淺談無人機實踐教學(xué)體系構(gòu)建

扈少華 劉霜

摘要：為改善軟件學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)實踐教學(xué)現(xiàn)狀，通過建立無人機綜合實驗室，實現(xiàn)專業(yè)教育、雙創(chuàng)教育同向同行，基于當前軟件學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)教學(xué)實際，提出了實踐教學(xué)與實踐能力培養(yǎng)的相關(guān)度概念，研究了實踐教學(xué)體系的邏輯構(gòu)架，結(jié)合專業(yè)教育、雙創(chuàng)教育需求構(gòu)建了連通式實踐教學(xué)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：連通式;雙創(chuàng)教育;學(xué)科競賽;實踐教學(xué);專業(yè)教育

一、引言

2015年5月8日，國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，提出了移動，二聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械裝備制造業(yè)相結(jié)合的發(fā)展目標。

二、研究內(nèi)容

無人機綜合應(yīng)用教學(xué)是專業(yè)教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要組成部分，也是我院教育教學(xué)改革實踐的重要內(nèi)容。為進一步提高實踐教學(xué)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)水平，國務(wù)院、教育部多次出臺文件重點關(guān)注高校實踐教學(xué)體系改革，指出要“強化實踐動手能力、合作能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”。實踐成為高頻次出現(xiàn)的關(guān)鍵詞之一。為改善軟件學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)現(xiàn)狀，實現(xiàn)專業(yè)教育、雙創(chuàng)教育同向同行，基于當前軟件學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)教學(xué)實際，建立無人機綜合應(yīng)用實驗室，（一）培養(yǎng)方案內(nèi)、外的實踐教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建完整的數(shù)字媒體專業(yè)實踐教學(xué)體系與實踐能力培養(yǎng)的相關(guān)度。（二）依據(jù)學(xué)生個人優(yōu)勢參與學(xué)科競賽，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識、專業(yè)創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神。

三、無人機綜合應(yīng)用實驗室建設(shè)內(nèi)容

利用北林校區(qū)教學(xué)樓空余教室，建立無人機綜合應(yīng)用實驗室，主要包含航拍無人機、第一視角拍攝設(shè)備、無人機精準物流創(chuàng)新實驗平臺、無人機組裝配件、無人機電池等。

無人機綜合應(yīng)用實驗室重在培養(yǎng)學(xué)生對飛行器設(shè)計過程、參數(shù)預(yù)估與權(quán)衡、飛行性能快速仿真、空氣動力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)強度參數(shù)分析、穩(wěn)操性等專業(yè)知識點的實踐認識，學(xué)生利用所學(xué)的知識可自由組裝制作小型無人機。結(jié)合飛行器結(jié)構(gòu)要求，針對機身、機翼、尾翼、起落架等結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能，學(xué)生團隊可根據(jù)自身研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的性能分析軟件或編程方法，身體力行理解飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)及在型號飛機設(shè)計、分析中的應(yīng)用技術(shù)。

1、無人機的各種傳感器、控制系統(tǒng)及動力裝置;2、無人機的組裝，充分了解物流無人機的構(gòu)造及鍛煉學(xué)生的動手能力、協(xié)作能力;3、掌握無人機的飛行原理、調(diào)試技術(shù)、故障排除與維修技術(shù);4、可對本平臺自主進行二次開發(fā)、調(diào)參、拆裝訓(xùn)練;

四、構(gòu)建實踐教學(xué)體系

從實踐教學(xué)體系來看，完整的實踐教學(xué)內(nèi)容應(yīng)涵蓋基礎(chǔ)理論、專業(yè)理論及應(yīng)用能力、探索能力等的培養(yǎng)。如果僅孤立改革某一教學(xué)環(huán)節(jié)，對學(xué)生綜合實踐能力培養(yǎng)水平的提高將影響有限。基于實踐教學(xué)的系統(tǒng)性、完整性、綜合性，將各實踐環(huán)節(jié)根據(jù)相關(guān)度強弱連通成完整的實踐教育體系，并結(jié)合專業(yè)教育（以飛行器設(shè)計專業(yè)為例）、雙創(chuàng)教育需求，構(gòu)建連通式實踐教學(xué)內(nèi)容。飛行器設(shè)計對專業(yè)理論和應(yīng)用能力均有較高要求，為提高實踐教學(xué)水平，組建專業(yè)教師指導(dǎo)團隊，根據(jù)階段學(xué)習特點，對新概念無人機設(shè)計進行基礎(chǔ)能力、基礎(chǔ)實踐能力、專業(yè)知識點、專業(yè)知識實踐能力分拆，與相關(guān)課程老師合作溝通，參與學(xué)生理論基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課的實踐教學(xué)，有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識能力，如計算機編程、CAD建模、電子電路設(shè)計、力學(xué)性能分析與測試等相關(guān)技能，及早在學(xué)生實踐學(xué)習中植入新概念無人機設(shè)計元素，提高基礎(chǔ)實踐能力培養(yǎng)的專業(yè)融入屬性。飛行器設(shè)計專業(yè)以飛行器總體設(shè)計、小型無人機工程設(shè)計、飛行力學(xué)、空氣動力學(xué)、飛行器結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)等專業(yè)課為核心，形成完整的專業(yè)知識內(nèi)容體系。專業(yè)教師指導(dǎo)團隊以所授專業(yè)課程為載體，將專業(yè)知識點分拆到課內(nèi)實踐及實驗課程教學(xué)中，根據(jù)既定新概念無人機有目標有針對地開展專業(yè)實踐教學(xué)。

五、教研實踐互聯(lián)策略

教學(xué)和科研是高校的兩個同向職能，圍繞科研實驗室、科研項目開展的各類科研活動，吸引學(xué)生盡早參與科研項目。通過飛行器關(guān)鍵科學(xué)問題研究和試驗的持續(xù)鍛煉，以本專業(yè)科學(xué)問題的發(fā)現(xiàn)、分析、試驗為主要內(nèi)容，提高學(xué)生對專業(yè)前沿問題、專業(yè)發(fā)展趨勢、專業(yè)知識應(yīng)用的實踐能力，具有較長的研究周期和持續(xù)的研究投入。相比而言，理工類學(xué)科競賽多以科技創(chuàng)新、科技小發(fā)明和科技新模式為主要內(nèi)容，由學(xué)生自行組織、制定方案、設(shè)計制作、技術(shù)論證，與課程設(shè)計的新概念無人機、飛行器設(shè)計等內(nèi)容相融合，專業(yè)教師參與指導(dǎo)，促進學(xué)生對專業(yè)知識的準確把握和實踐。雙創(chuàng)活動是雙創(chuàng)教育和實踐教學(xué)的融合點，面向航空監(jiān)測、運輸物流、滅火、水文資源勘測、黃河流域水域監(jiān)測等市場技術(shù)要求，突破新穎的總體設(shè)計方案、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，吸收管理工程、工業(yè)工程、財務(wù)會計等專業(yè)學(xué)生，通過項目計劃完善、方案應(yīng)用演化、關(guān)鍵技術(shù)推進、競賽路演提高等培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神，優(yōu)化學(xué)生的跨專業(yè)知識實踐能力。以上實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，始終貫穿學(xué)生專業(yè)知識培養(yǎng)，將課程設(shè)計、專業(yè)知識、科研活動、學(xué)生競賽、雙創(chuàng)活動等有機融合，改善實踐教學(xué)培養(yǎng)水平，構(gòu)建連通式閉環(huán)實踐能力培養(yǎng)體系。

六、實踐教學(xué)成效

自2016年連通式實踐教學(xué)體系改革探索以來，學(xué)生團隊取得了大量優(yōu)秀成果，結(jié)合“挑戰(zhàn)杯”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“全國大學(xué)生機器人競賽”等重要學(xué)科競賽。共獲省賽一等獎4項、二等獎8項、三等獎15項。學(xué)生團隊參與發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇、申請專利10余項，綜合提高了科研素質(zhì)和實踐能力。

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基金項目：河南省科技廳科技攻關(guān)項目（152102210320）。