0106621030《无人机系统与操纵实践》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程名称（中文）：无人机系统与操纵实践
课程名称（英文）：UAV System Principles and Control Technology
课程类别：□通识必修课 □通识选修课 □学科基础课
R专业必修课 □专业选修课 □实践性环节
特殊课程类型：混合式课程
学分：2 总学时：32
线上学时：0 线下面授学时：32
先修课程：大学数学、大学物理
适用专业：大二到大四理工科
二、课程简介
《无人机系统与操纵实践》是“低空经济与飞行系统”微专业的实践通识课。本课程系统介绍无人机系统组成，包括飞行平台、动力系统、导航飞控系统等。课程注重理论与实践相结合，在夯实理论基础的同时，通过模拟仿真与真机实操训练，使学生熟练掌握多旋翼无人机操控技能，全面提升在系统认知、飞行控制与任务执行等方面的综合实践能力。
三、课程目标
表1 课程目标与毕业要求指标点支撑的对应关系表
毕业要求 | 分解指标点 | 课程目标 |
工程知识：掌握相关数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于解决无人机系统复杂工程问题。 | 能够运用相关工程基础和专业知识，针对无人机系统这一特定复杂工程问题，表述其系统原理并建立适当的数学模型。 | 了解无人机系统组成、飞行平台、动力系统、导航和飞控系统、数据链系统等，能够运用相关知识分析多旋翼飞行器的基本动力学模型与控制系统架构。 |
操作实践：能够熟练运用现代仿真工具进行飞行控制算法验证，并过渡到真实飞行平台完成调试与飞行任务，展现出系统的工程实践能力。 能够针对飞行实验中出现的具体问题，进行数据分析和故障诊断，并提出有效的解决方案，从而解决无人机操纵中的实际工程问题。 | 能够通过仿真与实验，识别和分析无人机飞行控制中的实际问题，并基于原理得出有效的测试结论或解决方案。 | 培养学生具备无人机仿真分析、地面站操作与实飞操纵的核心技能，能够独立完成基础的飞行任务规划与执行，并具备初步的故障诊断与处置能力。 |
了解中国国情与粤港澳大湾区特点，具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范，做到责任担当、贡献国家、服务社会。 | 理解并能在工程实践中自觉遵守工程师的职业道德和行为规范，尤其是工程师所肩负的公众安全与健康的责任，遵守相关法律法规、专业规范及标准，并能够在工程实践中自觉履行责任。 | 拓宽专业视野、提升专业素质，引导学生树立“航空报国”的使命感和“敬畏生命、敬畏规章、敬畏职责”的航空安全观，在实践教学中培养严谨求实、精益求精的工匠精神和团队协作意识。 |
四、教学计划安排
第一讲 无人机系统概述
1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）无人机系统组成、多旋翼无人机基本组成（重点）；
（2）导航和飞控系统工作原理（难点）；
3. 课程思政点（有填，没有不填）
培养“航空报国”的使命感和“敬畏生命、敬畏规章、敬畏职责”的航空安全观。
4. 教学方法
课堂讲授/小组讨论
5. 学生学习任务
认识无人机系统组成；
6. 课外学习要求（有填，没有不填）
第二讲 模拟飞行I：基础操纵与悬停
1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）模拟器设置与遥控器操作逻辑（重点）；
（2）对尾悬停基础训练（重点）；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
产教融合/课堂讲授/上机操作；
5. 学生学习任务
仿真模拟中熟练悬停操作技能；
6. 课外学习要求
安装软件，课外模拟训练。
第三讲 模拟飞行II：高级操纵与系统调校
1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）四位悬停：强化空间方位感与姿态控制（重点）；
（2）模拟器参数调校：理解感度、曲线、配平等参数对操纵手感的影响（难点）；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
产教融合/课堂讲授/上机操作；
5. 学生学习任务
完成四个方向的定点悬停；
6. 课外学习要求
课外模拟训练。
第四讲 任务规划与地面站操作
1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）地面站软件界面与功能模块介绍（重点）；
（2）典型人物规划与实操练习（重点）；
3. 课程思政点
培养系统思维与规划能力： 通过严谨的航线规划，引导学生理解“谋定而后动”的重要性，培养科学、系统、周密的工作习惯；
4. 教学方法
产教融合/线下讲授/分组实践操作；
5. 学生学习任务
协作完成至少一条满足任务要求的安全航线规划；
6. 课外学习要求
思考不同应用场景（农业、测绘、安防）对航线规划的特殊要求。
第五讲 起飞与降落
1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）飞行前检查程序（设备、电池、环境、空域）（重点）；
（2）标准起飞与降落程序分解动作讲解（重点）；
（3）在教练模式下进行对尾悬停巩固与起飞/降落练习（重点）；
3. 课程思政点
无
4. 教学方法
产教融合/线下讲授/分组实践操作
5. 学生学习任务
独立完成完整的飞行前检查。在教员指导下，成功完成5次以上平稳的起飞和降落；
6. 课外学习要求
观看标准起降与航线飞行教学视频，形成肌肉记忆。
第六讲 飞行操纵控制
1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）水平8字航线：方向舵与副翼的协调操纵，综合能力检验（重点、难点）；
（2）低空低速通场：对速度矢量和高度的精确感知与控制（重点）；
3. 课程思政点
树立“敬畏生命”的实操体现： 在实机机动训练中，强调每一个不规范动作都可能转化为安全风险，将安全意识内化为操作习惯；
4. 教学方法
产教融合/线下讲授/分组实践操作；
5. 学生学习任务
完成规定尺寸的水平8字航线飞行；
6. 课外学习要求
分析自己飞行视频的操纵偏差，思考改进方法。
第七讲 飞行状态控制
1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）应急程序模拟训练：紧急降落程序、失控返航触发与监控（重点、难点）；
（2）模拟任务飞行（重点）；
3. 课程思政点
强化“敬畏职责”： 特情处置训练直接关联驾驶员的核心职责——保证安全。培养学生在压力下坚守岗位、正确处置的担当精神；
4. 教学方法
产教融合/线下讲授/分组实践操作；
5. 学生学习任务
实践中熟练飞行状态控制操作，小组合作完成模拟任务；
6. 课外学习要求
查阅真实无人机事故案例报告，分析其原因和避免方法。
第八讲 综合考核与总结
1. 课时数：5
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
（1）飞行前检查与标准起降（重点）；
（2）四位悬停与矩形航线飞行（重点）；
（3）“8”字航线飞行（重点）；
（4）课程知识点与技能树回顾；
3. 课程思政点
无。
4. 教学方法
产教融合/实操考核
5. 学生学习任务
通过实操考核，回顾技能与思想成长；
6. 课外学习要求
了解无人机驾驶员职业发展路径和继续教育方向。
五、考核方案
（填写说明：1.课程考核方案包括过程性、终结性考核方式与评价标准。2.指向课程目标的考核评价是课程设计的难点。教师需围绕课程目标设计课堂表现、课后作业、单元小测验、课程实践及期中、期末考评等各种考核方式，评价主体可以是教师、学生互评、学生自评等。3.评价标准指学生达到合格或优秀等各级考核等第具有的能力水平。4.教师应设计科学的单项评价结果汇总方案，逐步提高学期教学过程中对学生学习表现和能力提高的评价在课程考核评定结论中的比重。教师需明确说明形成课程学习评定结论的方法。）
表2 课程目标、考核内容和评价依据对应表
课程目标 | 考核内容 |
| 评价依据及成绩比例（%） |
课堂小组讨论/实践 | 课外学习 | 思政话题讨论 | 期末实操考核 | 评价标准 |
目标一 | 主要无人机系统基础知识和模拟操作的掌握程度 | 10 | 5 | 0 | 30 | 45 |
目标二 | 分析和解决操纵中型无人机起落和平飞过程问题的能力 | 10 | 5 | 0 | 35 | 50 |
目标三 | 工程伦理、贯彻国家标准规范意识，以及融入生态文明发展观的意识 | 0 | 0 | 5 | 0 | 5 |
总计 | 20 | 10 | 5 | 65 | 100 |
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表3 实践考核评分标准
观测点 | 评分标准 |
A（90-100） | B（80-89） | C（60-79） | D（0-59） |
解决问题的方案正确性、科学合理性 | 操作全程规范、精准且稳定，展现出对无人机系统的熟练掌控和扎实的理论理解。动作完成质量高，符合民用无人机驾驶员的操作标准。 | 操作规范，飞行过程总体稳定，能安全、正确地完成考核项目。仅在航线精度、操控流畅性或细微环节存在少量瑕疵，已具备合格的操作员基本能力。 | 能够完成主要操作流程，但在规范性、稳定性方面存在明显不足。飞行过程偶有波动或失误，但未导致严重后果。 | 未参加考核，或参加考核出现严重安全事故或违规操作（如坠机、危险操作、对人或物造成风险）。 |
表4 课堂小组讨论/实践评分标准
观测点 | 评分标准 |
A（100） | B（85） | C（70） | D（50） |
无人机系统组成与子系统原理掌握程度 | 讨论中能正确表述无人机系统组成与子系统原理。 | 讨论中能较正确表述无人机系统组成与子系统原理。 | 讨论中能基本正确表述无人机系统组成与子系统原理。 | 讨论中不能正确表述无人机系统组成与子系统原理。 |
考虑无人机起落和飞行过程安全可靠问题的方案正确性、科学合理性及方案对社会、环境以及低空经济发展的影响能力 | 讨论中能正确、全面评价无人机操作过程的问题处理方式及其对社会、环境以及低空经济发展的影响能力 | 讨论中能较正确、全面地评价无人机操作过程的问题处理方式及其对社会、环境以及低空经济发展的影响能力 | 讨论中基本能正确、全面评价无人机操作过程的问题处理方式及其对社会、环境以及低空经济发展的影响能力 | 讨论中不能正确、全面评价无人机操作过程的问题处理方式及其对社会、环境以及低空经济发展的影响能力 |
讨论参与态度，贯彻国家标准规范意识及生态文明发展观的融入 | 每次讨论积极参与，认真互动；互动讨论深入，发言准确，逻辑条理清晰；能正确引用相应规范；全面融入了生态文明发展观。 | 大多数讨论能积极认真参与；互动讨论较深入，发言基本准确，逻辑条理较清晰；能较正确引用相应规范；较好地融入了生态文明发展观。 | 参与讨论较积极；互动讨论深入程度一般，逻辑条理欠清晰；基本能正确引用相应规范；基本能融入生态文明发展观。 | 参与讨论不积极或基本不参与；互动讨论过浅，复制他人发言或不发言；不能正确引用相应规范；未能融入生态文明发展观。 |
其他考核方式评分标准如下：
（1）课堂小组讨论和课外学习效果根据课堂表现记分；
（2）思政话题讨论根据课堂表现记分；
（4）期末考查按评分标准进行评分。
六、课程资源
1. 使用教材
《无人机系统概论》主编：王耀坤，北京航空航天大学出版社，2024年
2. 教学参考资料
全权，《多旋翼飞行器设计与控制》电子工业出版社，2018年
3. 在线课程平台资源
（1）平台网址
（3）主要无人机系统动画视频：300余个
（4）飞行案例：50余个
（5）知识图谱：808个知识点
七、修读要求
希望学生课前认真预习无人机系统知识要点，课上主动参与案例研讨，课后结合工程实例深化理解；注重理论联系实际，积极参与课内实践操作环节，培养严谨务实的工程思维与团队协作能力，为成为新兴低空领域复合型人才筑牢根基，具体要求如下：
1. 认真、按时完成理论课前预习：优学院平台学习资料（PPT、视频、小节练习）。
3. 认真、按时完成模拟飞行和实践操作任务。
4. 基于广泛的课内外资料阅读与文献研究，完成主题思政话题讨论，无人机设计涉及到的原理和规范，能够在低空领域工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范，做到责任担当、贡献国家、服务社会。
八、其他需要说明的事宜
暂无。
编制人员： 编制日期：2025年9月1日
审核人： 审核日期：2025年9月2日
