基于成果導(dǎo)向理念的“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程教學(xué)研究*

朱莉凱，李笑瑜，葉楊飛，朱云陽

（江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212134）

0 引言

植保無人機(jī)具有作業(yè)效率高、農(nóng)藥噴灑均勻等特點(diǎn)[1]，近年來，在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移而造成農(nóng)村勞動(dòng)力嚴(yán)重不足的背景下，植保無人機(jī)在我國迅猛發(fā)展。在農(nóng)業(yè)方面，植保無人機(jī)的使用范圍不局限于平原地區(qū)，還能夠被用于丘陵、高原等地區(qū)，作業(yè)人員無法直接進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)時(shí)，無人機(jī)的作用就體現(xiàn)出來了。在噴灑效率和質(zhì)量方面，無人機(jī)也能夠通過相對(duì)精準(zhǔn)的定位系統(tǒng)，均勻地噴灑霧滴，從而達(dá)到較好的作業(yè)效果[2]。

“無人機(jī)植保應(yīng)用”是無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)一門重要的專業(yè)拓展課程，主要介紹農(nóng)作物的常見病蟲害防治和植保無人機(jī)操控方式以及植保無人機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理。該課程采用理實(shí)一體化教學(xué)，將理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容有機(jī)地融入，旨在使學(xué)生熟悉無人機(jī)植保行業(yè)應(yīng)用崗位要求，掌握常見農(nóng)作物的病蟲害防治手段、植保無人機(jī)的操控技術(shù)、植保無人機(jī)作業(yè)的規(guī)范流程、植保無人機(jī)的基本維護(hù)，以及能夠獨(dú)立完成植保無人機(jī)作業(yè)任務(wù)的課程目標(biāo)。

該課程的特點(diǎn)是綜合性較強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)較分散，內(nèi)容較多，教與學(xué)的難度均較大?；诔晒麑?dǎo)向的教育理念（OBE）是近年來被廣泛應(yīng)用于高校課堂的教學(xué)方式，重點(diǎn)就是必須以學(xué)生為中心，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，通過持續(xù)改進(jìn)提升教學(xué)效果[3]。作為無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的拓展課程，將成果導(dǎo)向理念引入“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程實(shí)際教學(xué)設(shè)計(jì)中，有助于學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)者，進(jìn)而提高學(xué)生對(duì)無人機(jī)農(nóng)業(yè)植保行業(yè)的應(yīng)用認(rèn)知。課題組結(jié)合成果導(dǎo)向理念，對(duì)“無人機(jī)植保應(yīng)用”這門課程內(nèi)容的教學(xué)組織方式進(jìn)行了探索、實(shí)施和評(píng)價(jià)。

1 成果導(dǎo)向教學(xué)理念的特點(diǎn)

基于成果導(dǎo)向的教學(xué)理念已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，該理念的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)效果展開，使學(xué)習(xí)該課程的每一位學(xué)生都能夠達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)[4]。OBE教學(xué)理念已經(jīng)得到了全國大多數(shù)院校的支持與實(shí)施。20世紀(jì)90年代，澳大利亞、南非以及美國早在1994年就實(shí)施了OBE教學(xué)計(jì)劃，并持續(xù)至今。2012年，歐盟提出教育要聚焦學(xué)習(xí)成果，我國也在積極響應(yīng)與嘗試，OBE教育理念逐步在全國各大院校中流行起來。

OBE教育理念具有以下四大優(yōu)勢(shì)[5]：

1）目的清晰。每一門課程的設(shè)定目標(biāo)都非常清晰。傳統(tǒng)的教學(xué)方式中學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，教師講什么學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)什么，對(duì)教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)習(xí)目的不清楚；而以成果為導(dǎo)向的理念首先確定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而對(duì)課程實(shí)現(xiàn)反向設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。

2）教學(xué)方式靈活。OBE教學(xué)理念的特點(diǎn)是可以采用多樣性的方法，學(xué)生為了達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)可以采取多種學(xué)習(xí)方式，教師根據(jù)不同學(xué)情可以采取不同的教學(xué)方法，從而共同完成具體的教學(xué)過程。教師的作用主要在于協(xié)助學(xué)生，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反饋給教師后，教師不斷完善教學(xué)方法，也幫助學(xué)生更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3）參與積極性高。課堂參與也是OBE教學(xué)理念的關(guān)鍵部分，學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生。通過以學(xué)習(xí)目的或成果為導(dǎo)向的方式，學(xué)生清楚需要學(xué)習(xí)哪些知識(shí)點(diǎn)，所以在課堂中的參與積極性很高。同時(shí)，也需要學(xué)生家長(zhǎng)和社會(huì)共同制定課程計(jì)劃，從而更好地銜接畢業(yè)之后的工作崗位。

4）學(xué)習(xí)成果具有參照性。對(duì)于采用OBE教學(xué)理念的教學(xué)策略，課程的學(xué)習(xí)成果是可以起到借鑒作用的，進(jìn)而在全國其他院校中進(jìn)行普及和宣傳，培養(yǎng)出來的學(xué)生在社會(huì)中也能夠得到更高的認(rèn)可度。企業(yè)同樣可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果判斷是否滿足該工作崗位的工作要求。與傳統(tǒng)的唯分?jǐn)?shù)論不同，成果導(dǎo)向的教學(xué)理念凸顯的是學(xué)習(xí)成果，或者專業(yè)知識(shí)、實(shí)操技能的獲得。該特點(diǎn)也與學(xué)校的專業(yè)人才培養(yǎng)方案相吻合。

2 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

2.1 構(gòu)建“四點(diǎn)一線”，強(qiáng)化立德樹人功能

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議上對(duì)課程思政教育做出全方位的說明，強(qiáng)調(diào)要思考高校需要培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)需要的人以及為誰培養(yǎng)社會(huì)需要的人[6]。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[7]。

課程思政構(gòu)建“四點(diǎn)一線”：以培養(yǎng)學(xué)生愛國主義情懷以及樹立學(xué)生正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀為主線，將工匠精神的培育作為終點(diǎn)，航空“6S”素養(yǎng)的養(yǎng)成作為著力點(diǎn)，實(shí)訓(xùn)過程中的勞動(dòng)教育作為強(qiáng)化點(diǎn)，多旋翼無人植保機(jī)作為應(yīng)用的落腳點(diǎn)，加強(qiáng)“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程的思政元素[8]。將思政元素融入“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程中，有助于將價(jià)值觀賦予在專業(yè)知識(shí)傳授中，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感。例如，多旋翼植保無人機(jī)任務(wù)載荷的工作原理，著重強(qiáng)調(diào)多旋翼植保無人機(jī)任務(wù)載荷完成藥液噴灑等工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的保護(hù)[9]，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，探索任務(wù)載荷的工作原理。多旋翼植保無人機(jī)任務(wù)載荷的功能測(cè)試，通過設(shè)置任務(wù)載荷的典型故障，由現(xiàn)象到本質(zhì)深入分析，通過任務(wù)載荷的工作原理圖，從故障表象到深層原因的探究，培養(yǎng)自主探索、科學(xué)排故的工匠精神。將思政元素融入到教學(xué)內(nèi)容中，不僅能極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義熱情和民族自豪感。

2.2 細(xì)化課程目標(biāo)，落實(shí)教學(xué)任務(wù)

根據(jù)成果導(dǎo)向的教學(xué)理念與思路，結(jié)合無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案要求，對(duì)農(nóng)業(yè)植保的理論、實(shí)操和課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)目標(biāo)逐步細(xì)化，細(xì)化后的教學(xué)目標(biāo)要對(duì)標(biāo)相應(yīng)的工作崗位要求。將傳統(tǒng)的課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)目標(biāo)做出進(jìn)一步的細(xì)化，轉(zhuǎn)變成符合成果導(dǎo)向的與無人機(jī)相應(yīng)崗位要求對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，需要細(xì)化到無人機(jī)崗位具體對(duì)應(yīng)的要求，進(jìn)而對(duì)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行逐步分解。具體的分解和對(duì)應(yīng)情況如表1所示。

表1 “無人機(jī)植保應(yīng)用”課程能力分解表

3 教學(xué)組織和實(shí)施

以往的傳統(tǒng)教學(xué)中，課堂是以教師為中心的，教師過于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，忽略了學(xué)生的接受能力，導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，課程的教學(xué)目標(biāo)無法有效完成。傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不再適用于現(xiàn)在的高等教育教學(xué)。因此，按照OBE理念對(duì)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行分解，便于組織教學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)，也便于探索有助于達(dá)成無人機(jī)崗位要求的教學(xué)方法。針對(duì)當(dāng)前學(xué)生的實(shí)際情況，在教學(xué)策略、教學(xué)手段和教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面都進(jìn)行了改革。

3.1 “四遞進(jìn)、五步走”教學(xué)策略

基于成果導(dǎo)向教育理念，從職業(yè)能力出發(fā)，對(duì)接農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)崗位需求，依據(jù)學(xué)情分析，調(diào)整教學(xué)策略，制定基于無人機(jī)專業(yè)及行業(yè)需求的“四遞進(jìn)、五步走”的教學(xué)策略，如圖1所示。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，按照植保概述內(nèi)容導(dǎo)入、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、植保無人機(jī)任務(wù)載荷、全自主植保作業(yè)和導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)這五步開展教學(xué)內(nèi)容[10]。“五步走”的教學(xué)內(nèi)容依據(jù)由認(rèn)知到基礎(chǔ)再到應(yīng)用最后到拓展的“四遞進(jìn)”方式，層層遞進(jìn)，使學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)及較高的實(shí)操技能。

圖1 基于無人機(jī)專業(yè)及行業(yè)需求的“四遞進(jìn)、五步走”教學(xué)策略

3.2 信息技術(shù)應(yīng)用于四種場(chǎng)合的教學(xué)手段

教學(xué)手段是師生教學(xué)相互傳遞信息的工具、媒體或設(shè)備。在教學(xué)實(shí)施過程中充分利用信息技術(shù)方式，可以更加高效地幫助學(xué)生理解掌握知識(shí)點(diǎn)，拓展知識(shí)面。例如，疫情期間的在線教學(xué)，從利用“騰訊會(huì)議”完成整個(gè)實(shí)時(shí)課堂教學(xué)過程，在直播平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)師生間深度且有效的互動(dòng)；到利用“超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)”“超星泛雅平臺(tái)”完成課前測(cè)試、課堂測(cè)試、課后作業(yè)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)；再到教師教學(xué)中充分利用數(shù)字資源（微課、視頻、幕課、動(dòng)畫）、模擬組裝軟件和技術(shù)手段（用于農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)任務(wù)載荷模擬拆裝的無人機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心）；最后，師生在學(xué)習(xí)通平臺(tái)“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程中，進(jìn)行資源制作、課堂學(xué)習(xí)、教學(xué)互動(dòng)、資源檢索等活動(dòng)。

3.3 全過程多維度的教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系

基于成果導(dǎo)向理念的“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程采用全過程、多維度的教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系，如圖2所示。全過程考核包含課前考核15%，用于分析了解學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)任務(wù)的掌握情況；課中考核55%，主要考察學(xué)生對(duì)農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)進(jìn)行基本知識(shí)測(cè)驗(yàn)；課后考核30%，包括學(xué)生完成自我總結(jié)報(bào)告、同組進(jìn)行互評(píng)。教師還嘗試?yán)脭?shù)據(jù)分析軟件，評(píng)估每個(gè)人的學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力。多維度評(píng)價(jià)包含教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、學(xué)生自評(píng)和企業(yè)導(dǎo)師評(píng)價(jià)。

圖2 全過程、多維度的教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系

4 結(jié)束語

課題組設(shè)計(jì)并實(shí)施了基于OBE理念的“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程教學(xué)改革，以學(xué)生為主體，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改革和建設(shè)初見成效。學(xué)生的綜合成績(jī)從平均分82分左右已經(jīng)提升到了89分左右，學(xué)生對(duì)典型農(nóng)業(yè)無人機(jī)植保作業(yè)有了完整的知識(shí)學(xué)習(xí)與技能實(shí)踐，尤其是對(duì)于多旋翼農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)的應(yīng)用有了融會(huì)貫通的認(rèn)識(shí)和理解。更重要的是，OBE教學(xué)理念使學(xué)生進(jìn)一步掌握了理實(shí)一體、線上線下結(jié)合以及合作式、探究式等學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)了“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變，明確了新時(shí)代對(duì)技術(shù)技能人才在職業(yè)能力、職業(yè)精神、職業(yè)素養(yǎng)等方面的新要求。但是無人機(jī)專業(yè)的教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的課題，OBE理念的重要原則之一就是持續(xù)改進(jìn)。因此，需要對(duì)學(xué)生預(yù)期成果得出的情況進(jìn)行分析和總結(jié)，分析教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、考核評(píng)價(jià)等方面存在的問題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而使教學(xué)形成一個(gè)循環(huán)改進(jìn)的閉合回路。

由此可見，采用OBE理念融入課程的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)實(shí)施，將課程思政元素有機(jī)融入教學(xué)內(nèi)容，制定基于無人機(jī)專業(yè)及行業(yè)需求的“四遞進(jìn)、五步走”教學(xué)策略，確實(shí)能夠使學(xué)生達(dá)到學(xué)中做、做中學(xué)、學(xué)后思的目的，從而達(dá)到課程設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)。