课程目标

  1. 知识目标

    • 掌握无人机基本结构（如电机、电调、飞控、电池、螺旋桨）
    • 理解飞行原理（空气动力学、姿态控制、动力系统）
    • 熟悉无人机法规（空域限制、飞行安全规范）

  2. 能力目标

    • 具备基础飞行操作技能（起飞、悬停、降落、航线规划）
    • 掌握故障排查与应急处理能力
    • 培养团队协作与项目管理能力

  3. 素养目标

    • 激发对航空航天的兴趣
    • 培养创新思维与问题解决能力
    • 树立安全意识与责任意识

设计

理论模块

  • 无人机基础
    • 无人机发展史与分类（多旋翼、固定翼、直升机）
    • 空气动力学原理（升力、推力、阻力）
    • 飞控系统（PID控制、GPS定位、避障算法）
  • 法规与安全
    • 《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》（CCAR-91部）
    • 空域申请与飞行前检查清单
    • 应急预案（失控保护、电池故障处理）

实践模块

  • 基础操作训练
    • 遥控器操作规范（舵量校准、油门曲线设置）
    • 飞行姿态控制（偏航、俯仰、滚转调节）
    • 航点飞行与自主巡航
  • 进阶任务
    • 农田测绘（RTK定位与数据采集）
    • 物流配送模拟（路径规划与避障）
    • 应急救援（灾情监测与物资投放）
  • 创新挑战
    • 编程控制无人机（Python/Scratch脚本）
    • 创意任务设计（如无人机编队表演、农作物喷洒）

项目实践

  • 模块化组装
    • 分组完成无人机组装（电机、电调、飞控、摄像头等）
    • 故障排查与性能优化
  • 跨学科融合
    • 数学：航迹计算与角度测量
    • 物理：能量转化与效率分析
    • 地理：遥感图像处理
  • 竞赛与展示
    • 参加无人机竞速、摄影、测绘等比赛
    • 制作课程成果视频（如飞行日志、任务报告）

教学工具与资源

  1. 硬件选择

    • 入门机型：DJI Tello（易上手，支持编程）
    • 进阶机型：Parrot Anafi（4K摄像，抗风性强）
    • 开源平台：ArduPilot（适合深度学习）
    • 安全保障：低空飞行模拟器（如ROS+Gazebo）

  2. 软件支持

    • 飞行控制软件：DJI Pilot、Betaflight
    • 编程工具：Scratch、MicroPython
    • 数据处理：QGIS（地理信息分析）、Processing（可视化）

  3. 教材与案例

    • 《无人机技术与应用》（机械工业出版社）
    • 国际无人机教育联盟（IAED）案例库
    • 高校竞赛获奖作品（如DIY无人机设计大赛）

教学实施建议

  1. 分阶段教学

    • 阶段1：遥控器操作与基础飞行（4课时）
    • 阶段2：航点飞行与数据采集（6课时）
    • 阶段3：项目实践与竞赛（8课时）

  2. 安全规范

    • 飞行前必须检查设备状态（电量、螺旋桨固定）
    • 禁止在人群密集区、禁飞区飞行
    • 配备灭火器与急救包

  3. 评估方式

    • 过程性评价：操作规范性、任务完成度
    • 成果性评价：项目报告、竞赛成绩
    • 反思性评价：学生自我评价与小组互评

课程延伸

  1. 职业启蒙

    • 邀请无人机工程师分享行业应用（农业植保、物流配送）
    • 参观无人机企业或科研机构

  2. STEAM融合

    • 结合机器人编程（如乐高EV3+无人机）
    • 开展无人机摄影与后期制作课程

  3. 创新挑战

    • 举办“无人机设计大赛”（如最佳稳定性、最长续航）
    • 开发无人机辅助教学工具（如AR飞行模拟器）

注意事项

  • 学生分层：根据动手能力调整任务难度（如初级组侧重遥控，高级组侧重编程）
  • 家校联动：通过家长会宣传无人机教育价值，鼓励家庭支持购买设备
  • 政策合规：严格遵守《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》

通过系统化设计，通用无人机课程不仅能提升学生的实践技能,更能培养其成为具备跨学科能力的未来创新者。