葉紅

［摘 要］2022年，教育部公布了2022—2025學(xué)年面向中小學(xué)生的全國性競賽活動名單，其中多項(xiàng)涉及無人機(jī)。憑借比賽平臺和無人機(jī)教學(xué)本身的優(yōu)勢，無人機(jī)學(xué)習(xí)受到了越來越多學(xué)生的歡迎。文章從無人機(jī)的選擇、課程內(nèi)容的安排等方面闡述“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式下的中學(xué)無人機(jī)教學(xué)實(shí)踐探索，以期為一線教師提供新思路。

［關(guān)鍵詞］以賽促學(xué)；賽教融合；無人機(jī)教學(xué)；實(shí)踐

［中圖分類號］??? G632.4??????????? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］??? A????????? ［文章編號］??? 1674-6058（2024）15-0023-03

2022年，教育部公布了2022—2025學(xué)年面向中小學(xué)生的全國性競賽活動名單，其中多項(xiàng)涉及無人機(jī)，如全國青少年無人機(jī)大賽、全國青少年科技教育成果展示大賽、世界機(jī)器人大會青少年機(jī)器人設(shè)計(jì)與信息素養(yǎng)大賽等［1］ 。除了全國性競賽，各省各市組織的無人機(jī)競賽也逐漸增多。在各級各類比賽的推動下，越來越多的中小學(xué)生加入了無人機(jī)學(xué)習(xí)的隊(duì)伍。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面越來越頻繁地看到無人機(jī)工作的影子［2］，無人機(jī)技術(shù)越來越受到國家的重視。與此同時，無人機(jī)教學(xué)也越來越受到教育界的關(guān)注。無人機(jī)教學(xué)既涉及如何手動控制飛行，以完成障礙穿越和空中攝影等，又涉及如何進(jìn)行編程操作以完成各種任務(wù)，如無人機(jī)舞蹈。學(xué)習(xí)無人機(jī)操作可以鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力、立體空間思維能力、專注力和解決實(shí)際問題的能力。目前，中學(xué)無人機(jī)教學(xué)中存在著一些亟待解決的問題，如訓(xùn)練場地的局限、飛行設(shè)備零件的高成本、飛行訓(xùn)練時間不足等。筆者結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐和比賽訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)，對“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式下的中學(xué)無人機(jī)教學(xué)進(jìn)行探索，希望可以為負(fù)責(zé)中學(xué)無人機(jī)教學(xué)的教師提供新思路。

一、“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式的作用

“以賽促學(xué)，賽教融合”由多方參與，主體是學(xué)生，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“賽教一體化”，宗旨是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。“以賽促學(xué)，賽教融合”的出發(fā)點(diǎn)是“賽”，落腳點(diǎn)是“教”，“教”是關(guān)鍵也是核心［3］?！耙再惔賹W(xué)，賽教融合”這一教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（一）增強(qiáng)學(xué)習(xí)自驅(qū)力

這一教學(xué)模式更注重學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和積極參與。一方面，競賽活動的吸引力和挑戰(zhàn)性可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性；另一方面，積極參與競賽能夠提高學(xué)生的自信心和意志品質(zhì)。

（二）提升實(shí)踐能力

單純的理論課程難以讓學(xué)生真正了解知識的原理和實(shí)際應(yīng)用場景。競賽活動能夠做到讓理論和實(shí)踐真正結(jié)合起來，讓學(xué)生實(shí)踐課堂所學(xué)，在操作的過程中增強(qiáng)運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。例如，學(xué)生A在參加全國青少年無人機(jī)大賽中的蜂群舞蹈編程賽時，為了能夠編好無人機(jī)舞蹈，便利用課余時間主動去觀看相關(guān)視頻，分析其中的無人機(jī)舞蹈動作，根據(jù)動作推算背后的程序代碼，并借鑒其中優(yōu)秀的部分改進(jìn)自己的編程代碼。這樣，學(xué)生不僅提升了實(shí)踐能力，還提高了自身的創(chuàng)新能力。

（三）提高團(tuán)隊(duì)合作意識

無人機(jī)賽事中的好多賽項(xiàng)是需要兩名甚至多名學(xué)生組隊(duì)參與的。學(xué)生需要做好分工，除了要完成各自負(fù)責(zé)的部分，還要互相協(xié)調(diào)，形成一個有機(jī)的整體，從而提高戰(zhàn)斗力。在日常訓(xùn)練過程中，經(jīng)常有學(xué)生為了不拖團(tuán)隊(duì)后腿而反復(fù)練習(xí)。分組競爭的形式，可以增強(qiáng)學(xué)生的競爭能力和團(tuán)隊(duì)合作意識。團(tuán)隊(duì)合作意識在學(xué)生未來的職業(yè)生涯和人際交往中尤為重要。

（四）促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展

應(yīng)用“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式除了能培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，還能檢驗(yàn)和提高教師的教學(xué)水平。畢竟要想在競賽中脫穎而出，還有賴于教師的引導(dǎo)、監(jiān)督和評價。教師需要幫助學(xué)生制訂合理的學(xué)習(xí)計(jì)劃，激發(fā)他們的創(chuàng)意和靈感，并及時糾正他們在學(xué)習(xí)過程中的錯誤。在此過程中，教師也能夠不斷提高自己的教學(xué)水平以及專業(yè)能力。

二、中學(xué)無人機(jī)教學(xué)中存在的問題

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提到無人機(jī)互聯(lián)表演，即通過實(shí)物或平臺模擬，進(jìn)行無人機(jī)群組控制，感受新興技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用創(chuàng)新。但是，僅憑現(xiàn)有的教學(xué)條件，要想在學(xué)校中大面積普及無人機(jī)操作還是比較困難的，原因主要有以下三個方面：1.硬件設(shè)備較難滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。每所學(xué)校的學(xué)生數(shù)量眾多，而一臺無人機(jī)要上千元，再加上各種配件的升級或修理，費(fèi)用開支巨大。練習(xí)無人機(jī)所需的場地較大，若較多學(xué)生同時上課，場地的充足和安全性便難以得到保證。2.專業(yè)教師缺乏，影響開展效果。目前，無人機(jī)教學(xué)多由信息科技教師負(fù)責(zé)，而大多信息科技教師因所學(xué)專業(yè)為教育技術(shù)學(xué)或者計(jì)算機(jī)，對無人機(jī)知識掌握得并不全面。通常，他們要先學(xué)習(xí)相關(guān)知識，再傳授給學(xué)生。這種操作易催生各種問題。中學(xué)無人機(jī)教學(xué)亟須專業(yè)無人機(jī)教師進(jìn)行指導(dǎo)引領(lǐng)。3.教材缺乏，影響教學(xué)效率。目前，市面上流通的多是配套的無人機(jī)使用說明書，適合初中生閱讀學(xué)習(xí)的無人機(jī)教材并不多。這意味著相應(yīng)教師要自己探索教學(xué)資源。從整體上看，這在一定程度上增加了教學(xué)難度。

三、基于“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式的中學(xué)無人機(jī)教學(xué)

筆者所在學(xué)校選擇在社團(tuán)中開展無人機(jī)教學(xué)。具體來說就是組織一批對科技和無人機(jī)感興趣的學(xué)生，優(yōu)化運(yùn)用已有教學(xué)資源，利用“以賽促學(xué)，賽教融合”的教學(xué)模式開展社團(tuán)無人機(jī)教學(xué)。這樣操作取得了不錯的效果。

（一）無人機(jī)的選擇

教具是教學(xué)的基礎(chǔ)，選擇一款合適的無人機(jī)設(shè)備是開展教學(xué)的關(guān)鍵。目前，市場上的無人機(jī)種類繁多，如可以DIY拼裝的無人機(jī)、固定翼無人機(jī)等。適合在中學(xué)運(yùn)用的無人機(jī)除了要具備基本的功能，還要具備較強(qiáng)的安全性、耐用性、擴(kuò)展性、創(chuàng)新性。

筆者所在學(xué)校選擇比較常見的旋翼無人機(jī)作為教具。其具體的性能優(yōu)勢見表1。所購買的無人機(jī)是可以參加全國青少年無人機(jī)大賽的小鳥飛飛教育無人機(jī)F600系列：軸距126 mm，帶槳保護(hù)罩，起飛重量是100 g，續(xù)航時間10分鐘左右；既可以用App遙控，又可以用編程操控，為拖拽式編程界面。學(xué)生只要有一定的編程基礎(chǔ)，就能很好地上手學(xué)習(xí)。

（二）教學(xué)大綱的制定

在開展教學(xué)前，筆者與其他相關(guān)教師進(jìn)行了一定的準(zhǔn)備，即整理參與無人機(jī)比賽所需要掌握的基本知識與技能，并將這些知識與技能融入學(xué)期學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)大綱，然后梳理具體的教學(xué)內(nèi)容。如全國青少年無人機(jī)大賽中的蜂群舞蹈編程賽和編程挑戰(zhàn)賽兩個賽項(xiàng)，除了考查學(xué)生的編程能力，還檢驗(yàn)著學(xué)生對藝術(shù)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識的掌握情況。筆者與其他相關(guān)教師根據(jù)學(xué)生的課程時間等，制定了以下教學(xué)大綱（見表2）。

（三）無人機(jī)教學(xué)實(shí)踐

具體的教學(xué)內(nèi)容和時長需要根據(jù)學(xué)情進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。中學(xué)階段學(xué)生的競爭意識較強(qiáng)，與單純聽課相比，競爭模式更容易激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。在“以賽促學(xué)，賽教融合”的背景下，如果學(xué)生能在比賽中獲獎，便可以提高他們的自信心，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而不再被動學(xué)習(xí)知識，能夠自主追求知其然，并知其所以然［4］。

例如，學(xué)生在參與旋翼賽編程挑戰(zhàn)賽的過程中，分工合作，并計(jì)算完成障礙挑戰(zhàn)的最佳路徑和最短時間。學(xué)生只有掌握相應(yīng)的數(shù)學(xué)和物理知識，才能更好地進(jìn)行計(jì)算。由于實(shí)際飛行和理論之間有一定誤差，所以學(xué)生經(jīng)常需要多次修改代碼進(jìn)行調(diào)試，他們戲稱這個過程為“刮痧”。

又例如，有學(xué)生在編寫無人機(jī)舞蹈程序的時候，先請教了自己的音樂老師。為了能夠創(chuàng)作一套好的舞蹈動作，學(xué)生需要在編程之前做好準(zhǔn)備工作。第一步，討論要使用幾臺無人機(jī)進(jìn)行舞蹈飛行。第二步，明確這幾臺無人機(jī)可以做哪些飛行動作。第三步，在草稿紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)，為每臺無人機(jī)編好相應(yīng)的三維坐標(biāo)位置。這些準(zhǔn)備工作非常鍛煉學(xué)生。通過討論和設(shè)計(jì)，他們鍛煉了協(xié)作能力和設(shè)計(jì)能力；通過標(biāo)記三維坐標(biāo)位置并在腦海中想象無人機(jī)動作，他們很好地鍛煉了空間思維能力。

總之，“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式下的無人機(jī)教學(xué)對學(xué)生和教師的發(fā)展都有一定的促進(jìn)作用。對于學(xué)生而言，這樣的教學(xué)提高了他們學(xué)習(xí)無人機(jī)的興趣，增強(qiáng)了他們主動學(xué)習(xí)的意識，也提升了他們的實(shí)踐能力、問題解決能力和創(chuàng)新能力等。對于教師而言，在這樣的教學(xué)中，他們的身份從教授者轉(zhuǎn)變成輔導(dǎo)者，這有利于他們更快更好地適應(yīng)新時代教師的角色，并在這個過程中不斷積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提高教學(xué)能力。在設(shè)計(jì)“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式下的無人機(jī)教學(xué)時，教師一定要圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，以學(xué)生已有的知識和技能為起點(diǎn)。

筆者認(rèn)為，無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用使得無人機(jī)教學(xué)更具教育意義和價值，將會受到越來越多的關(guān)注。相關(guān)教師要不斷學(xué)習(xí)、探索和實(shí)踐，以使無人機(jī)教學(xué)體系更加完善。

［?? 參?? 考?? 文?? 獻(xiàn)?? ］

［1］? 中華人民共和國教育部辦公廳.關(guān)于公布2022—2025學(xué)年面向中小學(xué)生的全國性競賽活動的通知［EB/OL］.（2022-09-27）［2023-12-21］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A29/202209/t20220929_665926.html.

［2］? 蔣寅. 淺析無人機(jī)創(chuàng)客教育［C］//中國智慧工程研究會智能學(xué)習(xí)與創(chuàng)新研究工作委員會.2021課程教學(xué)與管理論壇論文集.［出版地不詳：出版者不詳］，2021.

［3］? 劉肩山.基于賽教融合的課程教學(xué)改革研究：以無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例［J］.機(jī)械職業(yè)教育，2022（8）：28-30，62.

［4］? 黃勇慧.“以賽促學(xué)，賽教融合”教學(xué)模式的實(shí)踐研究：以中職電子電器應(yīng)用與維修專業(yè)為例［J］.知識窗：教師版，2023（3）：33-35.

（責(zé)任編輯??? 農(nóng)越華）

［基金項(xiàng)目］本文系“人工智能課程在中小學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用研究”課題［教技資（2022）02-019號］階段性研究成果。