机器人飞机驾驶游戏教案

一、教学目标

1. 知识目标：使学生了解机器人飞机的基本构造、飞行原理和控制方式，掌握相关专业术语如"自由度"、"飞行姿态"等概念。

2. 技能目标：培养学生通过模拟器和实际操作掌握机器人飞机的基本操控技能，包括起飞、悬停、航线飞行和降落等基础操作。

3. 素养目标：激发学生对航空科技的兴趣，培养团队协作意识和问题解决能力，通过任务执行训练提升应变能力。

二、教学重点与难点

教学重点：

机器人飞机的结构认知与基础操控原理，包括动力系统、通信导航系统和飞行控制系统三大核心模块

模拟飞行与实际操控的衔接训练，确保学生能够将理论知识转化为实际操作能力

教学难点：

飞行姿态传感器参数调试与螺旋桨转速匹配，这直接影响飞行稳定性

复杂环境下（如障碍物规避、紧急情况处理）的应变操作技能培养

团队协作完成指定飞行任务时的沟通与协调

三、教学准备

1. 硬件设备：

乐高EV3或Makeblock套件（含梁、轴、齿轮、伺服电机）用于搭建飞机模型框架

四旋翼无人机真机及备用电池组

超声波传感器、陀螺仪模块各4套用于飞行姿态监测

3D打印螺旋桨备件10组以防损坏

2. 软件工具：

Scratch编程平台与WeDo倾斜传感器结合，用于3D飞机模拟驾驶

专业无人机模拟飞行软件，提供虚拟训练环境

3. 教学材料：

A4硬卡纸20张（制作机翼模板）

激光测距仪2台（测量飞行距离）

《无人机操控技术》教案全套作为教师参考

四、教学过程设计

1. 理论教学环节（2课时）

通过多媒体展示无人机发展史和种类，重点讲解：

四旋翼无人机的基本构造与飞行原理，包括六个自由度概念

通信与导航系统工作原理，如何保持飞行稳定性

安全操作规范，包括飞行前检查清单和紧急情况处理预案

2. 模拟训练环节（3课时）

分阶段训练：

1. 基础操作：在Scratch平台搭建3D飞行模拟器，通过键盘或WeDo倾斜传感器控制飞机基本动作

2. 进阶训练：使用专业模拟软件练习复杂动作如盘旋、翻滚、高空停留等

3. 任务模拟：分组完成虚拟飞行任务，如航拍、巡检等，培养任务执行能力

3. 实操飞行环节（4课时）

渐进式训练：

1. 基础飞行：真机起飞、悬停、航线飞行和降落训练，每组4-5人轮流操作

2. 障碍飞行：设置障碍物路线，练习精准控制和避障能力

3. 团队任务：模拟救援、物资运输等情景，要求团队协作完成

4. 评估与反思（1课时）

通过飞行日志评估学生掌握程度

组织学生分享操作心得和问题解决方案

展示优秀飞行案例并进行技术分析

五、教学创新点

1. 跨学科整合：将机器人搭建（工程）、飞行原理（物理）和编程控制（信息技术）有机结合

2. 虚实结合：从Scratch模拟到WeDo传感器控制，再到真机飞行，形成渐进式学习曲线

3. 赛事驱动：参考"筑科赛"等机器人赛事规则，设计竞技性任务提升学习动力

4. 安全设计：通过大量模拟训练降低真机操作风险，建立完善的安全操作规范

六、注意事项

1. 安全第一：必须在专业教师监督下进行真机操作，保持安全距离

2. 差异化教学：根据学生年龄和能力调整难度，如小学生侧重模拟体验，中学生可深入原理

3. 设备管理：建立严格的设备使用登记制度，课前检查课后清点

4. 兴趣引导：通过战斗飞机主题、飞行表演等趣味元素保持学习热情

通过这套教案，学生将系统掌握机器人飞机驾驶的核心技能，同时培养科技创新意识和团队协作能力，为未来深入学习无人机技术或相关领域奠定基础。