空中机器人教案

1、空中机器人全册教材分析 一、指导思想： 面向全体学生，体现学生在科学学习中的主体地位，从小学生的年龄特点及现有经验出发，通过以探究空中机器人为核心的科学学习活动，培养学生对科学的好奇心和求知欲。开放科学课程，进一步改进评价激励机制，帮助学生逐步养成科学的学习习惯、行为习惯和生活习惯，逐步培养和提高学生的科学素养。二、学生分析： 1.整体学习状况：男生对空中机器人的学习兴趣、课堂反应都明显高于、优于女生。 2.已有知识、经验：参差不齐，部分学生有丰富的空中机器人知识积累，平时注意对各类事物的观察，表现出对大自然、对科学的浓厚兴趣；部分学生在课堂上表现出对科学的学习兴趣，但课外书阅读贫乏，无法建立

2、起必要的学习联系；部分学生对空中机器人不感兴趣，无法适应。3.儿童心理分析：大部分学生，表现出对空中机器人学习强烈的好奇心和求知欲，喜欢亲自动手做模拟飞行，这种对空中机器人的浓厚兴趣必将成为学生在小学阶段科学学习强大内驱力和学习动力。三、教学目标：通过利用文字、图片、视频资料等途径，使学生了解无人机种类、功能、特点，了解无人机大致构造与组成部分。通过理论教学、模拟飞行、真机飞行等教学手段，使学生初步掌握对四旋翼起飞、降落等简单飞行技术的控制，了解无人机的自由度。通过对无人机飞行及控制原理初步学习，使学生初步了解无人机通信与导航系统、飞行控制与载荷控制系统、动力系统工作原理。空中机器人教学以全面

3、提高学生的基本素质为目的，尊重学生的主体性和主动精神，以学生为性格为基础，注重开发学生的智慧潜能，注重形成学生的健全个性为根本特征的教育，把握了广大学生的兴趣爱好、动手动脑能力，理论联系实践、实践创造理论的能力。四、教学重难点：1、使学生对无人机产生初步概念，引导学生对无人机产生兴趣。2、通过模拟飞行及真机飞行，培养学生对四旋翼的兴趣，掌握简单飞行技术。3、了解无人机三大系统基本工作原理。五、教学措施：1、教学过程中要充分利用直观教具如模型、图表、幻灯及录像和计算机辅助教学软件等。2、要将理论与实际操作结合起来，通过学生实际操作引导学生对科技兴趣，引导学生对数学、物理等学科知识的理解。3、对重

4、点章节，可在讲授基础上，引导学生查阅资料及现场操作，并进行课后学习兴趣小组比赛及讨论，写出理论学习与现场操作结合后得到的知识，以培养学生综合分析问题的能力；六、主要教学活动类型： 搜集信息 现场模拟 情境模拟 科学制作 科学游戏 科学欣赏 七、主要导学方法： 探究法 演示法 参观法 实践法 讨论法 谈话法 实验法 暗示法 八、教学进度： 周 次 内 容 1、 什么是无人机？（1课时）2、 无人机军事及民用应用（2课时）3、 无人机家族（1课时）4、 无人机的优缺点（1课时）5、 常见无人机种类：多旋翼无人机与固定翼无人机（2课时） 6、 无人机的控制方式（2课时）7、 无人机的基本结构（3课时

5、） 8、 无人机通信与导航系统概述（3课时）9、 无人机控制与载荷控制系统概述（3课时）10、 无人机动力系统概述（3课时） 11、 四旋翼模拟飞行（4课时）12、 真机飞行技术（5课时）13、 无人机相关赛事规则及技巧讲解（2课时）教材分析空中机器人是一门比较复杂课程。要求学生掌握基础的物理、化学、计算机、机械制造、电子电路、通信工程、人工智能、自动化、材料学的多学科基本理论和基本知识，这就需要有个循序渐进的教学过程，本大纲主要针对小学4-6年级学生而编写。要求四年级学生了解无人机大致构造与组成，无人机种类，无人机特点与功能；掌握无人机控制方式与基本结构，无人机飞行控制。五年级学生在掌握四年

6、级课程基础上了解无人机三大主要系统（通信与导航、飞行控制与载荷控制及动力系统）组成与功能，掌握无人机相关赛事的技巧和规则。六年级在掌握五年级课程的基础上，了解无人机三大主要系统的各分系统组成和功能、性能和部分参数选择。重点掌握四旋翼无人机硬件组成。掌握四旋翼无人机硬件组装，无人机航拍。熟悉无人机各类赛事规则。1 、 什么是无人机？一、 教学目标通过利用文字、图片、视频资料等途径，使学生了解无人机种类、功能、特点，了解无人机大致构造与组成部分。二、教学重难点 教学重点：使学生对无人机产生初步概念，引导学生对无人机产生兴趣。 教学难点：学生对无人机产生兴趣。 三、教学准备：多媒体PPT课件 四、教

7、学时间：一课时五教学过程：教学环节师生合作学习活动环节反思201420152016出示情境激趣导入1、美国无人机科幻电影导入。2、谈话：同学们有没有想当航天员的？每一位同学都有一个航天梦，同学们对无人机兴趣很浓，我们这节课就来研究一下无人机，好吗？3、生回答。（好！）授课（二）自主学习，了解空中机器人。1、教师：同学们知道第一架飞机的制造者是谁吗？（莱特兄弟）知道什么是无人机吗？我们所说的“空中机器人”主要就是指无人机。人们将这种由无线电遥控设备操纵的或者由自身控制装置操纵的无人驾驶飞行器，简称为“无人机”。我们常说的“空中机器人”主要就是指无人机。1903 年，美国的莱特兄弟制造出第一架载人

8、飞行的飞机“飞行者号”，为全世界的飞机发展做出了重大的贡献。 学生回答问题。（鼓励学生大胆提问）2、教师：同学们知道无人机的具体用途在那些方面？无人机最早主要用于军事领域。近年来，无人机正逐步走进人们的日常工作和生活，在公共安全、城市管理、抢险救灾、农业、地质、气象、电力、航拍、测绘等行业都能看到无人机的身影。3、生讨论后回答。（如果给你一架无人机你准备拿它来做什么）（学生自由结组，讨论后每组个别汇报）4、教师：同学们的回答都很精彩，想象力也特别丰富。但问题又来了，你知道无人机的优缺点是啥吗？5、教师：每组同学对这个问题先进行一下讨论，待会揭晓答案。（学生讨论）6、教师：请各组选一位代表，汇报

9、一下你们的讨论结果，其他同学可以给他们提出建议和意见。（生汇报讨论结果）（三）观看视频，揭晓答案 1、教师：老师也准备了一些资料，看完后，也许对你们的研究有所帮助。 2、学生观看录像，明白答案。优点：无人机最大的优点是保障了人的生命安全。无人机不需要人员生存保障系统和应急救生系统等，大大地减轻了飞机重量，检修和维护简单，制造成本、训练费用和维护费用都比较低。由于无人机能够定点起飞和降落，对起降场地的条件要求不高。缺点：无人机的尺寸较小，速度较慢，抗风和气流能力较差，在大风天气中难以保持平稳的飞行姿态。当有强信号干扰时，会造成无人机与地面工作站失去联系。课外延伸教师：这节课同学们的收获非常大，下

10、课后，请同学们努力搜集有关资料，继续丰富完善你们所知道的空中机器人知识，下去后可以自己到网上搜集资料。板书设计： 军事领域 优点：保障人员生命安全、维护费用较低 1、无人机用途 缺点：速度慢、难以平稳飞行，易干扰 民用领域教学反思： 2014 2015 2016 2、无人机军事及民用应用教学目标 1、能够从探究无人机军事及民用应用活动中提出问题并想办法解决问题。学会从身边的事物中提出问题。 2、树立我们也能做科学的信心，立志从小做一位小科学家。教学重点难点 ：能够从探究无人机军事及民用应用活动中提出问题并想办法解决问题。学会从身边的事物中提出问题。 教学准备课前准备 教师准备：450教学无人机

11、、多媒体课件 教学课时：1课时教学法：讲授法教学过程：教学环节师生合作学习活动环节反思201420152016出示情境激趣导入谈话导入：上节课我们简单的认识和了解了无人机的基本知识。这节课我们重点来研究下无人机在军事和民用方面的具体应用。授课1、先观看美国科幻电影中无人机画面。2、老师讲解空中机器人无人机在军事领域的具体应用：第二次世界大战期间，美国海军为了对德国潜艇基地进行打击，使用了由B-17轰炸机改装的遥控舰载机。美国的“火蜂”系列无人机是那个时代产量最大的无人机。在越南战争、海湾战争乃至北约空袭南斯拉夫的过程中，无人机都被频繁用于执行军事任务。无人机的突出战绩，令各国军事高层对它刮目相

12、看。20 世纪70 年代以后，以色列军事专家、科学家和设计师们对无人驾驶技术装备的发展做出了突出贡献，从而使以色列在世界无人机的研制和军事应用领域成为佼佼者。1982 年，在黎巴嫩战争时期，以色列的“侦察兵”无人机在陆军和空军的服役中担任侦察兵，进行情报搜集、跟踪和通信，立下不少功劳。3、老师讲解空中机器人无人机在民用领域的具体应用：近年来，无人机正逐步走进人们的日常工作和生活，在公共安全、城市管理、抢险救灾、农业、地质、气象、电力、航拍、测绘等行业都能看到无人机的身影。俗话说，“站得高，看得远”。在航拍领域，无人机摄影有着独特的优势。我们熟悉的电视节目爸爸去哪儿、舌尖上的中国，都是采用无人机

13、协助拍摄的。近两年，国内外的快递业务都启动了无人机快递计划。2015 年夏天在上海举办的中国国际数码互动娱乐展览会上，有观众在展会现场用支付宝点比萨外卖，等来的“外卖小哥”就是一架无人机。4、引导学生思考：未来无人机还会在那些领域为人类服务？5、学生分组商量未来可行领域。6、分组汇报、评价无人机的可行领域。7、教师做整个活动的总结。无人机家族体系庞大，分支众多。例如，无人直升机、无人飞艇、无人伞翼机、扑翼式微型无人机、固定翼无人机、多旋翼无人机等。而我们经常见到的是固定翼无人机和多旋翼无人机。相信在不久的将来无人机将在未来的各个领域为人类服务。课外延伸课下思考：如果没有战争推动无人机的发展，你

14、认为无人机会延后多少年出现，为什么？给你的家人讲讲无人机的用途和组成。板书设计： 军事领域：任务侦查、情报搜集、跟踪和通讯2、无人机应用民用领域：抢险救灾、航拍测绘、城市管理等 教学反思： 2014 2015 2016 3、4、无人机家族及优缺点（1课时） 教学目标：了解无人机家族的庞大分支及无人机的优缺点知识与技能：认识常见的无人机及知道无人机基本特征和优缺点。教学准备 寻找一个合适的地点，准备调查用的工具材料等。教学重难点：了解无人机的分类及无人机的优缺点。教学时间：一课时 教学方法：讲授法教学过程：教学环节师生合作学习活动环节反思201420152016出示情境激趣导入前面两节课我们已经

15、基本了解认识了无人机的特点，这节课我们再来深入的了解下无人机的分类及优缺点。授课一、小组讨论无人机可能有哪些分类并记录在纸上。并自己在纸上设计一架无人机。（1）学生讨论（四人一组）（2）画出心目中的空中机器人，画于纸上。二、老师边讲解边图片出示无人机的种类：无人机家族体系庞大，分支众多。例如，无人直升机、无人飞艇、无人伞翼机、扑翼式微型无人机、固定翼无人机、多旋翼无人机等。而我们经常见到的是固定翼无人机和多旋翼无人机。三、 老师讲解无人机的优缺点:因为不需要飞行人员，所以无人机最大的优点是保障了人的生命安全。无人机不需要人员生存保障系统和应急救生系统等，大大地减轻了飞机重量，检修和维护简单，制

16、造成本、训练费用和维护费用都比较低。由于无人机能够定点起飞和降落，对起降场地的条件要求不高。与载人飞机相比，无人机的尺寸较小，速度较慢，抗风和气流能力较差，在大风天气中难以保持平稳的飞行姿态。当有强信号干扰时，会造成无人机与地面工作站失去联系。一旦出现电子设备失灵情况，对无人机以及机载设备将是致命的。随着现代自动化技术、计算机技术、机器人技术等高新科技水平的不断提高，无人机的质量和功能会不断改进，其应用范围与领域也会越来越广。课外延伸目前全世界无人机研究与应用居前列的是哪些国家？板书设计： 无人直升机 无人飞艇 无人机家族 无人伞翼机 固定翼无人机 多旋翼无人机5、多旋翼无人机与固定翼无人机（

17、2课时）教学目标：1、 了解多旋翼无人机与固定翼无人机形状与特征。 2、 能够运用多种对比的方法，对比多旋翼无人机与固定翼无人机的不同特点。3、 体会到对空中机器人进行探索的兴趣。教学准备：多旋翼无人机、固定翼无人机、多媒体课件。教学重点：初步了解多旋翼无人机与固定翼无人机的一些特征。难 点：找出多旋翼无人机与固定翼无人机相同之处。教学课时：1教学方法：观察比较法教学过程：教学环节师生合作学习活动环节反思201420152016出示情境激趣导入实物展示：多旋翼无人机与固定翼无人机，让学生对比观察两架无人机的相同点和不同点。授课三、 从实物认识无人机让学生说出观察到的结果：重点相同点和不同点。师

18、生共同交流：多旋翼无人机也称为多轴飞行器。从图中可以看出，多旋翼无人机的每个“翅膀”（即飞行器的轴）上都有一个像风车一样高速旋转的螺旋桨，称为“旋翼”，无人机就是用它们来产生升的。多旋翼无人机通常有3 个以上的旋翼，常见的多旋翼无人机，如三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼无人机等。多旋翼无人机能胜任的工作很多，被广泛用于短距离影视航拍、安全监控、农业植保、电力巡线等领域。固定翼无人机，顾名思义，其“翅膀”是固定的，它们的样子与我们常见的民航飞机相似，但“个头”要小得多。固定翼无人机的升力主要来自于它的机翼。机翼的截面形状，下面为平面，上面为曲面。飞行时，气流从机翼的前缘开始分为上下两部分，到后缘汇

19、合，由于上方气流比下方气流通过的路程长，因此上方气流比下方气流的流速大，根据“伯努利效应”，下方气流的压强将大于上方气流的压强，从而使机翼获得向上的升力。固定翼无人机是类型最多、应用最广泛的无人机。目前，微型化的无人机只有手掌大小，长航时无人机的体积一般比较大，续航时间在10 小时以上，能同时搭载多种遥感传感器。固定翼无人机的起飞有滑行、弹射、车载、火箭助推和飞机投放等方式，降落有滑行、伞降和撞网等方式。起飞和降落都需要比较空旷的场地，滑行起降还需要跑道。由于固定翼无人机的飞行速度、续航能力和抗风能力都比旋翼无人机强，在林地和草地监测、矿山资源监测、海洋环境监测、城乡结合部的土地利用监测以及水

20、利、电力等领域的应用中表现出色。课外延伸提问：你还知道哪些多旋翼无人机与固定翼无人机，说给爸爸妈妈听听！板书设计： 多旋翼无人机：灵活能干 固定翼无人机：高 大 上 教学反思： 2014 2015 2016 6、无人机的控制方式教学目标：1、了解无人机的基本控制方式。2、能够运用模拟器在电脑上试飞。3、体会到对空中机器人无人机进行探索的兴趣。教学重难点：了解无人机的基本控制方式。教学课时：1教学方法：讲授法教学过程：教学环节师生合作学习活动环节反思201420152016出示情境激趣导入通过前面几节课的学习我们对无人机也已经有了大致的了解，可大家知道无人机是怎样操控的吗？授课老师讲解：“开”无

21、人机有两种方式：半自主控制方式（遥控）和全自主控制方式（程控）。在半自主控制方式下，无人机的自动驾驶仪能够保持飞机的姿态稳定，但其飞行仍然需要地面人员通过遥控器进行操控。在这种控制方式下，飞行员在地面上用遥控器“开”飞机。无人机类似于航模。在全自主控制方式下，无人机的自动驾驶仪就像真正的飞行员一样，能够自主完成无人机从一个航路点到另一个航路点的位置控制以及自动起降等任务。在这种控制方式下，无人机的自动驾驶仪是根据程序执行“开”飞机的任务，而地面人员进行的是任务规划。与其他类别的无人机相比，多旋翼无人机不需要跑道便可以垂直起降，起飞后可在空中悬停，操控既简单又灵活。我们小学生在学校接触的都是遥控

22、的多旋翼无人机，所以只要认真训练也能用遥控器“开”飞机！课外延伸课后思考：“无人机操控员”会在将来的某个时候成为一种常见的职业吗？板书设计：遥控 半自主控制方式 6、无人机的控制 呼吸 全自主控制方式教学反思： 2014 2015 2016 7、 无人机的基本结构教学目标：1、通过老师的讲解了解无人机的基本结构。2、能够自己动手DIY一架多旋翼无人机。3、通过老师的讲解和自己的动手，培养学生热爱科技的思想感情。教学准备：1、多媒体课件。2、一架多旋翼无人机配件。教学重难点：了解无人机的基本结构教学课时：1教学方法：讲授法教学过程：第一课时教学环节师生合作学习活动环节反思201420152016出示情境激趣导入引入：同学们，上两节课我们已经简单认识到了无人机的外在，但对于它的内在结构我想许多同学对他都比较陌生。今天我们就