原创《游戏教学法在无人机飞行训练教学中的应用》
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随着航拍技术、遥感技术的不断发展,无人机应用技术作为一门新兴的综合性技术,在我国国防建设、地质勘测、电网巡视、高速公路巡查、气象检测、森林防火、海事巡逻等军用与民用技术领域获得广泛应用,成为提高效率和提升产业规模水平发展的重要工具.今年4月,《全国技工院校专业目录（2018年修订）》在交通类新增无人机应用技术专业,而笔者学校于2016年与企业合作,率先在技工院校内开设无人机应用技术专业,开设无人机飞行原理与结构、飞行训练、组装、调试、维修等核心课程,旨在培养掌握无人机操控技术,并能够运用无人机理论与技术快速分析与解决工作任务的高技能人才.学生毕业后推荐从事航测、航拍、植保、地质探测、无人机操控手、维护维修人员、地勤人员、搭载设备操控人员、数据处理人员等工作.
一、开设无人机飞行训练的课程意义及教学难度
无人机飞行训练是无人机应用技术专业核心课程,包括无人机模拟飞行训练、室外四轴无人机训练和7公斤六轴无人机（考试标准机型）训练三个阶段.训练内容是根据中国航空器拥有者及驾驶员协会（AOPA）多旋翼驾驶员的实践考核要求制定的,即用遥控器操控7公斤以上的六轴无人机起飞、降落并在空中完成360度慢速旋转及水平8字飞行（如下图）,要求自旋漂移不超过0.5米,8字按照轨迹飞行,并且没有明显掉高.
无人机飞行训练是学生从菜鸟蜕变成飞手至关重要的环节,旨在培养学生面对无人机复杂飞行环境时,做到沉着冷静、精准稳定地操控无人机.
但是操控无人机安全稳定飞行是一个比较复杂、漫长而枯燥的学习过程,训练强度大,对飞手有非常高的要求.为避免因操控不娴熟造成炸机等损失,无人机模拟飞行训练是必备基础,不仅能最大限度地提高无人机训练效能,更能降低无人机教学训练成本,避免意外经济损失.由于技工院校生源较差,学生的学习能力参差不齐,学习态度欠佳,急于求成,且传统课程安排很难激发学生的学习热情,因此导致学生模拟训练不认真、实操训练进步慢的局面,难以保证教学质量与飞行安全.
为了激发学生学习的热情,可以把游戏教学法引入无人机飞行训练的教学中,设置闯关任务,开展个人、小组及班级内积分争夺赛,举办航空摄影、航拍等趣味比赛,让学习充满乐趣,提升训练效果,进而有效提高学生的专业操作技能.
二、游戏教学法的定义
游戏教学法即教师根据教学大纲、教学目标与教学内容,以游戏的形式设计并开展教学,使学生在轻松的氛围中,在欢快的活动中,或在激烈的竞争中,不知不觉地学会核心知识、掌握关键技能的教学方法.简单地说,游戏教学法就是将“游戏”与“教学”两者巧妙地结合在一起,从而有效激发学生学习兴趣的教学方法.游戏法通常有一定情节和竞赛成分,内容与形式多样,目的在于充分发挥学生的主动性与创造性,以突出学生在教学中的主体地位.
三、游戏教学法在无人机飞行训练中的应用
要成为一名优秀的飞手,不仅需要眼明手快,或是建立生理反射,更需要一个正确的教学系统和坚持不懈的有效飞行训练.因此,只要设置确定合理教学系统,并从一开始就重点培养学生掌握固定操控模式,那么每一个学生都能被训练成为一名合格的无人机驾驶员.
1.合理设置闯关任务
无人机飞行训练核心内容是360度慢速旋转及水平8字飞行,其中360度慢速旋转考核无人机悬停技术,是飞行的核心基础,更是其他飞行技巧的基石,对后续进阶飞行训练有事半功倍的效果.水平8字飞行要求无人机分别完成左侧画圆和右侧画圆,最终航迹形成一个“8”字,目的是培养学生操控无人机时动作的协调性,熟练各项操作,做到收放自如,克服面对无人机时的紧张感.因此,水平8字是无人机操控从入门到精通的分水岭.
为了把整个训练过程模拟成一个通关游戏,笔者依据无人机飞行训练内容,细化训练模块及进阶任务单（如表1和表2所示）,编制无人机飞行训练的校本教材.其中无人机模拟飞行训练包括定点悬停、进阶悬停及水平8字飞行训练三大模块,无人机操控飞行训练包括对尾悬停、360度自旋及外场航线飞行训练三大模块.每个任务单设有学习目标、训练内容、操作技巧提示、学习记录及思考等教学环节,有助于学生及时总结经验、交流分享,促进小组及班级的集体成长.
2.开展个人、小组及班级内积分争夺赛
班级的学生按5～6人一组进行合理分组,每组选拔一名组长.由组长带领组员根据任务单开展闯关训练,指导教师负责考核与监督.每个任务均设有个人积分及小组奖励,个人或小组在规定时间内提前通关,可获得不同的速度奖励.小组以任务单开展组内比赛,每组每周推荐2人,组织班级内竞技比赛,按名次给予不同积分奖励.学生个人及小组的最终积分作为其本课程的核心评价标准,以此激发学生“学、比、赶、帮、超”的热情,促进小组团队协作、班级公平竞争,提高学生训练实效,使学生真正掌握无人机操控的基本技能.
3.举办航空摄影、航拍等趣味比赛
为了实现“学以致用、用以促学、学用相长”的目标,充分发挥学校无人机实训条件优势,学校每年组织全校的航空摄影、航拍等趣味比赛.学生在比赛中不仅需要掌握娴熟的基本技能,更要学习摄影构图、视角选取、视频拍摄稳定等知识与技能,及在复杂的飞行环境中如何做到灵活机动.因此,通过比赛的实践锻炼,学生操控无人机的技能得到有效巩固与提升.
四、实践结果
经过一年多的教学实践,游戏教学法深受学生好评,让原本枯燥无味的训练成为任务难度递增的闯关游戏,且更加注重实践运用能力,调动学生参与课堂学习和实践训练的积极性；以小组协作促使互帮互学、互勉互励,充分保障学生的主体地位,提供了学生展示自我的平台,培养了学生合作与公平竞争的意识；学生在游戏比拼中磨炼技术,提升无人机操控能力,蜕变成为一名优秀的飞手.
参考文献：
[1]王雨峰.基于双目视觉的桥梁检测无人机两轴云台设计与实现[J].中国新技术新产品,2017(24).
[2]周超,张美红.民用多旋翼无人机驾驶员培训体系研究[J].现代职业教育,2017(12).
[3]章洁. 游戏教学法在小学英语中的运用研究[D].武汉:华中师范大学,2014.
（作者单位：王雨峰,江苏省交通技师学院；冯园,镇江第一外国语学校）
教学法论文参考资料：
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