基于LiteBee Go軟件的無人機項目教學實踐

陳佩佩 駱念春

摘要：機器人競賽在各省市乃至全國蔚然成風，作為其中之一的無人機項目也在各學校如火如荼地進行著。本文結合學校社團無人機項目實際開展情況，從無人機項目的開設、軟件及硬件的選擇、教學實施過程等方面進行闡述，讓學生感受無人機的魅力，感受科技的力量，以期為學校更好地開展無人機項目教學積累實踐經驗。

關鍵詞：無人機項目? LiteBee Go? 教學實踐

隨著科學技術的發展，教學方式和競賽項目呈現多樣化。無人機項目應運而生，在小學教學中作為新興競賽項目和學校的特色興趣項目出現，教師也積極投身教學與競賽一線，不斷探索機器人的各種教學與競賽活動，其中包括無人機項目。

一、無人機項目的開設

（一）社團的成立

近年來，無人機項目的興起，對我校也有了一定的影響，學校師生對新生事物一直持有強烈的好奇心與興趣，在政府及學校領導的支持下，經過研究決定后，學校踏上了對無人機競賽項目的追求與探索的征程。學校主要是基于以下幾個方面考慮：

1教育總體發展的需要

《中國學生發展核心素養》以培養“全面發展的人”為核心，分為文化基礎、自主發展、社會參與3個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養。無人機項目的教學無疑能在一定程度上貫徹這六大素養，通過學習無人機項目中的科學知識與科學技術，了解無人機發展的人文底蘊，激發學生對科學知識與技術的好奇心與求知欲，培養學生的科學精神，教會學生在項目式教學中學會學習、學會合作，培養學生實踐創新的精神。

2學校教育發展的需要

學校教育要想發展進步，就需要突破傳統，打造特色項目，豐富和深化辦學內涵，開展符合教育規律的教育。借助無人機項目開設的契機，學校開展科技教育，提高學生的綜合素養。由于目前受實際教學條件的限制，學校很難大范圍普及無人機項目，其一是硬件設備昂貴，購買和維修更新都需要花費大量資金；其二是缺乏相應的專業師資；其三是缺乏系統性的課程可供實踐。

基于上述原因，學校決定先進行小范圍的無人機項目教學，在學校成立無人機項目社團，傳授科學與科技知識，使學生感受科技的力量，激發學生的好奇心與求知欲。

（二）成員的選拔

無人機項目社團成立后，社團成員的選拔也是極為重要的一環，因此，學校設置了一定的選拔標準。

1對無人機項目感興趣

愛因斯坦說：“興趣是最好的老師?！彼?，興趣至關重要，它能引領學生主動進行自我學習與自我研究，激發學生的內在潛力，培養學生的思維習慣。無人機項目亦是如此，只有學生對此項目和知識感興趣，才能最大程度調動學生學習無人機科學知識與技術的熱情，激發與提升學生的創造力。

2具有一定的編程基礎

因無人機項目教學牽涉編程知識，且具有一定的難度，故而對學生的邏輯思維能力有一定的要求。因此，選擇具有一定編程基礎的學生可以極大程度減少教師教授編程軟件與知識的時間，降低教學難度，取得事半功倍的效果。有了興趣與編程基礎的指引，就能更大程度地激發學生求知的內在力量，從而讓學生能夠更加高效地學習、鉆研與實踐。

學校無人機項目的開設為學生的成長提供了一個實踐鍛煉與綜合發展的舞臺，為學生的無人機項目學習、鉆研與實踐提供基礎保障，讓學生能夠安心全心地進行無人機項目的學習、鉆研與實踐創新活動，從而不斷提升與發展自我。

二、軟硬件的選擇

（一）硬件方面

目前市面上能用于教學的無人機項目設備種類繁多，大致可分為固定翼、單旋翼、多旋翼三種類型。它們各有優劣，適用于小學教學的無人機設備除了需具備無人機的基本功能外，還需具備物美價廉、安全性高、耐用抗摔、易于操控、可拓展延伸等功能。

綜合考慮學校的實際情況及學生的經濟承受能力，最終選擇了深圳市創客火科技有限公司的LiteBee Wing積木無人機編隊套裝，它是多旋翼無人機中的一款四旋翼無人機，主要面向8～16歲中小學生，且價格適中，結構相對簡單，螺旋槳較小，可安裝保護罩。另外，它能夠利用積木式的零件進行無人機的入門學習，將散件組裝成完整的無人機，易損配件也可以隨時進行更換，便于學生對無人機的每個零部件的工作原理都有清晰的認識，全面提升動手探究實踐能力。同時，該無人機支持圖形化的編程，拓寬了編程軟件的選擇面，比較適合于學校的無人機項目教學。同時，編程需要依托電腦才能實現編譯運行，學校配備了聯想筆記本電腦，確保硬件設施到位。

（二）軟件方面

結合選擇的硬件，軟件上學校選擇的是與LiteBee Wing無人機配套的LiteBee Go軟件，它是一款基于Scratch編程的圖形化編程軟件，界面簡單、操作方便、趣味性強、交互性與可擴展性強。學生進行編程時，只需要從現有的指令積木中選擇，拖拽到腳本編輯區，并按照某種邏輯關系將選擇的指令積木拼搭在一起，從而創建出各種各樣交互式的故事、動畫、游戲、音樂等作品。該軟件分在線、離線兩種任務模式。在線模式下，通過編程代碼直接在線控制無人機，實時傳回無人機的狀態數據；離線模式下，將編譯過的代碼下載到控制主板上，利用遙控器上的自定義按鍵和代碼場景切換，離線操控無人機，實現燈光閃爍、聲音操控、飛行姿態變換等，能極大程度地激發學生的興趣。

無論從軟件還是硬件方面考慮，深圳創客火科技有限公司的無人機都是非常合適的，易于學校社團組織開展教學，有助于提高學生的編程語言水平及能力，以及培養學生的自主學習、團隊合作和創新能力。

三、教學準備

無人機項目的社團成員選拔好了，以及教學所用的軟硬件確定了，還需要做好一系列的教學準備：額外的訓練場地、師資和課程體系等，才能確保無人機項目真正開設起來。

（一）場地

由于無人機在實際飛行過程中受環境、天氣和通信頻率等方面的影響較大，因而建議選擇人口和設施少，受風向、風速等影響較小，接受和使用正確的可用通信頻率的場地。同時，學生的安全教育尤為重要，提前告知學生在無人機飛行過程中的注意事項與安全防范，培養學生的安全意識，確保自身安全，保證教學正常順利進行。基于以上因素考慮，為了能較為準確地完成教學要求的飛行任務，最終選擇了學校的體育館作為課程教學的場所。

（二）師資

要確保無人機項目教學課程正常開展，必須具備相關的知識與技術。雖然不要求是專業的無人機項目課程的教師，但指導教師至少對無人飛行等知識和技術有著強烈愛好與興趣，愿意主動刻苦鉆研，與學生一起學習進步。指導教師一方面要進行自主學習與鉆研；另一方面要到有經驗的學校去借鑒經驗與培訓，了解無人機常識，了解無人機項目課程的要點，掌握教學切入點和實施點，提升無人機項目的教學水平，使學校無人機項目教學登上新臺階。

（三）課程設置

進行正式的無人機項目教學之前，教師需要進行相應的課程規劃，對課程內容、教學目標等進行合理的規劃與安排，保證無人機項目教學正常有序進行。依據小學生的身心發展特點與思維邏輯能力，選擇難度適合的學習任務，在無人機項目課程教授過程中，教師以任務驅動教學，更加適應小學生的年齡與心理特點。據此，在查閱文獻、借鑒外校經驗并結合選用的軟硬件及學校的實際情況的基礎上，無人機項目教學課程內容設置如下（部分）：

以上無人機項目課程的設置，從無人機入門，到了解無人機常識與飛行原理，再到初步操控嘗試飛行，然后通過編程掌握無人機飛行的各種技巧，最后進行訓練和比賽項目實踐，循序漸進，一步步激發學生的學習興趣，鍛煉學生的邏輯思維能力，提升學生的創造力。

四、教學過程

教學過程包含新課導入、新課講授、小組合作學習、成果展示、交流與評價五個環節，其中評價環節貫穿整個教學過程。本節將以“物流搬運”一課的教學為例，展示教學過程。

（一）新課導入

課程采用視頻導入的方式，展示無人機在物流搬運任務中的各項操作，使學生在觀看視頻的過程中明確學習任務及要取得的學習效果。學生要利用多方面的感官集中注意力，激發學習興趣，跟隨教師的引導，引出本課中物品識別及精準投放任務內容。

（二）新課講授

1硬件知識

簡述磁吸傳感器的作用及工作原理，利用磁鐵的性質幫助學生認識了解磁吸傳感器的工作原理，詳細說明利用二維碼讀取識別的過程，達到吸附抓取與精準投放的目的。

2軟件知識

掌握LiteBee Go軟件中磁吸傳感器的加載與二維碼標簽的識別方法。通過教師的演示操作，學生看清在這個軟件中編程所需要用到的編碼模塊，以及二維碼標簽的識別所需的各項編程代碼。

（三）小組合作學習

在學生了解基本編程方法的基礎上，小組合作學習完成探究任務。小組成員要明確分工，認識磁吸傳感器的外觀并將其連接到無人機上的正確位置上；完成實現物流搬運的程序設計，并在LiteBee Go軟件中編寫程序完整代碼、功能調試，時間充裕的小組還可以繼續進入下一步的教學環節——成果展示與設計思路說明。利用任務驅動的方式，實現小組成員間的分工與合作，培養學生的探究精神和團隊合作意識。探究過程中，教師進行巡視，及時指導糾錯。

（四）成果展示

成果展示環節主要是請各小組派出一名代表展示自己小組的作品，即在場地試飛本小組的無人機，并講解設計思路與調試方法，以確定是否能按照預期要求完成規定的飛行與物流搬運任務。在無人機試飛的過程中，由于受電池電量及風速等其他因素的影響，難免出現偏差，在此過程中教師要鼓勵學生保持耐心與細心。各個小組在認真觀看和聆聽其他小組的展示及報告后，針對各組展示的內容，學生之間先相互討論，以達到學生之間互相啟發的目的，最后由教師總結設計中遇到的問題并進行答疑解惑，使學生明晰思路，形成整體認知。

（五）交流與評價

交流與評價環節可以與上一環節的討論、答疑相結合，在各小組成員分享和展示各組成果的過程中，教師可以帶領其他小組學生開展相互評價活動，最后由教師進行評價與總結。

評價是貫穿于教學整個過程的，包括形成性評價、總結性評價及自評互評和教師評價。通過多方評價相結合的方式，更大限度地啟發學生，拓展其思維，最終形成完整且可行的作品。此外，也使學生真正掌握本節“物流搬運”的知識與技能，在動手設計與編程的過程中掌握代碼的用法與意義，激發學習興趣與熱情，認識到團隊合作的重要性。

結語

學校無人機項目教學實踐，讓學生在做中學、用中學、創中學、合作中學，不僅在一定程度上培養了學生的動手能力與團隊合作能力，而且激發了其對智能航空航天科技的興趣。同時，通過編程的學習和實踐，提升了學生的邏輯思維、計算思維和創造能力，也使學校在許多競賽項目上獲得了榮譽，也堅定了學校、教師和學生繼續努力探索學習無人機項目的信心，取得了預期效果。

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