中学项目驱动教学—以无人机兴趣班为例文献综述

 2022-08-12 11:20:24

一、文献综述

(一)国内外研究现状

当今信息社会,信息技术发展日新月异,人工智能、机器人等曾经的未来技术不断涌现在现代人生活的方法面面,人脸识别、智能音箱助手、无人驾驶、医学图像处理等等应用方兴未艾。随着国家对基础教育课程以及创新人才的重视,人工智能在教育方面的发展迎来了一个新的春天[13]。无人机技术作为机器人技术领域的重要组成部分,因其体积较小,操控灵活等优势,成为现代社会科学技术发展过程中不可或缺的一环,同时也是各个国家争相研究的重要领域。无人机不仅在工业以及军工领域扮演了非常重要的角色,更在民用领域得到了前所未有的发展,现阶段的无人机技术已经在:包括城市规划,农业保障,灾情救援等等方面[14]

无人机技术在现代高新技术领域中备受瞩目,一些发达国家以及将无人机的教学课程逐步纳入标准课程中,甚至作为一门非常重要的基础教育科目。2015年美国首个无人机飞行学校获得美国联邦航空管理局(FAA)许可,开始教授固定翼和四旋翼无人机的培训课程。澳大利亚的无人机技术在全球属于领先地位,这与澳大利亚对无人机教育的重视分不开,甚至在全国范围内的高考ATAR考试中加入了无人机操控的课程,学校还专门开始无人机课程,激发学生的创新思维。日本的无人机教育则更加社会化,据日本RocketNew24报道位于东京的Vantan学校在高中就开授专业的飞行培训课程,包括航空法律、计算机编程技术,这类专业的毕业生深受企业的喜爱,未来五年Vantan的毕业生将深受企业欢迎,其毕业生有望凭此进入Amazon、Google 等技术公司。

国外对于无人机的理解更多地认为这是一种数据采集的工具,许多教育机构对无人机的研究聚焦于工业、农业等领域,只有少数研究关于课程的开发和实现,主要研究如何使学生能够学习操作无人机[1]。英国的无人机课程设计主要针对大学本科生开发[2]。美国在无人机技术与教学课程相结合的方面,更加注重于培养学生的综合能力,从立项到设计、组装、调试以及最后的评估环节,每个环节都让学生自主进行思考[3]

随着我国智能化2025的提出,人工智能、机器人技术也已在教育界日渐普及。无人机作为一个教育载体进入校园[10],针对不同年龄段的学习者,相关创客类兴趣班不断出现,每个学校都有自己的教学理念,在课程构建方面也都有自己的独到之处,形成了与学校文化相融合的校本课程 [4] 。早在2015年全国首套针对中小学生的无人机科普教育课程已在深圳正式发布。此前虽然中国的无人机产业已经规模庞大且日渐普及,但是中小学生无人机科普教育尚属空白[4]。时至2019年,除北上广深外,湖北武汉、湖北宜昌、浙江杭州、黑龙江哈尔滨、山东高密等多个省巿陆续开展省级乃至国家级青少年无人机赛事。一些学者对此作了很多尝试,开设了STEAM教育教学,并取得了不错的教学效果。

(二)研究主要成果

波兰弗罗茨瓦夫大学的J.Jeziorska教授认为无人机的设计,操作以及制作技术仅限于专业工程学校,因此专门开设了无人驾驶飞行器的教学课程,主要培养无人机的地理制图、空间规划等技能。该课程适宜于地理学家进行研究,通过无人机飞行执行来获得航空影像,并生成Cartomertic最终产品,分析结果得出地理上的最佳决策 [1]。因此这门课程使用了实践教学法,教师在整个过程中的作用起引导作用,而不是单纯的传授知识。这种开方式的教学方式给学生提供了更多的创造空间,并联系了实际的应用场景,提升学习者多方面的实践能力。

Glyndwr University 的Bolam,Vagapov开发了关于小型无人机的本科生的课程,课程包括了七个部分,分别是:机械技术、研讨会实践会议、电气/电子技术、航空技术、计算机技术、数据收集和测量、航空立法和运营。[2]在构建这类面向本科生的课程时,旨在为学习者提供通过有根据的工程解决方案解决技术问题的综合能力,涉及知识的专业性极高,包括很多计算机、机械、航空航天领域的专业术语。这种基于项目的研究是在教育框架内进行的,以确保为学习者提供良好的学习环境。

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