無人機植?？鐚I(yè)教學(xué)團隊平臺的構(gòu)建

摘要：近年來，無人機植保以其高效、安全、廣適性成為農(nóng)業(yè)植保現(xiàn)代化的研究熱點。但到目前為止，我國無人機植保研究仍處于探索階段，無人機植保人才的培養(yǎng)尚不系統(tǒng)。該文以濱州學(xué)院為例，闡述了無人機植保跨專業(yè)教學(xué)團隊和實踐平臺構(gòu)建的現(xiàn)實基礎(chǔ)、核心問題和主要思路，為無人機植保人才培養(yǎng)提供思路。

關(guān)鍵詞：無人機;植保;遙感;教學(xué)團隊;人才培養(yǎng)

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2020）16-0189-03

農(nóng)業(yè)面源污染治理是生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵課題之一，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，是鄉(xiāng)村振興和美麗中國建設(shè)的必要保障，農(nóng)業(yè)面源污染的加劇與化肥農(nóng)藥的過量投入以及肥藥使用技術(shù)的落后等關(guān)系密切[1]。2015年農(nóng)業(yè)部發(fā)布《農(nóng)業(yè)部關(guān)于打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅戰(zhàn)的實施意見》，確定了農(nóng)業(yè)面源污染的總體思路，提出通過大面積統(tǒng)防統(tǒng)治、綠色防控和生物農(nóng)藥、低毒農(nóng)藥的推廣應(yīng)用實現(xiàn)“農(nóng)藥零增長”的目標[2]。近幾年來，土地流轉(zhuǎn)和新型經(jīng)營主體改革促使植保專業(yè)合作社和服務(wù)組織大量涌現(xiàn)，統(tǒng)防統(tǒng)治的格局逐漸形成，但植保活動仍以人工和地面機械為主，加之從業(yè)人員的技術(shù)水平參差不齊，農(nóng)藥用量大效率低的問題仍然存在，噴藥過程中存在操作人員中毒致病致死的風(fēng)險[3]。無人機噴藥效率是人工的30倍，藥霧穿透性強，可節(jié)約農(nóng)藥50%、節(jié)水90%，節(jié)約植保成本[4];操作人員無須長時間直接接觸藥劑，大大降低了中毒風(fēng)險;地形適應(yīng)性廣，山地丘陵地區(qū)同樣適用，且適于大面積聯(lián)防聯(lián)治，能有效降低病蟲害的大面積流行;通過搭載高像素成像單元和紅外成像單元，還可對農(nóng)業(yè)病蟲害等進行監(jiān)測。上述優(yōu)勢使無人機植保成為了近年來植保技術(shù)中的熱門方向。

當(dāng)前，我國有關(guān)無人機植保方面的研究仍處在起步階段，在無人機研發(fā)、人才培訓(xùn)、生產(chǎn)作業(yè)標準、監(jiān)管體制等方面仍需進行了大量的研究，其中，無人機植保技術(shù)人才的培養(yǎng)是重中之重[5]。目前，絕大多數(shù)農(nóng)林高校尚未開設(shè)無人機植保相關(guān)課程，無人機植保教學(xué)科研團隊和平臺的建設(shè)仍不健全，尚無法滿足培養(yǎng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)植保人才的需求。為此，本文以濱州學(xué)院為例，對無人機植保人才培養(yǎng)的跨專業(yè)教學(xué)團隊和教學(xué)實踐平臺構(gòu)建進行了探討，以期為農(nóng)林高校培養(yǎng)無人機植保人才提供思路。

1 無人機植保教學(xué)跨專業(yè)團隊和平臺構(gòu)建的現(xiàn)實基礎(chǔ)

濱州學(xué)院是一所以航空為特色的應(yīng)用型大學(xué)，飛行、化工、計算機、生物技術(shù)4個專業(yè)群獲批立項山東省高水平應(yīng)用型專業(yè)群。本項目依托濱州學(xué)院飛行和生物技術(shù)專業(yè)群，利用學(xué)?，F(xiàn)有的無人機及其模擬駕駛系統(tǒng)，對航空、遙感和農(nóng)業(yè)背景的師資力量進行整合，開展無人機植保人才培養(yǎng)的相關(guān)研究和實踐活動。

濱州學(xué)院建設(shè)有設(shè)施農(nóng)業(yè)教研室、地理信息學(xué)教研室和無人駕駛航空器系統(tǒng)工程教研室，具有專任教師30余人，滿足進行無人機植保監(jiān)測人才培養(yǎng)知識背景的師資力量。作為山東省內(nèi)唯一一所以航空為主要特色的院校，濱州學(xué)院為全校學(xué)生開設(shè)了《航空概論》課程作為通識課，學(xué)生掌握了基本的航空知識。團隊內(nèi)非航空專業(yè)的教師均參加了航空類師資研修班并順利結(jié)業(yè)，為開展跨學(xué)科教學(xué)儲備了充足的理論知識。

濱州學(xué)院具有良好的無人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)實驗環(huán)境，建有無人機模擬飛行實驗室，能夠開展無人機模擬飛行教學(xué)。除模擬飛行實驗室外，設(shè)施農(nóng)業(yè)教研室依托山東省生態(tài)學(xué)重點實驗室等平臺開展高效綠色農(nóng)業(yè)研究，并與當(dāng)?shù)卣?、企業(yè)單位和科研院所建設(shè)產(chǎn)學(xué)研合作單位20多處，多個合作單位具有無人機植保的經(jīng)驗，可為無人機植保育人研究提供實際案例和基地建設(shè)指導(dǎo)。

2 無人機植保教學(xué)團隊平臺組建過程中應(yīng)解決的核心問題

2.1 跨院系、多學(xué)科背景下教學(xué)團隊?wèi)?yīng)的建設(shè)和管理在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的新形勢下，農(nóng)學(xué)相關(guān)學(xué)科與計算機、航空、生物技術(shù)等學(xué)科交叉，推動了農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷升級，基于同一專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)團隊組織形式在知識廣度上無法進行覆蓋，不利于學(xué)生實踐能力和從業(yè)能力的培養(yǎng)[6]。以植物保護為例，目前的教學(xué)團隊多以植物保護專業(yè)的教師組建，學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中重點學(xué)習(xí)植物保護的知識，能夠掌握病蟲害防治時應(yīng)選擇何種藥物和方法，但對于病蟲害防治的具體的噴施方式如噴霧器、噴藥機，無人機噴藥等具體技術(shù)只能初步了解，噴藥機和無人機如何駕駛無法進行系統(tǒng)訓(xùn)練，缺乏理論和實踐的有機聯(lián)系，最終無法形成真正的行業(yè)服務(wù)能力。所以在跨學(xué)科教學(xué)團隊組建時，首先應(yīng)科學(xué)配置團隊人員，兼顧理論深度和廣度，統(tǒng)籌理論教學(xué)與實踐教學(xué)，形成專業(yè)結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和從業(yè)背景的互補。在人員配置合理的前提下，還應(yīng)考慮教學(xué)團隊的戰(zhàn)略目標以及運作形式：戰(zhàn)略目標的設(shè)定能夠明確團隊的任務(wù)和使命，對于服務(wù)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的跨學(xué)科教學(xué)團隊，不僅要設(shè)定人才培養(yǎng)目標，還要兼顧科學(xué)研究目標和產(chǎn)業(yè)服務(wù)目標，使人才培養(yǎng)時刻符合產(chǎn)業(yè)需要;運作形式關(guān)系到團隊的凝聚力、創(chuàng)造力和運行效率，對團隊的長遠發(fā)展至關(guān)重要[7]，由于團隊目標具有教學(xué)、科研和產(chǎn)業(yè)的多重任務(wù)，應(yīng)考慮對團隊進行項目化的運作模式，將培養(yǎng)目標確定、教學(xué)方法創(chuàng)新、課程體系構(gòu)建、教材編制、實踐平臺建設(shè)、產(chǎn)學(xué)研深度融合等以項目的形式分階段進行攻關(guān)，全方位提高團隊能力。除此之外，還應(yīng)對教學(xué)團隊的評價體系進行改革，改變以課題和論文排名的考核方式，建立多元化的評價標準，使團隊參與成員的貢獻得到充分保障，團隊成員的工作積極性得到充分調(diào)動[8]。

2.2 無人機植保教學(xué)實踐基地的建設(shè)與產(chǎn)業(yè)的對接 教學(xué)實踐基既是本科生將理論和實踐有效結(jié)合的橋梁，也是鍛煉其行業(yè)技能、創(chuàng)造力和創(chuàng)業(yè)思維的關(guān)鍵場所[9]。現(xiàn)階段，實踐基地的建設(shè)多采取“院校+企業(yè)”的模式，高校根據(jù)教學(xué)計劃由指導(dǎo)教師帶隊，集中進行實踐訓(xùn)練，實踐從幾周到數(shù)月不等。往往在實訓(xùn)時理論課早已結(jié)束，學(xué)生無法趁熱打鐵，效果較差;且農(nóng)業(yè)植保活動具有時效性，一年中只在特定的時間進行，集中的實踐活動難以滿足大批量的學(xué)生同時進行訓(xùn)練。故而在無人機植保教學(xué)實踐基地建設(shè)之初，就應(yīng)考慮將基地打造成為學(xué)生理論和實踐學(xué)習(xí)的“第二課堂”，通過學(xué)生在植?；顒娱_展時，能夠在基地同時進行理論課程的學(xué)習(xí)和實踐活動，使學(xué)生能夠即時在實踐中驗證理論，利用理論指導(dǎo)實踐。此外，植?；顒佣嘤赊r(nóng)業(yè)部門統(tǒng)一組織，進行聯(lián)防聯(lián)控，因此，教學(xué)基地的建設(shè)如何與政府接洽，建立“政府引領(lǐng)、企業(yè)管理、高校支撐”的實踐教學(xué)基地構(gòu)建模式，各方圍繞基地建設(shè)“各取所需，共同服務(wù)產(chǎn)業(yè)”，政府利用基地進行聯(lián)防聯(lián)控和相關(guān)社會培訓(xùn)，企業(yè)利用基地進行農(nóng)業(yè)植保服務(wù)獲得利潤，高校利用基地進行與行業(yè)需求緊密相關(guān)科研攻關(guān)和人才培養(yǎng)，三者共同為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)植保體系的打造服務(wù)。如何貫徹“對接產(chǎn)業(yè)，學(xué)以致用”的理念，打通政產(chǎn)學(xué)研用的“任督二脈”，以教學(xué)帶動科研、行業(yè)和理念創(chuàng)新，打造集技術(shù)示范、教學(xué)實訓(xùn)、科學(xué)研究、培訓(xùn)考核“四位一體”的無人機植保實踐教學(xué)基地，是關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量的核心問題。

2.3 教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核評價體系 無人機植保最終應(yīng)對接產(chǎn)業(yè)需求，解決產(chǎn)業(yè)實際問題，培養(yǎng)“即插即用”的高水平應(yīng)用型人才。應(yīng)用性的人才培養(yǎng)目標決定在無人機植保人才培養(yǎng)過程中會采取“工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)模式?？紤]到上述情況，教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價不僅應(yīng)包括常規(guī)的課堂學(xué)習(xí)效果評價，還應(yīng)向人才需求方延伸，把學(xué)生在實習(xí)單位的實際植保任務(wù)完成質(zhì)量和任務(wù)達成度當(dāng)作教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵考核指標。因此，無人機植保教學(xué)評價體系的建立應(yīng)與所建立的教學(xué)體系相對應(yīng)，采取“理論考核+模擬訓(xùn)練考核+任務(wù)達成度考核”的階段式、多樣化的考核方式，著重對學(xué)生綜合素質(zhì)特別是實際操作水平進行評價，這是確保高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要問題[10]。

3 無人機植保教學(xué)團隊和平臺的構(gòu)建、運行思路

3.1 根據(jù)行業(yè)需求組建產(chǎn)學(xué)研一體化團隊，以多種方式與行業(yè)和用人單位對接，深入了解行業(yè)現(xiàn)狀和問題 在全校范圍選拔具有農(nóng)業(yè)、航空和遙感背景的師資，組建集產(chǎn)業(yè)服務(wù)、科學(xué)研究和教學(xué)實踐為一體的跨院系多學(xué)科團隊，以解決產(chǎn)業(yè)問題為教學(xué)和科研的出發(fā)點，以科研和服務(wù)產(chǎn)業(yè)反哺教學(xué)，使人才培養(yǎng)目標和方案的制定、教學(xué)實踐活動的組織開展和教學(xué)科研培訓(xùn)示范平臺的建設(shè)更貼近行業(yè)需求，解決鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化過程中的實際植保問題。團隊由1名學(xué)科帶頭人、3～5名學(xué)術(shù)骨干和6～10名專任教師組成。學(xué)科帶頭人負責(zé)團隊總體工作的統(tǒng)籌和對外聯(lián)系。團隊建立之初，與黃河三角洲區(qū)域內(nèi)涉農(nóng)的各級政府主管部門、龍頭企業(yè)和特村域縣域新型經(jīng)營主體取得聯(lián)系，重點對農(nóng)業(yè)局、農(nóng)技站科研人員，企業(yè)管理和技術(shù)人員和新型經(jīng)營主體對無人機植保的人員、裝備、技術(shù)和培訓(xùn)等需求進行實地走訪和問卷調(diào)查，確定限制無人機植保發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸問題。將問題劃分為產(chǎn)業(yè)服務(wù)、科學(xué)研究和教學(xué)研究3大類，由每名學(xué)術(shù)骨干帶領(lǐng)1～2名專任教師以“項目化”的運作模式對無人機植保的行攻關(guān)，例如，可采取橫向課題和頂崗鍛煉等形式與有無人機設(shè)計企業(yè)和有無人機植保需求的企業(yè)進行合作，深入解決無人機植保領(lǐng)域的行業(yè)需求和問題，為人才培養(yǎng)目標和方案的建立指明方向。在深入合作的基礎(chǔ)上，邀請企業(yè)和政府相關(guān)人員來校擔(dān)任兼職導(dǎo)師，進一步完善團隊配置，明確團隊分工，為教學(xué)實踐活動和平臺建設(shè)奠定團隊基礎(chǔ)。

3.2 根據(jù)行業(yè)需求制定人才培養(yǎng)方案，建設(shè)教學(xué)實踐平臺，開展教學(xué)研究活動 根據(jù)對接成果，高校、政府和企業(yè)三方合作，確定人才培養(yǎng)目標，制定人才培養(yǎng)方案，編寫教材，搭建無人機植保教學(xué)科研服務(wù)示范平臺，開展無人機植保教學(xué)實踐研究。教學(xué)實踐分為理論教學(xué)、模擬操作、實際操作3步走。理論教學(xué)進行無人機概論、遙感概論、植物保護學(xué)和無人機植保遙感案例技術(shù)匯編的學(xué)習(xí)，形成無人機植保知識體系;模擬操作根據(jù)我?，F(xiàn)有的無人及仿真駕駛模擬平臺進行植保和遙感方面的改進，使無人機模擬駕駛符合農(nóng)業(yè)植保和遙感的場景特點，使學(xué)生對無人機植保飛行有初步的體驗;最后通過校企政三方搭建的無人機植保教學(xué)實踐平臺，通過行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員的進一步培訓(xùn)，進行實際飛行操作，學(xué)生組建團隊，參與到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)植保的具體任務(wù)中，積累實際飛行經(jīng)驗。通過上述3個步驟，將理論、實踐和行業(yè)需求有機地融合到教學(xué)活動中，真正做到學(xué)以致用，服務(wù)行業(yè)和地方發(fā)展。教學(xué)實踐活動中，要隨時對教師、學(xué)生和行業(yè)代表進行調(diào)研，反饋教學(xué)活動的優(yōu)缺點。

3.3 針對教學(xué)活動中的問題，進一步優(yōu)化教學(xué)團隊分工，完善培養(yǎng)方案，拓展實踐教學(xué)平臺功能，并根據(jù)教學(xué)的運行情況制定教學(xué)評價標準和考核辦法 總結(jié)實踐教學(xué)活動中好的經(jīng)驗和存在的缺陷，據(jù)此優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，進一步明確教學(xué)團隊分工，完善培養(yǎng)方案。在此基礎(chǔ)上，確立以植保任務(wù)完成度為最終落腳點的教學(xué)效果評判標準與考核方式。評價標準是對“對接產(chǎn)業(yè)，學(xué)以致用”的教學(xué)理念的充分詮釋，摒棄期末理論考試為主的傳統(tǒng)考核方式，建立“學(xué)校-企業(yè)-地方”三方立體評價機制，形成以無人機植保任務(wù)完成度“學(xué)校出理論考卷，企業(yè)出技術(shù)考卷，用戶出應(yīng)用考卷”的全過程、多角度、能力達標型教學(xué)效果評價標準和考核辦法。評價和考核注重過程性，理論學(xué)習(xí)部分進行考試;飛行模擬部分以上機操作結(jié)果進行打分;最終考核為“任務(wù)型”綜合技能考核，學(xué)生需組建團隊，根據(jù)農(nóng)業(yè)植保需要，完成實際植保任務(wù)，其分數(shù)由任務(wù)進行時的操作規(guī)范性和任務(wù)后的最終植保效果作為評價標準。各部分的評價和考核指標由教師、政府、企業(yè)以及用戶的相關(guān)理論、政策和技術(shù)人員共同制定，并且在教學(xué)實踐中逐步優(yōu)化，形成可復(fù)制、可推廣的體系和標準。

參考文獻

[1]章明奎.我國農(nóng)業(yè)面源污染可持續(xù)防控政策與技術(shù)的探討[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（01）： 10-14.

[2] 王淑平.淺談根力多發(fā)展：調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化肥減量提效[J].中國農(nóng)村科技，2017（01）：52-54.

[3]張波，巫莉莉，何斌斌，等.植保無人機發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望[J].農(nóng)業(yè)科技展望，2018 （5）： 72-76.

[4]易建貴.我國植保無人機的應(yīng)用前景[J].廣西農(nóng)業(yè)機械化，2016（02）：22-23.

[5]謝小杏，蔡衛(wèi)軍.試論無人機領(lǐng)航未來植保飛防[J].南方農(nóng)業(yè)，2019，13（9）：176-177.

[6] 周宇.跨學(xué)科融合：地方高校教學(xué)團隊構(gòu)建的邏輯與路徑[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2017，38 （05）： 51-56.

[7]田德芳.淺談獨立學(xué)院教學(xué)團隊建設(shè)的三個問題——兼論專業(yè)融合背景下教學(xué)團隊項目化管理的意義[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2018（10）： 106-107.

[8] 汪國林，楊友文.高?？鐚W(xué)科科研團隊建設(shè)探討[J].安徽科技，2010（12）：34-35.

[9]杜國棟，馬懷宇，呂德國，等.農(nóng)業(yè)院校果樹專業(yè)教學(xué)實踐基地建設(shè)的探索與實踐[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2015（09）： 68-70.

[10]張偉.基于工學(xué)結(jié)合的高職染整專業(yè)實踐教學(xué)效果評價體系的構(gòu)建[J]遼寧絲綢，2012（01 ）：34-36. （責(zé)編：張宏民）

作者簡介：許驥坤（1990- ），男，河北滄州人，講師，研究方向：作物栽培理論與技術(shù)。 收稿日期：2020-06-24