到初步操控尝试飞行，然后通过编程掌握无人机飞行的各种技巧，最后进行训练和比赛项目实践，循序渐进，一步步激发学生的学习兴趣，锻炼学生的逻辑思维能力，提升学生的创造力。

四、教学过程

教学过程包含新课导入、新课讲授、小组合作学习、成果展示、交流与评价五个环节，其中评价环节贯穿整个教学过程。本节将以“物流搬运”一课的教学为例，展示教学过程。

（一）新课导入

课程采用视频导入的方式，展示无人机在物流搬运任务中的各项操作，使学生在观看视频的过程中明确学习任务及要取得的学习效果。学生要利用多方面的感官集中注意力，激发学习兴趣，跟随教师的引导，引出本课中物品识别及精准投放任务内容。

（二）新课讲授

1硬件知识

简述磁吸传感器的作用及工作原理，利用磁铁的性质帮助学生认识了解磁吸传感器的工作原理，详细说明利用二维码读取识别的过程，达到吸附抓取与精准投放的目的。

2软件知识

掌握LiteBee Go软件中磁吸传感器的加载与二维码标签的识别方法。通过教师的演示操作，学生看清在这个软件中编程所需要用到的编码模块，以及二维码标签的识别所需的各项编程代码。

（三）小组合作学习

在学生了解基本编程方法的基础上，小组合作学习完成探究任务。小组成员要明确分工，认识磁吸传感器的外观并将其连接到无人机上的正确位置上；完成实现物流搬运的程序设计，并在LiteBee Go软件中编写程序完整代码、功能调试，时间充裕的小组还可以继续进入下一步的教学环节——成果展示与设计思路说明。利用任务驱动的方式，实现小组成员间的分工与合作，培养学生的探究精神和团队合作意识。探究过程中，教师进行巡视，及时指导纠错。

（四）成果展示

成果展示環节主要是请各小组派出一名代表展示自己小组的作品，即在场地试飞本小组的无人机，并讲解设计思路与调试方法，以确定是否能按照预期要求完成规定的飞行与物流搬运任务。在无人机试飞的过程中，由于受电池电量及风速等其他因素的影响，难免出现偏差，在此过程中教师要鼓励学生保持耐心与细心。各个小组在认真观看和聆听其他小组的展示及报告后，针对各组展示的内容，学生之间先相互讨论，以达到学生之间互相启发的目的，最后由教师总结设计中遇到的问题并进行答疑解惑，使学生明晰思路，形成整体认知。

（五）交流与评价

交流与评价环节可以与上一环节的讨论、答疑相结合，在各小组成员分享和展示各组成果的过程中，教师可以带领其他小组学生开展相互评价活动，最后由教师进行评价与总结。

评价是贯穿于教学整个过程的，包括形成性评价、总结性评价及自评互评和教师评价。通过多方评价相结合的方式，更大限度地启发学生，拓展其思维，最终形成完整且可行的作品。此外，也使学生真正掌握本节“物流搬运”的知识与技能，在动手设计与编程的过程中掌握代码的用法与意义，激发学习兴趣与热情，认识到团队合作的重要性。

结语

学校无人机项目教学实践，让学生在做中学、用中学、创中学、合作中学，不仅在一定程度上培养了学生的动手能力与团队合作能力，而且激发了其对智能航空航天科技的兴趣。同时，通过编程的学习和实践，提升了学生的逻辑思维、计算思维和创造能力，也使学校在许多竞赛项目上获得了荣誉，也坚定了学校、教师和学生继续努力探索学习无人机项目的信心，取得了预期效果。

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