利用無人機(jī)編程學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)

利用無人機(jī)編程學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)?本校于2018-2019年度開始編制無人機(jī)校本

編程課程并不斷優(yōu)化：?無人機(jī)的飛行原理、香港的飛行條例及無人機(jī)的生活應(yīng)用等（STEM）?「角度」（配合小學(xué)數(shù)學(xué)科新課程指引）?「三維空間的認(rèn)識」及「曲線設(shè)計」（中學(xué)數(shù)學(xué)科初體驗）你可以發(fā)現(xiàn)圖中的竹蜻蜓向逆時針方向轉(zhuǎn)動，它就能上升，相反當(dāng)向順時針方向轉(zhuǎn)動時，它就會下降。課程設(shè)計背景TELLO

EDUAPP模擬平臺重溫直角坐標(biāo)

系活動1:利用一維空間進(jìn)行正方形飛行路線活動2:利用二維空間進(jìn)行直角三角形飛行路線活動3:利用三維空間穿越課室上的穿越環(huán)預(yù)習(xí)活動1:正方

形飛行路線活動2:三角

形飛行路線

(認(rèn)識外角)活動3:正多

邊形飛行路

線(應(yīng)用外角)延伸:配合「變量」積木，飛出正多邊形飛行路線曲線設(shè)計三維空間角度教學(xué)策略透過測量及模擬器

找出各點坐標(biāo)教授曲線設(shè)計的

原理預(yù)習(xí)學(xué)生需回答：1.

哪段程序能讓無人機(jī)的飛行路線形成一個正方形，而且

機(jī)頭指向飛行的方向？2.

哪段程序能讓無人機(jī)的飛行路線最快形成一個等邊三角

形，并且降落？3.正五邊形內(nèi)角的總和是540度，外角是多少度？教學(xué)活動一?學(xué)生討論預(yù)習(xí)問題1能得出結(jié)論：?當(dāng)機(jī)頭要指向飛行的方向的話，無人機(jī)要轉(zhuǎn)

一個直角?學(xué)生利用Tello

EduApp，使無人機(jī)飛出正方形

(邊長:100公分)的路線預(yù)習(xí)活動1:正方形飛

行路線活動2:三角形飛行

路線(認(rèn)

識外角)教學(xué)策略—

角度合「變量」

積木，飛

出正多邊

形飛行路

線活動3:正多邊形

飛行路

線(應(yīng)用

外角)延伸:配角度教學(xué)活動二：利用「前進(jìn)」、「偏航」(角度)

和「重復(fù)」積木，使

無人機(jī)飛行路線成為一個邊

長為100cm的等邊三角形。教學(xué)活動三：根據(jù)以上練習(xí)，你得知無

人機(jī)所轉(zhuǎn)的角度要計算「外角」而不是「內(nèi)角」。完成右表。找出計算外角飛行路線每一個外角(°)外角之和(°)等邊三角形120120

×

3

=

360正方形9090

×4

=

360正五邊形180

40÷572

×

5

=

360的公式。外角的公式＝360

÷n預(yù)習(xí)活動1:正方形飛

行路線活動2:三角形飛行

路線(認(rèn)

識外角)教學(xué)策略—

角度合「變量」

積木，飛

出正多邊

形飛行路

線活動3:正多邊形

飛行路

線(應(yīng)用

外角)延伸:配角度60o延伸：利用重復(fù)積木、變量積木進(jìn)行編程，讓程序只

需要更改變量的數(shù)字，無人機(jī)就可飛出相應(yīng)的

正多邊形(邊長為100cm)飛行路線，而機(jī)頭方

向會與飛行路線相同。變量數(shù)字飛行路線3等邊三角形4正方形5正五邊形6正六邊形預(yù)習(xí)活動1:正方形飛

行路線活動2:三角形飛行

路線(認(rèn)

識外角)教學(xué)策略—

角度延伸:配合「變量」

積木，飛

出正多邊

形飛行路

線活動3:正多邊形

飛行路

線(應(yīng)用

外角)角度重溫直角坐標(biāo)系引入無人機(jī)中的XYZ坐標(biāo)中，正負(fù)數(shù)的之別?；顒?：利用一維空間進(jìn)行正方形飛行

路線利用「前往XYZ」積木進(jìn)行正方形飛行

路線編程，先了解X值和Y值的分別

。暫時不改變飛行的高度(Z值為0)。重溫直角坐標(biāo)系活動1:利用一維空

間進(jìn)行正

方形飛行

路線活動2:利用二維空間進(jìn)行直角三角形飛行路線活動3:利用三維

空間穿

越課室

上的穿

越環(huán)教學(xué)策略—

三維空間三維空間重溫直角坐標(biāo)系活動1:利用一維空

間進(jìn)行正

方形飛行

路線活動2:利用二維空間進(jìn)行直角三角形飛行路線活動3:利用三維

空間穿

越課室

上的穿

越環(huán)活動2

：利用二維空間進(jìn)行直角三

角形飛行路線利用

「前往XYZ」積木進(jìn)行直角

三角形飛行路線編程(見右圖)，提示：路線2中要同時改變X值及

Y值完成路線1

2

3飛行再完成路線3

2

1飛行活動3

：利用三維空間穿越課室上的

穿越環(huán)利用

「前往XYZ」積木進(jìn)行穿越課室

上的穿越環(huán)活動

。提示：

要同時改變X值、

Y值及Z值，

讓無人機(jī)在桌子上起飛后，令其穿越

房間內(nèi)的穿越環(huán)教學(xué)策略—

三維空間三維空間教授曲線設(shè)計的原理曲線的形成由三個點所構(gòu)成，分別為當(dāng)前的點，

P1、

P2。如果此三點可以形成一個曲線，則無人機(jī)才會飛行。如果執(zhí)行此指令沒有反應(yīng)時，請確認(rèn)此三點是否無法形成一個曲線，或是曲線太小。

透過測量及模擬器找出各點坐標(biāo)利用Desmos平臺(見右圖)

模擬曲線的飛行路

線，化抽象為具體，學(xué)生要學(xué)習(xí)量度

P1

的位

置及

P2

的位置。教授曲線

設(shè)計的原

理透過測量

及模擬器

找出各點

坐標(biāo)教學(xué)策略—

曲線設(shè)計曲線設(shè)計促進(jìn)學(xué)習(xí)的評估1.

小組模式?

進(jìn)行課堂挑戰(zhàn)任務(wù)?

合作學(xué)習(xí)，共同創(chuàng)建知識2.

個人模式?

實作解難?

每個人解難方法可以不同?

培養(yǎng)運算思維挑戰(zhàn)任務(wù)老師口頭

反饋改良并

從錯誤

中學(xué)習(xí)學(xué)生評估模式將無人機(jī)放于圓周上，停機(jī)坪則放置圓心位置，然后利用

「如果…否則…」編程積木編程

：起飛后，如果無人機(jī)TOF高度少于某個高度便降落，否則飛時測距（ToF：Timeof

Flight）：利用發(fā)光二極管（LED：LightEmittingDiode）或雷射二極管（LD

：LaserDiode）發(fā)射出紅外光，照射

到物體表面反射回來，由于光速（v

）已知，可以利用一個紅外光影像

傳感器量測物體不同深度的位置反射回來的時間（t），利用簡單的數(shù)學(xué)公式就可以計算出物體不