無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)建設(shè)

［摘 要］ 隨著社會的不斷發(fā)展，我國無人機技術(shù)也在不斷進步，近些年無人機在我國多個領(lǐng)域的應(yīng)用變得越來越廣泛，使得社會對無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的人才需求變得越來越迫切?；趧?chuàng)新就業(yè)導(dǎo)向，探討了無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的建設(shè)以及教育改革的相關(guān)問題，并且從以下幾個方面提出了相關(guān)建議，為無人機專業(yè)建設(shè)提供參考：聚焦行業(yè)需求，加強實踐教學(xué)；積極推廣校企合作，熟悉新型技術(shù)；提高教師實踐水平，完善人才培養(yǎng)體系。

［關(guān)鍵詞］ 無人駕駛；教育改革；創(chuàng)新就業(yè)

［基金項目］ 2022—2024年中國交通教育研究會教育科學(xué)研究課題“以創(chuàng)新就業(yè)為導(dǎo)向的無人機駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)建設(shè)及教育改革研究”（JT2022YB325）；2022年度中國民航大學(xué)校級教育教學(xué)改革與研究項目“面向民航強國的無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐”（CAUC-2022-C1-001）

［作者簡介］ 楊永剛（1978—），男，吉林四平人，工學(xué)博士，中國民航大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事無人機安全研究；楊正全（1977—），男，山東濟寧人，理學(xué)博士，中國民航大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事無人機集群研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）29-0077-04 ［收稿日期］ 2023-06-29

隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，我國無人機發(fā)展前景十分廣闊。中國航空綜合技術(shù)研究所副總工程師舒振杰稱，中國在無人智能領(lǐng)域已經(jīng)掌握了多項核心技術(shù)，在高清晰度圖像和視頻傳輸、紅外成像和激光雷達等方面，我國無人機光學(xué)技術(shù)已經(jīng)處于全球領(lǐng)先地位［1］。目前，無人機已經(jīng)在我國農(nóng)業(yè)、電力、物流配送、環(huán)境監(jiān)測及災(zāi)害救援等領(lǐng)域得到應(yīng)用。隨著無人機技術(shù)的不斷升級和應(yīng)用場景的不斷拓展，未來無人機將會在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

無人駕駛航空器系統(tǒng)工程是指利用無人飛行器技術(shù)平臺，搭載各類傳感器和任務(wù)設(shè)備，用于完成一定任務(wù)或功能的飛行器系統(tǒng)。在無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)中，學(xué)生除了學(xué)習(xí)飛行器設(shè)計原理、航空電子技術(shù)、自動控制原理以及圖像處理等基礎(chǔ)知識外，還學(xué)習(xí)到無人機的規(guī)章制度、飛行安全管理及飛行器性能評估等專業(yè)知識，并通過實踐訓(xùn)練和實驗課程獲得實踐技能和實踐經(jīng)驗，以確保無人機在實際應(yīng)用中的安全性和有效性。此外，專業(yè)涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，目標(biāo)是培養(yǎng)掌握無人機相關(guān)理論知識和實踐技能的高級工程技術(shù)人才，使其能夠獨立從事無人駕駛航空器系統(tǒng)的設(shè)計、測試、運行及日常維護等工作，因此對人才綜合素質(zhì)要求較高，所以我們需要對傳統(tǒng)教育思路進行改革研究，以滿足目前社會對無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的人才需求。

由于無人機技術(shù)飛速發(fā)展及其應(yīng)用范圍不斷擴大，無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的就業(yè)前景十分廣闊，因此對掌握無人駕駛航空器系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)與控制的專業(yè)人才需求也在增加，其就業(yè)領(lǐng)域較為廣泛，如：（1）航空航天領(lǐng)域，畢業(yè)生可以在航空公司或航空器制造商從事無人機的設(shè)計、測試、維護及運營等工作；（2）國防軍事領(lǐng)域，畢業(yè)生可以在國防科研院所、軍隊部隊或軍工企業(yè)從事技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)集成等工作；（3）智慧交通領(lǐng)域，畢業(yè)生可以在城市交通管理部門、智能交通企業(yè)等機構(gòu)從事無人駕駛交通系統(tǒng)的開發(fā)、測試及運營管理等工作。此外，物流、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療救援等對人才需求較高，所以這些專業(yè)具有良好的就業(yè)前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在新時代國家推進高等教育改革的新工科背景下，新工科對高級工程技術(shù)人才的知識結(jié)構(gòu)交叉融合能力、技術(shù)創(chuàng)新能力等提出了更高的要求［2］。因此，無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識和運用技術(shù)相結(jié)合的能力、從事無人駕駛航空器飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、運行組織與保障相關(guān)工作的能力及創(chuàng)新能力。

一、目前我國高校無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)相關(guān)課程存在的問題

（一）師資力量比較薄弱，教師團隊中缺乏專業(yè)骨干

2013年我國僅有兩所院校設(shè)立了與無人機相關(guān)的專業(yè)，2016年教育部新增了“無人駕駛航空器系統(tǒng)工程”專業(yè)。無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的建設(shè)需要教學(xué)團隊具備相關(guān)領(lǐng)域的研究深度和豐富的教學(xué)經(jīng)驗，確保教學(xué)內(nèi)容和行業(yè)需求緊密結(jié)合。目前，我國僅有十余所高校開設(shè)了這門專業(yè)，但均處于起步階段，存在的首要問題是師資力量較為薄弱。從事相關(guān)理論課程教學(xué)的教師主要來自航空航天相關(guān)專業(yè)和機電類專業(yè)，相關(guān)實踐課程教學(xué)的教師更多是來自從事航模運動的教練員或運動員［3］。部分高校沒有配置足夠數(shù)量的資深講師和教授，存在一定數(shù)量的教師水平與質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象，難以為學(xué)生提供更加精準(zhǔn)的科學(xué)指導(dǎo)和實踐經(jīng)驗。

（二）專業(yè)課程教材較少，沒有全面涵蓋前沿新興技術(shù)

由于無人機專業(yè)開設(shè)時間較短，國內(nèi)現(xiàn)有配套教材相對較少［4］。目前，我國無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)常見的主要教材包括：《無人機系統(tǒng)設(shè)計》《無人機空氣動力學(xué)與飛行原理》及《飛行器控制分析與設(shè)計》等，大多數(shù)專著是國外相關(guān)書籍的翻譯，如《系統(tǒng)工程原理與實踐》《系統(tǒng)工程中的實踐創(chuàng)造與創(chuàng)新》等。部分高校的課程體系更新?lián)Q代速度較慢，課程中也沒有全面涵蓋該領(lǐng)域前沿的新興技術(shù)。

（三）理論和實踐課程設(shè)置不合理，忽略了與實際應(yīng)用的緊密結(jié)合

部分高?？偸亲⒅乩碚撜n時的分配，而忽略實踐課時，這就使得理論和實踐不夠統(tǒng)一，在學(xué)生還沒有進行實踐時就已經(jīng)開始淡忘理論知識。而且對此專業(yè)的學(xué)生來說，在教學(xué)中，需要學(xué)習(xí)無人機飛行的基礎(chǔ)理論，以及各種建模、仿真和控制算法，并且要運用到無人機系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)中，進行實際的測試和驗證。所以，對此專業(yè)的學(xué)生來說，理論聯(lián)系實際是非常重要的。只有懂得如何將理論知識應(yīng)用于實踐中，才能不斷地改進和完善無人駕駛航空器系統(tǒng)，更好地了解無人機技術(shù)的發(fā)展趨勢和最新應(yīng)用，為今后從事相關(guān)工作做好充分準(zhǔn)備。

二、目前我國高校無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)教學(xué)過程中存在的問題及解決方法

（一）存在的問題

從目前來看，傳統(tǒng)“無人機”課程主要以教師講授知識為主，教學(xué)過程中缺少開放性和探索性，學(xué)生缺乏參與其中的機會，同時也容易使學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生枯燥乏味情緒。學(xué)生雖然都記住了老師講授的內(nèi)容、方法，但缺少實踐應(yīng)用的機會，沒有真正地掌握其中要領(lǐng)。

（二）解決方法

教學(xué)過程中，要注重調(diào)動學(xué)生的積極性，通過放映視頻和小組討論等方式，讓學(xué)生更好地融入課堂；學(xué)習(xí)中，要注重實踐課程的安排，如無人機操控原理與訓(xùn)練、多旋翼無人機自動駕駛系統(tǒng)實踐等。鼓勵學(xué)生利用所學(xué)知識參加科研競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，鍛煉和強化學(xué)生的實踐能力。

在人才培養(yǎng)機制方面，考慮到無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)階段性的學(xué)習(xí)特點，通過基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、核心課程學(xué)習(xí)、專業(yè)實習(xí)及學(xué)科競賽和科學(xué)研究等多種方式，從簡單到復(fù)雜，從基礎(chǔ)到專業(yè)，形成逐層遞階的多層次的人才培養(yǎng)體系，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，全方位培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同能力。

三、我國高校無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)教學(xué)思路

（一）闡述培養(yǎng)優(yōu)勢及就業(yè)前景和就業(yè)去向，鼓勵學(xué)生設(shè)定目標(biāo)

無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)知識體系全面，在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，開設(shè)的主要專業(yè)課程都有與其相應(yīng)的專業(yè)實踐課程。經(jīng)過系統(tǒng)化學(xué)習(xí)、實踐，學(xué)生能領(lǐng)會且掌握本專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)知識和技能，在就業(yè)及升學(xué)中占據(jù)主動優(yōu)勢。無人機行業(yè)處于蓬勃發(fā)展階段，人才需求量大，就業(yè)時薪資待遇較為優(yōu)厚。

無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)前景廣闊，主要就業(yè)方向包括航空航天院所，從事無人機及其他航空器、航天器的研發(fā)設(shè)計；無人機設(shè)計制造企業(yè)，從事無人機的設(shè)計、測試等；一些無人機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，如遙感和航空管理部門等。

（二）學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，打好專業(yè)基礎(chǔ)

無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)主要研究無人機的各個組成系統(tǒng)，包括無人機的氣動外形、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)及任務(wù)載荷系統(tǒng)等，以及各系統(tǒng)之間的組織協(xié)調(diào)關(guān)系。所學(xué)內(nèi)容涵蓋了航空、機械、電子、通信及軟件等方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程之前必須打好專業(yè)基礎(chǔ)。我們可以將無人駕駛航空器系統(tǒng)工程課程設(shè)置在大二學(xué)期，大一學(xué)期開設(shè)專業(yè)導(dǎo)論，學(xué)習(xí)和專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)內(nèi)容，打好專業(yè)知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)；大二學(xué)期開設(shè)專業(yè)課程，學(xué)習(xí)專業(yè)技能知識，鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽；大三學(xué)期開設(shè)實驗技能培訓(xùn)；大四學(xué)期學(xué)生在教師指導(dǎo)下進行論文的撰寫或完成畢業(yè)設(shè)計等，提高學(xué)生的科研能力和學(xué)術(shù)水平。

（三）專業(yè)課程和實踐課程并重

專業(yè)課程學(xué)習(xí)中，一方面積極引導(dǎo)學(xué)生加強基礎(chǔ)知識的掌握，通過實習(xí)、實訓(xùn)提高學(xué)生自身基礎(chǔ)能力；另一方面，通過參加相關(guān)學(xué)科的全國大學(xué)生競賽鍛煉學(xué)生的綜合實踐能力，如全國無人機創(chuàng)新技能大賽、中國國際飛行器設(shè)計挑戰(zhàn)賽等，鼓勵學(xué)生積極參與到教師的研究和應(yīng)用課題中，通過工程項目實踐經(jīng)驗豐富自己。同時，加強校企合作，持續(xù)推進校企聯(lián)合培養(yǎng)的人才培養(yǎng)模式，提供專業(yè)化實踐教學(xué)條件，從多方面、多層次培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能、應(yīng)用技術(shù)和創(chuàng)新精神。

四、我國高校無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)教育改革的建議

（一）聚焦行業(yè)需求，加強實踐教學(xué)

無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)是一門具有廣泛性、系統(tǒng)性、復(fù)雜性的課程，對人才的綜合素質(zhì)要求較高，也具有較高的實踐性。所以在教學(xué)中，必須重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。例如，為學(xué)生配備相關(guān)實驗室和實驗設(shè)備，提供實踐培訓(xùn)和科研方面的支持，以及增加實踐課時，如真機模擬、實驗項目環(huán)節(jié)等，通過實踐操作提高學(xué)生的技能水平。在理論教學(xué)中，通過引入現(xiàn)實案例，緊密結(jié)合無人機研究現(xiàn)狀和在實際中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生對目前無人機研究領(lǐng)域的熱點問題和關(guān)鍵技術(shù)進行思考和探討。

教師在教學(xué)中引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)業(yè)能力。教師團隊定期指導(dǎo)無人機專業(yè)的學(xué)生投入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動，積極引導(dǎo)學(xué)生參加各種大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，鼓勵學(xué)生利用所學(xué)知識研發(fā)出更加實用的無人機產(chǎn)品。

隨著無人機應(yīng)用范圍不斷擴大，對相關(guān)專業(yè)人才的需求也在不斷增長。為了更好地滿足行業(yè)發(fā)展需求和社會對人才的需要，我們應(yīng)把教育目標(biāo)和行業(yè)需求緊密結(jié)合，調(diào)整課程設(shè)置，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，讓學(xué)生具備更強的適應(yīng)能力和競爭力。

（二）積極推廣校企合作，熟悉新型技術(shù)

校企合作、產(chǎn)教融合是專業(yè)發(fā)展保持與時俱進、提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保障［5］。對于無人機專業(yè)來說，產(chǎn)業(yè)環(huán)境變化非常迅速，與相關(guān)航空航天企業(yè)、科研院校及相關(guān)部門建立合作交流機制是雙贏模式，也是其教學(xué)改革和培養(yǎng)學(xué)生實習(xí)就業(yè)能力的重要環(huán)節(jié)，這可以讓高校和企業(yè)間相互促進、共同發(fā)展，同時達到產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、人才培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新的積極互動。目前，我國高校無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)與企業(yè)間的合作日益緊密，越來越多的高校開始通過與企業(yè)合作完善教學(xué)體系，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合，為學(xué)生未來就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。

校企合作能夠為無人機專業(yè)的學(xué)生提供更多實踐機會，鞏固理論知識，提升實踐能力和技能水平，彌補缺少實踐機會的不足。部分高校陸續(xù)與無人機相關(guān)企業(yè)建立聯(lián)合實習(xí)基地，一些企業(yè)專門為大學(xué)生開設(shè)相關(guān)實習(xí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃等，更好地增強了學(xué)生的實踐能力。通過在企業(yè)的實踐，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力及溝通能力等綜合素質(zhì)，并且校企合作也能夠讓學(xué)生更熟悉行業(yè)背景、了解行業(yè)需求和發(fā)展趨勢，讓學(xué)生所學(xué)能夠更加貼近實際應(yīng)用。

（三）提高教師實踐水平，完善人才培養(yǎng)體系

無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)需要理論型教師和實踐型教師，理論型教師為學(xué)生講授課程理論內(nèi)容，實踐型教師引導(dǎo)學(xué)生進行實踐研究，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。這要求教師具備較高的實踐能力，教師需要具備扎實的理論基礎(chǔ)和廣泛的實踐經(jīng)驗，需要熟悉無人機的設(shè)計、制造、操作及維護等方面的知識，同時還要關(guān)注行業(yè)前沿動態(tài)和科技發(fā)展趨勢，為學(xué)生提供全面指導(dǎo)，在學(xué)生盡可能獨立思考的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

因此，高校應(yīng)制定相應(yīng)的教師教學(xué)水平提升政策［6］，建設(shè)一批實踐基地，支持無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的任課教師加強自身專業(yè)技能的提升、實踐能力的學(xué)習(xí)，充分利用假期派出部分教師進行無人機項目實訓(xùn)。

人才培養(yǎng)是無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)建設(shè)及教育改革的核心。只有建立適合學(xué)生發(fā)展的人才培養(yǎng)機制才能全面培養(yǎng)與無人機專業(yè)相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，這不僅會在之后影響高校本身建設(shè)和未來發(fā)展，也會影響學(xué)生自身的創(chuàng)業(yè)成功率［7］。所以我們需要根據(jù)無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)的要求建立科學(xué)的人才培養(yǎng)機制。通過與行業(yè)內(nèi)的專家及無人機企業(yè)探討其對無人機人才需求和質(zhì)量的建議，積極采納其意見，綜合其建議和本專業(yè)的實際要求制訂出合適的人才培養(yǎng)方案。

結(jié)語

專業(yè)教育改革是推動我們社會前進的重要動力。通過專業(yè)教育改革，可以更好地滿足社會對專業(yè)人才的需求，更好地滿足社會創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的需要，提高國家綜合競爭水平，同時可以確保學(xué)生獲得與時俱進的專業(yè)知識和綜合素質(zhì)能力，也可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和獨立解決問題的能力。

近些年，無人機已經(jīng)成為有關(guān)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用工具。但隨著無人機的廣泛應(yīng)用，社會對無人機專業(yè)的人才需求也在不斷增加。由于我國高校無人機相關(guān)專業(yè)開設(shè)時間較短，無人機專業(yè)教育也較為薄弱，因此推進我國高校無人機專業(yè)教育改革就顯得尤為重要。

無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)建設(shè)及教育改革是一個長期而系統(tǒng)的過程。我們應(yīng)該持續(xù)關(guān)注無人機市場需求，不斷完善人才培養(yǎng)體系，注重學(xué)生實踐能力水平、創(chuàng)新思維及團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)，以培養(yǎng)更多高技術(shù)能力、跨學(xué)科綜合素質(zhì)、技能型人才為目標(biāo)，為我國無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大貢獻。

參考文獻

［1］樊巍.中國無人機未來如何“發(fā)力”［N］.環(huán)球時報，2023-03-13（8）.

［2］齊福強，劉光才.新工科背景下無人機運行風(fēng)險評估技術(shù)課程教學(xué)研究［J］.高教學(xué)刊，2023，9（6）：125-128.

［3］郝立果，高慧珠，張翔宇，等.基于EPIP教學(xué)模式的“無人機技術(shù)應(yīng)用”課程改革的實踐與探索［J］.職業(yè)教育研究，2022（11）：80-85.

［4］劉戰(zhàn)合，田秋麗，王曉璐，等.復(fù)雜專業(yè)背景下無人機系統(tǒng)課程精細化教學(xué)探索［J］.教育教學(xué)論壇，2018（13）：175-176.

［5］黎聰，謝莉.校企合作背景下物流無人機“雙師型”教師的培養(yǎng)策略［J］.中國物流與采購，2022（18）：69-70.

［6］楊延珍.應(yīng)用型本科攝影測量教學(xué)改革探討［J］.甘肅科技，2021，37（22）：38-40.

［7］田曉光.無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究［J］.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2018，31（11）：95-97.

The Construction of Unmanned Aerial Vehicle System Engineering Profession： Analysis on Innovative Employment Oriented Education Reform

YANG Yong-gang， YANG Zheng-quan

（College of Transportation Science and Engineering， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China）

Abstract： With the continuous development of our society， the unmanned aerial vehicle technology is also advancing. In recent years， the use of unmanned aerial vehicle is becoming more and more widespread in several fields in China， which makes the social demand for talents major in unmanned aerial vehicle systems engineering is becoming more and more urgent. This article is oriented on the basis of innovative employment， discusses the issues related to the construction and education reform of the major in unmanned aerial vehicle systems engineering and gives suggestions from the following aspects， providing reference for the construction of unmanned aerial vehicle profession： focus on industry needs and strengthen practical teaching， actively promoting university-enterprise cooperation and knowledge of new technologies， improving the level of teachers practice and refining the talent training systems.

Key words： unmanned driving; education reform; innovative employment