面向初中生的无人机编程课程教学研究与实验设计文献综述

 2023-03-19 11:47:06


一、文献综述

  1. 国内外研究现状

无人机,顾名思义,就是无人驾驶,不载人飞机,是由控制站管理(包括远程遥控或程序控制自主飞行)的航空器,可以在空中完成各种复杂的飞行任务和搭载任务,又可称之为UAV,空中机器人。

  1. 国内外机器人教育的发展研究现状

(1)国内研究现状

无人机(空中机器人)教育属于机器人教育的一种,在2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中明确指出,要在中小学阶段开展与人工智能相关的课程建设,推广编程教育的发展。同时支持开展人工智能竞赛,鼓励进行形式都有谁能够的人工智能科普创作。在《2018年度国家自然科学基金项目指南》中,信息科学部设立“人工智能代码F06”,强调围绕人工智能领域的核心科学问题与关键技术进行研究。在交叉学科中的信息科学增设了“F0701教育新基科学与技术”二级代码,鼓励人工智能驱动教育的基础理论与方法、教育机器人等的理论与方法研究,还增设了“F070106教育机器人”三级代码。自国务院发布《中国制造2025》的提出,智能机器人、无人机等应用技术开始受到广泛关注。从基础教育到高等教育领域,一开展了多种形式的智能机器人、无人机等教育活动。

  1. 国外研究现状

美国继2016年发布了两个国家级人工智能发展战略报告之后,又在2018年3月1日发布了《美国机器智能国家战略》。英国、日本、韩国、新加坡、加拿大等国近几年也发布了各自的人工智能国家战略。战略中提到,机器智能可被融入课堂教学,以辅助教师的教学活动,为学生提供个性化的学习体验,满足学生的个体需求,并且能够有效提升教师的教学效率与学生的学习体验。《地平线报告》从2016年到2018年连续三年提到青少年编程能力。

日本在早些年,机器人教育只面向专业技术人员,直到日本机器人学会会刊出版《机器人和教育》特刊,详细地介绍了各国机器人教育的先进事例,才引起日本对机器人教育的关注。日本的小学机器人教育以激发兴趣和培养创造力等为主,初高中以机器人竞赛为主,而大学则以理工只是学习与研发为主。在2019年度英国开放大学发布的《创新教学报告》中指出,要用新技术赋能教学,特别强调了“机器人陪伴学习”和“基于无人机的学习”两种教学法。

2、国内无人机教育状况

随着航拍技术、遥感技术的不断发展,无人机应用技术作为一门新兴的综合性技术,在我过国防建设、地质勘测、电网巡视、告诉公路巡查、气象检测、森林防火、海事巡逻等军用与民用技术领域获得广泛应用,成为提高效率和提升产业规模水平发展的重要工具,2018年4月,《全国技工院校专业目录(2018年修订)》在交通类新增无人机应用技术专业。

针对中小学的无人机教学教育的研究也逐步多了起来,目前在国内各地,特别是天津、成都、上海等地的部分小学都开设了无人机课程,教会学生无人机操作原理、编程等一些基础知识。2015 年全国首套针对中小学的无人机课程在深圳发布,填补了中小学无人机教育的空白。该课程包括多旋翼无人机科普教材、多旋翼无人机技术教材、 穿越机技术教材、无人机航拍教材等。2017年深圳市学生创客节,该赛事首次引进无人机竞速赛“无人机穿越任务赛”,2018年大疆公司退出针对中小学的创客产品--大疆tello无人机。2019年,深圳市学生创客节将无人机竞速赛改成无人机编程挑战赛。2021年杭州中小学生科技节项目中包含无人机编程挑战赛,分为编队配乐挑战赛与单机任务挑战赛。无人机编程教育已经慢慢进入中小学校。

  1. 研究主要成果

1、创客教育与STEAM教育的概述

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