🛩️ 第 8 课 · 航空模块挑战日：飞行任务综合赛
模块：航空 ｜ 课时：45 分钟 ｜ 类型：项目评估
📖 讲义
模块：航空（总结性评估）｜ 课时：45 分钟 ｜ 类型：项目 / 比赛 教学法：EDP 综合应用 + 5E 之 Evaluate（评估）+ 项目评估
学习目标
完成本课后，你能够：
- 综合运用前 7 课所学的飞行原理、无人机系统与编程飞行技能，团队协作完成一次完整的飞行任务（穿越 + 定点投放 + 返航）。
- 执行飞行任务规划五步法（任务分解 → 航线设计 → 编程 → 试飞 → 优化），把一个复杂任务拆解为可编程的航线段。
- 进行合理的团队分工（飞行员 / 编程员 / 记录员 / 策略员），在限时压力下高效协作。
- 完成一份《飞行任务工程报告》，使用 KPT 复盘法（Keep / Problem / Try）系统总结得失。
- 回顾航空模块 8 课的知识与技能脉络，并迁移思考这些能力如何服务于你的 PBL 航天创意设计作品。
核心知识
本课是"做"的课，不是"听"的课。理论知识已在前 7 课铺好，今天只有三个工具要先装进工具箱：任务规划方法、团队分工策略、工程复盘方法。
一、飞行任务规划五步法
真实的无人机任务（航拍、巡检、植保、救援）和航天器任务一样，从来不是"飞起来再说"，而是先在地面把每一步想清楚。这套五步法本质就是 EDP（工程设计过程）的飞行版：
| 步骤 | 做什么 | 产出 |
|---|---|---|
| ① 任务分解 | 把"穿越+投放+返航"拆成一段段独立动作（起飞、平移、转向、穿越门、投放、降落） | 任务清单 |
| ② 航线设计 | 在场地草图上画出每段航线的关键航点（坐标、高度、动作），估算距离与悬停时间 | 航线草图 + 航点表 |
| ③ 编程 | 用 Tello EDU 指令（takeoff / fly / curve / flip / land 等）把航点翻译成代码 | 可执行程序 |
| ④ 试飞 | 低速、低高度试飞，观察每段执行情况，记录偏差 | 试飞记录 |
| ⑤ 优化 | 根据偏差调整坐标、高度、悬停时间，迭代回到第 ③ 步 | 优化后程序 |
💡 关键心法：航线设计时务必给每个障碍门、每个转向点留余量（高度多 20 cm、距离多 30 cm）。比赛现场电池电量、地面平整度、气流都会让无人机偏离程序值，"贴边飞"是最常见的撞机原因。
二、团队分工策略
| 角色 | 职责 | 关键能力 |
|---|---|---|
| 策略员（队长） | 总体规划、时间管理、决策取舍、对外沟通 | 全局观、决断 |
| 编程员 | 航线设计、代码编写、调试优化 | 编程、空间想象 |
| 飞行员 | 程序上传、起飞前检查、应急接管（如需手动） | 操作、应急反应 |
| 记录员 | 填写工程报告、记录试飞数据、计时 | 严谨、记录习惯 |
✅ 协作要点：四角分工但不分家——编程员写代码时策略员要一起在草图上确认航点；试飞时全员各就各位，记录员必须在每次飞行后立即填写数据，不能"赛后补"。真实航天工程中，"过程性记录"是评审硬指标，今天就要养成习惯。
三、KPT 复盘法
工程不是"做完就完"，而是"做完要想"。KPT 复盘法是一种简洁高效的反思工具，源自日本工程界，广泛用于研发团队：
- K — Keep（保持）：这次做得好的、下次要继续保持的做法。
- P — Problem（问题）：这次暴露的问题、踩到的坑、做得不够好的地方。
- T — Try（尝试）：基于上面的问题，下次想尝试的新做法（要具体、可执行）。
🏆 赛事对接：航天创意赛的答辩中，评委最爱问"你们遇到什么困难、怎么解决的"。KPT 复盘就是把这些"困难与解决"积累成素材的最好方法。今天的《飞行任务工程报告》会成为你期末作品包"研究日志"的第一份正式样本。
本课小结：航空模块 8 课回顾
恭喜，你已经完成了《空天科技探秘》的航空模块！回头看看这 8 课我们走过的路：
| 课次 | 主题 | 你掌握的核心能力 |
|---|---|---|
| 第 1 课 | 飞天梦启航 | 区分航空 / 航天，了解赛事与 PBL 任务 |
| 第 2 课 | 大气层与飞行环境 | 大气分层、气压测高（CanSat 原理） |
| 第 3 课 | 空气动力学基础 | 升力 / 阻力 / 伯努利原理 |
| 第 4 课 | 纸飞机与滑翔机 | 翼型、重心、滑翔比 |
| 第 5 课 | 无人机系统与模拟飞行 | 无人机六大系统、模拟器训练 |
| 第 6 课 | 无人机编程飞行（一） | Tello EDU 基础指令、航线编程 |
| 第 7 课 | 无人机编程飞行（二） | 进阶动作、投放任务 |
| 第 8 课 | 挑战日：综合赛 | 综合应用 + 工程复盘 |
这些能力如何迁移到航天模块和你的 PBL 作品？
- 空气动力学（第 3–4 课）→ 火箭气动设计、返回舱再入
- 大气与测高（第 2 课）→ 探空火箭、CanSat、卫星轨道衰减
- 系统思维与编程（第 5–7 课）→ 卫星载荷控制、北斗应用、自动化设计
- 工程复盘（第 8 课）→ 整个 PBL 项目的研究日志
🎤 下一站：航天模块（第 9–15 课）。我们将离开大气层，进入轨道力学、运载火箭、卫星系统、北斗导航的世界。你今天掌握的"任务分解、航线设计、工程复盘"方法，将原封不动地用在火箭弹道设计、卫星测控任务上——只是飞行环境从大气层内换到了太空。
延伸阅读
- 🎬 纪录片《 aerospatial 无人机竞速》（B 站搜"无人机 穿越机 比赛"）——感受专业穿越赛节奏
- 🌐 全国青少年航天创新大赛·无人机编程赛规则：http://nysic.declare.htgjjl.com （查阅赛项设置与评分维度）
- 📖 《工程思维入门》（或搜"系统工程 入门"）——理解大型工程如何分解与整合
- 📄 搜"DJI RoboMaster Tello EDU 编程指南"——复习指令库，为赛事进阶做准备
- 💡 搜"KPT 复盘法"——了解这一方法在科技公司中的实际应用案例
🔬 实践活动
第 8 课实践环节（45 分钟，全程） 🏆 本课是全国青少年航天创新大赛·无人机编程赛项的微缩模拟
活动目标
- 综合应用飞行原理与编程技能，团队协作完成一次"穿越—投放—返航"飞行任务。
- 体验真实竞赛节奏：限时规划、限时调试、两轮取最好成绩。
- 完成一份《飞行任务工程报告》，用 KPT 法复盘，养成过程性记录习惯。
器材清单
| 器材 | 数量 | 说明 |
|---|---|---|
| Tello EDU 无人机 | 每组 1 台（+1 台备用） | 课前充满电，桨叶防护罩已安装 |
| 编程电脑（装 Tello EDU IDE / Scratch / Python） | 每组 1 | 装好对应编程环境 |
| 障碍门（门框，约 60×60 cm） | 场地 2 个 | 见下方"场地搭建" |
| 投放目标区（地面同心圆） | 场地 1 个 | 见下方"场地搭建" |
| 投放物（乒乓球 / 轻质小球） | 每组 2–3 个 | 用胶带/魔术贴固定在无人机腹部 |
| 起降坪（A2 大小地垫 / 胶带划定） | 每组 1 块 | 标识起飞点 |
| 卷尺 / 量距绳 | 共用 1–2 | 课前量好场地，比赛时不再测 |
| 秒表 / 手机计时 | 共用 / 每组 1 | 计飞行时间 |
| 《飞行任务工程报告》 | 每组 1 份 | 见下方模板 |
| 评分表 | 裁判（教师）用 | 见素材清单 |
| 备用电池 / 充电区 | 集中 1 处 | 轮换充电 |
场地搭建说明（教师课前完成）
推荐场地：室内体育馆 / 空旷教室 / 走廊，面积至少 4 m × 6 m，净高 ≥ 2.5 m。
【起飞/降落坪 A】(0,0)
●
│
│ 段①：起飞 + 爬升至 1.2 m
│
┌────▼─────┐
│ 障碍门 1 │ 位置 (1.5, 1.0)，门框 60×60 cm，中心高 1.2 m
└────┬─────┘
│ 段②：穿越门 1 → 右转
│
┌────▼─────┐
│ 障碍门 2 │ 位置 (3.0, 1.0)，与门 1 同高，可斜置增加难度
└────┬─────┘
│ 段③：穿越门 2 → 飞向投放区
│
╭──────────▼──────────╮
│ ◎ 投放目标区 │ 位置 (3.5, 2.5)，同心圆 3 环
│ (外环 ⌀60 cm) │ 外环 1 分 / 中环 2 分 / 内环 3 分
│ (中环 ⌀30 cm) │
│ (内环 ⌀15 cm) │
╰──────────┬──────────╯
│ 段④：投放 → 转向返航
│
● 起飞坪 A（返回降落）障碍门搭建材料（任选其一）：
- 方案 A（推荐）：PVC 管四通接头 + 管材，拼成 60×60 cm 门框，轻便、撞到不伤机。
- 方案 B：纸箱挖洞，门洞 60×60 cm，立式放置（底部加重）。
- 方案 C：桌椅 + 彩色胶带，在两椅之间贴出方框轮廓（最省料，但"穿越"判定靠裁判目视）。
投放目标区：用彩色电工胶带在地面上贴三个同心圆（直径 60 / 30 / 15 cm），或打印 A0 同心圆海报铺地。
起降坪：用 A2 黑色地垫或胶带贴出 40×40 cm 方框，标"A"。
迷你赛规则
任务全程
起飞（A）→ 穿越障碍门 1 → 穿越障碍门 2 → 飞至投放区上方投放 → 返回降落（A）
评分公式（满分 100）
| 项目 | 分值 | 评分细则 |
|---|---|---|
| 任务分（60 分） | ||
| 成功起飞并爬升至规定高度 | 5 | 高度 1.0–1.5 m 视为达标 |
| 穿越障碍门 1 | 15 | 完整穿过门框，未碰门 |
| 穿越障碍门 1（碰到门框但通过） | 8 | 鼓励通过，区分硬度 |
| 穿越障碍门 2 | 15 | 同上 |
| 穿越障碍门 2（碰到门框但通过） | 8 | |
| 投放物落在目标区 | 6 / 12 / 18 | 外环 6 / 中环 12 / 内环 18 |
| 成功返回并降落至起降坪 | 7 | 完全在方框内；压线 4 分 |
| 时间分（20 分） | 完成全程用时（秒） | |
| ≤ 30 s | 20 | |
| 31–45 s | 15 | |
| 46–60 s | 10 | |
| > 60 s 或未完成全程 | 0 | |
| 编程质量分（20 分） | 评审程序代码（教师课后复审） | |
| 任务分解清晰、航点合理 | 8 | 看航线草图与代码注释 |
| 代码结构清晰、有注释 | 6 | 模块化、命名规范 |
| 有试飞迭代记录（≥2 版） | 6 | 看工程报告"试飞记录"栏 |
判罚规则：
- 每组有 2 次正式飞行机会，取较好一次计入成绩。
- 飞行中坠机/翻倒且无法继续：本次飞行结束，按已完成任务段记分。
- 手动接管（用手扶正、重新放飞）该段任务记 0 分。
- 超时：单次飞行限时 90 秒，超时即停，按已完成段记分。
- 平局时以"编程质量分"高者优先。
活动流程（5 个 Phase）
Phase 1：规则讲解与策略讨论（5 min）🎤✅
- 教师讲解规则、场地、评分公式（3 min，配合场地走位演示）。
- 各组领取工程报告，立即填写"任务分解 + 航线草图"框架（2 min）。
Phase 2：任务分解与编程（10 min）✅
各组按"五步法"前两步推进：
- 在工程报告上画航线草图（标注关键航点坐标）。
- 编程员编写程序，先做"干跑"（dry run）——在地面 mentally 走一遍代码逻辑，确认无致命错误。
- 策略员统筹时间，确保至少留出试飞时间。
Phase 3：试飞与调试（10 min）✅
- 各组到指定试飞位试飞，低速、低高度先跑通全程。
- 每次试飞后记录员立即填写"试飞记录"（版本号、偏差、调整）。
- 至少完成 2 版迭代（V1 → 发现问题 → V2 优化）。
- 💡 试飞重点是找偏差：飞太远/太近？高度不够/太高？转向角度偏差？投放时机？
⚠️ 试飞也要守安全规则：桨叶防护罩不摘、人员远离、一人一机起飞。
Phase 4：正式比赛（10 min）🏆✅
- 按抽签顺序各组上场，每组 2 次机会。
- 裁判（教师）现场判分，记录员抄录成绩。
- 未上场组在观众区安静观摩，禁止干扰其他组飞行（干扰将扣本组分）。
Phase 5：复盘总结（10 min）✅🎤
- 各组完成《飞行任务工程报告》剩余部分（5 min）。
- 用 KPT 法填写复盘栏（3 min）。
- 每组派 1 人分享 1 条"Keep"和 1 条"Try"（每组 30 秒，2 min）。
- 教师宣布成绩、颁发"挑战日"奖项（见下方）。
🏆 挑战日奖项（仪式感）：
- 飞行冠军：总分第一
- 精准投放奖：投放分最高
- 极速奖：时间分最高
- 工程之星：编程质量分最高
- 最佳团队：协作最顺畅（由各组互投）
《飞行任务工程报告》模板
每组 1 份，全程填写，赛后上交。这份报告是你期末 PBL"研究日志"的样本。
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 飞行任务工程报告 · 第 8 课挑战日 │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ 团队：__________ 日期：__________ │
│ 成员与分工： │
│ 策略员：__________ 编程员：__________ │
│ 飞行员：__________ 记录员：__________ │
│ │
│ 【一、任务规划】 │
│ 任务分解（列出 6–8 个动作段）： │
│ 1. ____________ 5. ____________ │
│ 2. ____________ 6. ____________ │
│ 3. ____________ 7. ____________ │
│ 4. ____________ 8. ____________ │
│ │
│ 航线草图（贴图区 / 手绘）： │
│ ┌───────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ └───────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 【二、程序设计】 │
│ 程序版本：V1 □ V2 □ V3 □ │
│ 关键航点坐标（起飞点为原点，单位 cm）： │
│ 门 1 入口：(___, ___) 高度 ___ │
│ 门 2 入口：(___, ___) 高度 ___ │
│ 投放点： (___, ___) 高度 ___ │
│ 返航转向点：(___, ___) │
│ │
│ 程序代码（关键段 / 截图粘贴）： │
│ ┌───────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ └───────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 【三、试飞记录】（至少 2 版） │
│ 版本 | 飞行情况 | 发现的问题 | 调整措施 │
│ V1 | | | │
│ V2 | | | │
│ V3 | | | │
│ │
│ 【四、问题诊断】 │
│ 试飞中最主要的偏差是：__________ │
│ 可能原因（多选）： │
│ □ 航点坐标不准 □ 高度不足 □ 电量影响 │
│ □ 气流干扰 □ 投放时机 □ 转向角度 │
│ □ 其他：__________ │
│ │
│ 【五、最终成绩】 │
│ 第 1 次：任务__ + 时间__ + 编程__ = __ 分，用时 __s │
│ 第 2 次：任务__ + 时间__ + 编程__ = __ 分，用时 __s │
│ 最终成绩（取较好）：____ 分 │
│ │
│ 【六、KPT 复盘】 │
│ K (Keep 保持)： │
│ ____________________________________________ │
│ P (Problem 问题)： │
│ ____________________________________________ │
│ T (Try 下次尝试)： │
│ ____________________________________________ │
│ │
│ 【七、一句话感想】 │
│ 今天我学到的最重要的一件事： │
│ ____________________________________________ │
└─────────────────────────────────────────────────────┘讨论问题（赛后交流）
- 你们组在"五步法"中哪一步花的时间最多？是规划还是调试？这说明什么？
- 比赛中最大的不确定性来自哪里？（电池？气流？程序？场地？）真实航天任务如何应对不确定性？
- 如果再给你们 10 分钟，最想优化哪个环节？为什么？
- 投放环节和航天器的"载荷分离"（如卫星释放、返回舱开伞）有什么相似之处？
⚠️ 安全提示（无人机室内飞行 · 重要）
- 桨叶防护罩全程不摘——这是室内飞行最关键的一道防护。
- 人员退至飞行区外：飞行时除飞行员外，所有人站在划定的"观众区"，禁止伸手、伸头进飞行路径。
- 一机一起飞：同一时间同一区域只允许一台无人机起飞，避免空中相撞。
- 电量管理：起飞前确认电量 ≥ 50%；电量 < 30% 立即停飞换电池；备用电池集中充电，由教师/专人管理。
- 桨叶朝下放置：无人机不用时放在起降坪上，桨叶不得朝向人。
- 异常立即降落：听到异常声音、看到姿态异常、或无人机失控，飞行员立即触发紧急降落（或手动扶正——务必先关闭电机）。
- 远离易损物：场地周边的投影仪、灯、电脑、玻璃窗要移开或遮挡。无人机撞碎灯泡是室内飞行最高发事故。
- 不追逐掉落的无人机：若坠机，先等桨叶完全停转再捡起，避免割伤。
💡 赛前一句话纪律：飞行员是场上唯一可以触碰飞行中无人机的人；其他人发现异常，报告而非自己上手。
✏️ 学生任务单
姓名：__________ 班级：__________ 团队：__________ 本课任务单与《飞行任务工程报告》配合使用，课前发、赛后交。
课堂任务（当堂完成）
任务 1：飞行任务工程报告（核心产出，全程填写）
与组员协作完成《飞行任务工程报告》（见实践活动模板），重点把以下三栏填扎实：
1.1 任务规划栏（Phase 2 完成）
把"穿越 + 投放 + 返航"分解成至少 6 个动作段，按执行顺序填写：
| 序号 | 动作描述 | 关键参数（坐标/高度/距离） |
|---|---|---|
| 1 | 起飞 + 爬升 | 高度 ____ cm |
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 | ||
| 6 | ||
| 7 | ||
| 8 | 返回降落 |
✅ 航线草图：在报告背面或贴图区画出本场飞行的航线俯视图（标注起飞点、两门位置、投放区）。
1.2 试飞记录栏（Phase 3 完成，至少 2 版）
| 版本 | 飞行情况（成功/失败/部分） | 主要偏差 | 调整措施 |
|---|---|---|---|
| V1 | |||
| V2 | |||
| V3（如有） |
💡 提示：试飞记录是"编程质量分"的评分依据，没有迭代记录 = 这部分直接丢分。
1.3 KPT 复盘栏（Phase 5 完成）
| 类别 | 内容（至少 1 条，要具体） |
|---|---|
| K — Keep（保持） | |
| P — Problem（问题） | |
| T — Try（下次尝试） |
✅ 完成后由记录员整理上交，计入本课成绩。
任务 2：比赛策略快答（Phase 1 讨论时完成，2 分钟）
小组快速达成共识，写在报告空白处：
我们组优先保证完成哪个任务段？（穿越 / 投放 / 返航）答：__________ 理由：________________________________
时间策略：求稳（慢但全完成）还是求快（冲速度分）？答：__________
如果第 1 次飞行失败，第 2 次的策略调整是：__________
任务 3：赛后即时反思（Phase 5，口头分享准备）
准备一条 30 秒口头分享，回答下面任一问题（教师抽问）：
- "今天我们组最自豪的一个决定是 ________。"
- "如果重来一次，我会改变 ________。"
- "我发现 ________ 比想象的难/容易。"
课后任务
必做
航空模块总结反思（≥200 字，写在下方或单独附页）
回顾航空模块 8 课（第 1–8 课），回答以下三个问题：
- ① 我最深刻的一个知识点或一次动手体验是什么？为什么深刻？
- ② 我觉得自己掌握得最扎实的技能是什么？最需要继续提升的是什么？
- ③ 我的 PBL 项目（航天创意设计作品）能用到航空模块的哪些知识和技能？至少列 3 项，并说明怎么用。
我的反思：
航空 → 航天 能力迁移表 🏆
把你在航空模块学到的能力，对应到即将开始的航天模块（第 9–15 课）：
我学到的能力 可能对应的航天应用 例如：气压测高（第 2 课） 探空火箭高度反推、CanSat 测高 研究日志归档：把今天的《飞行任务工程报告》拍照存档到你的 PBL 项目文件夹，它将是你期末作品包"研究日志"的第一份正式记录。🏆
选做 💡
- 赛事进阶调研：登录全国青少年航天创新大赛官网，找到"无人机编程赛"或相关赛项的规则文件，记录下：今天我们的迷你赛和真实赛项在任务、时长、评分上的 3 个不同点。
- 优化你的程序：如果今天成绩不理想，课后用模拟器或纸面演练再优化一版航线，下节课开课前与组员讨论。
- 观察真实工程：搜索"大疆 植保无人机 航线规划"或"顺丰 无人机配送 航线"，看看真实工业无人机如何做任务规划，写 100 字观察笔记。
自评（✔ / ✘）
| 本课目标 | 达成 |
|---|---|
| 完整参与飞行任务（规划+编程+试飞+比赛） | |
| 任务分解至少 6 段，航线草图清晰 | |
| 试飞记录至少 2 版迭代 | |
| 完成 KPT 复盘（K/P/T 各至少 1 条） | |
| 工程报告按时上交 | |
| 团队分工明确，协作顺畅 | |
| 全程遵守无人机室内飞行安全规范 |
团队互评（可选，教师组织）
请你对队友本次比赛中的表现打分（1–5 分）并说明：
| 队友 | 分工完成度（1–5） | 协作态度（1–5） | 一句话评价 |
|---|---|---|---|
🎤 互评结果仅用于团队反思，不计入个人成绩。
👨🏫 教师参考
课时概览
本课是航空模块（第 1–8 课）的收官课与总结性评估。学生要用前 7 课积累的全部能力（飞行原理、无人机系统、编程飞行）完成一次限时飞行任务，并通过《飞行任务工程报告》进行工程复盘。
本课的设计意图有三：
- 评估——用一场真实任务检验学生综合能力，比纸笔测验更能反映 PBL 学习成果。
- 仪式感——"挑战日"名称 + 奖项设置，给学生竞赛体验，对接全国青少年航天创新大赛·无人机编程赛。
- 承上启下——通过 8 课回顾和能力迁移表，让学生看到航空模块如何服务于航天模块和 PBL 作品。
成败关键：时间极紧（45 分钟内要完成讲解+规划+试飞+比赛+复盘五件事），场地与器材必须课前全部就绪，课堂上一分钟都不能浪费在调试设备上。
时间分配表（45 分钟，精确管理）
比赛课时间是最紧的，建议教师全程用计时器控场，每个 Phase 到点即切换。
| 时间 | 环节 | 内容 | 形式 | 控时要点 |
|---|---|---|---|---|
| 0–5 min | 🎤 Phase 1 规则讲解 + 策略讨论 | 场地走位演示、评分公式、各组领报告、填策略 | 讲授+小组 | 教师场地内走一遍流程，3 分钟讲完，留 2 分钟各组填策略 |
| 5–15 min | ✅ Phase 2 任务分解 + 编程 | 航线草图、写程序、干跑检查 | 小组 | 巡视提醒"留试飞时间"；到点必须停笔进试飞 |
| 15–25 min | ✅ Phase 3 试飞 + 调试 | 各组试飞，至少 2 版迭代 | 小组 | 多组可并行试飞（分试飞位）；提醒记录员即时记录 |
| 25–35 min | 🏆 Phase 4 正式比赛 | 抽签上场，每组 2 次 | 比赛 | 裁判计时判分；未上场组在观众区安静观摩 |
| 35–45 min | ✅ Phase 4.5 复盘 + 颁奖 | 补完报告 + KPT + 分享 + 颁奖 | 小组+讲授 | 颁奖不超过 2 分钟；课后任务口头布置 |
⏱ 若设备故障或时间严重不足的应急方案：把"每组 2 次"降为"每组 1 次"；试飞位压缩到 1 轮；复盘环节的分享改为课后书面。绝不能砍掉复盘环节——那是本课的教学核心。
教学设计（EDP + 5E 对应）
本课是 EDP（工程设计过程）的完整一轮闭环，同时也是 5E 的 Evaluate（评估）阶段。
| EDP 环节 | 本课对应 | 5E 对应 |
|---|---|---|
| Ask（提问） | 任务是什么？规则是什么？ | Engage（Phase 1） |
| Imagine（构思） | 策略讨论、任务分解 | Explore（Phase 1–2） |
| Plan（计划） | 航线设计、航点坐标、分工 | Explore（Phase 2） |
| Create（制作） | 编写程序 | Explain/Elaborate（Phase 2） |
| Test（测试） | 试飞 + 调试 + 比赛迭代 | Elaborate（Phase 3–4） |
| Improve（改进） | 复盘、KPT、优化思路 | Evaluate（Phase 5） |
重难点与突破策略
重难点 1：时间管理（最容易翻车）
- 学生困难：编程员沉迷调代码，试飞时间被挤掉；或试飞耗尽电量，正式比赛没电。
- 突破：① 教师每 3 分钟报一次时间；② 策略员就是"时间队长"，专职盯进度；③ 强制规则——Phase 2 结束前必须完成 V1 程序（哪怕粗糙），Phase 3 必须试飞至少 1 次；④ 电量红线：试飞用电不得超过 2 块电池，正式比赛至少留 1 块满电电池。
重难点 2：设备故障应对
- 学生困难：无人机连不上、程序跑飞、桨叶损坏，导致慌乱、互相指责。
- 突破：① 课前备好"备用机+备用电池+备用桨叶"，由教师统一管理；② 建立"故障 30 秒规则"——故障超过 30 秒换备用机，不现场大修；③ 教师课前给每组做一次"起飞自检"（电机转、能连接、能起飞悬停 5 秒）。
重难点 3：公平性
- 学生困难：试飞位不同导致各组条件不一致；裁判主观判分争议。
- 突破：① 试飞位和比赛位严格分离，比赛用统一场地；② 评分细则量化（穿越与否、投放落点环数都是客观标准），主观分（编程质量）课后统一复审；③ 比赛顺序抽签决定；④ 碰门判定以"门框是否位移"为准，避免争议。
重难点 4：从"玩"到"复盘"的转化
- 学生困难：比赛完兴奋/失落，难以沉下心写报告和 KPT。
- 突破：① 提前把报告框架发下去，全程填写（不是赛后补）；② 强调"工程报告占总成绩的 20%（编程质量分）"，让学生意识到记录本身就在得分；③ KPT 三栏给具体范例（见参考答案），避免学生写空话。
常见问题（FAQ）
Q1：某组无人机起飞前发现没电 / 充不上电怎么办？
启动"故障 30 秒规则"：直接换备用机或备用电池，不现场排查充电问题。若备用也耗尽，允许该组借用其他组已完成比赛的无人机（但程序要重新上传）。绝不让任何一组因设备问题而无法参赛——这是底线。
Q2：程序跑飞了，无人机撞墙/撞障碍怎么办？
飞行员立即触发紧急停止/降落，或果断关闭电机（按电源键 3 秒）。所有人不要慌张去抓飞行中的无人机——等桨叶停转再捡。检查桨叶和电机是否损坏，损坏则换备用件。该次飞行按"未完成"记分，可启用第 2 次机会。
Q3：某组时间不够，V1 程序都没写完就要比赛怎么办？
允许"降级参赛"——简化任务（比如只穿越 1 个门 + 降落），按完成段记分。完成比完美重要，这正是真实工程的取舍。教师可帮该组快速决策"保哪几段"。
Q4：学生对裁判判分有争议（比如"我明明穿过了门"）？
现场以"门框是否位移"为客观标准——门框动了说明碰到了，按碰门分记；没动说明穿过了。如仍有争议，可看试飞/比赛录像（建议教师全程录像）。提醒学生：真实航天任务的判据也都是客观可复现的，不是靠感觉。
Q5：有学生怕无人机、不敢碰怎么办？
不勉强。可让其担任记录员或策略员——同样是工程团队不可或缺的角色。可在课后单独陪他/她用模拟器或低速试飞建立信心，不要在全班面前施压。
Q6：奖项发完，落败组情绪低落怎么办？
强调"工程报告 + KPT"才是本课最大收获，而非名次。可设"最大进步奖""最佳复盘奖"等过程性奖项，认可非速度维度的优秀。课后单独鼓励。
参考答案与优秀策略
优秀任务策略（供教师点评时引用）
策略 A：稳中求胜型（推荐基础组）
- 分解：起飞→爬升1.2m→直行过门1→小幅右移→直行过门2→飞至投放点上方→投放→转向→返航降落
- 关键：每个航点高度统一保持 1.2 m，速度用默认值，投放前悬停 1 秒再投。
- 适用：编程能力一般的组，目标是稳稳完成全程。
策略 B：精准投放型（推荐编程强组）
- 在投放点上增加 2 秒悬停 + 微调 x/y 坐标，确保投在内环。
- 投放机制：用 Tello 的
fly加速 + 投放物靠惯性脱落（或用舵机/魔术贴方案）。 - 适用：追求投放分（18 分）拉差距的组。
策略 C：极速型（推荐高手组冲刺时间分）
- 用
curve曲线飞行代替多段fly，一次性弧形过两门，减少转向悬停。 - 风险高，撞机概率大，需要充分试飞。
- 适用：追求 20 秒内完成、拿满时间分 20 的组。
KPT 复盘范例（分享时示范用）
- K（保持）：我们试飞了 3 版，每次都记录了偏差，这让我们能精准修正坐标。
- P（问题）：投放时机总是偏早，球落在目标区前方。
- T（尝试）：下次在投放前增加 1 秒悬停，并提前 20 cm 触发投放指令。
评分参考（典型表现）
| 组别表现画像 | 大致总分区间 |
|---|---|
| 穿越两门 + 内环投放 + 40s 完成 + 报告完整 | 90–100 |
| 穿越两门 + 中环投放 + 50s + 报告较完整 | 70–85 |
| 穿越 1 门 + 外环投放 + 60s + 报告一般 | 50–65 |
| 起飞后撞机未完成 + 报告认真 | 30–45（编程分兜底） |
差异化教学建议
- 基础薄弱组：允许简化任务（如只过 1 门 + 降落），关键是走完"五步法"和写报告。教师可给"半成品航线草图"作为脚手架。
- 学有余力组：鼓励尝试曲线飞行（
curve）、双投放物策略、或在程序中加入高度补偿（电量低时升力不足，主动加 10 cm）。可作为"附加挑战"。 - 对编程特别感兴趣的学生：引导其课后研究 Tello 的 SDK 高级指令（如
rc控制、mission pad 漫游），为参加真实赛事做准备。 - 对管理/策略感兴趣的学生：让其担任策略员，引导思考"系统工程"——大工程（如长征火箭发射）也是这样分解任务、分配资源、管理风险的。
赛事对接说明 🏆
本课是航空模块最直接的赛事对接点：
- 赛项模拟：全国青少年航天创新大赛设有无人机编程赛/任务赛赛项，本课的"穿越+投放+返航"是其任务设计的微缩版。学生今天体验到的"限时、两轮、评分、判罚"节奏，就是真实比赛节奏。
- 过程性记录训练：《飞行任务工程报告》延续第 2–7 课对"过程性记录"的训练，对接赛事"研究日志"评审维度。期末作品包要求"答辩 PPT + 研究日志"，今天的报告就是研究日志的样本。
- 团队协作评估：四角分工（策略/编程/飞行/记录）对应真实赛事团队的角色分工。航天创意赛评审五维之一就是"团队协作"，今天就有意识地训练。
- 竞赛心态：让学生提前经历"紧张—失误—调整—完成"的完整情绪周期，培养竞赛心理素质。课后引导反思"如何与压力共处"，这是答辩和现场赛的关键软实力。
- PBL 衔接：能力迁移表让学生意识到——航空模块学的"任务分解、航线规划、迭代调试、工程复盘"是通用工程能力，可直接迁移到航天模块的火箭弹道、卫星载荷、北斗应用设计中。
比赛场地搭建详说明
建议课前 1 天或课前 30 分钟完成搭建，并自行用一台无人机跑一遍流程，验证可行性。
场地尺寸：最小 4 m × 6 m，推荐 5 m × 7 m。净高 ≥ 2.5 m。
障碍门（2 个）搭建方案：
- 方案 A（推荐，约 30 元/个）：PVC 排水管（⌀ 20mm）+ 四通/弯头接头，拼成 60×60 cm 门框，底部加一段直管插入装沙的塑料瓶做底座。优点：轻、撞到不伤机、便宜。
- 方案 B（零成本）：找两个纸箱，挖 60×60 cm 洞，立放。底部加重物压稳。
- 方案 C（最简）：两把椅子背对背，椅背间贴彩色电工胶带形成门框轮廓。裁判目视判定穿越。
门的位置：门 1 在 (1.5, 1.0)，门 2 在 (3.0, 1.0)，门 2 可旋转 30° 斜置增加难度（区分度高）。门框中心高度 1.2 m（地垫面起算）。
投放目标区：用彩色电工胶带在地垫上贴 3 个同心圆（外 ⌀60、中 ⌀30、内 ⌀15 cm），不同颜色区分环。或打印 A0 同心圆海报铺地，用胶带固定边缘。位置 (3.5, 2.5)。
起降坪：40×40 cm 方框，黑色地垫或胶带，标"A"。
观众区：场地长边外 1.5 m 用胶带划线，非飞行人员在线外。
充电区：远离飞行区，桌面铺绝缘垫，集中放充电器和备用电池，由 1 名学生或教师管理。
航空模块 8 课总结（教师教学反思要点）
完成第 8 课后，建议教师做一次模块级反思，为航天模块教学调整提供依据：
| 反思维度 | 关注点 |
|---|---|
| 知识掌握 | 学生在气压测高、升力原理、无人机系统三块哪个最扎实？哪个最薄弱？薄弱点是否影响航天模块？ |
| 技能迁移 | 学生能否把"任务分解→编程→试飞→迭代"这套方法内化？今天的工程报告质量如何？ |
| PBL 推进 | 各组的 PBL 选题是否在航空模块中找到了支撑点？有没有组陷入"航空模块和我的航天项目无关"的误区？ |
| 赛事对接 | 哪些学生表现出明显的赛事潜力（动手、编程、答辩）？可否重点培养？ |
| 团队动态 | 哪些组协作顺畅？哪些组有矛盾？需不需要在航天模块前调整分组？ |
| 教学改进 | 8 课中哪一课效果最好？哪一课时间不够或内容偏难？航天模块要不要做对应调整？ |
💡 建议：把本次《飞行任务工程报告》的优秀样本（征得学生同意后）留存，作为下一届学生第 8 课的范例素材，形成教学资产积累。
课前准备清单
- [ ] 场地搭建完成（障碍门 2 个、投放区、起降坪、观众区划线）——课前自跑一遍流程验证
- [ ] Tello EDU 无人机：每组 1 台 + 全班备用 2 台，全部充满电，桨叶防护罩安装到位
- [ ] 备用电池：每组至少 2 块，集中充电区就绪
- [ ] 备用桨叶：全班 2–3 副（撞机是高发事故）
- [ ] 编程电脑：每组 1 台，Tello EDU 编程环境（Scratch / Tello EDU App / Python）测试可运行
- [ ] 投放物（乒乓球或轻质小球）每组 2–3 个，魔术贴/胶带固定方案验证
- [ ] 《飞行任务工程报告》打印件每组 1 份
- [ ] 学生任务单每人 1 份
- [ ] 评分表（教师用）打印，计时器/秒表就绪
- [ ] 奖状或小奖品（"挑战日"奖项）准备就绪
- [ ] 全程录像设备（手机/平板三脚架）——用于判分争议复核，也作为教学素材存档
- [ ] 安全预案：场地周边易损物（灯、投影仪、玻璃）移开或遮挡；急救包备用
附：现场判分速记表（教师用）
| 组别 | 第 1 次任务分 | 第 1 次用时 | 第 2 次任务分 | 第 2 次用时 | 最佳任务分 | 最佳时间分 | 编程质量分 | 总分 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | |||||||||
| 2 | |||||||||
| 3 | |||||||||
| 4 | |||||||||
| 5 | |||||||||
| 6 |
编程质量分（20 分）课后复审工程报告和代码后统一填写，现场只评任务分和时间分。
📋 素材清单
课前准备（教师）
视频 / 多媒体
| 素材 | 用途 | 来源 |
|---|---|---|
| 1 分钟"挑战日"开场短片（无人机穿越赛剪辑） | 营造竞赛氛围 | B 站搜"无人机 穿越机 比赛"或 RoboMaster 剪辑 |
| 全国青少年航天创新大赛·无人机赛项介绍（如有） | 赛事对接，2 分钟内 | http://nysic.declare.htgjjl.com |
| 教师场地走位演示录像（自录，1 分钟） | Phase 1 讲解场地与流程 | 课前自录 |
文档（打印）
| 文档 | 份数 | 说明 |
|---|---|---|
| 《飞行任务工程报告》 | 每组 1 | 见实践活动模板，A4 双面 |
| 学生任务单 | 每人 1 | |
| 迷你赛规则一图通（A4） | 每组 1 | 场地图 + 评分公式浓缩版，贴在每组桌上 |
| 现场判分速记表 | 教师 1 | 见教师参考附表 |
| 奖状（"挑战日"5 个奖项） | 5 张 | 飞行冠军 / 精准投放 / 极速 / 工程之星 / 最佳团队 |
软件 / 链接
| 资源 | 用途 |
|---|---|
| Tello EDU 编程环境（Scratch3 / Tello EDU App / Python + djitellopy） | 编写飞行程序 |
| 大赛官网 http://nysic.declare.htgjjl.com | 课后赛事调研 |
| DJI Tello EDU 官方编程文档 | 课后进阶，搜"Tello EDU SDK" |
器材清单（按组配置）
| 器材 | 型号 / 规格 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| Tello EDU 无人机 | 大疆 Tello EDU | 每组 1 台 + 全班备用 2 台 | 课前充满电，桨叶防护罩安装 |
| 备用电池 | Tello 专用电池 | 每组 2 块 | 集中充电区轮换 |
| 备用桨叶 | Tello 专用 | 全班 2–3 副 | 撞机高发，必备 |
| 编程电脑 | 笔记本 / 平板 | 每组 1 | 预装编程环境 |
| 投放物 | 乒乓球 / 轻质小球 | 每组 2–3 | 用魔术贴或胶带固定腹部 |
| 投放固定材料 | 魔术贴 / 双面胶 | 共用若干 | 可拆卸、不影响飞行 |
💡 采购建议：Tello EDU 单台约 700–800 元（教育版），若已有学校机房设备可直接复用。桨叶防护罩必备（约 30 元/套）。乒乓球几元一打。全班 6 组的核心增量成本主要是电池和桨叶，约 200–300 元。
场地搭建材料清单
| 材料 | 规格 | 数量 | 用途 | 替代方案 |
|---|---|---|---|---|
| PVC 排水管 | ⌀ 20mm | 每门约 6m（2 个门） | 障碍门框 | 纸箱挖洞 / 椅子+胶带 |
| PVC 四通 / 弯头接头 | ⌀ 20mm | 每门 4 个 | 门框连接 | — |
| 沙瓶 / 配重底座 | 500ml 矿泉水瓶装沙 | 每门 1 | 门框稳固 | 桌腿固定 |
| 彩色电工胶带 | 多色（红/黄/蓝） | 2–3 卷 | 投放区同心圆、起降坪、观众区划线 | 粉笔（室外） |
| A0 同心圆海报（可选） | 60×60 cm 同心圆 | 1 张 | 投放目标区，替代胶带贴 | 胶带现场贴 |
| 黑色地垫 / A2 卡纸 | 40×40 cm | 每组 1 | 起降坪 | 胶带贴方框 |
| 卷尺 | 5m | 1–2 把 | 课前量场地 | 量距绳 |
| 三脚架 + 手机 | — | 1 套 | 全程录像（判分复核 + 教学素材） | 平板固定支架 |
💡 省料方案：如果预算紧张，障碍门用"两把椅子 + 彩色胶带"方案（零成本），裁判目视判定穿越。投放区用粉笔（室外）或彩色胶带（室内）。
评分表模板（教师用，可打印）
┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 第 8 课 · 飞行任务综合赛 · 评分表 │
├───────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 组别：______ 队员：__________________________ │
│ │
│ 【第 1 次飞行】 │
│ □ 起飞达标 (5) □ 门1 穿越 (15) / 碰门 (8) / 未过 (0)│
│ □ 门2 穿越 (15) / 碰门 (8) / 未过 (0) │
│ □ 投放：内环 (18) / 中环 (12) / 外环 (6) / 未中 (0) │
│ □ 返航降落：在框 (7) / 压线 (4) / 未落框 (0) │
│ 任务分小计：____ /60 │
│ 用时：____ s → 时间分：□20 □15 □10 □0 │
│ 第 1 次小计（任务+时间）：____ /80 │
│ │
│ 【第 2 次飞行】 │
│ （同上结构） │
│ 任务分小计：____ /60 │
│ 用时：____ s → 时间分：□20 □15 □10 □0 │
│ 第 2 次小计（任务+时间）：____ /80 │
│ │
│ 【最佳一次（任务+时间）】：____ /80 │
│ │
│ 【编程质量分（课后复审）】 /20 │
│ · 任务分解清晰、航点合理 (8)：____ │
│ · 代码结构清晰、有注释 (6)：____ │
│ · 试飞迭代记录≥2 版 (6)：____ │
│ │
│ 【总分】：____ /100 排名：____ │
│ │
│ 裁判签名：__________ 日期：__________ │
└───────────────────────────────────────────────────────────────┘奖项设置（"挑战日"仪式感）
| 奖项 | 评选标准 | 数量 |
|---|---|---|
| 🏆 飞行冠军 | 总分第一 | 1 |
| 🎯 精准投放奖 | 投放分最高 | 1 |
| ⚡ 极速奖 | 时间分最高 | 1 |
| 🔧 工程之星 | 编程质量分最高 | 1 |
| 🤝 最佳团队 | 各组互投，协作最顺畅 | 1 |
💡 奖品无需贵重——奖状 + 小贴纸/徽章即可。重点是仪式感：颁奖时全班鼓掌、合影。让学生记住"我参加过一场航天挑战赛"。
教师备课参考资料
| 资料 | 说明 |
|---|---|
| DJI Tello EDU 官方编程指南 | 搜"Tello EDU 编程指南 PDF"，复习指令库 |
| 全国青少年航天创新大赛·无人机赛项规则 | http://nysic.declare.htgjjl.com 查阅当年赛项 |
| RoboMaster Tello 限时任务赛案例 | B 站搜"RoboMaster Tello"，参考真实赛项设计 |
| DJI 教育官网 | https://www.dji.com/cn/tello-edu 产品与教学资源 |
| 《系统工程原理》（入门读物） | 理解任务分解与整合的方法论，深化"五步法"教学 |
注意事项
- ⚠️ 课前务必逐台测试无人机：能连接、能起飞悬停 5 秒、桨叶防护罩牢固。故障机直接换备用，不在课堂上修。
- ⚠️ 电池管理是头等大事：课前充满所有电池；比赛期间由专人管理充电区；电量 < 30% 立即停飞。电量不足是无人机失控坠机的首要原因。
- ⚠️ 桨叶防护罩全程不摘：室内飞行最关键的安全防护，撞击时桨叶被罩住，避免伤人和损坏。
- ⚠️ 场地净空检查：移开或遮挡灯、投影仪、玻璃窗、电脑等易损物。无人机撞碎灯泡是室内飞行最高发事故。
- ⚠️ 观众区划线明确：飞行时除飞行员外所有人在线外，禁止伸手进飞行路径。
- ⚠️ 全程录像：用于判分争议复核，也作为下一届教学素材，是教学资产积累。
- ⚠️ 奖项公平：主观分（编程质量）课后统一复审；现场只评客观分（任务+时间）。避免现场争议。
- ⚠️ 应急方案提前想好：设备故障 30 秒换备用、时间不足降级为 1 次机会，但复盘环节不能砍。