中小学无人机教育“情境任务解决方案” | 校级应用方案
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2023年12月11日的中央经济工作会产业政策板块方向，习总书记特别强调对商业航天与低空经济的新兴产业要加大推进力度。我国在航天航空领域大力推进的时期，不论是军事战略部署还是国民经济发展都需要做好低空产业经济配套，各省市地区目前都加速建设该领域项目，其中低空飞行无人机及航空技术能力培训业务更是该方向代表性业务。随着无人机技术的飞速发展，无人机的应用场景已经涵盖了农业、航拍摄影、物流配送、环境监测等多个领域。这些领域对于无人机的运用提供了广阔的发展空间，同时也对相关人才的素质和能力提出了更高的要求。无人机以其趣味性、可拓展性和学科融合的特点，正逐渐成为科创课程体系中的特色亮点。作为教育和技术载体，无人机以其与产业深度融合的特点，足以作为相关行业解决方案的重要抓手，有效培养学生的创新意识和问题解决能力。因此，将无人机教学纳入中小学教育体系，不仅顺应了时代发展的趋势，而且能够为学生提供一个实践、创新和探索的平台。
为此，在中国教育装备行业协会指导下，中国高技术产业发展促进会未来教育与创新发展专委会、首师大人工智能教育研究院、中国航空器拥有者及驾驶员协会（AOPA-China）、创而新数字教育研究院、校长智库研究院联合发起了中小学无人机教育“情境任务解决方案”项目，并设置了九大建设任务：
“情境任务解决方案”作为中小学无人机教育项目的实施方案，旨在为学校提供核心素养导向的、面向未来创新人才培养的创新无人机教育资源与服务，以促进学校在低空经济所需人才培养方面的快速发展。
项目目标与成果预期
放眼未来，无人机对当前在校学生赖以生存的生活环境和社会环境将会产生许多重大影响，以站在未来看当下的视角帮助这些学生做好迎接未来的准备是本项目希望达成的目标。
在低空经济迅猛发展以及教育、科技、人才“三位一体”协同融合发展的时代背景下，本项目致力于打造成为：
科学教育的新亮点
课后服务的新内容
国家课程的新拓展
拔尖培优的新赛道
项目在顶层对标无人机领域的国际发展趋势、国家人才需求、行业发展需求和高校现有的无人机相关专业，完善赛事建设、课程与教材建设、师资人才培养和入校机制，旨在以赛带教、以课带学，激发学生对无人机的兴趣，同时培养他们在技术应用、创新思维和团队合作等各方面的综合能力。
项目对于学校、教师、学生的发展有如下助力：
01
学校特色建设
校本特色课程建设：通过无人机课程的引入，加强学校教育内容的现代化和实践性，构建具有校本特色的科技教育体系，增强学校竞争力和吸引力。
无人机特色实验室建设：设立专门的无人机实验室，配备先进的无人机设备和模拟飞行系统，为学生提供实践操作和探索创新的空间，提升学校科技教育硬件水平。
科创教育影响力建设：通过无人机教育项目，推广科学创新教育理念，建立学校在地区乃至国家科创教育领域的影响力，促进学校教育质量的整体提升。
02
教师能力提升
种子教师培养：选拔和培养一批对无人机技术感兴趣的教师作为种子教师，通过系统的培训和实践，提升他们的技术应用和教学设计能力。
创新教学方法引入：鼓励和支持教师探索与无人机教育相关的创新教学方法，如项目式学习、跨学科学习等，丰富教学手段，提高教学效果。
教学成果转化：将教师在无人机教育领域的教学和研究成果进行系统化总结和推广，提升教师的专业成长和学术影响力。
03
学生能力发展
拔尖创新人才培养：通过无人机项目实践和赛事参与，挖掘和培养对科技创新有浓厚兴趣和潜力的学生，为其提供深入学习和研究的平台和机会。
科创教育全校普及：将无人机教育作为科创教育的重要组成部分，普及到全校学生，让每个学生都有机会接触和了解无人机技术，激发学生的科技兴趣和创新意识，拓展学生的就业视野。
项目包含的产品及服务
01
课程体系
课程突出真实情境中的任务实现和问题解决，在内容和难度上区分初阶、中阶、高阶三个阶段。在三个阶段中，对无人机法律法规、应用伦理的探讨以及无人机操作技能的培训将贯穿始终，以项目要素的形式穿插在学习环节之内。
课程体系配套的硬件设备对标社团活动的规模，提供无人机在不同生活及行业场景应用中的知识和操作技能的学习，配备专门的模拟操作软件和护眼模拟训练终端，以及适量的飞行体验类无人机，以供学生进行实践操作，确保学生能够亲身体验无人机的飞行和操控过程。针对对无人机技术有兴趣的学生或更大规模的普及，该课程可根据需求提供更加丰富的硬件资源，支持学生参与更高级别的无人机设计、编程和操控活动，以培养他们的创新能力和实践技能。
02
教师培训
教师培训旨在通过专业化的教学方法和技术指导，加强教师在无人机科创教育方面的能力。培训内容涵盖无人机操作技能、以项目化方式实施课程的能力、赛事组织等多个方面，旨在提升教师的教学质量和学生的学习体验。通过这一系列的师资培训和配套支持，教师将能够更好地利用无人机教育资源，激发学生的创新精神和实践能力，从而实现教育教学的目标和成果。
教师培训包含如下特色：
（1）教育与行业专家的前瞻性引领：培训拟邀请多位教育与行业专家，分享教育政策的导向，行业最新的发展动态和趋势，帮助教师了解课改方向，行业前沿知识，开阔视野，便于未来教学中更好的引导学生。
（2）项目式学习体验：培训采用项目式学习的方式，通过“做中学”来提升培训效果，同时也帮助教师积累未来教学实施的经验和技能。
（3）基于真实情境的问题解决能力培养：培训中注重培养学员解决问题的能力和创新思维，通过情境化无人机整体解决方案解读和小组合作作业等环节，让学员能够应用所学知识解决实际问题，培养创新思维和团队合作能力。
（4）线上线下培学研结合的共同体学习模式。培训采用线上自主学习、线下专家指导、线上线下联合教研的方式，打造无人机教学共同体，以解决无人机教学教师孤军奋战，专业发展缺乏支持，行业知识更新不及时，从而导致教学效果得不到有效保障的问题。
03
赛事活动
本项目的服务学校可参与或申请举办无人机相关赛事与活动，为学生提供展示和交流的平台，全面考察学生在特定情境下运用无人机技术解决问题的综合能力。赛事设计紧扣课程教学成果，具备非套路化、开放性和创新性等特征，并具备以下的创新维度：
（1）体系创新：赛事不设学段与年龄限制，鼓励各年龄段学生参与，实现分档不分段的灵活参赛机制。
（2）评价创新：采用多维递进评价体系，根据赛事特点动态调整任务类型、解决方案深度、知识与技能深度的比重，确保评价的全面性和公正性。
（3）过程创新：结合线上线下活动，部分赛事内容线上提交，与线下实地赛事相结合，形成立体化评价体系。
（4）机制创新：通过奖金、课题立项等激励措施，鼓励学生深入研究和解决实际技术难题，促进创新思维的发展。
04
寒暑假集训营
寒暑假集训营致力于为学生提供一个集中学习和实践无人机技术的优质平台。在这个密集的培训期间，学生将接受由行业专家和资深教师指导的专业课程，涵盖无人机操作、编程、飞行原理等多个方面，确保他们在理论知识和实践技能上都能得到显著提升。集训营具备如下特色：
（1）密集培训模式：集训营采用集中时间、高强度的培训模式，使学生在短期内快速提升无人机操作技能和理论知识，有效利用假期时间进行技能强化。
（2）专业课程设计：课程内容由无人机领域的专家和教育学者共同设计，确保教学内容的专业性、前沿性和实用性，同时结合学生的实际水平进行个性化教学。
（3）实践操作强化：集训营强调实践操作的重要性，提供充足的无人机设备和模拟飞行系统，让学生在专业指导下进行实际操作，通过实践巩固理论知识。
（4）创新项目挑战：鼓励学生参与创新项目，如无人机设计、编程挑战等，以激发学生的创造力和解决问题的能力，同时培养团队合作精神。
（5）名师指导：邀请无人机领域的知名专家和资深教师进行授课和指导，为学生提供宝贵的行业经验和实践智慧。
（6）竞赛准备：针对即将到来的无人机赛事，集训营提供专门的竞赛准备课程，帮助学生熟悉赛事规则，提升竞赛水平。
05
无人机实验室
对于有实验室建设需求的学校，本方案包含无人机实验室的建设服务，为学校配备先进的无人机设备、模拟飞行系统、编程工具和相关软件，为学生提供一个综合性的实践和研究平台。实验室将支持学生进行无人机的组装、调试、飞行测试和数据分析等活动。实验室配套以下基础设施：
（1）实验室的软/硬件配置
基础教学设施：电子黑板、桌椅、文化建设等
无人机模拟器：用于模拟飞行，帮助学生熟悉无人机操作。
编程软件：支持图形化编程和Python编程，便于学生学习无人机编程。
教材：提供无人机相关的教材和参考书籍，供学生自学。
教师培训：定期对教师进行无人机教学方法的培训，提高教学质量。
（2）实验室区域及功能建设
教学区、实操区、创新区和竞赛区构成了一个无人机培训体系，旨在培养具备扎实理论基础、高超操作技能和良好创新意识的优秀人才。培训基地将继续完善这一体系，为无人机行业的繁荣发展贡献力量。
教学区：无人机理论知识作为实践应用的基础，对培养学生专业技能和素养具有至关重要的作用。该区域重点聚焦于航空动力学、电子工程及计算机编程等核心课程，致力于为学生提供系统、全面的理论教学，确保学生具备扎实的基本功和理论知识。
实操区：为了使学生更好地掌握无人机操作技能，培训基地设立了实操区。在专业教师的指导下，学生将亲自动手进行无人机的组装、调试及飞行训练。通过实践操作，学生能够将理论知识与实践相结合，提高操作技能和应对能力。
创新区：培训基地重视激发学生的创新精神，特设创新区以提供支持和指导。该区域配备了先进的实验设备和专业师资，鼓励学生在掌握基本技能的基础上，对无人机进行创新设计和改进。通过创新实践，培养更多具备创新意识和能力的优秀人才。
竞赛区：为了激发学生的竞技精神，提高实操技能，培训基地还设立了竞赛区。该区域定期举办校内外无人机比赛，为学生提供展示自身才华、与同行交流技艺的平台。通过比赛，学生可以锻炼自己的实战能力和团队合作精神，为未来的职业发展打下坚实基础。
06
成果输出
服务内容
（1）学生作品展示：组织定期的学生作品展示活动，包括无人机设计、编程项目、飞行表演等，让学生有机会向公众、家长和教育同行展示他们的创新成果和实践技能。
（2）竞赛成果分享：在无人机赛事中，优秀学生和团队的成果将通过官方渠道进行宣传和表彰，包括赛事视频、获奖作品的在线展示，以及在相关教育论坛和媒体上的报道。
（3）学术研究与发表：鼓励并支持教师及学生参与学术研究，将他们的无人机项目转化为学术论文或报告，发表在教育期刊或相关学术会议上，以提升教师及学生的学术水平和研究能力。
（4）创新项目孵化：对于具有潜力的创新项目，提供孵化支持，包括学术专家指导和行业资源对接，帮助学生将创意转化为实际应用，甚至可能发展成为商业项目。
（5）教育成果评估报告：定期发布教育成果评估报告，总结无人机教育项目的实施效果，包括学生技能提升、创新能力培养以及对学校教育质量的影响。
服务特色
（1）多元化展示平台：通过线上线下相结合的方式，为学生提供多样化的展示平台，让他们的成果得到更广泛的关注和认可。
（2）人才培养导向的激励机制：除了竞赛成果展示之外，通过与高校专家和实验室联动，鼓励学生基于无人机的前沿方向参与或设计相关课题，通过研究性学习和实践，形成学术成果，提升学生的科学研究能力，拓展学生的多元化升学途径。
（3）创新成果转化：为有潜力的创新项目提供孵化支持，帮助学生将创意实现商业化，培养未来的创新者和创业者。
（4）持续跟踪与反馈：通过定期的成果评估报告，为教育部门和学校提供反馈，持续优化无人机教育项目，确保教育质量和效果不断提升。
专家支持
专家团队在本项目中扮演不可或缺的角色，保障了教育内容的专业性和实用性，为学生提供了与实际应用紧密结合的学习体验。全面而专业的专家资源配置，是确保项目成功实施的关键。
航空（无人机）领域专家：集结了来自国内顶尖院校的一流学者和实践专家，致力于航空和无人机领域的深度与创新。这些专家将理论与实践结合，为无人机特色课程提供坚实的学术和技术支持，确保课程内容紧跟科技最新发展。
北京师范大学、首都师范大学科学课程专家团队：两所大学的优秀专家团队，长期专注于基础教育科学课程的创新与实施，致力于打通高等教育与基础教育之间的壁垒。该团队通过创新课程设计、教学方法和评价体系，为科学课程的现代化贡献专业知识和实践经验。
中国高技术产业发展促进会企业科学家：我们还将引入中国高技术产业发展促进会的企业科学家，他们来自无人机及相关领域的领军企业，拥有丰富的行业经验和市场洞察力。这些企业科学家将为学生提供行业视角，帮助他们理解无人机技术在实际产业中的应用，以及如何将学术知识转化为实际解决方案。
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编辑丨智库君
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