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无人机与图形化编程教育虚拟仿真实验平台

将无人机、图形化编程与虚拟现实技术结合起来并让学生们进行学习，不仅能够激发他们的学习兴趣和创造力，还能提升他们的科技素养与综合能力。虚拟的实验教学平台也打破了时间和空间的限制，让没有能力购买无人机实物的学生也可以体验无人机的操控。

因此，我们开发了一种面向无人机和编程初学者的虚拟教学平台。在该平台中，学生可通过图形化编程来控制无人机的飞行，完成不同的课程安排，学习无人机的基础操作技能和编程技术。

本设计使用基于虚拟现实的图形化编程组件Blocks Engine，并在此基础上进行二次开发，该界面以可用性准则为指导，保证了编程系统能够对学习进行支持。同时拥有明确的轮流机制。图形化编程是一种基于图形的编程方式，它通过图形化的界面和拖拽式的操作方式，让用户可以通过拖拽不同的图形化元素来构建程序。与传统的文本编程方式相比，图形化编程更加直观、简单和易于理解，特别是对于初学者来说，它可以更快地引导他们进入编程的世界。

本文设计的图形化编程系统由三个主要功能区构成：

模块区：模块区包含了一系列预定义的编程块，每个编程块都代表一个特定的编程命令。这些编程块经过细致的分类，便于用户快速地访问和应用。分类涵盖了事件、动作、控制等多个方面，使得用户能够轻松地通过拖拽操作组装出复杂的程序逻辑。

代码编辑区：代码编辑区专为用户编写和调整程序而设计。在这个区域，用户可以直接查看和编辑他们通过拖放编程块所构建的程序的代码。该区域支持对代码进行修改，使得用户可以精确控制程序的行为和逻辑。这不仅帮助初学者理解代码结构，也允许更高级用户精细化他们的项目。

菜单区：菜单区提供了一系列选项和工具，使用户能够轻松地访问不同的功能和设置。该区域的工具包括代码存储、软件配置调整以及其他辅助功能。通过菜单区，用户可以有效地管理其编程项目并自定义编程环境，以满足个性化的需求。

我们在平台中设置了学习模式，考核模式以及自由模式三种不同的模式。

学习模式中我们设计了6个由易到难的课程，逐步教授学生从基本的无人机操作技巧到高级编程技术。这些课程设计考虑了学习的递进性和实践性，确保学生能够在掌握基础技能的同时，逐步挑战更复杂的技术问题。

考核模式中，学生们需要控制无人机在农场中完成灌溉任务。学生首先操控无人机浏览农场，并在农场场景内置的讲解课程中学习农场各组件的作用和使用方法。完成农场设备知识的学习后，学生需要操控虚拟无人机来实现农场的手动撒药操作，并通过图形化编程控制无人机以完成无人机自动洒水的运作。

自由模式则由学生自由操控无人机在农场等场景中探索。