高职院校无人机课程教学优化实践研究

黄成  林生佐

摘要：无人机已在众多领域的广泛应用，对专业人才的需求也随之增长。本研究以广东某高职院校无人机课程教学为例，识别出了原有教学体系中的不足之处，并针对这些问题提出了具体的改进策略。通过实践证明，这些改进措施显著提升了教学效果，大幅提高了学生的技能水平和学习兴趣。特别是通过引入多学科知识讲解与模拟训练相结合的教学方法，不仅丰富了学习内容，还激发了学生的学习热情，进一步提高了学生对无人机操作技能的掌握。此外，通过取消组装环节，增加模拟器飞行考核，并加强教师指导与监督，我们有效地优化了教学流程，确保了教学质量。本研究的成功实践表明，有针对性的教学改进能显著提升无人机课程的教学效果。此外，本研究的成果可以为其他高职院校开展无人机课程教学提供了宝贵的经验和参考。

关键词：无人机、高职教育

一、引言

目前，无人机的用途已经十分广泛，不论是在军事领域还是民用领域，都发挥了重要作用。仅以民用领域为例，无人机就有航拍摄影、环境监测、通信中继、灾难救援、农业植保、电力巡检、森林防火、应急通信以及无人机物流等多方面的应用[1]。该高职院校作为培养环保类技术人才的重要阵地，自然要跟上行业的发展，也开设了无人机课程。然而，在教学过程中，我们发现原有的教学安排存在问题，导致教学效果不理想。因此，本文通过参考最新的无人机技术发展趋势、教育模式[2]以及人才培养要求[3]，探讨高职院校无人机课程教学的优化策略。

二、原有教学安排及问题

在该院校原有的教学安排中，先向学生介绍无人机的各方面知识，随后进行无人机的详细讲解并一边演示一边指导学生进行F450无人机的组装。在这之后，学生利用电脑上的无人机模拟器进行飞行练习，最后所有课时都用于F450无人机的实际飞行和考核。

然而，在实际教学过程中，我们发现这种安排存在以下问题：

（一）无人机模拟器练习过程枯燥：长时间坐在电脑前反复地经历起飞、悬停、失败是十分枯燥的，部分学生失败多次就失去兴趣，不想继续练习。

（二）组装环节难度高且占用课时较多：F450无人机的组装涉及焊接和线路连接等技能，这对于部分没有相关基础的学生来说难度较大，影响了他们的学习积极性和效果。另外，学习组装需要占用较多课时，一名熟练的教师在不用讲解的情况下，组装一台F450无人机都需要接近两个小时，更何况还要一步步指导学生并保证学生在操作过程的安全。

（三）实际飞行时间有限：由于无人机具有一定的危险性，一名教师通常只能同时指导4-5名学生进行飞行练习，这导致每个学生的实际飞行时间非常有限，难以充分掌握飞行技能。

三、改进措施及效果

针对上述问题，我们对教学安排进行了如下改进：

（一）将模拟训练与多学科知识的讲解相结合：在无人机操作领域，仅仅掌握飞行技能是远远不够的。操作人员还必须具备自然科学、人文社会科学、工程技术等多方面的基础知识[4]。因此，在模拟训练环节中，我们融入了多学科知识的有趣讲解，以此丰富学习内容，培养他们的跨学科思维和创新能力。

（二）增加模拟器飞行考核：为了尽可能减少枯燥的模拟器练习时间并确保学生的能力达到足以练习真机的水平，我们增加了模拟器飞行考核。通过考核的学生可以提前进入真机飞行阶段，未通过考核的学生看着其他同学一个接一个地通过考核去飞真机，内心难免会有不甘，从而有了练好模拟器的内驱力。这样一来，既激发了学生的学习积极性，又为学生进入真机飞行提供了一定的安全保障。

（三）取消组装环节：鉴于无人机组装难度较高，而且大多数就业岗位只要求无人机飞行操作而非组装技术，我们决定取消F450无人机的组装环节，转而将教学焦点集中于飞行技能训练，确保学生们能够获得充分的实践。不过，为了保证学生们对无人机的硬件构成有基本的了解，我们保留了硬件知识的讲解部分。

此外，考虑到有部分学生对无人机组装抱有浓厚兴趣，并且拥有较强的学习能力，我们会邀请这些学生加入无人机协会，利用课外时间来深入学习。

（四）加强教师指导与监督：在真机飞行环节，一名教师难以顾全所有学生，所以我们增加了一名实验员辅助教师进行教学，从而加强对学生的指导和监督，确保学生在安全的前提下进行飞行练习。

（五）利用教育心理学中的迁移规律，设计了任意六点悬停的实飞考核方法：

考核流程：

1、目标点设定：考核者将使用六个轻质塑料碟以任意方向及间距向前方抛出，形成六个随机分布的点。其中，最左侧点与最右侧点之间的水平距离至少为10米，以确保考核区域的广度与难度。

2、飞行挑战：被考核者需操控无人机依次飞往每个点的上方，并在每个点上方悬停、水平自旋一周，再飞到下一个点，以展示其空间定位能力及操控稳定性。

4、评分：根据被考核者的飞行轨迹、悬停稳定性、流畅度以及完成时间等因素进行评分。同时，利用无人机搭载的高清摄像头记录整个考核过程，以便后续分析与总结。

教育心理学中的迁移规律是指在一种情境中获得的知识、技能、方法等，能够对另一种情境中的学习产生影响，即人们常见的“举一反三”[5]。本考核方法中六个点是随机生成的，不仅能够有效评估无人机操控者的飞行技能水平，还能够锻炼学生日后在实际应用中应对复杂场景的能力。通过六点随机悬停挑战，被考核者能够全面提升自己的空间定位、飞行稳定及应急反应能力。同时，这种创新的考核方式也提升了无人机飞行技能考核的趣味性和挑战性。

教学安排优化之后，教学效果得到了显著提升。与过去相比，现在能熟练掌握无人机操作技能的学生显著增加，从原来的几名学生提升到了约一半。此外，我们通过跟踪调查发现，能够通过任意六点悬停考核的学生均能顺利通过“1+X”证书[6]的考核，这也是教育心理学中的迁移规律的体现。

四、结论与展望

通过对广东某高职院校无人机课程教学的优化实践研究，我们发现有针对性的改进措施能够有效提高教学效果和学生技能水平。无人机技术作为新兴领域，已经成为教育领域的一个热点。它不仅能够培养学生的问题解决能力、计算思维能力、创新思维和团队合作能力，还能帮助学生更好地理解无人机的原理和操作技术，从而培养出更多的创新型卓越工程人才。未来，我们将继续探索无人机课程教学的创新模式和方法，以适应无人机技术的快速发展和人才需求的不断变化。同时，我们也希望与其他高职院校加强交流与合作，共同推动无人机教育领域的持续发展。

参考文献

[1]沈海军. 无人机的发展与应用 [J]. 科学新闻， 2023， 25 (01): 42-45.

[2]晋玉强, 柳泉, 寇昆湖, 鹿珂珂, 钱峰. 基于OBE教育理念的无人机操控专业人才培养方案研究[J]. 教育进展, 2022, 12(4): 1075-1080.

[3]陈伟， 陈蕾， 何昀， 张川. 新时期军事无人机人才培养研究[C]//2021年无人系统高峰论坛(USS 2021)论文集. 2021: 163-166.

[4]晋玉强， 鹿珂珂， 寇昆湖， 钱峰. 基于能力生成的无人机操控人才培养模式的探索与实践[J]. 教育进展， 2022， 12(3): 723-728.

[5]周艳平. 教育心理学在高校教学管理中的应用研究 [J]. 品位·经典, 2023, (20): 119-122.

[6]余洪伟，王波，贾景生等.“1+X”证书制度下高职无人机应用技术专业课程体系构建探究[J].科教导刊，2023，(08):65-67.

基金项目：2022-2023年南海区产业技能人才培养提升工程项目——无人机环保应用公共实训中心建设项目

作者简介：

黄成（1996-），男，江西赣州人，本科，高级工程师；研究方向：无人机、人工智能；

林生佐（1986- ），男，广东汕尾人，硕士生，电气工程实验师，电工高级技师，研究方向：自动控制