遂宁高级实验学校外国语学校初中部教师“教海拾萃”荐读第十六期（总第42期）

初中部教务处

作者简介：侯秀琼，四川省遂宁高级实验学校信息技术教师，2024年上期，侯秀琼老师指导的科创作品荣获第六届遂宁市科创成果市长奖（全区共三项）。在没有任何经验的情况下，自主学习钻研，2021年指导学生完成的作品《磁吸灯》获经开区科技创新大赛三等奖，《台灯的设计制作》市科技创新大赛三等奖，《我为家乡设计桥》获市科技创新大赛二等奖；2022年指导学生完成的作品《物联网远程智能控制多功能台灯》获四川省第37届青少年科技创新大赛省三等奖；2023年上期指导学生参加的第三届全国青少年科技教育成果展示大赛“无人机综合应用接力挑战赛 ”荣获四川省冠军、全国总决赛一等奖（铜牌）；2023年下期指导学生完成的作品《基于物联网基础的自行车防摔小卫士》荣获经开区科技创新大赛一等奖，获遂宁市第37届青少年科技创新大赛三等奖。 从省赛到国赛的晋级之路作者：信息技术组侯秀琼 应佘琪主任盛情相邀，分享无人机赛事。于是，絮絮叨叨于此，请谅！2023年4月，易红国主任委托我和费波老师在全国青少年科技教育成果展示大赛中带下头。于是，我们提出的参赛无人机赛事一事，在学校领导的信任与支持之下就此拉开了序幕。这项赛事全国已举办了两届，于我校尚属首次，而此时离省赛只有一个多月的时间，这就意味着留给同学们学习、练习的时间不足两个月。对于无人机的使用，我还是小白，而我带队的初一三人组，也全零基础：没玩过无人机，没学过一星半点的编程知识，一切就这样在仓促中进行。 “人心齐、泰山移”，费波老师马不停蹄地为我校参赛的三支队伍安排了学习的时间表，小易第一时间购买了器材，作足了后勤保障。这种以学校名义参加，比质量、比速度、比团队协作的赛事活动，我自然也不敢有丝毫的倦怠。我立即去学校教务处调了课表，我得给学校、给学生、给家长、也给自己一个交待。请的校外无人机教练，大致教了一下学员如何操作无人机的飞行，就匆匆OK了。剩下茫然的学员与茫然的我。我深知：学任何东西，最不能缺两件重要的法宝，一是正确的学习方法，一是不轻言放弃、不怕困难、乐于吃苦的品格。整个赛事活动环节如下： 环节一：带队识人作为指导教师，我知道我应该首先在极短的时间里了解我的学生，他们的性情与学习能力，各自的优势与不足，为在接下来的训练过程中工作的开展提供指南。比如：唐雨霏乖巧、文静、做事一丝不苟，极有耐心；李润巍机灵、善于表达，对自己要求很高，有时一旦未达到设定目标时，他会有点急躁；侯艳林朴实、可爱，但又略少了一点闯劲，有时会对自己不够自信。所有这些，我了如指掌，在接下来的学习过程中，我总是竭尽所能作好他们情绪的引导者、管理者。 环节二：理论先行——探究无人机虽然无人机赛事中，没有考察参赛选手对其飞行原理与侦察原理的理论知识的学习。但是，我认为作为一个合格的无人机参赛选手，不能傻大兵一个，只会机械地完成对无人机的操控，对与之紧密联系的其他相关的理论知识什么都不知，就像一个被提线的木偶。因此，我特地上网查阅资料，编写了关于四旋翼无人机的飞行原理与侦察原理，以及无人机手柄的分类与操作，上传至参赛家长群，切切希望家长与学员人人悉知。同时，在训练过程，我特地再次科普一番，力求学员的整个学习过程是科学的、系统的、完整的。 环节三：探究赛事内容：无人机侦察、飞行、攻击三环节与评分规则怎样编程：让无人机实现侦察、飞行、攻击三环节？怎样让学生在极短的时间里掌握编程思路？看懂程序、并懂得机器执行过程。编程提速的技巧是什么？我反复琢磨，画流程框图，在关键处加旁白、加标注……并一一编辑成文档打印出来，要求学员理论联系实际，参照实物与比赛模拟场地，彻底弄懂编程思路与其工作原理。弄清程序中每一个参数值所代表的实际意义，如：速度、高度、前进、后退、左转或右转、上升、下降、悬停、时间等。穿越障碍与攻击目标时：会遇到哪些突发情况？应注意些什么？怎样才能速度与质量共存：失误最低或不会失误？在学员的练习过程中，我一直在观察、思考并不停地总结，纠正与提醒学员需要注意的地方。同时熟知评分规则：并将易失误易扣分的地方，在练习过程中反复提醒，让学员烂熟于心，在操作过程中以规避失误风险。 环节四：积极准备、云淡风清——省赛幸运夺冠弹指间，省赛时间到。动身前夜，时值学校疫情后的“实校之春”汇演：三个小可爱，主动要求再练习练习，一向喜欢文艺的我也因此高兴地错过了这场视觉与听觉的盛宴。到达绵阳入驻酒店，一切准备好后：我又再次推演了比赛可能会出现的突发状况，参赛选手应该注意哪些问题点，应该怎样随机应变、灵活处理.......手写成文稿，一一送至三支队员手里，自然免不了叮嘱一番。付出总有回报，我带队的小组以零失误与较快的完成时间，幸运PK掉成都七中、成都石室、成都棠湖等川内名校选手，顺利夺冠晋级至国赛队列。（省前三方能入围国赛） 环节五：真正的考验我深知：以赛省的方法去参加国赛肯定不行的，一切都还得完善与提高，真正的考验才开始，低性能的练习器材、炎热的天气、情绪的管控与枯燥乏味的练习…我们知道四旋翼无人机的机身是由对称的十字形刚体结构构成。在十字形结构的四个端点分别安装一个由两片桨叶组成的旋翼为飞行器提供飞行动力，每个旋翼均安装在一个电机转子上，通过控制电机的转动状态控制每个旋翼的转速，来提供不同的升力以实现各种姿态；同一对角线上的旋翼归为一组，２、４的旋翼沿顺时针方向旋转，从而可以产生顺时针方向的扭矩；而１、３旋翼沿逆时针方向旋转，从而产生逆时针方向的扭矩。由力的平行四边形法则可知：四旋翼飞行器的所有姿态和位置的控制都是通过调节四个驱动电机的速度实现的。因此，无论哪一个电机出现问题的时候，对无人机的操作都会失去正常的控制。例如：当左边１那个电机出现故障时，则因它的转速下降而导致产生的逆时针扭转力矩变小，由力的平行四边形法则可知，此时，无人机就会向左偏航。其它情况，以此类推。　因此无人机电机的性能会在很大程度上影响练习效率。在练习过程中，因频繁的碰撞与攻击目标，加剧了这种小作坊性能一般的无人机的电机的损坏。雪上加霜的是：供无人机使用的充电电池，多充电几次后，就不易充满电了，即便是充上十多个小时。电池的续航时间由出厂时的十几分钟变为现在的四五分钟甚至还不到。学员自己买的电池与学校买的电池，足足有三十几块。全这样。 因此，在迎接国赛练习的时候，器材性能真的是不敢恭维了！因为电机不停出现故障，无人机不能按正常指令飞行；所以总是会出现：学员在练习过程中，偏航飞行不到两三秒就不停撞杆，偏航飞行不到两三秒就不停撞杆；要么就因电池总是充不满电，飞行不到两三秒，无人机就提升不起，直接下坠；要么就是飞行两三分钟甚至几秒钟后，就得又换电池；频繁掉落的小纸板偏偏也来凑热闹：作为攻击目标靠小磁铁吸在铁架上的9块小纸板，经过前期三支队伍的频繁练习，已伤痕累累，在本就磁力太小的基础上进一步促发经常因击打震动而掉落的情况。有时学员可能刚好才击打第一次，其它小纸板因震动就纷纷掉落下来；又得重新摆放小纸板，最糟的是：因震动而掉落的小纸板有时还会砸中无人机……因此，计划练习一个小时或一个半小时，可学员真正在练习的时间却不到半个小时；更多的时间，就这样被耗掉了。尽管在这期间，费波老师不辞辛苦帮助置换电机，小易第一小时间又添置了器材。可是，这样的局面并没有多大的改变。本来参加省赛时最初的那种兴奋劲、新鲜感早就消失了。天气这么炎热，一次次的练习够枯燥乏味的了，还要面对这么闹心的器材，学员的情绪免不了烦躁的，真让人抓狂！但烦躁归烦躁，小憩一会儿，调节调节一下情绪，他们又静下心来，试着去适应失调的无人机！逐渐对一切的闹心习以为常。因为他们明白：这是一份责任，是一份担当！怎能半途而废！ 寻找再突破的训练技巧我们知道：在很大程度上来说，速度与失误是一对相悖的孪生娣妹！参赛无人机的飞行速度是每秒１６.７米，而比赛场地才８００ｃｍ×５００ｃｍ，因此手动控制它，是相当有挑战性的！一不留神，多停留或稍稍延迟一下，它就碰撞违规或飞出老远大大错过了预期位置。真可谓，差之毫厘，失之千里。怎样才能让学员做到又快又好呢？在陪伴学员的练习过程中，经过我悉心的观察思考，到后期，我特制定了一套完整的练习方案：编程怎样才能最快失误又最低、起飞的位置、停机的位置、飞行的路线、飞行的姿势、击打的位置、击打的路线、击打的姿势、什么时候加速、什么时候减速、什么时候用什么样的档速、选手之间怎样衔接、遇到非人为因素的突发情况怎么处理……结合学员各自情况，都一一进行了指导、释疑与规范。 向时间要效率俗话说：效率是成功的关键！因此，每次练习，我都会向时间要效率：一是注意时间安排的合理性以保证练习的有效性；二是完成的质量，对他们鼓励与要求并存，测试成绩。并不断根据实际情况，对原计划的练习时间进行调整。为了确保练习的有效时间，我既是指导者也是参与者，摆纸板、修补纸板、充电，而协助摆纸板是非常有必要的。与此同时，因为前面所述器材的原因，留给执行攻击任务的学员的练习时间就更少了，一个半小时实际的有效练习时间不到半个小时。为了让攻击选手也有相对足够的练习时间，所以摆击打纸板的环节就由我来协助攻击手完成。每隔十几秒或者几秒，就得弯腰拾板再摆放至铁架上，一个多小时的练习下来，我累得腰酸背疼。后来，我干脆脱掉高跟鞋，套上塑料脚套拾摆小纸板。当然，攻击手也不会因我的援助而变得轻松，他会在我摆板的间隙，练习起飞与降落，或置换电池。还好，面对这么多的障碍，可爱的孩子们还是高高兴兴的坚持了下来，每次都较好地完成了学习任务。 环节六：百密一疏——一点小遗憾，国赛与金牌失之交臂参加国赛出发的前两天，为了确保万无一失，遂对识别机进行反复测试。才发现识别机性能很差，易受环境因素的影响，工作状态极其不稳定，导致整个执行过程状况频发。于是，那两天我就整天忙于对识别机的校正。百密一疏，没有去落实在心里计划的一个很重要的环节，那就是要求学员观看比赛的模拟视频，进一步落实各名选手之间衔接细节，以及裁判指令。结果，在心中一闪而过半是担心半存侥幸的那个“裁判给指令”的疑虑环节，就真的给击中。参赛时因指导老师不能进入比赛场地，三位选手全按省赛的衔接方式进行衔接。省赛时，飞行选手与攻击选手之间的衔接时是给了指令的，而国赛却没有，直接由两选手进行无缝对接。因此，我校两队员在等待裁判给衔接指令时足足浪费了六七秒，最后，以零失误、完成时间上的微弱差距，遗憾与金牌失之交臂，荣获第三。比赛出来时，李润巍自责自己没能因追求零失误而飞得再快一些，侯艳林也自责了很久闷闷不乐了一整下午，我的安慰都丝毫不起作用，直到知道荣获第三，心情才放晴。哎！让人感动让人骄傲的实校孩子！其实，我才是那个应该自责的人！我应该向他们致歉。我还真的不是合格的指导教师！ 尾声：温暖实校情——好风凭借力、众人划桨开大船这次带领学生参赛，一路走来，感动不断。既有学校领导的支持与信任，亦有家长的倾心相助，还有在调课过程中冯锋主任、邓勇、谌国家、王荣春、何秀霞等老师所给予的帮助。同时，也特别感谢小易后勤保障工作的细致到位与及时，费波老师不辞辛苦挤出时间帮助置换电机并协同带队奔赴国赛。学生们如此优秀可爱，领导、同事、家长们如此给力，幸哉乐哉！ 字斟句酌生成笔底波澜真知灼见也是锦绣文章