随着国内电子制造业的发展，与电子产品相关的设计和手工制作越来越受到人们的欢迎。最热门的设计和制作包括机器人、3D打印和四轴飞行器。其中，四轴飞行器由航模发展而来，具备更广泛的群众基础。同时，其制作相对简单，更受人们的喜爱。国内四轴飞行器经过几年的发展，其对应的器件也更为丰富。南苑中学作为嘉定区科技特色学校，积极推进“STEAM”教育，开展科技创新课程开发的研究与实验。学校开展创意航拍无人机课程，有助于培养学生的创新精神和实践能力。创意航拍无人机课程是自主拓展课程，由对创意无人机航拍课程感兴趣的六、七、八年级的学生组成。

一、课程背景

目前，无人机在多个领域取得应用，并经过行业的不断完善，已经形成初步的产业链。无人机以其本身突出的优点、高性价比等巨大的优势吸引了人们的关注，并在不断地研究中取得了一定的突破，但其本身也有一定的局限性以及缺陷，抗干扰能力差、续航表现不佳、超距信号传输能力差等都是等待解决的问题，但从无人机整个行业的前景来看，无疑是值得肯定的，在现有技术不断革新的情况下，其缺点带来的影响越来越小是毋庸置疑的。

创意航拍无人机课程的培养目标是使学生具有创新精神和实践能力。学生通过“学中做，做中学”，亲身经历制作、调试无人机，飞行无人机以及使用无人机进行航拍。在此过程中不断的发现问题解决问题，从而提高学生的动手动脑能力。在本课程的引领下，学习大量的原理知识，同时结合实践操作，获得对无人机的直接体验和感悟，促进学生的创新精神和实践能力。

二、课程目标

1.理解航拍原理，掌握无人机相关知识，培养科学思维能力。

2.学会无人机的航拍技巧，培养创新精神和实践能力。

三、课程内容

亲手参与制作专业航拍无人机，使用符合国际标准的F450规格的四旋翼无人机飞行器器材零件，结合先进的3DR PIX无人机开源飞控系统，GPS 定位系统，气压定高系统，2.4G无线遥控技术，5.8G远程图像传输系统以及无刷动力系统、云台增稳系统等综合技术，亲手制作、调试、安装自己的专业航拍无人机，可完成航拍、自稳巡航、远程投放，自动返航等拓展功能。

在制作，调试无人机的过程中还会结合实际飞行航拍需要，按照国际AOPA规范学习飞行技术和航拍技巧，飞行安全规范，操作规范等。包括安全起降、对尾悬停、对头悬停、四面悬停，对尾飞行、对头飞行、直线航线、四边航线、八字航线、环绕飞行拍摄，跟随飞行拍摄、全景飞行拍摄等飞行技术训练。

亲手飞行、航拍，并且学习视频非编学习（非线性编辑），学习使用Corel VideoStudio X9专业视频后期制作软件，对航拍视频进行后期制作，包括对视频影片的剪辑、多段影片的接合、附加转场特效、添加文字标题、字幕、添加背景音乐等，让学生的航拍视频成为精美的影视作品。

模块1： 什么是飞行器

本模块的主要目标是让学生了解飞行器的种类、了解飞行器的飞行原理及组成部分。具体内容是介绍飞行器的种类，包括四轴飞行器的飞行原理和组成部分。

模块2： 四轴飞行器的材料准备

本模块的主要目标是让学生学会选择自己需要的四轴飞行器。具体内容是按照四轴飞行器的不同部件进行分类，并在不同的分类中讲解其中部件的种类。

模块3： 硬件的组装

本模块的主要目标是让学生了解四轴飞行器各个部分之间的连接方式，从而为以后的四轴飞行器的深入学习打下基础。具体内容为组装F450类的四轴飞行器，通过学习和实践组装，了解各个部分之间的连接方式。

模块4： 无桨调试

本模块的主要目标是让学生了解飞控、电调和电机之间的连接方式，学会如何操作遥控器来控制飞行器。具体内容为连接线路、烧录PIX飞控的程序、进行飞行前的无桨调试等。

模块5： 有桨调试

本模块的主要目标是让学生学会桨叶的安装调试。主要内容为调试已经安装上螺旋桨的四轴飞行器，重点讲解桨叶的安装方式、有桨调试的步骤和一些常规的飞行器操作练习。

模块6： 航模模拟器的使用

本模块的主要目标是让学生学会利用模拟器进行仿真飞行，练习飞行技术。主要内容为模拟器的种类及安装方式，以及在模拟器中完成四轴飞行器的训练。

模块7：无人机飞行练习

本模块的主要目标是让学生安全规范的操作飞行无人机，并针对航拍飞行技巧进行重点训练。主要内容为学习无人机飞行技术，指标，安全标准等要求，结合实操进行飞行训练。

模块8：航拍视频的后期编辑和处理

本模块的主要目标是让学生亲手制作的飞机，亲手拍摄的航拍素材最终成为优秀的艺术作品。主要内容为以专业视频编辑系统 VedioStudio为平台基础，应用在飞行航拍的视频中，对航拍的素材进行非线性的编辑，优化，加入配音配乐，优化镜头的剪辑合成、添加过场动画、字幕和加入视频特效等。

四、课程实施

无人机作为一门高新技术，具有一定的技术含量。精通无人机除了要学会如何操作之外，还要掌握无人机的内部结构及原理，能够维护好无人机。通过理论点拨和操作实践两部分的穿插进行，对学生进行全方位的指导。理论应用于实践，实践反馈的问题用理论去解决，使学生既掌握了无人机的内部构造，同时又具备了通过理论知识解决实际问题的能力。

（一）理论点拨

在经过课堂理论讲解的前提下，让学生在实际操作中，发现问题、解决问题。也就是让学生在研究实践的过程中，以小组的形式进行实践操作，以让学生出现问题后能一起讨论和解决，联想到教师之前讲的理论知识，以理论知识为基础进行探究，探索问题发生的原因。同时，老师通过点拨式的指导，最终解决问题、掌握相关原理。

（二）操作实践

通过电脑模拟进行无人机操作训练。电脑模拟可以建立一个真实的操作环境，前期先进行各个基础操作的训练，学生按照老师安排的行进路线飞行，在此过程中，培养学生的空间意识以及一定的反应能力，为今后实际飞行打下基础。

通过电脑模拟的训练，学生已经具备了熟练的操作技术，此时进行无人机真机的基础练习，循序渐进，使学生的操作熟练度不断升级。在此期间聘请无人机专业的高水平人员来学校进行讲座及实际操作教学。无人机是一个新兴行业，教师的实力水平和一些高水平的专业人员相比可能相差很多，教师以课本为主，专业无人机飞行员却是以实践操作为主。因此，邀请专业无人机飞行员进行讲座，无论对教师水平的提升，还是对学生实际操控能力的提升都有很大的帮助。

五、课程评价

创意航拍无人机课程评价，一方面是了解学生的学习情况与表现，以及达到学习目标的程度。另一方面也为学生提供展示自己能力、水平、个性的机会，让学生在充分展示自己体育学习方面长处的过程中，体验活动中成功的乐趣与喜悦，增强无人机学习的自信心，这有助于学生进一步的学习与发展。最后，正确的评价，能够培养学生自我认识、自我教育的能力。通过学生的自我评价，学生的自我评价，学生对自己的体能、技能、态度、行为、人际交往等方面的情况有一个清醒而正确的认识，在此基础上看到自己的长处与不足，以便取长补短。

（一）展示型评价

学生完成每个主题作品之后，由小组组员在班级里进行小组作品展示，其他同学对作品的评价。对作品的评价主要通过以下几个方面：

1.作品符合设计理念和规格，做工精致、美观。

2.制作作品的合理性。

3.作品的装饰点缀合理巧妙，色彩明快。

4.我们利用学生自评、学生互评、教师评价三种评价方式相结合，给出定量评价，在评价表中以分数来体现。

（二）评选性评价

综合结束时，对于参与课程的学生们，任课教师会根据不同的评价点，鼓励性地选出一些小组进行表彰。

1.最佳创意奖。小组每个主题的作品都极富创意，并且能在基础造型上，有创意、有创新地增加新内容。

2.最佳合作奖。小组成员间乐于合作，积极沟通，在制作过程中能够合理分工，互相帮助，团队的效率高。

3.最佳进步奖。小组成员从学期开始到学期结束有较大进步（作品造型美观度、课堂表现、组员关系）。

（三）积分性评价

每次活动中，针对学生的具体表现给出相应的积分，在学期末评选出第一、二、三名，给出相应的奖励。具体的评价方面：

上面表格中互评和师评得到3～4个A得2分，5～7个A得5分，8～10个A得10分。

【STEAM课程元素 】 

STEAM课程重点是提高学生科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养和数学素养。《创意航拍无人机》课程以航拍无人机为载体，大量融入复合性的知识，正是STEAM课程的各项关键元素，让学生在课程中多层次的体验STEAM课程魅力。

S——科学：无人机制作，飞行，航拍等技术复合了大量的科学知识，从空气动力学，电子学，结构学到飞控编程，后期制作等，并涉及到2.4G远程控制技术、5.8G远程图像转输技术，PIX地面站编程调参技术。都“创意航拍无人机”课程中体现。

T——技术：无人机采用无刷动力系统和锂聚合物能源，是特斯拉汽车动力模型的缩小版，是最新的动力技术；飞控系统系用PIX开源系统，是目前世界上应用最广，用户最多也是最专业的开源飞控系统，可以通过C语言二次开发；无人机制作中使用3D打印技术建模，制作，是创造，创新技术实现基础。

E——工程：完成调研、资料收集，分组分工，计划任力求，在调试过程中收集问题难点，在飞行过程不记录不同动力电池可负载和飞行的续航时间，分析合理的动力搭配，并优化设计和制作。

A——人文艺术：航拍视频的后期编辑处理，大量应用艺术手段，加入配音配乐，合理剪辑镜头合作，添加特效字幕等，让航拍视频最终成为航拍艺术作品。

M——数学：无人机的制作和调试中大量涉及到数学计算，几何计算的知识。

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