无人机创客教育进入创客课堂

多旋翼无人机也称多轴无人机，是指有2个以上旋翼轴的无人飞行器。它可以搭载云台，通过遥控方式进入到人们不容易进入的环境，执行相关工作。近几年来，多旋翼无人机发展迅速，在勘探、航拍、监控等领域都发挥着重要的作用。多旋翼无人机有体积小、质量轻、方便携带的特点，更是受到很多个人用户的青睐，越来越多人利用多旋翼无人机进行摄影、娱乐等。

多旋翼无人机不仅飞入寻常百姓家，更飞入了创客教育的课堂。它综合应用了硬件、软件的设计和制作，飞行技巧的操作，并且能够很好地与其他学科相结合，受到众多创客教育者的欢迎。

（一）认识多旋翼无人机

多旋翼无人机都具备以下6个基本组成部分，它们分别是：飞行控制系统、传感器、电机、桨叶、电子调速器和遥控器。

飞行控制系统固定在机架中间，是多旋翼无人机的大脑。与固定翼航模和直升机相比，多旋翼飞行器的飞控系统更加复杂，需要处理更多的数据。飞控系统的核心模块是惯性导航模块，负责计算并稳定多旋翼无人机的飞行姿态，有了它无人机才能够飞起来。

如果说机架中央的飞控系统是多旋翼无人机的大脑，那么传感器就是它的眼睛。通常，多旋翼无人机搭载有加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘、气压计等传感器，传感器负责感知外界的情况，转换为电信号传输给飞控系统。有了这些信息，无人机才能及时调整飞行姿态，才能够更好地飞行。

电机和桨叶是多旋翼无人机的动力来源，它们被固定在机架的轴上。根据轴的数量，可以分为三轴、四轴、六轴、八轴等类型，其中最常见的是四轴无人机。通常来讲，每1个轴上配备1副桨叶和电机，但也有例外的情况，三轴无人机的轴上就配备2副桨叶和电机。多旋翼无人机的桨叶分为正桨和反桨，通过不同的转向抵消力矩。电机为桨叶提供动力，让无人机可以做垂直、俯仰、翻滚、偏航、前后、侧向6个自由度的运动。

电子调速器主要用于控制电机的转动和停止。由于多旋翼无人机本身的特点，电子调速器的要求比较高，可以达到每秒钟调整无人机转速50次以上，才能让无人机处于稳定的飞行姿态。高速的电子调速器甚至可以让无人机受到冲击时仍能保持稳定状态。

最后一个组成部分是遥控器，它是操作者与无人机沟通的主要工具。遥控器通过Wi-Fi或红外遥控，有的无人机甚至用手机就能进行遥控。

（二）飞入课堂的多旋翼无人机

许多创客热衷于自己制作多旋翼无人机，他们会在市场上购买散装部件，组装成一架独一无二的无人机。热爱分享的创客们将无人机的飞行控制系统进行开源，方便其他人进行修改。创客运动为无人机飞入课堂创造了氛围。

众多学校和企业积极探索将多旋翼无人机作为教育的主题和工具，寻找教育的切入点。产品供应商将散装多旋翼无人机组件包装成创客教育套件，让孩子能够在课堂中体验并接触到创客文化。有的内容服务机构将Scratch与多旋翼无人机结合，学习多旋翼无人机知识；有的学校将学科学习与多旋翼无人机结合，帮助学生用无人机进行物理、生物等学科的研究性学习；还有的学校将多旋翼无人机与实用的科学技术相结合，利用多旋翼无人机进行职业教育。

北京寓乐世界科技教育有限公司首席创客于峰是一位资深的多旋翼无人机玩家，也是一位推动多旋翼无人机在创客教育中应用的实践者。于峰设计的面向小学高年级到初中的创客课程“翼飞冲天”已经在多个学校中展开，获得良好反响。

 “翼飞冲天”多旋翼无人机课程可以分为4个阶段，分别是玩起来、做起来、飞起来和用起来，让学生实现从感性体验到动手制作，并应用于实践的跨越。

第1个阶段“玩起来”。通过飞行模拟器体验多旋翼无人机的操作，让学生对无人机产生感性认识。在玩的过程中，学生对无人机的飞行动作产生兴趣，进一步学习认识多旋翼无人机的原理。这些知识和体验将能够在接下来的环节中帮助学生更好地学习知识。

第2个阶段“做起来”占到全部课程时间的50%以上，是课程学习的重点。在这一阶段学生需要通过各种不同工具组装1个无人机，进一步掌握多种工具的使用方法，提高创造和动手能力。

第3个阶段“飞起来”。学生的主要目标是熟悉多旋翼无人机的操作。课程以中国航空器拥有者及驾驶员协会（AOPA）颁布的多旋翼无人机驾驶员合格证作为这一阶段的课程大纲，让学生学会操控无人机进行指定航线和动作的飞行，更加深刻地认识前2个阶段学习的飞行原理。在这个阶段，学生还需要掌握安全操控多旋翼无人机的方法，培养正确使用工具的习惯。这不仅是学习的必需要求，更是成为创客的必备素质。

课程最后1个阶段是“用起来”，让学生能够学会用好多旋翼无人机。这个阶段设置“第一人称驾驶”等内容，学生在多旋翼无人机上安装好摄像机，通过VR眼镜对多旋翼无人机进行驾驶，完成特定任务。学生也可以参加如“空中机器人”等多旋翼无人机的相关比赛，进一步提高驾驶技巧。最后，多旋翼无人机还可以与其他学科整合，如在物理课上，学生可以让多旋翼无人机搭载传感器，用来学习牛顿第三定律。

通过这4个阶段的学习，于峰将各项创客工具和技能的使用整合到多旋翼无人机中，在学生的心中埋下创客的种子，等待它的开花和结果。