专题论坛
2020 年 5 月255
随着人工智能技术在信息时代的迅速发展，无人机在生活的各个领域得到了广泛的应用。当下，社会对无人机教育接受程度不高，事实上，无人机教育涵盖了学校教育中的许多理科知识，包括软件编程、硬件开发、动力学等学科。目前，从中小学教育到高校教育，我国无人机专业人才的培养仍非常匮乏。
对于无人机来说，它在飞行中需要获取自身姿态的数据，这些数据源可以通过编程语言读取到图形化编程软件的界面。无人机编程即利用飞行数据源来改变无人机的姿态，以此来实现所需的系列动作。在中小学开展无人机编程教育，可以让学生慢慢懂得怎么把一个复杂的问题分解成比较简单的单独的部分，接着按一定的顺序去解决每个小问题，把每个答案结合起来，最后解决整个问题。由此看来，无人机编程教育在未来是一个十分热门的关注点，编程和无人机的两者结合也会为中小学教育大添光彩。
一、相关概念及特点
1.Scratch 编程相关概念
Scratch 编程语言是适用于8岁及以上青少年的一种编程工具，它采用搭积木方式编程工具来编写程序。Scratch 编程语言设计的核心理念是“Imagine-Program-Share ”，即“想象—编程—分享”。
Scratch 作为可视化编程语言软件，它的学习门槛较低，学习者无须记忆大量编程语言规则，只需在软件操作界面，按照一定的逻辑顺序，拖放Scratch 里面的积木模块即可[1]
。
Scratch 编程软件操作简单快捷，只需用鼠标操作就能完成编程，无须输入繁杂枯燥的代码，通过鼠标操作即可完成编程，非常适合没有任何编程基础的中小学生使用。为中小学生学习传统编程语言降低了难度，减轻了学习负担，让学生可以更专注地思考程序的创新以及作品的创意。
使用 Scratch 可以很方便地制作交互式多媒体，例如动画、游戏等，运用寓教于乐的教学方法，使学生很自然地掌握编程的思维和技巧。
因此，在中小学无人机编程教育中使用 Scratch 图形化编程语言作为教学平台，可以掌握基本的编程思想和编程算法，同时也可培养学生对编程的兴趣，对学生进一步学习其他的编程语言开始新的起点也有非常大的帮助。
2.创客教育理论
创新教育理念能够激发学生的创新意识，它作为一种新的教育形式，可以培养学生的动手能力和创新精神。中小学学生在创客教育理念的指导下，可以大胆地发挥自己的想象力，通过亲身实践去实现自己的
创意，在快乐中学习。创客教育必须从小抓起、从基础教育抓起，最大化地对学生进行创造性思维的渗透，这符合中小学生的好奇心与创造力的天性。学生想要创造知识必须拥有很强的创新能力和实践能力，所以各地教育工作者纷纷开始在中小学进行创新型教育的实践与探究[2]。
3.无人机编程相关概念
无人驾驶飞机，简称无人机 （unmanned aerial vehicle ， UA V ）。未来无人机编程程序可以突破人员遥控的方式，实现无人机自主寻和识别目标，并采取合适的工具实现目的。在信息时代技术背景下，无线通信技术和人工智能技术的迅速发展，无人机在娱乐领域和教育领域都展现了自己的强大功能。
二、中小学无人机编程教育的意义
当前，创客教育有了新的发展方向和思路，将创客教育理念与智能技术相结合，将成为新的教育发展方向。无人机在飞行中需要获取自身姿态的数据，它主要通过陀螺传感器和加速传感器等获得飞行数据源。这些数据源可以读取到图形化编程界面，例如，在Scratch 编程软件界面中，通过控制这些数据源，来改变飞行的姿态，实现编程系列动作。
1.锻炼学生实践动手能力
学生可以通过使用教程，对可编程的无人机进行操作与拼装。在对无人机的操作过程中，通过手工拆装
、组建零件、连接电线等活动，来提高学生的实践动手能力，真正实现“做中学”，可以为培养未来的能工巧匠打下基础。
2.培养学生克服困难的能力
无人机的操作与学习集合了多个学科知识，包括信息技术、电子动力学等学科。对于中小学生来说，自主拼接无人机无疑是困难的，在组装过程中，学生可以在自主查阅相关知识、解决各种问题中提高学生克服问题的能力。
3.培养学生团队工作能力
如今，随着计算机编程语言、自动化技术、传感技术以及人工智能技术结合在一起的新型无人机的出现，使得学生无法独立通过个人能力解决所有问题。这时，就需要通过培养团队协作精神来实现目标。在中小学教育阶段，就应该重视起协作能力的培养。教师应该鼓励每个学生以团队形式，共同制定计划，共同解决问题，鼓励学生以团队形式共同进行操作，以达到解决难题的目标[3]。
4.提高学生创新的能力
通过无人机教育的创新活动平台，学生可以学习最新的信息技术，了解信息技术的内涵，对中小学生的信息技能素养、想象力和创造力的提高十分有利。无人机的功能可以完全依靠学生们自己创造，可以培
养学生的开放思维、创新意识和创新能力。
5.培养学生的编程能力
创客教育强调在教育活动中融入创客的精神和内涵，这也就决定了所创造出的物品在实际生活中的影响。无人机编程教育最终的目标是学以致用，使得无人机能更广泛地应用在我们切身的生活中，以此解决实际问题。
无人机的编程教育在编写控制代码过程中，让学生自己分析解决实际问题，学生对所写的程序会产生兴趣，有利于培养学生的计中小学教育
基于创客教育理念的中小学无人机编程的研究
郭晓晴
（河北师范大学　河北石家庄　050024）
摘　要：在信息技术时代背景发展下，无人机的研究和应用越来越广泛。创客教育的理念作为一种新的教学趋势，成了人才培养的新形式。在中小学教育中设置与编程相关的信息技术课程，逐步地推广编程教育，也成了教育的热点。文章基于创客教育理念，开展中小学无人机编程教育的研究，以Scratch编程
语言为工具，培养中小学生的编程能力。通过编程教育，向学生渗透程序设计思想，为培养创新人才打好基础，引领学生走进创客的大门。
关键词：无人机　创客教育　无人机编程教育　Scratch编程
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2020 年 5 月
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算机操作能力。在Scratch 图形化编程的学习过程中，能有效提高学生分析问题和解决问题的能力，可以将学生培养成为有创客精神的人。以Scratch 积木式编程语言为工具，可以帮助学生提起对编程的兴趣，这是一种更容易使中小学生接受的编程语言，学生可以写出自己感兴趣的程序。同时，学生能够掌握更多的知识和方法，逐渐地培养对信息技术的兴趣。
学生通过相关课程学习无人机操作基础、无人机组装技术、无人机调试方法、无人机操纵技术、无人机编程语言，可以从入门到精通地掌握无人机技术，以此加深学习者对信息技术的深入理解。
三、无人机编程教育在中小学发展的建议与展望
1.无人机编程教育在中小学发展的建议（1） 政府政策支持
第一，政府要制定合理的政策。在编程教育开展之初，国家、地方要给予扶持，各地方部门要充分认识到无人机编程教育的重要作用和地位，尽快制定和实施对于中小学无人机编程教育的相关资助政策。政府部门可以设立中小学无人机编程教育基金、鼓励社会力量与学校合作等，来对中小学创客教育进行相应的资助。
第二，实现教育公平。政府部门应该建立相应的优惠政策，给予欠发达地区无人机设备支持，并且开展成果分享，让偏远乡村的中小学生也可以实现他们的创客梦。（2） 更新教师理念，培养师资
创客教育理念为基础开展的无人机编程教育，需要一支优秀教师队伍，教师需要具备多种学科知识的基础积累，需要有较强的动手能力以及跨学科的先进教育理念。
第一，教师需要对创客教育有深刻的理解与认识，并将其理念与无人机编程教育进行深度融合。
第二，教师应创新教学方式，积极地探索新型教学方式。初期，教师队伍需要参加专业的无人机培训课程以及Scratch 编程课程，还要学习基于创客教育理念的教学方式。在信息技术教学过程中，教师应该渗透实践理念，提高学生的实践意识，真正做到学生自己动手学习。
第三，除教师之外，具有各行各业工作经验的家长也可以参与进来指导学生。
（3） 寻经费来源出路
第一，关于经费来源问题，可以实现同一阶段的学校相互协作，不同阶段的学校相互合作，共同建立无人机创客空间的教育。各个学校之间可以共享优质教育资源，相互学习，互相帮助。将优质资源集合起来，可以补全本学校的短板，使学生能够获得充足的资源学习，更有利于创客教育的顺利实施。
第二，学校还可以与相关无人机创客类公司进行合作。但是，需要建立相应的协调机制，学校与创客类公司都要积极遵守配合，从而促进创客教育的顺利发展。（4） 定期开展校内外活动
美国著名的教育家杜威的“做中学”强调要在创造的过程中重视手工活动，更强调要特别重视学生的兴趣和本能。因此学校应当适当地开展校内外活动，在保证学生正常学习和安全的前提下开拓他们的眼界、培养他们的爱好并促进他们全方位的发展。可以开展Scratch 趣味编程比赛，激发学生本身的编程兴趣。学生利用无人机，思考自己想达到的目标，通过可视化编程软件，实现自己的想
法，激发他们的好奇心和探究心理[4]。（5） 保证创客教育理念实现的发展
“新思维+有趣+有效”是基于创客教育理念设计的无人机编程教育的思想基础，为了更好地培养学生的创新精神和实践能力，学校可以给学生提供相应的平台。只有真正改变教育理念，才能真正认识到创客理念对教育改革的重要性，才能保证创客教育理念在无人机编程教育中，发挥最大的作用。
2.无人机编程教育的未来展望
第一，在基于创客教育理念设计的无人机编程教育中，许多教师能够感受到学生发展的无限可能，信息技术时代培养下的中小学生的创新实践能力有很大的进步与突破。在未来的教学实践中，更多的教师将会在课堂上开展创新实践活动，让学生实现真正的自主学习。学生把自己的创新思维落实为实际的成果。这表明了教师教学观念的成功转变，同时也显示出创客教育模式推动着教学方式的变革。
第二，创新教育理念使学生转变了学习观念和学习方法。在传统学习模式下，很多学生学习是为了考试，不是为了提高他们的能力。在创客教育模式的引导后，学生不得不自己动手操作，自己通过编程使无人机有各种各样的功能，在真正的实践中提升自己的理解水平，这对于提高学生的自主学习意识和自学能力有很大的帮助。
第三，将可视化的编程与无人机学习的结合，可以有效激发中小学生的学习兴趣。学生可以在学习中解决一些实际生活问题，学生会产生很大的学习动力，会觉得编程可以融入生活，会更愿意学习编程。学生在自主编程一些作品后，会提高他们程序设计的基本能力，学习到编程的基本知识。在进行无人机编程学习后，学生的思维会更加活跃，可以运用多学科知识来创新地解决真实问题[5]。
随着中国逐渐步入人工智能时代，普及编程教育已成为一种新的教学趋势，基于Scratch 的可视化编程技术在无人机上的应用，必将受到更多教育者与学习者的青睐。
我们希望中小学生能够通过电子媒介看到这个世界，观察这个世界，并由此更好地认识自我。与学生在一起时，我们不是直接去教育他们，而是给他们一些更好的成长机会。无人飞机编程教育将在今后很长的时期内，一定会得到更广泛的应用。但在此过程中，无人机编程教育仍面临诸多挑战，只有面对挑战、解决问题，无人机编程教育才能在生活中实现更广泛的应用。参考文献
[1]李建英，李春艳，马倩等.基于计算思维理念的中小学Scratch 编程校本教材开发与应用[J].办公自动化,2019,24(2):61-62.
[2]葛生生.“互联网+”背景下的STEAM 教育在中职数媒专业的应用实践[J].职业教育(中旬刊),2018,17(9):65-67.
[3]卢锋，程永山，彭绪富等.创客教育在中小学教学中的应用探析[J].湖北师范大学学报(哲学社会科学版),2018,38(2):122-125.
[4]杨海楠.中小学Scratch 编程教学模式文献综述[J].教育现代化,2018,5(22):167-168.
[5]何克抗.论创客教育与创新教育[J].教育研究,2016,37(04):12-24+40.
作者简介
郭晓晴（1994.1.24—），女，河北石家庄人，硕士在读，河北师范大学，研究方向：教育技术学。