第13课 认识无人机 教学设计 -2025-2026学年浙教版（2023）初中信息科技九年级全册

《认识无人机》教案 学科 初中信息技术 年级册别 九年级全册 共1课时 教材 浙教版 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本课是九年级第三单元“智能预测与无人机飞行”中的第一课，旨在引导学生从生活实际出发，了解无人机的基本概念、分类、结构组成及典型应用场景。教材内容以“智能技术赋能现实世界”为主线，融合了人工智能、传感器技术、远程控制等多领域知识，具有较强的实践性和前沿性。通过本课学习，学生将建立对无人机的系统认知，为后续学习飞行控制、数据采集与智能分析奠定基础。 学情分析 九年级学生已具备一定的计算机操作能力和信息素养，对科技产品如手机、智能设备有较强兴趣。部分学生接触过航拍视频或参与过无人机体验活动，但对无人机的技术原理和内部结构缺乏系统理解。学生普遍关注科技热点，思维活跃，但抽象逻辑能力尚在发展中，需借助具体案例和直观演示来突破知识难点。教学中应注重情境创设，利用真实任务驱动，激发探究欲，同时通过小组合作降低认知门槛，提升学习参与度。 课时教学目标 信息意识 1. 能够识别生活中常见的无人机应用场景，理解其作为智能终端的价值。 2. 能结合实例说明无人机如何辅助人类完成复杂任务，增强对技术发展的敏感性。 计算思维 1. 能通过对比不同无人机类型，归纳其功能差异与适用场景。 2. 能初步分析无人机飞行控制系统的工作流程，建立“输入-处理-输出”的逻辑模型。 数字化学习与创新 1. 能利用网络资源自主搜集无人机发展资料，形成信息整合能力。 2. 能以小组形式设计一个“无人机应用场景提案”，体现跨学科应用意识。 信息社会责任 1. 能辨识无人机使用中的潜在风险（如隐私侵犯、空域违规），提出基本应对建议。 2. 能在模拟讨论中表达对技术伦理问题的看法，树立负责任的技术使用观。 教学重点、难点 重点 1. 掌握无人机的基本定义、主要组成部分及其功能作用。 2. 理解无人机在农业植保、应急救援、影视航拍等领域的典型应用。 难点 1. 理解无人机飞行控制系统中各传感器协同工作的原理。 2. 在真实情境中合理判断无人机使用的合法性与安全性边界。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、案例分析法 教具准备 多媒体课件、无人机实物模型、短视频资源、任务卡、小组讨论记录表 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：一场“空中救援”直播引发的思考【5分钟】 一、创设情境，激发兴趣 （一）、创设情境： 2023年某地发生山火，消防员无法进入危险区域，一架小型多旋翼无人机携带救生绳和急救包，精准飞抵被困人员所在位置并投放物资，画面清晰显示无人机悬停、下降、释放装置全过程。 1. 教师提问引导观察： - 同学们，你们看到了什么？这架“会飞的小盒子”是什么？ - 它是怎么做到不撞树、不掉下来，还能把东西准确放下去的？ - 如果没有它，搜救队员可能面临哪些困难？ 2. 预设学生回答示例： - 学生1：这是无人机，我之前在抖音看过类似视频。 - 学生2：它自己能飞，不用人操控着走。 - 学生3：它可能是靠摄像头和信号控制的，不然会撞树。 3. 教师顺势引入课题： - 正确！这就是我们今天要认识的新朋友——无人机。 - 它不是玩具，而是一种集飞行、传感、通信于一体的智能设备。 - 今天我们就化身“科技侦探”，一起揭开它的神秘面纱，看看它是如何成为现代生活的“空中助手”的。 （二）、展示无人机实物模型，进行感官互动 1. 教师将一台四轴无人机模型放置于讲台中央，缓慢旋转展示： - 请同学们仔细观察它的外形特征：有几个螺旋桨？机身是什么形状？有没有摄像头？电池在哪里？ 2. 邀请一名学生上台触摸模型，感受重量与材质： - 你摸起来感觉怎么样？轻还是重？外壳是塑料还是金属？ 3. 教师补充说明： - 这款模型虽不能飞行，但结构完整，包含主控板、电机、螺旋桨、电池、图传模块和云台，是真实无人机的缩小版。 - 真实无人机还配有GPS定位、避障雷达、红外热成像仪等高级功能。 4. 提出驱动性问题： - 为什么它能在空中稳定飞行而不翻倒？它的“大脑”在哪里？又是怎样知道该往哪飞的？ 1. 观看视频，聚焦关键画面细节。 2. 小组讨论并口头回答教师提问。 3. 上台触摸模型，描述触感与外观特征。 4. 思考并提出自己的疑问。 评价任务 观察专注：☆☆☆ 问题提出：☆☆☆ 表达清晰：☆☆☆ 设计意图 以真实社会事件为切入点，构建强烈的情感共鸣与认知冲突，激活学生已有经验；通过视听+触觉双重感官刺激，强化对无人机“实体存在”的感知，为后续抽象知识学习搭建具象桥梁。设置开放性问题链，引导学生主动思考技术背后的运行机制，培养信息敏感度与科学探究精神。 新知建构：拆解“空中精灵”的秘密【15分钟】 一、认识无人机的基本构成 （一）、完成“结构拼图”任务 1. 教师发放彩色打印卡片，每组一套，包含以下部件名称与图像： - 机架（框架） - 电机（含螺旋桨） - 电调（电子调速器） - 飞控板（主控芯片） - 电池（锂电池） - GPS模块 - 图传模块（摄像头+发射器） - 避障传感器（超声波/红外） 2. 每组领取一张空白“无人机结构图”，要求根据文字描述和图像匹配，将部件粘贴至对应位置。 3. 教师巡视指导，强调连接关系： - 电机连接电调，电调连接飞控板，飞控板接收遥控信号并控制电机转速。 - 电池为所有部件供电，电压稳定至关重要。 - GPS模块提供定位信息，帮助实现自动返航。 - 图传模块将实时画面发送给地面站，供操作者查看。 4. 任务完成后，教师组织“成果展示”环节： - 每组派代表上台讲解本组拼图结果，其他组可质疑或补充。 - 教师点评并总结核心结构： - “飞控板”是无人机的“大脑”，负责协调所有硬件工作。 - “电机+螺旋桨”是“四肢”，决定飞行姿态。 - “传感器”是“眼睛和耳朵”，感知环境变化。 - 引导学生填写《结构认知卡》： - 飞控板：__________ - 电机：__________ - 传感器：__________ - 教师强调：没有飞控板，无人机就是一堆零件；没有传感器，它就等于“盲飞”。 二、理解无人机的分类与应用 （一）、案例分析：三种无人机的“职业选择” 1. 教师投影三个典型案例，引导学生分类思考： - 案例1：某农场主用无人机喷洒农药，覆盖面积达200亩，效率比人工快10倍。 - 案例2：央视记者在冬奥会开幕式现场，使用无人机编队表演，组成“冰墩墩”图案。 - 案例3：城市交警用无人机巡查拥堵路段，实时回传路况，指挥调度更高效。 2. 教师提出问题： - 这三种无人机分别属于哪种类型？它们各自的优势是什么？ - 如果让你选一种去执行任务，你会选哪个？为什么？ 3. 学生分组讨论，教师巡回倾听，收集典型观点： - 预设回答1：案例1是农用无人机，适合大面积作业，省时省力。 - 预设回答2：案例2是航拍/表演类无人机，需要高精度编队控制，适合大型活动。 - 预设回答3：案例3是警用无人机，机动性强，可快速响应突发事件。 4. 教师归纳分类标准： - 按用途可分为：农业植保型、航拍摄影型、警用安防型、测绘勘探型、物流运输型等。 - 按结构可分为：多旋翼（四轴、六轴）、固定翼、垂直起降（VTOL）等。 - 按飞行高度可分为：低空（<100米）、中空（100–300米）、高空（>300米）。 5. 布置拓展任务： - 课后查阅资料，寻找一个你最感兴趣的无人机应用场景，下节课分享。 1. 分组拼图，动手组装结构图。 2. 小组讨论案例，归纳分类依据。 3. 代表发言，陈述观点。 4. 填写认知卡，内化知识。 评价任务 结构匹配：☆☆☆ 分类准确：☆☆☆ 观点表达：☆☆☆ 设计意图 通过“动手拼图”活动，将抽象的结构知识转化为可视化的操作过程，促进深度记忆；结合真实案例开展分类探究，培养学生从现象到本质的归纳能力；小组合作模式保障每位学生参与，提升协作与表达能力；任务延伸设计激发课外探究兴趣，实现课堂内外联动。 思维深化：谁在控制“天空之眼”？【10分钟】 一、模拟“飞行指令链”游戏 （一）、角色扮演：我是飞行指挥官 1. 教师将全班分为三组，分别扮演： - A组：飞行员（手持遥控器） - B组：飞控系统（负责解读指令） - C组：传感器团队（负责反馈环境信息） 2. 教师发布一条飞行指令： - “起飞至50米高度，向北飞行100米，悬停30秒，然后返回原点。” 3. 各组依次执行任务： - A组：读出指令，按下遥控器“起飞”按钮。 - B组：模拟飞控板接收信号，发出“启动电机”“调节姿态”指令。 - C组：模拟传感器检测风速、障碍物、高度变化，实时报告： - “前方10米有树木，建议左偏20度！” - “当前高度48米，接近目标高度，请减速。” - “已到达目标点，开始悬停。” 4. 教师引导反思： - 为什么不能只靠飞行员一个人？ - 如果传感器失灵，会发生什么？ - 飞控板如何保证飞行稳定？ 5. 总结： - 无人机的飞行是一个闭环控制系统： - 外部输入 → 飞控处理 → 执行动作 → 传感器反馈 → 再次调整。 - 这就是“智能预测”的核心逻辑——基于数据不断优化决策。 二、辨析“合法飞行”边界 （一）、情境判断题竞赛 1. 教师投影五道情境题，学生抢答： - 情境1：小明在机场附近用无人机拍摄飞机起飞画面。 - 情境2：李老师用无人机为学校操场全景拍照，用于宣传。 - 情境3：王阿姨用无人机给邻居晒在阳台的衣服拍照，发朋友圈。 - 情境4：某公司用无人机运送快递，穿过居民区送货。 - 情境5：学生在校园内使用无人机进行航拍社团活动。 2. 教师提问： - 哪些行为违反了《民用无人驾驶航空器系统安全管理规定》？ - 为什么？ 3. 学生讨论后举手作答： - 预设答案： - 情境1：违规，机场周边禁止飞行。 - 情境3：违规，侵犯他人隐私。 - 情境4：需申请许可，否则不可随意飞行。 4. 补充： - 国家规定：禁飞区包括机场、军事设施、政府机关、人群密集区。 - 飞行前必须注册登记，取得适航证。 - 严禁偷拍、窥探私人空间。 1. 分组角色扮演，模拟飞行流程。 2. 抢答判断题，说明理由。 3. 交流看法，形成共识。 4. 记录关键法规要点。 评价任务 协作配合：☆☆☆ 判断正确：☆☆☆ 规则认同：☆☆☆ 设计意图 通过角色扮演游戏，将复杂的控制逻辑具象化，让学生亲历“输入—处理—反馈”闭环，深刻理解智能系统的运作机制；结合真实法律情境，强化信息安全与社会责任意识，避免技术滥用，落实“信息社会责任”核心素养。 总结升华：从“会飞”到“懂世界”【5分钟】 一、回顾知识脉络 （一）、思维导图共建 1. 教师在黑板上绘制主干框架： - 核心词：无人机 → 结构 → 功能 → 应用 → 法规 2. 邀请学生依次补充分支： - 学生1：结构包括飞控板、电机、传感器…… - 学生2：功能有自动返航、避障、图传…… - 学生3：应用涵盖农业、交通、环保、娱乐…… - 学生4：法规要求注册、禁飞区、不得偷拍…… 3. 教师最终完善板书，形成完整思维导图。 二、发布“未来工程师”挑战任务 （一）、发布创意任务卡 1. 教师展示任务卡： - 任务名称：设计一款“校园守护无人机” - 任务要求： - 说明该无人机的主要功能（如：巡逻校园安全、提醒未戴口罩学生、协助垃圾分类清运） - 画出草图或写出设计方案简述 - 列出至少两个关键技术支撑（如：人脸识别、路径规划算法） - 提交方式：下节课前提交纸质方案或电子文档。 2. 教师鼓励： - 你们不仅是使用者，更是未来的创造者。 - 今天认识的每一个部件，都是明天改变世界的起点。 1. 参与思维导图构建，补充知识点。 2. 倾听任务要求，产生创作冲动。 3. 记录任务要点，准备课后设计。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 创意萌芽：☆☆☆ 任务明确：☆☆☆ 设计意图 通过师生共同构建思维导图，实现知识体系的可视化重构，帮助学生建立整体认知框架；发布富有挑战性的项目任务，激发创新潜能，引导学生从“被动接受”转向“主动创造”，为下一课时“无人机编程控制”埋下伏笔。 作业设计 一. 选择题 1. 以下关于无人机的说法，错误的是（ ） A. 无人机可以通过遥控器控制飞行 B. 无人机的“大脑”是飞控板 C. 无人机可以完全脱离地面控制独立飞行 D. 无人机常用于航拍、植保、救援等领域 2. 下列哪种情况属于非法飞行？（ ） A. 在公园上空拍摄风景照片 B. 在学校操场进行社团航拍活动 C. 在机场附近拍摄飞机起飞画面 D. 在自家屋顶试飞小型无人机 3. 无人机能够自动返航，主要依赖于（ ） A. 陀螺仪 B. GPS定位模块 C. 云台稳定器 D. 图传系统 4. 以下哪项不是无人机的常见结构部件？（ ） A. 电机 B. 电调 C. 电池 D. 显卡 5. 无人机飞行控制系统的核心是（ ） A. 传感器群 B. 遥控器 C. 飞控板 D. 螺旋桨 二. 填空题 1. 无人机的“眼睛”是__________，它能感知障碍物距离。 2. 无人机的“耳朵”是__________，用于接收遥控信号。 3. 无人机在飞行过程中，若遇到强风，会通过__________自动调整姿态。 4. 无人机在执行任务前，必须进行__________，否则不能合法飞行。 5. 无人机的飞行控制是一个__________系统，依靠反馈不断优化决策。 三. 简答题 1. 请简述无人机在农业植保中的优势，并举例说明。 __________________________________________________ __________________________________________________ 2. 为什么说“无人机不仅仅是玩具”？请结合本节课所学知识回答。 __________________________________________________ __________________________________________________ 3. 如果你要设计一款用于校园安全巡查的无人机，请写出你设想的两个功能及对应的技术支持。 功能1：_______________________ 技术支持：_____________________ 功能2：_______________________ 技术支持：_____________________ 【答案解析】 一. 选择题 1. C（无人机仍需一定控制，完全自主飞行需高级算法支持） 2. C（机场周边为禁飞区） 3. B（GPS提供定位，实现返航） 4. D（显卡是电脑部件，非无人机结构） 5. C（飞控板为核心控制器） 二. 填空题 1. 避障传感器（如超声波、红外） 2. 接收天线（或图传模块） 3. 飞控系统（或陀螺仪+加速度计） 4. 注册登记（或实名认证） 5. 闭环控制（或反馈控制） 三. 简答题 1. 优势：效率高、覆盖广、减少人力成本；举例：某果园使用无人机喷洒农药，一天完成100亩，相当于20人工作量。 2. 因为无人机集成了多种智能技术，可用于救援、监测、测绘等重要任务，具有公共服务价值，而非仅娱乐用途。 3. 功能1：自动识别未戴口罩的学生；技术支持：人脸识别+语音播报模块。 功能2：夜间巡逻并报警；技术支持：红外热成像+无线报警系统。 板书设计 认识无人机 什么是无人机？ 智能飞行设备，可远程操控或自主飞行 主要结构： 飞控板（大脑） 电机+螺旋桨（四肢） 传感器（眼睛耳朵） 电池（心脏） 教学反思 成功之处 1. 情境导入真实震撼，学生情绪投入度高，有效激发探究欲望。 2. “结构拼图”与“角色扮演”活动设计巧妙，学生动手动脑，参与度极高。 3. 任务驱动贯穿始终，从认识走向创造，实现素养落地。 不足之处 1. 部分学生对传感器工作原理理解仍较模糊，需在后续课程中加强实验演示。 2. 小组讨论时间略紧，个别小组未能充分表达观点，需优化时间分配。 3. 法规教育部分可增加模拟执法情境，增强代入感。 学科网（北京）股份有限公司 $