资源简介

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学习任务单
课程基本信息
学科 信息科技 年级 九年级 学期 秋季
课题 无人机飞行
教科书 书 名：信息科技教材 出版社：浙江教育出版社 出版日期：2023年7月
学习目标
1.通过场景分析与思辨，感知无人机在生活中的常见应用。 2.通过猜测和观察无人机螺旋桨转动方向，理解无人机的飞行原理。 3.通过无人机的起飞、悬停、降落实验，掌握无人机飞行的简单操作。 4.通过应用于真实情境的线路规划和算法设计，提升控制无人机解决真实应用问题的意识。 5.通过编写程序和模块测试，认识到保障无人机飞行安全的重要性，归纳出无人机飞行的一般过程，并可迁移应用到新的问题解决中。 5.通过思辨无人机的应用案例，了解无人机技术对社会发展的影响。
课前学习任务
1.准备相关软硬件设备。 2.复习上一节课的无人机相关知识。
课上学习任务
【实验一】探究飞行原理
（一）猜测无人机飞行时四个螺旋桨的转动方向，将猜测想法画在左边的无人机图上。 （二）观察无人机飞行时四个螺旋桨的转动方向，将观察结果画在右边的无人机图上。 （注意：为保障无人机安全飞行，请务必进行检查！） 【实验二】规划飞行线路
（一）规划无人机应用于农田植保的飞行线路，画在抽象图上。 （二）结合画在抽象图上的飞行线路规划，尝试完成无人机应用于农田植保的流程图。 【附】安全检查单
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作业练习
课程基本信息
学科 信息科技 年级 九年级 学期 秋季
课题 无人机飞行
教科书 书 名：信息科技教材 出版社：浙江教育出版社 出版日期：2023年7月
作业练习
【随堂练习一】 规划正六边形的路线，标注出起点和终点及飞行方向，设计流程图，编写程序控制无人机完成飞行。 答案样例参考： 图1 规划正六边形的路线 图2 无人机完成正六边形飞行的流程图 图3 无人机完成正六边形飞行的程序 作业评价标准： 规划正六边形的路线：以能标注出起点和终点及飞行方向为准，不要求飞行方向朝向。 设计的流程图：以能描述完成正六边形飞行为准，不要求使用循环结构。 编写程序控制无人机完成飞行：以能完成正六边形飞行为准，不要求使用循环结构。 【随堂练习二】 通过无人机飞正四边形和正六边形，思考无人机飞正N边形偏转角度的问题。 答案样例参考： 无人机飞正N边形偏转角度与内角有关，顺时针飞行时右转角度为外角角度，用公式表示为：180-[(N-2)*180/N]，逆时针飞行时左转角度为内角角度，用公式表示为：(N-2)*180/N。 作业评价标准： 以能用公式表达出无人机飞正N边形偏转角度为准，不要求同时回答出顺时针飞行时和逆时针飞行时的不同。
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教学设计
课程基本信息
学科 信息科技 年级 九年级 学期 秋季
课题 无人机飞行
教科书 书 名：信息科技教材 出版社：浙江教育出版社 出版日期：2023年7月
教学内容与学习对象分析
一、教学内容分析 本课主要内容包括“无人机的飞行原理”和“无人机飞行的一般过程”。无人机飞行不仅涉及个人娱乐和商业应用，还上升到了国家安全和公共安全的战略层面，鉴于无人机飞行的重要性，深入理解其工作原理及安全控制与应用显得尤为关键。本课通过以无人机在常见应用之一——“智慧农业”中的自动控制项目“农田植保”为例，引导学生经历一个由浅入深的学习过程，通过了解步骤、猜想原理、实验论证、规划线路、设计算法、编程实现、飞行调试、尝试优化和技术思辨等模块的学习，学生逐步掌握无人机飞行的基本知识和技术，提升运用技术解决问题的能力，并深刻理解无人机飞行安全之于社会的重要性。 二、学习对象分析 本课学习对象为九年级学生，他们善于合作，思维活跃，具备问题发现和分析能力，同时充满探索精神，对新事物，尤其是现代科技产品（如无人机等）抱有浓厚的兴趣，并在生活中，对无人机的构造和用途有基本认知。通过之前的学习，学生已具备一定的编程能力，这为他们进一步探索无人机的飞行原理和飞行应用奠定了基础。然而，无人机飞行并非仅限于理论知识，还需要考虑诸多实际因素，如设备性能、环境因素等。因此，在教授本课时，教师需组织更具实践性的实验活动，引导学生通过实际操作，逐步掌握无人机飞行的核心技能，从而具备应对真实场景中的能力。
教学目标分析（含核心素养导向）
1.通过场景分析与思辨，感知无人机在生活中的常见应用。 2.通过猜测和观察无人机螺旋桨转动方向，理解无人机的飞行原理。 3.通过无人机的起飞、悬停、降落实验，掌握无人机飞行的简单操作。 4.通过应用于真实情境的线路规划和算法设计，提升控制无人机解决真实应用问题的意识。 5.通过编写程序和模块测试，认识到保障无人机飞行安全的重要性，归纳出无人机飞行的一般过程，并可迁移应用到新的问题解决中。 6.通过思辨无人机的应用案例，了解无人机技术对社会发展的影响。 【信息意识】具备无人机技术应用于真实的生活情境的意识。 【计算思维】能对无人机应用于真实情境的过程进行分解、抽象，并进行自上而下的设计和自下而上的实现，能将一般方法迁移应用到新的问题解决中。 【数字化学习与创新】能够运用信息科技实验板编程工具编程实现无人机的多元化飞行。 【信息社会责任】关注无人机技术应用对社会发展的影响。 教学重点： 1.无人机的飞行原理。 2.无人机飞行的线路规划。 3.无人机的飞行。 教学难点： 1.无人机的飞行原理。 2.无人机的飞行。
教学过程
（一）感知学习内容与活动设计意图活动1：感知飞行项目 （1）教师列举上节课学习过的无人机的部分应用。 （2）引出无人机在常见应用之一——“智慧农业”中的自动控制项目“农田植保”作为《无人机飞行》学习的项目主题。 活动2：了解飞行步骤 （1）教师播放“农田植保”实拍视频。 （2）教师在视频播放过程中说明无人机的工作步骤。 ①确定高度后起飞——“定高”。 ②保持该高度——“悬停”，开始飞行工作。 ③按农田实际地形，沿一定飞行线路，进行植保工作。回顾并梳理旧知，感受无人机在各领域的巨大作用，激发学生深入学习无人机的学习兴趣，并提出新的问题，在学生的生活基础上，了解无人机应用于不同领域的控制方式。 以真实情境为例，承接上一活动，以无人机在生活中的常见应用为主题，通过对真实情境的观察和思考，使学生更多关注和引用生活实例，并引发学生对无人机的飞行原理感到好奇。（二）建构学习内容与活动设计意图实验1：探究飞行原理 （1）请学生回忆上一节课学习的无人机的组成，观察无人机（如图1所示）的机身系统，根据科学知识，配合实飞观察，初步总结无人机的飞行原理。 生：无人机是由电机带动螺旋桨旋转产生升力而飞起来的。 图1 实拍无人机 （2）请学生猜一猜：无人机起飞时，四个螺旋桨如何转动？并将猜测想法标注在学习任务单的实验一中（抽象无人机如图2所示）。 图2 学习任务单上的抽象无人机 （3）教师使用演示无人机（螺旋桨旋转较慢）进一步验证，归纳无人机的飞行原理。 活动3：了解定高与悬停 （1）请学生分析飞行的高低对无人机进行农田植保产生的差异。 生1：飞得高农药喷洒范围比飞得低要大。 生2：飞得低农药喷洒密度比飞得高要大。 （2）假设50厘米的高度是最适宜的，请学生运行试飞教师给定程序（如图3所示）。提示学生注意安全检查（如图4所示）。 图3 起飞、悬停和降落的程序截图 图4 飞行前安全检查单通过真机观察，猜测无人机如何起飞，达到跨学科学习的知识迁移目的，为探究无人机飞行原理埋下伏笔。通过先猜想，猜测无人机起飞时螺旋桨的转动方向，再进一步依靠演示无人机（螺旋桨旋转较慢）实验进行观察验证的方式明确猜想，层层递进，归纳出无人机的飞行原理。 通过无人机的定高与悬停的运行试飞，了解无人机定高与悬停的程序和简单操作，感受程序和现实飞行的异同，学会发现问题、分析问题和解决问题。（三）应用学习内容与活动设计意图实验2：规划飞行线路 探究（1）：问题分析 ①将农田实景图（如图5所示）抽象成为80cm边长的正四边形农田抽象图（如图6所示），请学生规划无人机进行农田植保的飞行线路并画在抽象图上。 图5 农田实景图 图6 学习任务单上的农田抽象图 ②教师展示两张典型规划图，学生分享说明为什么这么规划？ 生1：蛇形线路：照顾到每一株植物的同时提高时间效率。 生2：矩形线路：考虑到农药喷洒有一个范围，附近都会被喷洒到，提高时间效率。 探究（2）：算法设计 ①请学生按规划线路分解动作，教师提醒有“移动”和“旋转”两大类飞行动作，并将分解的飞行动作记录到流程图（如图7所示）中。 图7 学习任务单上的无人机农田植保流程图 ②教师展示包含移动和旋转的蛇形线路和矩形线路的流程图，进行对比。 ③教师展示包含移动和旋转的矩形线路和只包含移动的矩形路线的流程图，进行对比。 探究（3）：编程调试 ①设计好算法后就要进行编程实现。教师给到学生知识链接（如图8所示），请学生边编程边调试。 图8 知识链接（飞行动作对应代码） ②教师展示完成蛇形线路使用的包含移动和旋转的参考代码及其飞行情况。 ②教师展示完成矩形线路使用的只包含移动的参考代码及其飞行情况。 问题驱动，从学生的真实生成出发，学生在规划线路的讨论、分享的过程中，初步感知无人机进行农田植保的工作过程。 引导学生思考大类飞行动作下的细分动作，在自上而下的设计方法中，学生通过分解规划线路为飞行动作，使较复杂的完整路线变成较简单的分解动作，降低实验难度，先定义整体，再逐步细化。学生在绘制流程图的过程中整理思路，设计出完整的算法，直观的了解算法执行的过程，完成规划线路。 以分步程序和知识链接为脚手架，帮助学生学习编写动作，掌握无人机飞行的操作；在自下而上的实现中，学生先实现具体的飞行动作，再逐步整合成完整的规划路线。过程中的模块测试使学生更容易找到问题所在（如没有编写悬停功能代码等），及时调试，提高效率，体会无人机飞行的要领，实现线路飞行。（四）梳理学习内容与活动设计意图活动3：总结一般过程 （1）请学生根据无人机的飞行情况和规划线路的调试过程，总结、分享出现的问题。 生1：在程序编写上：不管是蛇形喷洒还是矩形喷洒，都需要重复执行多次，我们可以使用循环结构来完成。 生2：在现实飞行中：虽然进行了多次调试，但可能是因为气流的影响，还是出现和预设参数存在偏差的情况，我们观察到无人机的背面有摄像头等机载设备，可以定时使用摄像头校正位置等方法来减小偏差。 （2）教师总结无人机飞行的一般方法：问题分析→算法设计→编程实现→飞行调试→问题分析（进入新一轮循环（优化））。 （3）举一反三布置随堂练习 随堂练习1： 规划正六边形的路线，设计流程图，编写程序控制无人机完成飞行。 随堂练习2： 通过无人机飞正四边形和正六边形，思考无人机飞正N边形偏转角度的问题。 活动4：思辨信息科技 （1）请学生辨析案例1：巴黎奥运会中的无人机技术应用。 生1：多架无人机编队表演。 生2：无人机搭载机载设备完成亮灯表演和喷火展示。 （2）请学生辨析案例2：巴黎奥运会期间的反无人机系统。 生1：无人机在现实飞行中可能因为技术不熟练或外力影响等发生意外，影响巴黎奥运会的正常进行。 生2：无人机也可以应用在军事侦察中，反无人机系统可以保障安全。 （3）教师结合学生对案例1和案例2的辨析，总结在科技发展的时代，应该学习知识、勤练技术，并遵守法律法规，做到合理运用。通过学习动作，尝试飞行；根据算法，编写程序；模块测试，飞行调试等步骤，总结过程中出现的问题并尝试分析原因，并进一步引发学生思考，从不同角度尝试优化，驱动学生的持续探究，使学生了解无人机线路飞行的一般方法并实践。 看案例说话，使用同一社会活动中和无人机相关的两个相反案例，使学生学会辩证的看待问题，引导学生将知识迁移应用到新的问题情境中，提升学生运用无人机技术解决问题的意识，增强学生合理运用技术的意识。
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