高中生信息素养培养中智能飞行器技术的教学策略探索

摘要：智能飞行器技术是一门影响深远的新型专业，其数字化教学改革已成为当今世界宇航科技发展的一个重要方向。在中学阶段，可以运用“课题驱动”的方式，指导学生进行飞行器的设计、制造与调试，以提高学生解决问题的能力与团队协作的精神。同时，在教学过程中，还可以通过比赛来调动学生的积极性，增强他们的竞争意识，从而提升他们的技能。在课堂教学中，教师不仅仅传授知识，而且要起到引导、激励作用，使学生具有创造性和自主性。

关键词：信息素养培养；智能飞行器技术；高中生

一、前言

在数字化时代，信息素养的培养成为教育领域的重要任务之一，尤其是对于高中生而言。随着科技的不断发展，智能飞行器技术作为一项具有重要影响力的新兴领域，引发了广泛的关注。其蓬勃发展不仅推动着航空航天技术的革新，也为各行各业带来了全新的发展机遇[1]。因此，将智能飞行器技术纳入高中生信息素养培养的教学范畴，探索相应的教学策略，具有十分重要的意义。

本文旨在探讨在高中生信息素养培养中，智能飞行器技术的教学策略。教育者要认识到智能飞行器技术的重要性。作为航空航天领域的前沿技术之一，智能飞行器技术不仅在军事防卫、科学研究等领域有着广泛的应用，同时也在民用领域展现出了巨大的潜力。

二、高中智能飞行器技术的教学现状

（一）课程分散

目前，高中智能飞行器技术课程存在教学分散的现状。首先，由于该领域的前沿性和专业性，许多学校缺乏相关教材和师资力量，导致课程内容的设置和教学质量参差不齐[2]。其次，智能飞行器技术涉及多个学科领域，如物理、数学、计算机等，但学校往往将其作为单独的课程开设，缺乏跨学科融合，导致学生对整体知识体系的理解不够全面。此外，由于课程设置的碎片化，学生往往难以形成系统的学习路径和深入的学习体验，影响了其对智能飞行器技术的整体把握能力[3]。

（二）公式繁多，缺乏空天领域知识运用的直观感受

目前，高中智能飞行器技术课程面临着公式繁多、缺乏直观感受和学习困难的教学现状。飞行器总体设计、结构设计、自动控制和人工智能等领域涉及大量计算公式，教师在课堂上推导这些公式费时费力，使得学生缺乏对公式背后物理机制和设计经验的直观感受。这种教学方式不仅使学生难以跟上课程节奏，更难以形成长期记忆。

公式推导的过程使得学生疲于听讲，缺乏主动思考，容易产生烦躁和厌学情绪，进而极大降低了教学效果。学生在课堂上被大量的公式所淹没，难以理解公式在实际应用中的意义，缺乏对空天领域知识运用的直观感受。因此，学生对于智能飞行器技术的学习兴趣和动力受到了挑战，影响了他们对这一领域的深入理解和掌握。

三、高中智能飞行器技术数字化教学变革的思考

（一）数字化教学变革的总体目标

基于“厚基础、强实践、精军事、高素质”的人才培养总体方针，数字化教学变革的总体目标旨在瞄准未来战争，打赢强敌对手，培养空天领域高科技创新人才、新域新质作战人才、联合作战指挥人才[4]。

首先，通过以数字样机为牵引，贯通融合智能飞行器设计多学科、多领域课程，建设智能飞行器设计课程体系。这一举措旨在打破传统学科壁垒，实现跨学科综合教学，让学生在学习过程中全面了解飞行器设计的各个方面，培养他们的综合素养和创新能力[5]。

其次，基于数智空间开展教学模式升级。利用现代信息技术，构建虚拟仿真平台和实践场景，为学生提供高度还原的飞行器设计和模拟实验环境。通过数字化工具和实践操作，激发学生的学习兴趣，增强他们的动手能力和实践经验，从而提高教学效果[6]。

最后，通过博弈对抗创新教学评价体系，培养学生的创新思维和实战能力。引入仿真对抗、实践项目等形式，让学生在模拟实战场景中进行博弈对抗，锻炼其解决问题和应对挑战的能力。同时，建立科学全面的评价体系，对学生的创新成果和综合素养进行全方位评估，促进其全面发展。

（二）数字化教学变革的核心思路

在高中生信息素养培养中，智能飞行器技术的教学策略数字化教学变革的核心思路包括课程体系设计、教学模式升级和评价体系创新。这三个方面的整合可以促进学生全面发展，提高学生信息素养水平，为未来的学习和职业发展奠定坚实基础。

1.课程体系设计

智能飞行器技术的课程体系设计应该融合多学科、多领域的知识，注重跨学科融合和全面发展。课程内容应涵盖飞行器总体设计、结构设计、自动控制、人工智能等方面的知识，并结合实际案例和工程项目进行教学[7]。课程体系设计的关键是要贯穿“理论与实践、知识与能力、个性发展与社会需求”的主线，确保学生在学习过程中既能够掌握理论知识，又能够应用于实践，并培养其创新能力和团队合作精神。

2.教学模式升级

教学模式的升级应该注重实践操作和数字化工具的应用，提高教学效果和学生参与度。利用现代信息技术，构建虚拟仿真平台和实践场景，为学生提供高度还原的飞行器设计和模拟实验环境。通过数字化工具和实践操作，激发学生的学习兴趣，增强他们的动手能力和实践经验[8]。

3.评价体系创新

评价体系的创新是数字化教学变革的重要组成部分，可以促进学生全面发展和有效学习。评价体系应该注重学生综合素质和能力的培养，不仅要评价其知识掌握程度，还要评价其实践操作能力、创新能力和团队合作精神[9]。评价方法可以多样化，包括考试评估、项目评价、实习评价等，以及利用现代信息技术进行自适应评价和个性化反馈。

四、数字化教学变革的关键举措

（一）课程体系设计

设计智能飞行器技术的课程体系需要综合考虑多个方面，包括课程内容、教学方法和实践环节。下面是一个针对智能飞行器技术课程体系的设计方案（见图1）。

1.课程内容设计

数字样机结构动力学模块：介绍智能飞行器的结构特点和动力学基础知识，包括飞行器的构造、材料选择、结构分析等。

空气动力学模块：深入探讨飞行器在空气中的运动规律，包括气动力学原理、气动布局设计、机翼和机身设计等。

飞行动力学模块：讲解飞行器的运动学和动力学，包括姿态稳定、飞行性能计算、飞行控制等内容。

自动控制模块：介绍飞行器的自动控制原理和方法，包括PID控制、状态反馈控制、模型预测控制等。

电磁隐身模块：探讨飞行器的电磁隐身技术，包括雷达截面积计算、电磁波散射特性分析、隐身设计原理等。

任务规划模块：讲解飞行器任务规划与执行的方法和技术，包括路径规划、任务分配、智能决策等。

2.教学方法设计

理论教学：采用多媒体教学手段，结合实例和案例分析，生动地讲解课程内容，引导学生理解和掌握知识。

实践操作：通过实验室实践和数字样机模拟操作，让学生亲自动手设计、调试和测试飞行器，提高他们的动手能力和实践经验。

项目实践：组织学生参与飞行器设计和仿真项目，让他们在实际项目中运用所学知识和技能，锻炼团队合作和问题解决能力。

3.实践环节设计

数字样机实验：利用数字样机平台进行结构动力学、空气动力学、飞行动力学等模块的实验，让学生直观地感受飞行器设计的各个方面。

模拟飞行实践：通过飞行模拟器进行飞行实践操作，让学生体验飞行器的操作和控制，加深对飞行原理的理解。

实验设计：组织学生设计和执行飞行器实验，包括性能测试、控制效果评估等，培养其实验设计和数据分析能力。

项目研究：开展飞行器相关项目研究和开发，让学生深入了解行业需求和前沿技术，培养其创新能力和实践能力。

（二）教学模式升级

基于微项目的多学科融合立体化教学模式是一种创新的教学方式，旨在通过小型项目来促进多学科的交叉融合，并使学生在实践中掌握知识、培养技能和提升综合素养。在智能飞行器技术课程中，将课程划分为数字化设计、数字化试验和数字化博弈三个微项目群，以此为基础进行教学模式的升级，从传统的理论教学向数字化实践与应用转变（见图2）。

1.数字化设计微项目

概念设计：学生围绕飞行器的设计目标和需求，利用数字化设计软件进行飞行器的概念设计，包括外形设计、结构布局等。

CAD建模：学生学习CAD建模技术，通过软件进行飞行器的三维建模，掌握数字化设计的基本原理和操作技能。

数字化仿真：学生利用数字化仿真软件进行飞行器的结构分析、气动特性仿真等，评估设计方案的可行性和性能表现。

2.数字化试验微项目

数字化制造：学生学习数字化制造技术，包括3D打印、激光切割等，制作飞行器的模型或部件。

数字化测试：学生利用数字化测试设备进行飞行器的性能测试和试验，如风洞试验、控制系统测试等，获取实验数据并进行分析。

数据处理与结果评估：学生对实验数据进行处理和分析，评估设计方案的优劣，提出改进建议并进行反馈。

3.数字化博弈微项目

智能飞行器竞赛：组织学生参加智能飞行器竞赛，通过设计、制作和比赛，提高学生的竞技能力和团队合作精神。

模拟对抗：利用数字化仿真平台进行模拟对抗，组织学生进行智能飞行器的对抗演练，培养学生的实战能力和应变能力。

协同博弈：学生分组进行协同博弈，通过合作和竞争，提高团队协作和决策能力，同时增强学生对智能飞行器应用的理解和认识。

教学模式的升级从理论教学向数字化实践与应用的转变，主要体现在以下几个方面：

强调实践导向：教学重心由纯理论向实践导向转移，学生在项目实践中主动探究、解决问题，培养实践能力和创新意识。

提供数字化工具支持：利用数字化设计软件、仿真平台等工具支持学生的实践操作，提高教学效率和学习体验。

注重跨学科融合：微项目群涵盖了设计、试验和博弈等多个学科领域，促进了跨学科知识的交叉融合和整合应用。

（三）评价体系创新

评价体系的创新在智能飞行器技术教学中起着至关重要的作用，不仅能够全面评估学生的学习成果，还能够激发学生的学习动力和创新潜能。以下是关于评价体系创新的几个方面（见图3）。

1.以学生为中心

评价体系应以学生为中心，充分考虑学生的个性特点和学习需求，为其提供个性化、差异化的评价和反馈。通过问卷调查、学习日志、个人访谈等方式了解学生的学习态度、学习习惯和学习困难，为其提供有针对性的指导和支持。

2.军事博弈对抗

评价体系应注重学生在军事博弈对抗中的表现，包括智能飞行器设计、模拟对抗等方面的能力。通过模拟对抗、实战演练等形式，评估学生的军事素养和实战能力，为其提供全面的评价和指导。

3.创新课程

评价体系应充分考虑创新课程的特点和要求，对学生的创新能力和创新成果进行评估。通过项目评价、作品展示等方式，评估学生的创新意识、创新能力和创新成果，鼓励学生勇于探索、勇于创新。

4.多元化评价

评价体系应采用多种评价方法和工具，综合考虑学生的学习成绩、实践表现、课堂参与等方面的因素，包括考试评价、项目评价、实习评价、讨论评价等多种形式，为学生提供全面、客观的评价。

5.量化和质性评价

评价体系应既注重量化评价，又注重质性评价，兼顾学生的学习成绩和学习过程。通过成绩评定、表现评价、态度评价等多种方式，既对学生的学习成绩进行量化评价，又对其学习过程和态度进行质性评价，全面了解学生的学习情况和学习表现。

6.反馈与改进

评价体系应及时给予学生反馈和指导，鼓励他们在反馈中不断改进和提高。通过定期组织评价会议、个人辅导等形式，向学生提供详细的评价报告和个性化的学习建议，指导他们明确学习目标和改进方向。

五、结语

智能飞行器技术的教学策略探索是高中生信息素养培养中的重要组成部分。通过以飞行器数字样机为核心，贯穿多学科融合的课程体系设计，结合项目驱动、探究式学习和数字化教学等教学模式升级，以及评价体系的创新和实践应用，实现了对学生全面发展的促进。这种教学策略不仅使学生在学习智能飞行器技术的过程中获得了丰富的知识和技能，还培养了学生创新意识、实践能力和团队合作精神。因此，智能飞行器技术的教学策略探索为高中生信息素养的培养提供了有效的途径和实践经验。

参考文献

[1]任云.基于核心素养培养背景下高中信息技术应用PBL教学模式的具体思路与实践[J].中国新通信，2024，26（02）：128-130.

[2]张琦.核心素养背景下高中信息技术教学中计算思维的培养 [J]. 学课程资源，2023，19（12）：62-63.

[3]王晓红.基于学科核心素养培养的高中信息技术教学设计策略探究[J].考试周刊，2023（50）：14-17.

[4]王平.核心素养培养视角下信息技术应用于高中思政课教学中的策略研究[J].中小学电教，2023（10）：69-71.

[5]王小杰.大数据时代下高中信息技术教学中的信息素养培养 [J].智力，2023（10）：44-47.

[6]冉琴.新课程标准下高中生信息素养培养的策略研究[D].南宁：广西民族大学，2019.

[7]赵小萍.高中信息技术教学中学生核心素养培养的研究与实践[D].扬州：扬州大学，2019.

[8]邢宇航.高中信息技术课程教学中学生数字化学习与创新素养培养研究[D].桂林：广西师范大学，2018.

[9]彭丽欧.高中信息技术课程教学中人文素养培养策略研究[D].桂林：广西师范大学，2016.

作者单位：南京市第十二中学

责任编辑：王颖振、杨惠娟