基于人工智能和STEAM教育的無人機專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

鐘佩儀

摘 要 近年來，無人機領(lǐng)域的高速發(fā)展使得對無人機應(yīng)用技術(shù)人才的需求日益增加，因此促進對無人機應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)和教育是無人機行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要保障。本文以桂林航天工業(yè)學(xué)院為例，通過分析無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀，提出了融合人工智能和STEAM教育理念的創(chuàng)新教學(xué)方式，加強專業(yè)引導(dǎo)，加深校企合作的幾點建議，全面提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展和社會需求的無人機應(yīng)用技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞 無人機 人工智能 STEAM教育 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.07.021

Abstract In recent years， the rapid development of the UAV field has made the demand for UAV application technology talents increasing. Therefore， promoting the training and education of UAV application technology personnel is an important guarantee for the sustainable development of the UAV industry. Taking Guilin University of Aerospace Technology as an example， this paper puts forward some innovative teaching methods that integrate artificial intelligence and STEAM education concepts， strengthens professional guidance， and deepens the suggestions of school-enterprise cooperation. Enhance students' professionalism and innovative entrepreneurial spirit， and cultivate drone application technical talents that adapt to the development of the times and social needs.

Keywords UAV; artificial intelligence; SETAM education; talent training

0 引言

無人機應(yīng)用技術(shù)是一個新興的綜合性專業(yè)，主要培養(yǎng)低空無人機飛行技術(shù)，熟練操控低空無人機進行各種飛行作業(yè)的應(yīng)用技能，以及掌握航天電子信息技術(shù)的基本理論。近年來，無人機的迅速發(fā)展，無人機的功能越發(fā)強大，可應(yīng)用于航拍、邊防、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)勘測、氣象檢測、森林防火、海事巡邏等眾多領(lǐng)域。無人機的廣泛應(yīng)用推動了無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是我國對于無人機應(yīng)用技術(shù)的人才培養(yǎng)是相對滯后的。因此，無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)和教育是促進無人機行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重要保障，是解決我國民用無人機駕駛員匱乏問題的主要手段。[1]然而傳統(tǒng)的照本宣科的教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足新興專業(yè)的教學(xué)需求了，因此以人工智能為切入點的STEAM教育理念成為了高等院校培養(yǎng)我國新時代創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的教育趨勢。[2]

1無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的現(xiàn)狀與不足——以桂林航天工業(yè)學(xué)院為例

自2010年來，由于無人機領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展許多院校開設(shè)了無人機相關(guān)專業(yè)，旨在培養(yǎng)我國民用無人機應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域的人才。但是由于是一個新興專業(yè)，在無人機專業(yè)建設(shè)方面還是存在很多的缺陷和不足，比如無人機專業(yè)課程設(shè)置的不完善、師資隊伍薄弱，沒有系統(tǒng)化的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式等等。

（1）無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置的不完善。一個成熟的專業(yè)課程設(shè)置往往是需要長時間的反復(fù)實踐改革，最后摸索出一套適用于本專業(yè)學(xué)生的完善的課程設(shè)置體系。而無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)作為一個新興的專業(yè)，發(fā)展的時間并不長，正處于一個摸索的階段，很多課程設(shè)置都是沿用與其相近的一些專業(yè)的課程設(shè)置，并沒有形成一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尼槍o人機應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域的課程。由于沿用其他專業(yè)的課程設(shè)置導(dǎo)致專業(yè)基礎(chǔ)課相對偏多，導(dǎo)致專業(yè)應(yīng)用實踐課程的設(shè)置相對偏少，達不到培養(yǎng)無人機服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域人才的目標(biāo)。而且在教材的使用方面，目前還沒有針對無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的一整套教材。所以當(dāng)設(shè)置一些專業(yè)性比較強的課程的時候也會因為沒有與之相匹配的教材使得課堂效果大打折扣。

（2）師資隊伍力量薄弱。由于無人機應(yīng)用技術(shù)是一個近幾年才開始的專業(yè)，無人機專業(yè)教師的匱乏導(dǎo)致師資隊伍是由相關(guān)性強的其他專業(yè)的教師組成，比如飛行器專業(yè)、控制工程等專業(yè)的老師組成。其他專業(yè)教師轉(zhuǎn)化成無人機專業(yè)教師需要在原有的知識層面上拓展更多與無人機教育相關(guān)的內(nèi)容，并且要不斷修訂無人機專業(yè)的教學(xué)大綱、人才培養(yǎng)方案，與學(xué)生不斷磨合，結(jié)合社會人才需求，培養(yǎng)出應(yīng)用型高等人才。師資力量也相對薄弱，教授、副教授等高級教師的占比比較小，主要是以講師和助教組成。師資力量的薄弱同時也制約著專業(yè)的發(fā)展。因此培養(yǎng)教師、引進高等人才成為了促進專業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

（3）沒有系統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式。在黨的十九大報告中，習(xí)近平總書記對于人才培養(yǎng)方面強調(diào)了“倡導(dǎo)創(chuàng)新文化，培養(yǎng)造就一大批具有國際水平的戰(zhàn)略科技人才，科技領(lǐng)軍人才、青年科技人才和高水平創(chuàng)新團隊”。[3]并且教育部在《關(guān)于做好2016屆全國普通高等學(xué)校畢業(yè)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)工作的通知》中明確指出，從2016年起所有高校都要設(shè)置創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程，對全體學(xué)生開發(fā)開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育必修課和選修課，納入學(xué)分管理。[4]培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神已經(jīng)成為了我國高等教育重要的一部分，因此國內(nèi)各大高校也紛紛開設(shè)了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，培養(yǎng)與社會接軌、畢業(yè)后能快速適應(yīng)社會工作的大學(xué)生。

無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是無人機領(lǐng)域的快速發(fā)展應(yīng)運而生的一個新興專業(yè)，在培養(yǎng)過程中更要注重學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)，人才培養(yǎng)方案中應(yīng)當(dāng)設(shè)立一個系統(tǒng)性的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式，使得畢業(yè)生能快速投入無人機領(lǐng)域的工作當(dāng)中去。然而新的應(yīng)用領(lǐng)域、新的專業(yè)設(shè)置、師資隊伍力量的薄弱等因素使得目前還沒有一個系統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式。更多時候只是沿用高校開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)的課程，比如“大學(xué)生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo)”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目指導(dǎo)”等課程。這樣的課程只是簡單介紹相關(guān)理論和一些創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗，并沒有針對性、專業(yè)性的培養(yǎng)目標(biāo)，不具備創(chuàng)新性和專業(yè)特色，達不到培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)性人才的目標(biāo)。

2人工智能和STEAM教育理念培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式研究

2.1 人工智能和STEAM教育理念的重要意義

在中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會報告中，習(xí)近平總書記強調(diào)“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，在中高端消費、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳、共享經(jīng)濟、現(xiàn)代供應(yīng)鏈、人力資本服務(wù)等領(lǐng)域培育新增長點，形成新動能”。在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展中，人工智能賦予了科研工作的很多可能性，無人機、無人車、智能機器人等人工智能產(chǎn)物早已深入現(xiàn)代社會生活中，越來越多的人從事研究人工智能，我國也強調(diào)了人工智能的先進性和重要性。因此人工智能教育不再是天方夜譚的話題，人工智能教育成為了教育領(lǐng)域中的趨勢。人工智能是一個綜合性的科技領(lǐng)域，包括計算機科學(xué)、心理學(xué)和哲學(xué)三大學(xué)科的知識內(nèi)容，主要是代替人類完成以下比較復(fù)雜繁瑣的工作，解放人類的勞動力。

STEAM教育是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）、藝術(shù)（Art）綜合起來的教學(xué)理念。將幾門基礎(chǔ)學(xué)科綜合在一起，為學(xué)生提供一個跨學(xué)科的多元化學(xué)習(xí)實踐的機會，培養(yǎng)學(xué)生的科研修養(yǎng)和探究能力。2016年底，教育部頒布《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，其中提出了要加強信息技術(shù)在跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）的應(yīng)用。因此以人工智能為切入點的STEAM教育理念成為了高等院校培養(yǎng)我國新時代創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的教育趨勢。

人工智能與STEAM教育理念的結(jié)合可以為學(xué)生提供綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性和極具挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)氛圍。由于涵蓋了很多學(xué)科知識，學(xué)習(xí)過程中不再是單一方面由教師傳遞知識，學(xué)習(xí)過程需要發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。因此整個課程的學(xué)習(xí)是大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、訓(xùn)練了學(xué)生的綜合能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、挖掘?qū)W生的潛力，促進大學(xué)生的全面發(fā)展。人工智能的高速發(fā)展使得對相關(guān)的專業(yè)人才需求也日益增加。對于新興的無人機產(chǎn)業(yè)，相關(guān)的無人機應(yīng)用型人才需求是非常大，因此在設(shè)置無人機專業(yè)的高等院校中，人工智能與STEAM教育結(jié)合的教育理念更應(yīng)提上日常，培養(yǎng)適應(yīng)我國時代發(fā)展的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才。

2.2 人工智能和STEAM教育理念培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的措施

（1）創(chuàng)新教學(xué)形式，融合人工智能和STEAM教育理念。無人機專業(yè)首先是一個新興的專業(yè)，其次主要培養(yǎng)從事無人機領(lǐng)域的應(yīng)用型人才。因此在教學(xué)形式上就應(yīng)該摒棄掉傳統(tǒng)的照本宣科地教學(xué)方式，融合人工智能和STEAM教育理念，提升學(xué)生的綜合能力、動手能力，在完成課程設(shè)置的項目中學(xué)會團隊合作，在項目實踐中感受人工智能和科研的魅力，進一步提升學(xué)生對無人機領(lǐng)域的興趣，未來更好地加入無人機領(lǐng)域中去。

（2）加強專業(yè)引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。在大學(xué)生就業(yè)情況中，有一個普遍的現(xiàn)象，從事的專業(yè)領(lǐng)域和學(xué)習(xí)的專業(yè)領(lǐng)域相差甚遠(yuǎn)。很多大學(xué)生在校期間只是一味地學(xué)習(xí)學(xué)生設(shè)置的課程，對自己所學(xué)的專業(yè)的認(rèn)識不夠深入，導(dǎo)致就業(yè)過程中沒有把握好自己專業(yè)的優(yōu)勢，甚至放棄本專業(yè)從事其他專業(yè)領(lǐng)域的工作。高校應(yīng)該加強對無人機專業(yè)的引導(dǎo)，融合人工智能和STEAM教育于教學(xué)活動中，制定系統(tǒng)性的課程體系，讓該專業(yè)的學(xué)生接觸到人工智能在無人機領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用，注重學(xué)生的編程基礎(chǔ)、團隊合作完成項目的精神，培養(yǎng)學(xué)生對無人機領(lǐng)域的濃厚興趣，深入了解無人機專業(yè)，有利于畢業(yè)后從事無人機領(lǐng)域的工作。

（3）加深校企合作，為學(xué)生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機會。無人機領(lǐng)域是一個發(fā)展相當(dāng)快速的行業(yè)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式?jīng)]有辦法滿足專業(yè)教學(xué)的需求了。高校應(yīng)該加強與相關(guān)無人機領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域的企業(yè)合作，將最先進的研究技術(shù)、主流的應(yīng)用技術(shù)帶到教學(xué)中去。學(xué)?？梢院推髽I(yè)合作，通過進廠參觀和技術(shù)人員教學(xué)等方式傳授經(jīng)驗和知識，也可以和企業(yè)技術(shù)人員組成團隊共同完成一些研究項目，提高學(xué)生的實踐能力。

3結(jié)語

無人機領(lǐng)域的高速發(fā)展促進了高校建設(shè)新興專業(yè)，同時也帶來了專業(yè)建設(shè)的挑戰(zhàn)。本文以桂林航天工業(yè)學(xué)院為例，通過分析無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀，提出了融合人工智能和STEAM教育理念的創(chuàng)新教學(xué)方式，加強專業(yè)引導(dǎo)，加深校企合作的建議，推進無人機專業(yè)的建設(shè)發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才。

參考文獻

[1] 張洪.“無人機+”背景下民用無人機產(chǎn)業(yè)人才教育培訓(xùn)思考[J].民航管理，2018.329（03）：48-51.

[2] 汪靈枝，周優(yōu)軍，吳建生.機器人教育內(nèi)涵式培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力研究[J].廣西科技師范學(xué)院學(xué)報，2018.33.133（03）：57-60.

[3] 新華網(wǎng).習(xí)近平：決勝全面建成小康社會奪取新時代中國特色社會主義偉大勝利——在中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會的報告[EB/OL].（2017-10-27）[2017-10-18].http：/www.xinhuanet.com/politics/19cpcnc/2017-10/27/.

[4] 王棟.電子信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程開發(fā)的探索與實踐[J].輕工科技，2016（12）：180-181.