Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа Квадрокоптер устройство, конструирование, пилотирование (14-18 лет)

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа
технической направленности
«Квадрокоптер: устройство, конструирование, пилотирование»
Возраст обучающихся: 14 - 18 лет
Срок реализации: 1 год

Автор-составитель:
Тараканов Н.А.,
педагог дополнительного
образования

г. Североуральск
1

Оглавление
1. Комплекс основных характеристик. .................................................................. 3
1.1. Пояснительная записка. ................................................................................... 3
1.2. Цель и задачи программы ................................................................................. 5
1.3. Планируемые результаты….............................................................................. 6
1.4. Содержание общеразвивающей программы .................................................. 8
2. Комплекс организационно-педагогических условий ...................................... 11
2.1. Календарный учебный график… .................................................................... 11
2.2. Условия реализации программы ..................................................................... 11
2.3. Форма аттестации и оценочные материалы… ............................................... 12
Список литературы ................................................................................................. 14

1. Комплекс основных характеристик
1.1 Пояснительная записка
Направленность: техническая
Актуальность
Актуальность программы обусловлена тем, что в настоящий момент в
России
развиваются
нанотехнологии,
механика,
электроника
и
программирование. Успехи страны в XXI веке будут определять не
природные ресурсы, а уровень интеллектуального потенциала, который
определяется уровнем самых передовых на сегодняшний день технологий.
Уникальность беспилотных технологий заключается в возможности
объединить конструирование и программирование в одном курсе, что
способствует интегрированию преподавания информатики, математики,
физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления,
через техническое творчество. Техническое творчество – мощный
инструмент синтеза знаний, закладывающий прочные основы системного
мышления. Таким образом, инженерное творчество и лабораторные
исследования – многогранная деятельность, которая должна стать составной
частью повседневной жизни каждого обучающегося. Поддержка и развитие
детского технического творчества соответствуют актуальным и
перспективным потребностям личности и стратегическим национальным
приоритетам Российской Федерации.
Адресат
•
Возраст обучающихся: 14-18 лет
•
Численность группы: до 10 обучающихся
•
В реализации данной программы участвуют обучающиеся не
имеющие медицинских противопоказаний. Программа не предусматривает
конкурсного отбора.
•
На программу могут быть зачислены дети-инвалиды и дети с
ОВЗ, не имеющие интеллектуальных нарушений.
Режим занятий: 2 часа в неделю. Продолжительность занятий в
группах устанавливается в соответствии с санитарными нормами и
правилами и рассчитана в академических часах (академический час – 40
минут) с учетом возрастных особенностей обучающихся.
Объем общеразвивающей программы: 72 часа
Срок освоения: 1 год
Уровневость: базовый уровень
Формы обучения: индивидуальные, групповые, фронтальные,
коллективные, парные, аудиторные и внеаудиторные, классные и
внеклассные, школьные и внешкольные формы обучения.
Виды занятий: комбинированные (теоретические и практические
занятия), лекции, коллоквиумы, экскурсии, обучающие игры, презентации,
проектирование, круглый стол, ролевые игры, метод кейсов.
Формы подведения результатов: опрос, контрольное занятие,
3

ситуативные игры, практические занятия, контрольные упражнения, играиспытание, самоанализ.

1.2 Цель и задачи программы
Цель программы – формирование у обучающихся устойчивых softskills и hard- skills по следующим направлениям: проектная деятельность,
теория решения изобретательских задач, работа в команде, аэродинамика и
конструирование
беспилотных
летательных
аппаратов,
основы
радиоэлектроники и схемотехники, программирование микроконтроллеров,
лётная эксплуатация БАС (беспилотных авиационных систем).
Задачи программы:
1.
Образовательные:
сформировать у обучающихся устойчивые знания в области
моделирования и конструирования БАС;
развить
у
обучающихся
технологические
навыки
конструирования;
сформировать
у
обучающихся
навыки
современного
организационно- экономического мышления, обеспечивающих социальную
адаптацию в условиях рыночных отношений.
2.
Развивающие:
- поддержать
самостоятельность
в
учебно-познавательной
деятельности;
- развить способность к самореализации и целеустремлённости;
- сформировать техническое мышление и творческий подход к работе;
- развить навыки
научно-исследовательской, инженерноконструкторской и проектной деятельности;
- расширить ассоциативные возможности мышления.
3. Воспитательные:
- сформировать коммуникативную культуру, внимание, уважение к
людям;
- воспитать трудолюбие, развить трудовые умения и навыки,
расширить политехнический кругозор и умение планировать работу по
реализации замысла, предвидение результата и его достижение;
- сформировать способности к продуктивному общению и
сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе творческой
деятельности.

1.3 Планируемые результаты
Личностные результаты:
формирование целостного мировоззрения, соответствующего
современному уровню развития науки и общественной практики;
развитие трудолюбия, трудовых умений и навыков, широкий
политехнический кругозор;
сформированность умения планировать работу по реализации
замысла, способность предвидеть результат и достигать его, при
необходимости вносить коррективы в первоначальный замысел;
сформированность способности к продуктивному общению и
сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе творческой
деятельности;
осознание ценности инженерного образования;
формирование сознательного отношения к выбору будущей
профессии;
формирование информационной культуры как составляющей
общей культуры современного человека;
формирование
коммуникативной компетентности в
процессе
образовательной, учебно-исследовательской, творческой и
других видов деятельности.
Метапредметные результаты:
умение ставить учебные цели;
умение использовать внешний план для решения поставленной
задачи;
умение планировать свои действия в соответствии с
поставленной задачей и условиями ее реализации;
умение осуществлять итоговый и пошаговый контроль
выполнения учебного задания по переходу информационной обучающей
среды из начального состояния в конечное; - умение сличать результат
действий с эталоном (целью);
умение вносить коррективы в действия в случае расхождения
результата решения задачи с ранее поставленной целью;
умение оценивать результат своей работы, а также
самостоятельно определять пробелы в усвоении материала курса.
владение основами самоконтроля, самооценки, принятия
решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной
деятельности;
умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать
аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и
критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи,
строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное
и по аналогии) и делать выводы;
умение осознанно использовать речевые средства в соответствии
с задачей коммуникации;
Предметные результаты:
6

умение использовать терминологию моделирования;
приобретение
обучающимися знаний
в
области
моделирования
и конструирования БАС;
умение проводить настройку и отладку квадрокоптера;
владение навыками управления квадрокоптером в помещении, на
улице и аэрофотосъемкой;
знания устройства и принципа действия квадрокоптеров;
умение обновлять программное обеспечение полетного
контроллера;
занятия
по
настоящей программе помогут
обучающимся сформировать технологические навыки;
сформированность навыков современного организационноэкономического мышления, обеспечивающая социальную адаптацию в
условиях рыночных отношений.

1.4

Содержание общеразвивающей программы
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Учебный план

Разделы Темы
Теория мультироторных систем.
I
Основы управления. Полёты на
симуляторе.
Сборка и настройка квадрокоптера.
II
Учебные полёты.
Настройка, установка FPV III
оборудования. Полеты от первого
лица.
Итоговая аттестация
Итого:

Всего часов

Теория

Практика

1
72

0
18

1
54

Календарно-тематическое планирование
№п/п
Тема
Теория
Практика
Всего
Раздел I. Теория мультироторных систем. Основы управления. Полёты на симуляторе.
(21 час)
1
Теория БПЛА. История
4
5
9
создания,
разновидности,
применение БПЛА. Виды
коптеров
2
Основные базовые элементы
1
5
6
коптера.
Полётный
контроллер. Контроллеры
двигателей.
3
Правила безопасности при
1
5
6
подготовке
к
полетам,
управлении беспилотным
летательным аппаратом.
Раздел II. Сборка и настройка квадрокоптера.
Учебные полёты.(25 часов)
4
Знакомство
с
3
10
13
квадрокоптерами DJI,
Изучение
компонентов.
Зарядка
аккумуляторных
батарей, установка.
Установка, снятие защитной
клетки. Замена пропеллеров
5
Рассмотрение возможных
2
10
12
неисправностей
квадрокоптера и путей
устранения неисправности
Раздел III. Настройка FPV -оборудования. Полеты от первого лица. (25 часов)
6
Теория ручного визуального
5
0
5
пилотирования.
Техника
безопасности при лётной
эксплуатации коптеров.
7
Первый взлет. Зависание на
2
3
5
малой высоте. Привыкание к

пульту управления
Полёты на коптере. Взлет.
Висение. Полёт в зоне
пилотажа. Вперед-назад,
влево—вправо. Посадка.
Полёт
по
кругу,
с
удержанием и изменением
высоты. Посадка
Полет с использованием
функции
удержания высоты и курса.
Произведение
аэрофотосъемки.
Итоговая аттестация

Содержание учебно-тематического плана
Раздел 1. Теория мультироторных систем. Основы управления. Полёты на
симуляторе. (21 час)
Теория. Знакомство с правилами техники безопасности на занятиях. Что такое
БПЛА. Изучение истории возникновения мультироторных систем, их развитие и
применение в настоящее время. Изучение основ управления летательным аппаратом.
Виды коптеров.
Основные базовые элементы коптера. Полётный контроллер.
Контроллеры двигателей. Бесколлекторные и коллекторные моторы. Правила
безопасности при подготовке к полетам, управлении беспилотным летательным
аппаратом.
Практика. Занятия на компьютерном симуляторе полётов для выработки навыков и
понимания процессов пилотирования
Раздел 2. Сборка и настройка квадрокоптера.Учебные полёты. (25 часов)
Теория. Знакомство. Изучение устройства механической и электронной части
летательного аппарата. Зарядка аккумуляторных батарей, установка. Установка, снятие
защитной клетки. Замена пропеллеров. Рассмотрение возможных неисправностей
квадрокоптера и путей устранения неисправности.
Практика. Практическая работа с предоставленными квадрокоптерами, изучение
компонентов, отработка теоретических знаний по подготовке и замене элементов
квадрокоптера. Настройка, подключение аппаратуры. Учебные полёты, выполнение
простейших полётных заданий, развитие навыков управления квадрокоптером. Запуск
запрограммированного на полётный маршрут дрона и управление им в режиме «реального
времени».
Раздел 3. Настройка FPV -оборудования. Полеты от первого лица (25 часов)
Теория. Теория ручного визуального пилотирования. Техника безопасности при
лётной эксплуатации коптеров. Повторение ТБ. Теоретические знания по взлету, полету
вперед, назад влево, вправо, зависанию в воздухе, а так же по изменению высоты.
Изучение FPV – оборудования, его разновидностей и особенностей. Настройка
радиооборудования и видеооборудования, полёты «от первого лица».
Практика. Практическая работа с предоставленными квадрокоптерами, получение
первичного опыта управления квадрокоптером. Развитие навыков управления, подготовки
и настройки квадрокотера. Обучение взлету, посадки, удержанию высоты. Отрабатывание
прямолинейного полета, полета по кругу с удержанием и изменением высоты. Полеты по
заданной траектории, с разворотом, изменением высоты, преодолением препятствий.
Полеты с изменением траектории. Аэрофотосъемка. Выполнение полетов на время.
Соревновательный этап среди учащихся курса.
Итоговая аттестация (1 ч.)

Сдача зачёта по пройденному материалу и прохождение квалификационного трека.

Комплекс организационно-педагогических условий
2.1 Календарный учебный график

Год обучения Дата начала Дата
обучения
окончания
обучения

Количество Количество Количество Режим
учебных
учебных дней учебных
занятий
недель
часов

1 год

16 сентября 31 мая

1 занятие по 2
часа в неделю

2.2 Условия реализации программы
Материально-технические обеспечение
Программа реализуется при условии наличия следующего:
• просторного, светлого помещения не менее чем на 10
посадочных мест, оснащённого в соответствии с требованиями СанПиН 2.4.
3648-20;
•
условий для безопасных учебных полётов в помещении;
• ноутбуки (5 шт.);
• стул ученический (10 шт.);
• стол ученический (5 шт.);
•
программаторы для микроконтроллеров;
•
наземная станция
(программа для настройки полётных
контроллеров и получении полётной телеметрии в случае применения
радиомодема).
Информационное обеспечение: вспомогательная литература; интернет.
Кадровое обеспечение: реализация программы осуществляется
педагогом дополнительного образования, имеющим высшее или среднее
профессиональное образование, обладающим профессиональными знаниями
в сфере декоративно- прикладного творчества. Педагогу необходимо знать
специфику дополнительного образования, иметь практический опыт в
сфере организации
интерактивной деятельности детей.
Методические материалы
Методы обучения: реализация Программы обеспечивается на основе
вариативных форм, способов, методов и средств, представленных в
образовательных программах, методических пособиях, соответствующих
принципам и целям.
Формы организации образовательного процесса: индивидуальногрупповая и групповая.
Формы организации учебного занятия:
• лекция-диалог (получение нового материала);
• просмотр видеоматериалов и презентаций;
• самостоятельная деятельность (дети выполняют индивидуальные
задания в течение части занятия или одного-двух занятий);
• проектная деятельность (с воспитанником согласовывается задача,
11

которую он должен выполнить в определённом объёме и к определённому
сроку);
• разработка творческих проектов и их презентация;
• соревнование
(практическое
участие
детей
в
разнообразных мероприятиях по управлению БПЛА);
• викторины;
• демонстрация умений.
Форма
организации образовательной деятельности может
варьироваться педагогом и выбирается с учётом той или
иной темы.
Педагогические технологии:
• технология индивидуализации обучения;
• технология группового обучения;
• технология коллективного взаимообучения;
• технология модульного обучения;
• технология дифференцированного обучения;
• технология разноуровневого обучения;
• технология развивающего обучения;
• технология проблемного обучения;
• технология проектной деятельности;
• технология игровой деятельности;
• коммуникативная технология обучения;
• технология коллективной творческой деятельности;
• здоровьесберегающая технология.
2.3 Форма аттестации и оценочные материалы
Оценка освоения учащимся программы производится три раза в год в
следующих формах:
− наблюдение;
− практические занятия;
− зачётное занятие.
Критерии оценивания:
1. Наблюдение
Низкий уровень - учащийся не знает технических особенностей
квадрокоптеров, не может ориентироваться в частях устройства и не знает их
назначения, принципов функционирования и правил безопасной
деятельности с ними.
Средний уровень - учащийся имеет слабое представление об
устройстве квадрокоптера, с трудом может ориентироваться в устройстве и
принципах работы летательного аппарата и его частях.
Высокий уровень - учащийся знает устройство и принципы
функционирования квадрокоптера, знает и применяет правила техники
безопасности, осмысленно применяет полученные знания и навыки при
12

практической деятельности.
2. Практическое занятие:
Оценивание:
Низкий уровень - учащийся не выражает свои мысли и суждения, не
знает устройства квадрокоптера и не понимает влияния различных факторов
на управление квадрокоптером и поведение летательного аппарата в воздухе;
Средний уровень - учащийся с трудом выражает свои мысли и
суждения, слабо знает устроойство летательного аппарата, частично
понимает и умеет пользоваться особенностями и факторами, влияющими на
полёт аппарата;
Высокий уровень - учащийся свободно выражает свои мысли и
суждения, хорошо знает и понимает особенности устройства летательного
аппарата и влияние различных факторов на полёт квадрокоптера, умеет
предусмотреть поведение дрона в воздухе.
3. Зачётное занятие.
Оценивание:
Низкий уровень – слабые теоретические знаний и практические
навыки;
Средний уровень – средние знания и практические навыки, понимание
связи теории и практики;
Высокий уровень – уверенные твёрдые знания и практические навыки,
полное понимание связи теории с практикой и влияния разнообразных
факторов и особенностей конструкции на сборку и управление
квадрокоптером.
Содержательный контроль и оценка результатов учащихся
предусматривает выявление индивидуальной динамики качества усвоения
предмета ребёнком и не допускает сравнения его с другими детьми.
Диагностика: мониторинг освоения детьми настоящей Программы
проводится руководителем 2 раза в год (в середине и в конце учебного года)и
определяется с помощью устного опроса, тестирования, наблюдения,
проектных работ. Тестирование в совокупности с наблюдением педагога за
обучающимися оценивается по трем уровням: высокий уровень (В), средний
уровень (С), низкий уровень (Н). В конце каждого учебного года можно
проследить динамику усвоения и успеваемости каждого обучающегося.

Список литературы
Учебно-методическая литература для педагога
Основная:
1. Белинская Ю.С. «Реализация типовых маневров четырехвинтового
вертолета». Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э.
Баумана.
Электрон.
журн.
2013.
№4.
Режим
доступа: http://ainsnt.ru/doc/551872.html (дата обращения 02.09.2022).
2. Гурьянов А. Е. «Моделирование управления квадрокоптером».
Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014 №8
Режим доступа: http://www.ainjournal.ru/doc/723331.html(дата обращения
02.09.2022).
3. Канатников А.Н., Крищенко А.П., Ткачев С.Б. Допустимые
пространственные траектории беспилотного летательного аппарата в
вертикальной плоскости.
4. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн.
2012. №3. Режим доступа: http://engineering-science.ru/archive.html (дата
обращения 02.09.2022).
5.
Мартынов
А.К.
Экспериментальная
аэродинамика.
М.:
Государственное издательство оборонной промышленности, 1950. 479 с.
Дополнитеьная:
6. Alderete T.S. “Simulator Aero Model Implementation” NASA Ames
Research
Center,
Moffett
Field,
California.
P.
21.
Режим
доступа: http://www.aviationsystemsdivision.arc.nasa.gov/publications/hitl/rtsim/
Toms.pdf (дата обращения 02.09.2022).
7. LIPO SAFETY AND MANAGEMENT: Режим доступа:
http://aerobot.com.au/support/training/lipo-safety (Дата обращения 02.09.2022)
8. Лекции от «Коптер-экспресс» https://ru.coex.tech/education.
9. Murray R.M., Li Z, Sastry S.S. A Mathematical Introduction to Robotic
Manipulation. SRC Press, 1994. P. 474.
Литература для учащихся:
1.
Мартынов
А.К.
Экспериментальная
аэродинамика.
М.:
Государственное издательство оборонной промышленности, 1950. 479 с. 13.
Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы.
СПб: Питер, 2005. 337.
2. Редакция Tom'sHardwareGuide. FPV- мультикоптеры: обзор
технологии
и
железа.
25
июня
2014.
Режим
доступа:
http://www.thg.ru/consumer/obzor_fpv_multicopterov/print.html
(Дата
обращения 02.09.2022).
3. Видеоуроки DJI Tutorials: https://pilothub.ru/news/mavic-air-user-guide