无声世界无人机师生共筑飞行梦

陶政东

方案背景

近年来，无人机行业发展迅猛，无人机实践教育可以很好地锻炼学生的动手能力，培养学生克服困难的品质，许多中小学校已将无人机项目纳入科技教育课程中。目前，特殊教育学校中的科技教育基础薄弱，残疾学生接触科技教育的机会有限。扬州市特殊教育学校作为国内第一所开展无人机科技课程的特殊教育学校，通过近几年无人机社团选修课的教学实践，初步探索出了一条较为适合听障学生的无人机操控课程教学方案。

需求分析

残疾学生由于其特殊的生理特点，造成科技教育普及难度较大。以听障学生为例，由于缺少听觉，导致语言体验缺失，从而引起知识理解困难。学情的制约是目前特殊教育学校科技教育基础薄弱的主要原因，有的学校甚至尚未开设科技类课程。以手动操作为主的无人机项目可作为对听障学生进行科技教育的突破口，通过对无人机的学习与实践，帮助学生增强“我会、我能、我行”的信心，塑造勇于探索的科学品质，更好地融入社会。

教学目标

①学生能了解无人机的分类、原理、应用领域，懂得无人机飞行的安全常识及紧急情况下的处置方法。

②学生能初步掌握无人机的操控方法，并能跟随手势指挥完成无人机队列飞行要求。

③培养残疾学生不畏困难、勇于探索的科学品质，树立创新、求实、协作的科学精神。

教学对象

扬州市特殊教育学校义务教育段的听障学生，人数为8 ～ 10 人。

方案内容

通过在扬州市特殊教育学校社团活动中增设科技无人机社团的形式，让残疾孩子有了接触无人机的机会。在无人机社团教学中，以听障学生发展为立足点，以科学探索为主线，采用理论引导、合作探究等方式，培养学生操控无人机、应用无人机的能力。

重點、难点、创新点

重点

了解无人机的构造、操控方法、应用领域及应急处置方法。

难点

听力障碍导致学生接收信息困难及空间感知能力弱化，对实际操控效果会产生影响。?? 创新点首个针对听障学生进行科技无人机项目教学的方案。

过程和步骤

无人机理论学习

根据听障学生的特点，教师将无人机的相关理论教学细化为机体结构、飞行原理和性能、遥控器的使用、电池的维护和使用、飞行前的调试、空中的安全操控6 个方面，在日常教学中以图片、视频结合理论讲述的形式开展。其中，安全操控是理论学习的重中之重，听障学生由于生活在无声的世界里，无法及时接收到规则、语言的提醒，在实际操控中存在一定的危险性。因此，听障学生需要掌握在飞机失控等极端情况下降低风险的能力。

利用模拟器模拟飞行

遥控器的学习是整个教学中最重要的部分。无人机的遥控器结构大致相同，操作的方法也基本类似。教学时可将遥控器与计算机连接，通过模拟器软件，听障学生可操纵遥控器控制电脑画面中无人机真实的飞行状态。由于丧失听觉导致空间感知能力变弱，要达到操控真机的水平，练习模拟器的时间至少要保证半学期以上。练习过程相对枯燥，教师应做好引导工作，通过一系列措施提高学生的练习兴趣。

小型无人机试飞体验

经过一段时间的模拟器操作后，部分学生已经具备了一定的操作成品机的能力，但由于成品机自重较大，操控手感与模拟器差别较大，如果让学生从模拟器直接转向成品机训练，会有一定的危险性和不可控性。教师可选择小型四旋翼无人机让学生进行真机操作，小型四旋翼无人机具有操作便捷、灵活、安全、成本低等优点，比较容易上手，且操作方法与大中型无人机方法类似。训练时，可以让学生根据教师的手语提示尝试操控小型无人机进行试飞，以减轻学生对操纵模拟器的厌倦感，提升学生学习兴趣，同时通过实际操控，逐步增强空间感知能力。

理论教学与实践教学相结合

在熟练掌握模拟器后，教师在课堂中可适当安排模拟器和小型无人机飞行相结合的方法，把练习过程中暴露出的问题，以小组合作的形式进行解决。在实战训练中，随时将理论知识穿插其中，以取得更好的训练效果。

规则及团队意识的建立

无人机机体零部件较多，不同的零件最好有专人负责，比如电池充电和更换、螺旋桨调试、遥控器校准等。训练后期会加入无人机队列队形项目，少则3 台，多则五六台无人机同时在高空配合，更需要学生之间的默契配合和团队协作。因此，在前期教学中，教师要制订教学规则，确保练习时的人身、财产安全。

室外中大型无人机队列飞行

经过至少半学期以上的真机飞行后，教师可逐步增加队列飞行教学。由于特殊教育学校听障学生人数有限，可根据相关无人机花样队列比赛要求，选取适合听障学生参与的队列队形进行教学和练习，比如2 人的一字形，3 人的一字形、V 字形，5 人的一字形、V 字形、菱形等。每次队列飞行前，教师都要及时对正在操控中的学生站位，以及其他观摩学生的站位进行检查，保证练习的安全。为让听障学生更好地接收到教师的指令，可用硬纸板、泡沫等材料制作成不同颜色、形状的提示牌或手挥红旗进行指令提示。

加强听障学生身体、心理素质训练

无人机的操控不仅是技术层面的学习，身体、心理等方面都需要科学合理的训练。在日常技术训练的同时，加强听障学生体能、肢体协调性的训练也是必不可少的，同时教师还应重点对听障学生的紧张情绪进行疏导。

网络资源的应用

大部分听障学生常年住在学校，与外界接触较少，对无人机等科技新品的认知有限，仅靠教师课堂上讲授相关知识远远不够，学校应整合网络资源，让学生利用互联网等手段获取相关信息，这是提高课堂效率的重要途径之一。对无人机有较强兴趣的学生，自学是提高自身技能的重要环节。但互联网信息良莠不齐，教师应及时进行规范引导，让学生在健康的互联网环境中进行科学有效的学习。

应用拓展

无人机航拍 若部分听障学生对无人机的操控掌握较好，在设备允许的情况下，可让学生慢慢过渡到无人机航拍的操作。经过一定时间的学习和训练后，教师可推荐优秀听障学生参加无人机驾驶员资格考试。

加强校企合作 为学生就业提供良好途径。当前，市场上稀缺无人机操作手，比如无人机航拍、无人机电力巡检、无人机农业种植、无人机应急救灾、无人机环境质检等领域，对语言交流要求不高，较为适合听障人士。通过加强校企联系与合作，可以更好地解决听障学生的就业问题，并可为企业长期稳定输送这方面的人才。

利用的各类科技教育资源

器材

小型教学用无人机，大中型航拍无人机。

场地

室内体育馆、教室等无风场所（适用于小型无人机），操场等开阔地（适用于装有多种传感器的大中型无人机）。

资料

器材官方教程、教师定制的个性化教学方案、网络资源。

活动中可能出现的问题及

解决预案

听障学生容易在活动中表现出随意性，在无人机起飞、空中队列飞行和降落环节，教师应要求学生严格按照教师手势进行操作，不得私自启动或进行非常规的动作及操作，保证飞行时的人身及财产安全。

在操控飞行过程中，会出现起飞时倒机、飞行时左右摇摆、空中信号丢失、落地弹跳等问题，教师应及时教授学生解决办法，比如：空中飞行时飞机突然丢失信号，提醒学生将遥控器从GPS 模式调至手控模式；飞行时飞机左右摇摆，提醒学生将飞机降落，检查校准系统是否正常或重新校准等。

听障学生在電脑端练习模拟器时，后期有可能会出现厌烦的情绪，教师可采用线上比赛等方式，提高练习的趣味性和娱乐性，增强学生的积极性。

预期效果

70% 以上听障学生能独立操控无人机完成起飞、空中动作、降落等操作。

部分听障学生能操控无人机完成队列队形及穿越障碍的任务，能达到市级及以上无人机比赛的参赛要求。

提高残疾学生心理素质，培养他们不畏困难、勇于探索的品质。

评价标准与方式

结合残疾学生特点，可从理论学习、模拟器操控、真机飞行操控和综合飞行能力4个方面展开评价。考核不是目的，更应注重学生的参与度，在激励学生的同时，适当进行区分。

该项目参与了第36 届全国青少年科技创新大赛科技辅导员科教创新成果线上交流活动