中小學無人機教育“情境任務解決方案” | 校級應用方案
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2023年12月11日的中央經濟工作會產業政策板塊方向，習總書記特別強調對商業航天與低空經濟的新興產業要加大推進力度。我國在航天航空領域大力推進的時期，不論是軍事戰略部署還是國民經濟發展都需要做好低空產業經濟配套，各省市地區目前都加速建設該領域項目，其中低空飛行無人機及航空技術能力培訓業務更是該方向代表性業務。隨着無人機技術的飛速發展，無人機的應用場景已經涵蓋了農業、航拍攝影、物流配送、環境監測等多個領域。這些領域對於無人機的運用提供了廣闊的發展空間，同時也對相關人才的素質和能力提出了更高的要求。無人機以其趣味性、可拓展性和學科融合的特點，正逐漸成爲科創課程體系中的特色亮點。作爲教育和技術載體，無人機以其與產業深度融合的特點，足以作爲相關行業解決方案的重要抓手，有效培養學生的創新意識和問題解決能力。因此，將無人機教學納入中小學教育體系，不僅順應了時代發展的趨勢，而且能夠爲學生提供一個實踐、創新和探索的平臺。
爲此，在中國教育裝備行業協會指導下，中國高技術產業發展促進會未來教育與創新發展專委會、首師大人工智能教育研究院、中國航空器擁有者及駕駛員協會（AOPA-China）、創而新數字教育研究院、校長智庫研究院聯合發起了中小學無人機教育“情境任務解決方案”項目，並設置了九大建設任務：
“情境任務解決方案”作爲中小學無人機教育項目的實施方案，旨在爲學校提供核心素養導向的、面向未來創新人才培養的創新無人機教育資源與服務，以促進學校在低空經濟所需人才培養方面的快速發展。
項目目標與成果預期
放眼未來，無人機對當前在校學生賴以生存的生活環境和社會環境將會產生許多重大影響，以站在未來看當下的視角幫助這些學生做好迎接未來的準備是本項目希望達成的目標。
在低空經濟迅猛發展以及教育、科技、人才“三位一體”協同融合發展的時代背景下，本項目致力於打造成爲：
科學教育的新亮點
課後服務的新內容
國家課程的新拓展
拔尖培優的新賽道
項目在頂層對標無人機領域的國際發展趨勢、國家人才需求、行業發展需求和高校現有的無人機相關專業，完善賽事建設、課程與教材建設、師資人才培養和入校機制，旨在以賽帶教、以課帶學，激發學生對無人機的興趣，同時培養他們在技術應用、創新思維和團隊合作等各方面的綜合能力。
項目對於學校、教師、學生的發展有如下助力：
01
學校特色建設
校本特色課程建設：通過無人機課程的引入，加強學校教育內容的現代化和實踐性，構建具有校本特色的科技教育體系，增強學校競爭力和吸引力。
無人機特色實驗室建設：設立專門的無人機實驗室，配備先進的無人機設備和模擬飛行系統，爲學生提供實踐操作和探索創新的空間，提升學校科技教育硬件水平。
科創教育影響力建設：通過無人機教育項目，推廣科學創新教育理念，建立學校在地區乃至國家科創教育領域的影響力，促進學校教育質量的整體提升。
02
教師能力提升
種子教師培養：選拔和培養一批對無人機技術感興趣的教師作爲種子教師，通過系統的培訓和實踐，提升他們的技術應用和教學設計能力。
創新教學方法引入：鼓勵和支持教師探索與無人機教育相關的創新教學方法，如項目式學習、跨學科學習等，豐富教學手段，提高教學效果。
教學成果轉化：將教師在無人機教育領域的教學和研究成果進行系統化總結和推廣，提升教師的專業成長和學術影響力。
03
學生能力發展
拔尖創新人才培養：通過無人機項目實踐和賽事參與，挖掘和培養對科技創新有濃厚興趣和潛力的學生，爲其提供深入學習和研究的平臺和機會。
科創教育全校普及：將無人機教育作爲科創教育的重要組成部分，普及到全校學生，讓每個學生都有機會接觸和了解無人機技術，激發學生的科技興趣和創新意識，拓展學生的就業視野。
項目包含的產品及服務
01
課程體系
課程突出真實情境中的任務實現和問題解決，在內容和難度上區分初階、中階、高階三個階段。在三個階段中，對無人機法律法規、應用倫理的探討以及無人機操作技能的培訓將貫穿始終，以項目要素的形式穿插在學習環節之內。
課程體系配套的硬件設備對標社團活動的規模，提供無人機在不同生活及行業場景應用中的知識和操作技能的學習，配備專門的模擬操作軟件和護眼模擬訓練終端，以及適量的飛行體驗類無人機，以供學生進行實踐操作，確保學生能夠親身體驗無人機的飛行和操控過程。針對對無人機技術有興趣的學生或更大規模的普及，該課程可根據需求提供更加豐富的硬件資源，支持學生參與更高級別的無人機設計、編程和操控活動，以培養他們的創新能力和實踐技能。
02
教師培訓
教師培訓旨在通過專業化的教學方法和技術指導，加強教師在無人機科創教育方面的能力。培訓內容涵蓋無人機操作技能、以項目化方式實施課程的能力、賽事組織等多個方面，旨在提升教師的教學質量和學生的學習體驗。通過這一系列的師資培訓和配套支持，教師將能夠更好地利用無人機教育資源，激發學生的創新精神和實踐能力，從而實現教育教學的目標和成果。
教師培訓包含如下特色：
（1）教育與行業專家的前瞻性引領：培訓擬邀請多位教育與行業專家，分享教育政策的導向，行業最新的發展動態和趨勢，幫助教師瞭解課改方向，行業前沿知識，開闊視野，便於未來教學中更好的引導學生。
（2）項目式學習體驗：培訓採用項目式學習的方式，通過“做中學”來提升培訓效果，同時也幫助教師積累未來教學實施的經驗和技能。
（3）基於真實情境的問題解決能力培養：培訓中注重培養學員解決問題的能力和創新思維，通過情境化無人機整體解決方案解讀和小組合作作業等環節，讓學員能夠應用所學知識解決實際問題，培養創新思維和團隊合作能力。
（4）線上線下培學研結合的共同體學習模式。培訓採用線上自主學習、線下專家指導、線上線下聯合教研的方式，打造無人機教學共同體，以解決無人機教學教師孤軍奮戰，專業發展缺乏支持，行業知識更新不及時，從而導致教學效果得不到有效保障的問題。
03
賽事活動
本項目的服務學校可參與或申請舉辦無人機相關賽事與活動，爲學生提供展示和交流的平臺，全面考察學生在特定情境下運用無人機技術解決問題的綜合能力。賽事設計緊扣課程教學成果，具備非套路化、開放性和創新性等特徵，並具備以下的創新維度：
（1）體系創新：賽事不設學段與年齡限制，鼓勵各年齡段學生參與，實現分檔不分段的靈活參賽機制。
（2）評價創新：採用多維遞進評價體系，根據賽事特點動態調整任務類型、解決方案深度、知識與技能深度的比重，確保評價的全面性和公正性。
（3）過程創新：結合線上線下活動，部分賽事內容線上提交，與線下實地賽事相結合，形成立體化評價體系。
（4）機制創新：通過獎金、課題立項等激勵措施，鼓勵學生深入研究和解決實際技術難題，促進創新思維的發展。
04
寒暑假集訓營
寒暑假集訓營致力於爲學生提供一個集中學習和實踐無人機技術的優質平臺。在這個密集的培訓期間，學生將接受由行業專家和資深教師指導的專業課程，涵蓋無人機操作、編程、飛行原理等多個方面，確保他們在理論知識和實踐技能上都能得到顯著提升。集訓營具備如下特色：
（1）密集培訓模式：集訓營採用集中時間、高強度的培訓模式，使學生在短期內快速提升無人機操作技能和理論知識，有效利用假期時間進行技能強化。
（2）專業課程設計：課程內容由無人機領域的專家和教育學者共同設計，確保教學內容的專業性、前沿性和實用性，同時結合學生的實際水平進行個性化教學。
（3）實踐操作強化：集訓營強調實踐操作的重要性，提供充足的無人機設備和模擬飛行系統，讓學生在專業指導下進行實際操作，通過實踐鞏固理論知識。
（4）創新項目挑戰：鼓勵學生參與創新項目，如無人機設計、編程挑戰等，以激發學生的創造力和解決問題的能力，同時培養團隊合作精神。
（5）名師指導：邀請無人機領域的知名專家和資深教師進行授課和指導，爲學生提供寶貴的行業經驗和實踐智慧。
（6）競賽準備：針對即將到來的無人機賽事，集訓營提供專門的競賽準備課程，幫助學生熟悉賽事規則，提升競賽水平。
05
無人機實驗室
對於有實驗室建設需求的學校，本方案包含無人機實驗室的建設服務，爲學校配備先進的無人機設備、模擬飛行系統、編程工具和相關軟件，爲學生提供一個綜合性的實踐和研究平臺。實驗室將支持學生進行無人機的組裝、調試、飛行測試和數據分析等活動。實驗室配套以下基礎設施：
（1）實驗室的軟/硬件配置
基礎教學設施：電子黑板、桌椅、文化建設等
無人機模擬器：用於模擬飛行，幫助學生熟悉無人機操作。
編程軟件：支持圖形化編程和Python編程，便於學生學習無人機編程。
教材：提供無人機相關的教材和參考書籍，供學生自學。
教師培訓：定期對教師進行無人機教學方法的培訓，提高教學質量。
（2）實驗室區域及功能建設
教學區、實操區、創新區和競賽區構成了一個無人機培訓體系，旨在培養具備紮實理論基礎、高超操作技能和良好創新意識的優秀人才。培訓基地將繼續完善這一體系，爲無人機行業的繁榮發展貢獻力量。
教學區：無人機理論知識作爲實踐應用的基礎，對培養學生專業技能和素養具有至關重要的作用。該區域重點聚焦於航空動力學、電子工程及計算機編程等核心課程，致力於爲學生提供系統、全面的理論教學，確保學生具備紮實的基本功和理論知識。
實操區：爲了使學生更好地掌握無人機操作技能，培訓基地設立了實操區。在專業教師的指導下，學生將親自動手進行無人機的組裝、調試及飛行訓練。通過實踐操作，學生能夠將理論知識與實踐相結合，提高操作技能和應對能力。
創新區：培訓基地重視激發學生的創新精神，特設創新區以提供支持和指導。該區域配備了先進的實驗設備和專業師資，鼓勵學生在掌握基本技能的基礎上，對無人機進行創新設計和改進。通過創新實踐，培養更多具備創新意識和能力的優秀人才。
競賽區：爲了激發學生的競技精神，提高實操技能，培訓基地還設立了競賽區。該區域定期舉辦校內外無人機比賽，爲學生提供展示自身才華、與同行交流技藝的平臺。通過比賽，學生可以鍛鍊自己的實戰能力和團隊合作精神，爲未來的職業發展打下堅實基礎。
06
成果輸出
服務內容
（1）學生作品展示：組織定期的學生作品展示活動，包括無人機設計、編程項目、飛行表演等，讓學生有機會向公衆、家長和教育同行展示他們的創新成果和實踐技能。
（2）競賽成果分享：在無人機賽事中，優秀學生和團隊的成果將通過官方渠道進行宣傳和表彰，包括賽事視頻、獲獎作品的在線展示，以及在相關教育論壇和媒體上的報道。
（3）學術研究與發表：鼓勵並支持教師及學生參與學術研究，將他們的無人機項目轉化爲學術論文或報告，發表在教育期刊或相關學術會議上，以提升教師及學生的學術水平和研究能力。
（4）創新項目孵化：對於具有潛力的創新項目，提供孵化支持，包括學術專家指導和行業資源對接，幫助學生將創意轉化爲實際應用，甚至可能發展成爲商業項目。
（5）教育成果評估報告：定期發佈教育成果評估報告，總結無人機教育項目的實施效果，包括學生技能提升、創新能力培養以及對學校教育質量的影響。
服務特色
（1）多元化展示平臺：通過線上線下相結合的方式，爲學生提供多樣化的展示平臺，讓他們的成果得到更廣泛的關注和認可。
（2）人才培養導向的激勵機制：除了競賽成果展示之外，通過與高校專家和實驗室聯動，鼓勵學生基於無人機的前沿方向參與或設計相關課題，通過研究性學習和實踐，形成學術成果，提升學生的科學研究能力，拓展學生的多元化升學途徑。
（3）創新成果轉化：爲有潛力的創新項目提供孵化支持，幫助學生將創意實現商業化，培養未來的創新者和創業者。
（4）持續跟蹤與反饋：通過定期的成果評估報告，爲教育部門和學校提供反饋，持續優化無人機教育項目，確保教育質量和效果不斷提升。
專家支持
專家團隊在本項目中扮演不可或缺的角色，保障了教育內容的專業性和實用性，爲學生提供了與實際應用緊密結合的學習體驗。全面而專業的專家資源配置，是確保項目成功實施的關鍵。
航空（無人機）領域專家：集結了來自國內頂尖院校的一流學者和實踐專家，致力於航空和無人機領域的深度與創新。這些專家將理論與實踐結合，爲無人機特色課程提供堅實的學術和技術支持，確保課程內容緊跟科技最新發展。
北京師範大學、首都師範大學科學課程專家團隊：兩所大學的優秀專家團隊，長期專注於基礎教育科學課程的創新與實施，致力於打通高等教育與基礎教育之間的壁壘。該團隊通過創新課程設計、教學方法和評價體系，爲科學課程的現代化貢獻專業知識和實踐經驗。
中國高技術產業發展促進會企業科學家：我們還將引入中國高技術產業發展促進會的企業科學家，他們來自無人機及相關領域的領軍企業，擁有豐富的行業經驗和市場洞察力。這些企業科學家將爲學生提供行業視角，幫助他們理解無人機技術在實際產業中的應用，以及如何將學術知識轉化爲實際解決方案。
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編輯丨智庫君
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