論高等教育領(lǐng)域多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)

蘇挺超　陳陽鍵

摘要：本文從多軸無人機(jī)業(yè)發(fā)展的未來和多軸無人機(jī)技能型人才的短缺及人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀出發(fā)，說明目前在高校多軸無人機(jī)專業(yè)職業(yè)教育所存在的師資、教材、范式問題，分析了在高等院校建設(shè)現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室的必要性，探討了現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的目標(biāo)及其實(shí)現(xiàn)多軸無人機(jī)技能培養(yǎng)目標(biāo)的途徑，并對現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高等教育；多軸無人機(jī)；實(shí)訓(xùn)室；教學(xué)模式；建設(shè)模式

中圖分類號：G40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）18-0230-02

1多軸無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及人才培養(yǎng)需求

多軸無人機(jī)是眾多無人駕駛飛機(jī)的其中一種，是利用無線電遙控（含遠(yuǎn)程駕駛） 、預(yù)設(shè)程序控制和（或） 基于機(jī)載傳感器自主飛行的可重復(fù)使用不載人飛行器。[1]由于技術(shù)不斷發(fā)展、操作人員相對安全，而使用和維護(hù)成本低廉，多軸無人機(jī)從軍用領(lǐng)域“飛入尋常百姓家”的民用商業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)而衍生出對制造、使用、維護(hù)等相關(guān)方面專業(yè)技術(shù)人才的巨大需求，這也為相關(guān)高職院校提供了難得的發(fā)展機(jī)遇。

作為一個(gè)實(shí)操技能和高新技術(shù)緊密聯(lián)系的領(lǐng)域，我國高教的配套教育速度十分緩慢，這就直接導(dǎo)致了行業(yè)人才的缺損。隨著我國開放低空空域的相關(guān)政策的公布，各界對多軸無人機(jī)專業(yè)人才的需求日益增加。然而，全日制多軸無人機(jī)專業(yè)在高教界仍是空白，而很多選修課程的知識背景都是由其他科目轉(zhuǎn)化來的，存在一定的局限性。而且，既有理論，又有實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的師資力量極為缺乏。相對于公辦高校，民辦的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)近幾年才興起，總體而言，各機(jī)構(gòu)起點(diǎn)不均起步較晚，人才培養(yǎng)缺口大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了未來社會對人才的需要。

鑒于多軸無人機(jī)自身的系統(tǒng)復(fù)雜性和任務(wù)設(shè)備多樣性，不應(yīng)僅將多軸無人機(jī)看作一架人工操作的簡單飛行器，而應(yīng)該將其視為一種先進(jìn)的跨學(xué)科復(fù)雜系統(tǒng)。高等教育的專業(yè)設(shè)置，也應(yīng)在操作手培訓(xùn)等少數(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)上，緊密圍繞多軸無人機(jī)系統(tǒng)性極強(qiáng)的特點(diǎn)，在機(jī)體、動力、能源、飛行設(shè)備與任務(wù)設(shè)備等的制造與維護(hù)方面，建設(shè)更加完整的高等院校多軸無人機(jī)專業(yè)體系[2]。

2高校多軸無人機(jī)教育面臨的問題

2.1 師資問題

我國高教界的多軸無人機(jī)教育剛剛起步，教師大多從計(jì)算機(jī)、電子、無線電、機(jī)械、通訊等科目兼職或轉(zhuǎn)職，只接受過短時(shí)間的培訓(xùn)，理論方面的知識不夠系統(tǒng)和全面，實(shí)操方面的經(jīng)驗(yàn)也不足。教學(xué)中，教師往往重理論輕實(shí)操，授課內(nèi)容與當(dāng)今社會的實(shí)際商業(yè)應(yīng)用存在一定程度的脫節(jié)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能。

2.2 教材問題

多軸無人機(jī)的教材是課程體系的核心，是確保教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。但國內(nèi)現(xiàn)時(shí)的官方教材編寫才剛剛起步，民辦培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教材的選用也存在著指定相應(yīng)廠商的“趨利性”問題，這些都嚴(yán)重制約著多軸無人機(jī)專業(yè)職業(yè)教育的發(fā)展。

2.3 學(xué)校教育問題

目前，在國內(nèi)市場急需的是全方位的多軸無人機(jī)服務(wù)專才，絕不僅僅是會某種機(jī)型的操作或者某一零部件流水線生產(chǎn)的一線技術(shù)工人。在當(dāng)前大家都處于“搶先機(jī)、爭蛋糕”的心態(tài)下，國內(nèi)官方和民辦的多軸無人機(jī)專業(yè)教育尚處于企業(yè)引領(lǐng)的“戰(zhàn)國時(shí)代”，其在教學(xué)模式、理念、資源建設(shè)等的探索上下的功夫不夠，仍是采用國外的培訓(xùn)模式，缺乏本土化的研究和側(cè)重點(diǎn)，培養(yǎng)出的多軸無人機(jī)人才與國內(nèi)實(shí)際需求脫節(jié)，難以適應(yīng)國內(nèi)的行業(yè)需求。

3現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)多軸無人機(jī)技能培養(yǎng)目標(biāo)的途徑

3.1 現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的總體目標(biāo)

按照高等院校的教育特性，現(xiàn)代實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)核心是以培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的運(yùn)作和管理層人才[3]。多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室的學(xué)員將來的就業(yè)方向應(yīng)該以多軸無人機(jī)企業(yè)、多軸無人機(jī)商務(wù)運(yùn)作公司的復(fù)合型多軸無人機(jī)生產(chǎn)、操作和營運(yùn)人才為主。學(xué)生通過線上線下的學(xué)習(xí)、在實(shí)踐中培養(yǎng)能力，同時(shí)不斷地參加頂崗式的社會實(shí)習(xí)，從而逐步達(dá)到當(dāng)前業(yè)界的真正需要。

3.2 現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室的設(shè)計(jì)

1） 從整體多軸無人機(jī)系統(tǒng)的角度，讓學(xué)生理解多軸無人機(jī)核心組成技術(shù)及多軸無人機(jī)商業(yè)運(yùn)用理念；

2） 通過具體的作業(yè)流程演練提高學(xué)員多軸無人機(jī)操作能力和全方位多軸無人機(jī)飛控水平；

3） 配備先進(jìn)、實(shí)用的多軸無人機(jī)技術(shù)及設(shè)備，鍛煉學(xué)員的多軸無人機(jī)組裝及研發(fā)的操作水平。

3.3 實(shí)現(xiàn)多軸無人機(jī)技能培養(yǎng)目標(biāo)的途徑

1）研發(fā)課程，制作教學(xué)資源。從現(xiàn)時(shí)多軸無人機(jī)的技術(shù)縱深以及學(xué)生的學(xué)習(xí)能力兩個(gè)緯度來綜合考慮，實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的前期工作應(yīng)該聚焦如下兩方面：第一、確立多軸無人機(jī)的硬件技術(shù)門檻；第二、確立多軸無人機(jī)的軟件技術(shù)門檻。在技術(shù)門檻得以確認(rèn)之后，課程針對多軸無人機(jī)的專業(yè)知識、無人機(jī)組裝、無人機(jī)調(diào)試、無人機(jī)飛行訓(xùn)練等主要內(nèi)容進(jìn)行建設(shè)，合理組織案例，提供系統(tǒng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以線上線下課程資源包的形式組合供學(xué)員學(xué)習(xí)。課程以真三維虛擬演播室和實(shí)景拍攝為主要手段，以提高青少年實(shí)際動手能力為主要目標(biāo)，對無人機(jī)的理論知識和動手技能進(jìn)行普及和提高。

鑒于現(xiàn)時(shí)國內(nèi)相關(guān)課程尚屬空白，課程的建設(shè)應(yīng)該是個(gè)迭代的過程，應(yīng)從實(shí)踐的視角出發(fā)，先通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研、技術(shù)比較等前期工作初步總結(jié)出多軸無人機(jī)的課程建設(shè)模式，并在此工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)實(shí)際環(huán)境，研究并探索出一套行之有效的建設(shè)方案，同時(shí)重點(diǎn)根據(jù)課程建設(shè)對應(yīng)的一系列線上線下資源，然后在具體的小范圍教學(xué)實(shí)踐中反復(fù)驗(yàn)證、調(diào)整我們的建設(shè)方案、教學(xué)模式和教學(xué)資源，并最終形成成果。

2）校企聯(lián)合共同建設(shè)多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室。由于現(xiàn)時(shí)無人機(jī)種類繁多，出于經(jīng)費(fèi)的考量，由學(xué)校獨(dú)立承擔(dān)各種機(jī)型的實(shí)訓(xùn)設(shè)備購置是不實(shí)際的。在大力發(fā)展模擬控制、三維虛擬實(shí)物顯示和實(shí)訓(xùn)平臺的同時(shí)，校方應(yīng)該與各主流廠商合作，以校企共建的方式來聯(lián)合建設(shè)實(shí)訓(xùn)室，從而把商業(yè)企業(yè)領(lǐng)域中實(shí)際運(yùn)用的軟硬件引入到教學(xué)之中。

3）大力開展各種技能大賽。以各種實(shí)際運(yùn)用中的商業(yè)目標(biāo)為比賽內(nèi)容，如限時(shí)組裝、維護(hù)、安全飛行、航拍、救援、地形測探、農(nóng)藥噴灑、障礙飛行、花式飛行等當(dāng)前各種無人機(jī)商業(yè)運(yùn)用模式，充分調(diào)動學(xué)習(xí)者的急性型和能動性，促使學(xué)生把內(nèi)在的理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際的操作技能。

4現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

現(xiàn)代多軸無人機(jī)實(shí)訓(xùn)室的規(guī)劃與設(shè)計(jì)原則是以多軸無人機(jī)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場景中業(yè)務(wù)運(yùn)作流程為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)模擬飛行實(shí)時(shí)交互訓(xùn)練系統(tǒng)為平臺，以多種構(gòu)型的先進(jìn)多軸無人機(jī)設(shè)備為實(shí)操手段；形成一個(gè)系統(tǒng)而實(shí)用的現(xiàn)代多軸無人機(jī)綜合模擬實(shí)訓(xùn)室。

我們參照主流多軸無人機(jī)研發(fā)企業(yè)和多軸無人機(jī)商業(yè)運(yùn)作企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，場地規(guī)劃和布局將既能充分考慮學(xué)校實(shí)訓(xùn)場所的實(shí)際容積，又能提供多種多軸無人機(jī)模擬環(huán)境，如多軸無人機(jī)生產(chǎn)加工、多軸無人機(jī)動力與能源、多軸無人機(jī)傳感器與飛控、多軸無人機(jī)雙向數(shù)傳鏈路、多軸無人機(jī)圖像傳感器與圖傳航拍等不同教學(xué)環(huán)境，為教學(xué)、培訓(xùn)和科研提供良好的應(yīng)用平臺。常規(guī)設(shè)計(jì)方案，將整個(gè)實(shí)訓(xùn)室按功能劃分為兩個(gè)區(qū)域，即綜合實(shí)訓(xùn)區(qū)和多媒體教學(xué)區(qū)：1）綜合實(shí)訓(xùn)區(qū)平面布局可根據(jù)教學(xué)需要分成若干區(qū)域，如：多軸無人機(jī)組裝與測試、多軸無人機(jī)飛控編程、多軸無人機(jī)模擬飛行、多軸無人機(jī)基礎(chǔ)訓(xùn)練飛行、多軸無人機(jī)越障飛行、多軸無人機(jī)編隊(duì)飛行、多軸無人機(jī)超視距飛行，多軸無人機(jī)航拍等作業(yè)區(qū)域；2）多媒體教學(xué)區(qū)用于綜合演示和知識要點(diǎn)講解，設(shè)置一定數(shù)量的計(jì)算機(jī)并配備投影顯示和圖傳接收設(shè)備。這一區(qū)域可以與實(shí)訓(xùn)區(qū)域相互呼應(yīng)，進(jìn)行綜合模擬或單獨(dú)模擬和演示。

5小結(jié)

隨著科技的發(fā)展和社會的需求，快速發(fā)展的多軸無人機(jī)市場正在轉(zhuǎn)化為高等院校難得的發(fā)展機(jī)遇。積極開展實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)工作，從市場需求出發(fā)，確立軟硬件技術(shù)門檻，開發(fā)線上線下課程資源，結(jié)合企業(yè)共建，以較低的成本、較高的效率培養(yǎng)大量兼有深厚理論功底和動手實(shí)踐能力的多軸無人機(jī)專業(yè)技術(shù)人才，是高等院校相關(guān)專業(yè)快速發(fā)展的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

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