空中機器人教案

1、空中機器人全冊教材分析 一、指導思想： 面向全體學生，體現(xiàn)學生在科學學習中的主體地位，從小學生的年齡特點及現(xiàn)有經(jīng)驗出發(fā)，通過以探究空中機器人為核心的科學學習活動，培養(yǎng)學生對科學的好奇心和求知欲。開放科學課程，進一步改進評價激勵機制，幫助學生逐步養(yǎng)成科學的學習習慣、行為習慣和生活習慣，逐步培養(yǎng)和提高學生的科學素養(yǎng)。二、學生分析： 1.整體學習狀況：男生對空中機器人的學習興趣、課堂反應(yīng)都明顯高于、優(yōu)于女生。 2.已有知識、經(jīng)驗：參差不齊，部分學生有豐富的空中機器人知識積累，平時注意對各類事物的觀察，表現(xiàn)出對大自然、對科學的濃厚興趣；部分學生在課堂上表現(xiàn)出對科學的學習興趣，但課外書閱讀貧乏，無法建立

2、起必要的學習聯(lián)系；部分學生對空中機器人不感興趣，無法適應(yīng)。3.兒童心理分析：大部分學生，表現(xiàn)出對空中機器人學習強烈的好奇心和求知欲，喜歡親自動手做模擬飛行，這種對空中機器人的濃厚興趣必將成為學生在小學階段科學學習強大內(nèi)驅(qū)力和學習動力。三、教學目標：通過利用文字、圖片、視頻資料等途徑，使學生了解無人機種類、功能、特點，了解無人機大致構(gòu)造與組成部分。通過理論教學、模擬飛行、真機飛行等教學手段，使學生初步掌握對四旋翼起飛、降落等簡單飛行技術(shù)的控制，了解無人機的自由度。通過對無人機飛行及控制原理初步學習，使學生初步了解無人機通信與導航系統(tǒng)、飛行控制與載荷控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)工作原理?？罩袡C器人教學以全面

3、提高學生的基本素質(zhì)為目的，尊重學生的主體性和主動精神，以學生為性格為基礎(chǔ)，注重開發(fā)學生的智慧潛能，注重形成學生的健全個性為根本特征的教育，把握了廣大學生的興趣愛好、動手動腦能力，理論聯(lián)系實踐、實踐創(chuàng)造理論的能力。四、教學重難點：1、使學生對無人機產(chǎn)生初步概念，引導學生對無人機產(chǎn)生興趣。2、通過模擬飛行及真機飛行，培養(yǎng)學生對四旋翼的興趣，掌握簡單飛行技術(shù)。3、了解無人機三大系統(tǒng)基本工作原理。五、教學措施：1、教學過程中要充分利用直觀教具如模型、圖表、幻燈及錄像和計算機輔助教學軟件等。2、要將理論與實際操作結(jié)合起來，通過學生實際操作引導學生對科技興趣，引導學生對數(shù)學、物理等學科知識的理解。3、對重

4、點章節(jié)，可在講授基礎(chǔ)上，引導學生查閱資料及現(xiàn)場操作，并進行課后學習興趣小組比賽及討論，寫出理論學習與現(xiàn)場操作結(jié)合后得到的知識，以培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力；六、主要教學活動類型： 搜集信息 現(xiàn)場模擬 情境模擬 科學制作 科學游戲 科學欣賞 七、主要導學方法： 探究法 演示法 參觀法 實踐法 討論法 談話法 實驗法 暗示法 八、教學進度： 周 次 內(nèi) 容 1、 什么是無人機？（1課時）2、 無人機軍事及民用應(yīng)用（2課時）3、 無人機家族（1課時）4、 無人機的優(yōu)缺點（1課時）5、 常見無人機種類：多旋翼無人機與固定翼無人機（2課時） 6、 無人機的控制方式（2課時）7、 無人機的基本結(jié)構(gòu)（3課時

5、） 8、 無人機通信與導航系統(tǒng)概述（3課時）9、 無人機控制與載荷控制系統(tǒng)概述（3課時）10、 無人機動力系統(tǒng)概述（3課時） 11、 四旋翼模擬飛行（4課時）12、 真機飛行技術(shù)（5課時）13、 無人機相關(guān)賽事規(guī)則及技巧講解（2課時）教材分析空中機器人是一門比較復(fù)雜課程。要求學生掌握基礎(chǔ)的物理、化學、計算機、機械制造、電子電路、通信工程、人工智能、自動化、材料學的多學科基本理論和基本知識，這就需要有個循序漸進的教學過程，本大綱主要針對小學4-6年級學生而編寫。要求四年級學生了解無人機大致構(gòu)造與組成，無人機種類，無人機特點與功能；掌握無人機控制方式與基本結(jié)構(gòu)，無人機飛行控制。五年級學生在掌握四年

6、級課程基礎(chǔ)上了解無人機三大主要系統(tǒng)（通信與導航、飛行控制與載荷控制及動力系統(tǒng)）組成與功能，掌握無人機相關(guān)賽事的技巧和規(guī)則。六年級在掌握五年級課程的基礎(chǔ)上，了解無人機三大主要系統(tǒng)的各分系統(tǒng)組成和功能、性能和部分參數(shù)選擇。重點掌握四旋翼無人機硬件組成。掌握四旋翼無人機硬件組裝，無人機航拍。熟悉無人機各類賽事規(guī)則。1 、 什么是無人機？一、 教學目標通過利用文字、圖片、視頻資料等途徑，使學生了解無人機種類、功能、特點，了解無人機大致構(gòu)造與組成部分。二、教學重難點 教學重點：使學生對無人機產(chǎn)生初步概念，引導學生對無人機產(chǎn)生興趣。 教學難點：學生對無人機產(chǎn)生興趣。 三、教學準備：多媒體PPT課件 四、教

7、學時間：一課時五教學過程：教學環(huán)節(jié)師生合作學習活動環(huán)節(jié)反思201420152016出示情境激趣導入1、美國無人機科幻電影導入。2、談話：同學們有沒有想當航天員的？每一位同學都有一個航天夢，同學們對無人機興趣很濃，我們這節(jié)課就來研究一下無人機，好嗎？3、生回答。（好?。┦谡n（二）自主學習，了解空中機器人。1、教師：同學們知道第一架飛機的制造者是誰嗎？（萊特兄弟）知道什么是無人機嗎？我們所說的“空中機器人”主要就是指無人機。人們將這種由無線電遙控設(shè)備操縱的或者由自身控制裝置操縱的無人駕駛飛行器，簡稱為“無人機”。我們常說的“空中機器人”主要就是指無人機。1903 年，美國的萊特兄弟制造出第一架載人

8、飛行的飛機“飛行者號”，為全世界的飛機發(fā)展做出了重大的貢獻。 學生回答問題。（鼓勵學生大膽提問）2、教師：同學們知道無人機的具體用途在那些方面？無人機最早主要用于軍事領(lǐng)域。近年來，無人機正逐步走進人們的日常工作和生活，在公共安全、城市管理、搶險救災(zāi)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、航拍、測繪等行業(yè)都能看到無人機的身影。3、生討論后回答。（如果給你一架無人機你準備拿它來做什么）（學生自由結(jié)組，討論后每組個別匯報）4、教師：同學們的回答都很精彩，想象力也特別豐富。但問題又來了，你知道無人機的優(yōu)缺點是啥嗎？5、教師：每組同學對這個問題先進行一下討論，待會揭曉答案。（學生討論）6、教師：請各組選一位代表，匯報

9、一下你們的討論結(jié)果，其他同學可以給他們提出建議和意見。（生匯報討論結(jié)果）（三）觀看視頻，揭曉答案 1、教師：老師也準備了一些資料，看完后，也許對你們的研究有所幫助。 2、學生觀看錄像，明白答案。優(yōu)點：無人機最大的優(yōu)點是保障了人的生命安全。無人機不需要人員生存保障系統(tǒng)和應(yīng)急救生系統(tǒng)等，大大地減輕了飛機重量，檢修和維護簡單，制造成本、訓練費用和維護費用都比較低。由于無人機能夠定點起飛和降落，對起降場地的條件要求不高。缺點：無人機的尺寸較小，速度較慢，抗風和氣流能力較差，在大風天氣中難以保持平穩(wěn)的飛行姿態(tài)。當有強信號干擾時，會造成無人機與地面工作站失去聯(lián)系。課外延伸教師：這節(jié)課同學們的收獲非常大，下

10、課后，請同學們努力搜集有關(guān)資料，繼續(xù)豐富完善你們所知道的空中機器人知識，下去后可以自己到網(wǎng)上搜集資料。板書設(shè)計： 軍事領(lǐng)域 優(yōu)點：保障人員生命安全、維護費用較低 1、無人機用途 缺點：速度慢、難以平穩(wěn)飛行，易干擾 民用領(lǐng)域教學反思： 2014 2015 2016 2、無人機軍事及民用應(yīng)用教學目標 1、能夠從探究無人機軍事及民用應(yīng)用活動中提出問題并想辦法解決問題。學會從身邊的事物中提出問題。 2、樹立我們也能做科學的信心，立志從小做一位小科學家。教學重點難點 ：能夠從探究無人機軍事及民用應(yīng)用活動中提出問題并想辦法解決問題。學會從身邊的事物中提出問題。 教學準備課前準備 教師準備：450教學無人機

11、、多媒體課件 教學課時：1課時教學法：講授法教學過程：教學環(huán)節(jié)師生合作學習活動環(huán)節(jié)反思201420152016出示情境激趣導入談話導入：上節(jié)課我們簡單的認識和了解了無人機的基本知識。這節(jié)課我們重點來研究下無人機在軍事和民用方面的具體應(yīng)用。授課1、先觀看美國科幻電影中無人機畫面。2、老師講解空中機器人無人機在軍事領(lǐng)域的具體應(yīng)用：第二次世界大戰(zhàn)期間，美國海軍為了對德國潛艇基地進行打擊，使用了由B-17轟炸機改裝的遙控艦載機。美國的“火蜂”系列無人機是那個時代產(chǎn)量最大的無人機。在越南戰(zhàn)爭、海灣戰(zhàn)爭乃至北約空襲南斯拉夫的過程中，無人機都被頻繁用于執(zhí)行軍事任務(wù)。無人機的突出戰(zhàn)績，令各國軍事高層對它刮目相

12、看。20 世紀70 年代以后，以色列軍事專家、科學家和設(shè)計師們對無人駕駛技術(shù)裝備的發(fā)展做出了突出貢獻，從而使以色列在世界無人機的研制和軍事應(yīng)用領(lǐng)域成為佼佼者。1982 年，在黎巴嫩戰(zhàn)爭時期，以色列的“偵察兵”無人機在陸軍和空軍的服役中擔任偵察兵，進行情報搜集、跟蹤和通信，立下不少功勞。3、老師講解空中機器人無人機在民用領(lǐng)域的具體應(yīng)用：近年來，無人機正逐步走進人們的日常工作和生活，在公共安全、城市管理、搶險救災(zāi)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、航拍、測繪等行業(yè)都能看到無人機的身影。俗話說，“站得高，看得遠”。在航拍領(lǐng)域，無人機攝影有著獨特的優(yōu)勢。我們熟悉的電視節(jié)目爸爸去哪兒、舌尖上的中國，都是采用無人機

13、協(xié)助拍攝的。近兩年，國內(nèi)外的快遞業(yè)務(wù)都啟動了無人機快遞計劃。2015 年夏天在上海舉辦的中國國際數(shù)碼互動娛樂展覽會上，有觀眾在展會現(xiàn)場用支付寶點比薩外賣，等來的“外賣小哥”就是一架無人機。4、引導學生思考：未來無人機還會在那些領(lǐng)域為人類服務(wù)？5、學生分組商量未來可行領(lǐng)域。6、分組匯報、評價無人機的可行領(lǐng)域。7、教師做整個活動的總結(jié)。無人機家族體系龐大，分支眾多。例如，無人直升機、無人飛艇、無人傘翼機、撲翼式微型無人機、固定翼無人機、多旋翼無人機等。而我們經(jīng)常見到的是固定翼無人機和多旋翼無人機。相信在不久的將來無人機將在未來的各個領(lǐng)域為人類服務(wù)。課外延伸課下思考：如果沒有戰(zhàn)爭推動無人機的發(fā)展，你

14、認為無人機會延后多少年出現(xiàn)，為什么？給你的家人講講無人機的用途和組成。板書設(shè)計： 軍事領(lǐng)域：任務(wù)偵查、情報搜集、跟蹤和通訊2、無人機應(yīng)用民用領(lǐng)域：搶險救災(zāi)、航拍測繪、城市管理等 教學反思： 2014 2015 2016 3、4、無人機家族及優(yōu)缺點（1課時） 教學目標：了解無人機家族的龐大分支及無人機的優(yōu)缺點知識與技能：認識常見的無人機及知道無人機基本特征和優(yōu)缺點。教學準備 尋找一個合適的地點，準備調(diào)查用的工具材料等。教學重難點：了解無人機的分類及無人機的優(yōu)缺點。教學時間：一課時 教學方法：講授法教學過程：教學環(huán)節(jié)師生合作學習活動環(huán)節(jié)反思201420152016出示情境激趣導入前面兩節(jié)課我們已經(jīng)

15、基本了解認識了無人機的特點，這節(jié)課我們再來深入的了解下無人機的分類及優(yōu)缺點。授課一、小組討論無人機可能有哪些分類并記錄在紙上。并自己在紙上設(shè)計一架無人機。（1）學生討論（四人一組）（2）畫出心目中的空中機器人，畫于紙上。二、老師邊講解邊圖片出示無人機的種類：無人機家族體系龐大，分支眾多。例如，無人直升機、無人飛艇、無人傘翼機、撲翼式微型無人機、固定翼無人機、多旋翼無人機等。而我們經(jīng)常見到的是固定翼無人機和多旋翼無人機。三、 老師講解無人機的優(yōu)缺點:因為不需要飛行人員，所以無人機最大的優(yōu)點是保障了人的生命安全。無人機不需要人員生存保障系統(tǒng)和應(yīng)急救生系統(tǒng)等，大大地減輕了飛機重量，檢修和維護簡單，制

16、造成本、訓練費用和維護費用都比較低。由于無人機能夠定點起飛和降落，對起降場地的條件要求不高。與載人飛機相比，無人機的尺寸較小，速度較慢，抗風和氣流能力較差，在大風天氣中難以保持平穩(wěn)的飛行姿態(tài)。當有強信號干擾時，會造成無人機與地面工作站失去聯(lián)系。一旦出現(xiàn)電子設(shè)備失靈情況，對無人機以及機載設(shè)備將是致命的。隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、機器人技術(shù)等高新科技水平的不斷提高，無人機的質(zhì)量和功能會不斷改進，其應(yīng)用范圍與領(lǐng)域也會越來越廣。課外延伸目前全世界無人機研究與應(yīng)用居前列的是哪些國家？板書設(shè)計： 無人直升機 無人飛艇 無人機家族 無人傘翼機 固定翼無人機 多旋翼無人機5、多旋翼無人機與固定翼無人機（

17、2課時）教學目標：1、 了解多旋翼無人機與固定翼無人機形狀與特征。 2、 能夠運用多種對比的方法，對比多旋翼無人機與固定翼無人機的不同特點。3、 體會到對空中機器人進行探索的興趣。教學準備：多旋翼無人機、固定翼無人機、多媒體課件。教學重點：初步了解多旋翼無人機與固定翼無人機的一些特征。難 點：找出多旋翼無人機與固定翼無人機相同之處。教學課時：1教學方法：觀察比較法教學過程：教學環(huán)節(jié)師生合作學習活動環(huán)節(jié)反思201420152016出示情境激趣導入實物展示：多旋翼無人機與固定翼無人機，讓學生對比觀察兩架無人機的相同點和不同點。授課三、 從實物認識無人機讓學生說出觀察到的結(jié)果：重點相同點和不同點。師

18、生共同交流：多旋翼無人機也稱為多軸飛行器。從圖中可以看出，多旋翼無人機的每個“翅膀”（即飛行器的軸）上都有一個像風車一樣高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，稱為“旋翼”，無人機就是用它們來產(chǎn)生升的。多旋翼無人機通常有3 個以上的旋翼，常見的多旋翼無人機，如三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼無人機等。多旋翼無人機能勝任的工作很多，被廣泛用于短距離影視航拍、安全監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、電力巡線等領(lǐng)域。固定翼無人機，顧名思義，其“翅膀”是固定的，它們的樣子與我們常見的民航飛機相似，但“個頭”要小得多。固定翼無人機的升力主要來自于它的機翼。機翼的截面形狀，下面為平面，上面為曲面。飛行時，氣流從機翼的前緣開始分為上下兩部分，到后緣匯

19、合，由于上方氣流比下方氣流通過的路程長，因此上方氣流比下方氣流的流速大，根據(jù)“伯努利效應(yīng)”，下方氣流的壓強將大于上方氣流的壓強，從而使機翼獲得向上的升力。固定翼無人機是類型最多、應(yīng)用最廣泛的無人機。目前，微型化的無人機只有手掌大小，長航時無人機的體積一般比較大，續(xù)航時間在10 小時以上，能同時搭載多種遙感傳感器。固定翼無人機的起飛有滑行、彈射、車載、火箭助推和飛機投放等方式，降落有滑行、傘降和撞網(wǎng)等方式。起飛和降落都需要比較空曠的場地，滑行起降還需要跑道。由于固定翼無人機的飛行速度、續(xù)航能力和抗風能力都比旋翼無人機強，在林地和草地監(jiān)測、礦山資源監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測、城鄉(xiāng)結(jié)合部的土地利用監(jiān)測以及水

20、利、電力等領(lǐng)域的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。課外延伸提問：你還知道哪些多旋翼無人機與固定翼無人機，說給爸爸媽媽聽聽！板書設(shè)計： 多旋翼無人機：靈活能干 固定翼無人機：高 大 上 教學反思： 2014 2015 2016 6、無人機的控制方式教學目標：1、了解無人機的基本控制方式。2、能夠運用模擬器在電腦上試飛。3、體會到對空中機器人無人機進行探索的興趣。教學重難點：了解無人機的基本控制方式。教學課時：1教學方法：講授法教學過程：教學環(huán)節(jié)師生合作學習活動環(huán)節(jié)反思201420152016出示情境激趣導入通過前面幾節(jié)課的學習我們對無人機也已經(jīng)有了大致的了解，可大家知道無人機是怎樣操控的嗎？授課老師講解：“開”無

21、人機有兩種方式：半自主控制方式（遙控）和全自主控制方式（程控）。在半自主控制方式下，無人機的自動駕駛儀能夠保持飛機的姿態(tài)穩(wěn)定，但其飛行仍然需要地面人員通過遙控器進行操控。在這種控制方式下，飛行員在地面上用遙控器“開”飛機。無人機類似于航模。在全自主控制方式下，無人機的自動駕駛儀就像真正的飛行員一樣，能夠自主完成無人機從一個航路點到另一個航路點的位置控制以及自動起降等任務(wù)。在這種控制方式下，無人機的自動駕駛儀是根據(jù)程序執(zhí)行“開”飛機的任務(wù)，而地面人員進行的是任務(wù)規(guī)劃。與其他類別的無人機相比，多旋翼無人機不需要跑道便可以垂直起降，起飛后可在空中懸停，操控既簡單又靈活。我們小學生在學校接觸的都是遙控

22、的多旋翼無人機，所以只要認真訓練也能用遙控器“開”飛機！課外延伸課后思考：“無人機操控員”會在將來的某個時候成為一種常見的職業(yè)嗎？板書設(shè)計：遙控 半自主控制方式 6、無人機的控制 呼吸 全自主控制方式教學反思： 2014 2015 2016 7、 無人機的基本結(jié)構(gòu)教學目標：1、通過老師的講解了解無人機的基本結(jié)構(gòu)。2、能夠自己動手DIY一架多旋翼無人機。3、通過老師的講解和自己的動手，培養(yǎng)學生熱愛科技的思想感情。教學準備：1、多媒體課件。2、一架多旋翼無人機配件。教學重難點：了解無人機的基本結(jié)構(gòu)教學課時：1教學方法：講授法教學過程：第一課時教學環(huán)節(jié)師生合作學習活動環(huán)節(jié)反思201420152016出示情境激趣導入引入：同學們，上兩節(jié)課我們已經(jīng)簡單認識到了無人機的外在，但對于它的內(nèi)在結(jié)構(gòu)我想許多同學對他都比較陌生。今天我們就