基于OBE教育理念的“無人機模擬飛行”課程教學設計與實施研究

摘 要 文章旨在探索和實踐基于 OBE理念的無人機模擬飛行課程教學設計。通過調研結果和學情分析，將OBE理念融入課程教學，確定課程培養(yǎng)目標并制定“無人機模擬飛行”課程標準，將課程思政元素融入項目，通過具體的量化考核對學習成效進行過程性評價。調研結果表明，OBE教育理念確實有效提高學生的學習主動性、動手能力和團隊合作能力，對學生的創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)也具有積極的影響。

關鍵詞 OBE 教育理念；無人機模擬飛行；課程教學設計；實踐能力

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.6.036

Research on Teaching Design and Implementation of \"UAV Simulation Flight\" Course Based on OBE Education Concept

ZENG Xiangyan， ZHANG Bo， PAN Shibin

（Hainan Vocational College of Political Science and Law， Haikou， Hainan 571100）

Abstract This article aims to explore and practice the teaching design of unmanned aerial vehicle simulation flight course based on the OBE concept. Based on the research results and analysis of the learning situation， integrates the OBE concept into the curriculum teaching， determines the curriculum training objectives， and formulates the \"UAV Simulation Flight\" curriculum standards. The ideological and political elements of the curriculum are integrated into the project， and the learning effectiveness is evaluated through specific quantitative assessments. The research results indicate that the OBE education concept is indeed effective in improving students' learning initiative， hands-on ability， and teamwork ability， and has a positive impact on the cultivation of students' innovative thinking and practical abilities.

Keywords OBE education philosophy; UAV simulation flight; course teaching design; practical ability

隨著無人機技術的快速發(fā)展，無人機應用領域不斷擴大，特別是在公共安全領域的應用，例如在應急救援、邊境巡邏、交通管理等方面。為了滿足警察學院人才培養(yǎng)的需求，無人機教育變得越來越重要。該課程需要面對學生技術水平差異、軟件操作、場景模擬、實踐與理論結合以及評估方法等教學難點，教與學的難度均較大。OBE教育理念是近年來被廣泛應用于高校課堂的教學方式，是以教學目標為導向，強調學生的學習主導地位，注重學生的實踐能力和創(chuàng)新思維培養(yǎng)，通過持續(xù)改進教學設計、教學手段、教學評價等來提升教學效果。本研究基于 OBE 教育理念，根據(jù)學生預期達到的專業(yè)人才培養(yǎng)質量目標，結合崗賽證一體科技強警課程育人體系，來反向設計課程，探索和實踐無人機模擬飛行課程教學改革，以期提高學生的學習效果和應用能力。

1 " OBE教育理念概述

OBE，即目標導向教學（Outcome-Based Education），是一種以學生為中心、以學習目標為導向的教學方法。美國學者 Spady W.D.在1994年撰寫的《基于產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》一書中對該模式進行了研究。該書把 OBE 定義為“清晰地聚焦和組織教育系統(tǒng)，使之圍繞確保學生在未來生活中獲得實質性成功的經(jīng)驗?！盵1]這種教學模式的核心理念是“開始于終點的思考”（Backward Design），也就是逆向設計。通過先確定學生應該達到的學習目標，然后根據(jù)目標設計符合學生需求和課程特點的教學活動和評估方式。OBE理念意義重大、影響深遠，提出至今已經(jīng)形成了完整的理論體系，并已探討出了許多成功的實踐模式，被認為是追求卓越教育的正確方向[2]。

在OBE教學模式中，教師首先進行目標設定，明確學生應達到的認知、技能、態(tài)度和價值觀等方面的目標。然后，根據(jù)目標確定適合的教學內容和教學方法，并實施和評估。OBE教學模式強調學生的主動參與和自主學習。學生根據(jù)自身能力和興趣，自主選擇學習方式和節(jié)奏，并負責自己的學習成果。教師在這一過程中扮演著指導者和引導者的角色，通過提供適當?shù)馁Y源和支持，引導學生實現(xiàn)學習目標。OBE教學模式還強調多元評價，不僅僅通過傳統(tǒng)的考試評價學生的學習成果，還注重考查學生的綜合能力和應用能力。

OBE教學模式在學習目標的設定、教學內容的設計、教學方法的選擇和評價方式的確定方面都更加注重學生的需求和成長。它能夠激發(fā)學生的學習興趣和動力，提高學習效果和質量。同時，它也需要教師具備良好的教學設計和引導能力，以及與學生進行有效溝通和指導的能力。

2 "“無人機模擬飛行”課程概況

2.1 "無人機模擬飛行課程的重要性

首先，無人機模擬飛行實訓為學生提供了實踐機會，使他們能夠在虛擬環(huán)境中模擬真實的飛行場景和操作。學生可以在虛擬環(huán)境中進行各種飛行操作，包括起飛、降落、懸停、航線飛行等，而不必擔心無人機的損壞或意外事故。其次，真實飛行訓練需要購買和維護無人機，并支付飛行員和地面支持人員的工資。而模擬飛行實訓只需要一臺模擬器和少量的軟件和硬件設備，可為更多學生提供訓練機會。此外，無人機模擬飛行實訓還可模擬各種不同的飛行場景，包括不同的天氣條件、地形和環(huán)境。學生可以在模擬器中體驗飛行在不同環(huán)境下的挑戰(zhàn)和應對方法，提高他們的應變能力和決策能力。

2.2 "“無人機模擬飛行”課程教學現(xiàn)狀

海南政法職業(yè)學院（以下簡稱“我院”）無人機應用技術專業(yè)主要培養(yǎng)能夠適應公安領域無人機基層工作崗位，具有無人機空中巡檢偵查能力、無人機執(zhí)行特種任務載荷能力（拋投、滅火等）、無人機應急指揮救援能力、無人機喊話宣傳教育能力的高素質技能型人才。這些能力反映在教學中就是訓練出熟練規(guī)范操控無人機的技術?！盁o人機模擬飛行”課程是無人機應用技術專業(yè)的一門必修課程，是在學習“無人機概論”“無人機制圖與識圖”等課程后，具備了解無人機類型、構造、飛行原理的基礎上，開設的一門理實一體化的課程。其目的是建立條件反射，幫助初學者獲取操控真機的體驗，通過訓練操控模擬無人機的方法，養(yǎng)成良好的操控習慣及正確的打舵方向，大大節(jié)約入門時間和成本，降低實際飛行事故率，為后續(xù)“無人機實踐飛行”課程以及相關職業(yè)證書考證夯實基礎。

3 "“無人機模擬飛行”課程教學設計

3.1 "明確課程教學目標

OBE 理念強調基于能力的學習成果產(chǎn)出，即強調通過對接課程目標產(chǎn)出“應知應會”，并突出實踐的重要性[3]。為了確保這種“應知應會”的學習成果，應根據(jù)畢業(yè)要求制定清晰的產(chǎn)出標準，即課程目標[3]。開展OBE教學模式的首要任務是確定本門課程的教學目標和學習目標，未來就業(yè)需持證上崗，因此本課程從一開始就聚焦于通過無人機駕駛證考試，獲取無人機駕駛員執(zhí)照這一目標。中國國家民航局發(fā)布的《無人機駕駛員培訓和考試指南》（2018年）規(guī)定了無人機駕駛員培訓和考試的標準和要求，包括理論知識、操作技能和安全意識等方面。這些規(guī)定旨在確保警用無人機駕駛員具備必要的技能和知識，提高警用無人機的安全性和效能。教師通過與學生一起解讀指南，并根據(jù)考核要求制定了以下教學目標：通過無人機模擬飛行軟件，進行各個通道的快速反應、屏幕方向感、距離感知和搭配性訓練等，形成肌肉記憶，培養(yǎng)良好的飛行習慣及安全意識，為快速上手實飛奠定堅實的基礎，最終考取無人機駕駛執(zhí)照。具體的學習目標包括：①掌握模擬飛行軟件的安裝方法；②掌握配置新遙控器、校準遙控器的方法；③掌握起飛、降落、懸停、修舵以及平移的方法。

3.2 "制訂課程教學策略

3.2.1 "線上線下結合

無人機模擬飛行訓練的前提是要配有模擬飛行軟件及對應的遙控器，教師錄制模擬飛行軟件的安裝方法，配置、校準遙控器的步驟等視頻，上傳到超星學習通平臺，同時提供模擬飛行軟件安裝程序，讓學生根據(jù)視頻指導自行完成軟件安裝和遙控器校準訓練。一些品牌無人機模擬飛行訓練網(wǎng)站，也可讓學生隨時隨地利用手機開展訓練，通過游戲通關的方式，訓練學生的屏幕方向感。線下實訓室全天開放，課余時間，學生可在微信小程序上填寫設備借用登記表，和實訓記錄表，即可開展線下訓練。

3.2.2 "科技強警思政元素，激發(fā)學習動力

OBE教學模式強調學生的主動參與和自主學習，本課程通過科技強警思政元素的融入去激發(fā)學生的學習動力。例如以無人機協(xié)助警務人員搜捕逃犯、參與災害救援與搜救、輔助大型活動安保工作、實時監(jiān)控城市治安為切入點，在課程中將各種無人機視頻、圖片引入課堂，并由此引出中美兩國在無人機領域持續(xù)競爭的小故事，中國從無人機跟跑到并駕齊驅，甚至彎道超車的歷程[4]。在不同的環(huán)節(jié)中，以穿插串講的小故事模式，激發(fā)學生的家國情懷和民族發(fā)展的自豪感，從而激發(fā)學生的學習動力，進而引導學生確立科技報國的崇高志向。

3.2.3 "規(guī)劃教學內容，遞進式學習

在OBE教學模式中，需要根據(jù)目標確定適合的教學內容。針對無人機駕駛員執(zhí)照考試實踐飛行環(huán)節(jié)原地360度自旋和八字飛行兩大模塊，將課程主要教學內容由易入難分為單通道模擬飛行訓練、雙通道模擬飛行訓練、全通道模擬飛行訓練等三個項目，其中每個項目都有具體的訓練內容，如圖1所示。只有通過前一個項目的考核后才能進入下一個項目的學習。

3.2.4 "小組競賽，持續(xù)學習

由于無人機模擬飛行訓練是枯燥無味的，長時間面對電腦屏幕，容易讓人覺得疲勞困乏，因此，在教學過程中適當安排小組競賽，增加趣味性，以小組為單位參與競賽獲取獎勵積分，可獲得到外場實踐飛行獎勵次數(shù)。

4 "構建多元化評價方式

基于OBE教育理念，課程評價要基于課程目標的設立，特別要注重學生的學習成效。這樣的教學改革所構建的評價體系，可以很好體現(xiàn) OBE 理念，在肯定學生的自我實現(xiàn)價值意識基礎上，激發(fā)學生自主創(chuàng)新學習的積極性，也有助于教師在教授過程中改善教學內容[5]。基于以上理念，本課程采用多維度、全過程的考核評價體系，由平時表現(xiàn)成績和過程性實訓考核成績組成，詳見表1。

多維度的評價包含教師評價、學生自評、校外導師評價三個方面。本課程由一名校內專職教師和一名校外導師共同承擔教學任務。校內教師主要負責日常的教學和理論要點講授，校外導師主要負責實訓演示及經(jīng)驗分享。因此評價的主體來自三方。

5 "結語

課題組設計并實施了基于OBE教育理念的無人機模擬飛行課程教學改革，以成果為導向，學生為主體，促進了學生的學習積極性和主動性[6]，并將這一改革舉措運用在“無人機實踐飛行”“無人機地面飛行”等課程中，改革初見成效。截至目前，2021級無人機專業(yè)的學生報名參加民航局無人機駕駛證考試36人，通過29人，通過率80.5%；其中報考無人機視距內駕駛員證23人，通過20人，通過率86.9%；報考無人機超視距駕駛員13人，通過9人，通過率69.2%。在OBE教育理念的指導下，學生實現(xiàn)了“要我學”到“我要學”的轉變，在學習過程中他們的職業(yè)能力、職業(yè)精神和職業(yè)素養(yǎng)得到了進一步的提高。但是，無人機專業(yè)的教學改革是一項長期的課題，OBE理念的重要原則之一就是持續(xù)改進，因此，需要對學生預期成果得出的情況進行分析和總結。尤其是在教學實施和考核評價方面，通過最終形成“考核—評價—反饋—改進”的循環(huán)閉合回路，從而達到人才培養(yǎng)目標。

基金項目：海南政法職業(yè)學院教育教學改革項目“基于OBE教學理念的無人機模擬飛行課程教學改革探索與實踐”（YJJG2022-15）；海南省高等學校教育教學改革研究項目“崗賽證一體 科技強警課程育人體系研究”（HNJGS2022-22）。

參考文獻

[1] Spady，W.D.Outcome-Based Education：Critical Issues And Answers[M].Arlington，VA：American Association of school Administrators，1994：1-10.

[2] 李志義.對我國工程教育專業(yè)認證十年的回顧與反思[J].中國大學教學，2016（11）：10-16.

[3] 田騰飛.OBE認證理念下師范類專業(yè)的課程建設[J].華南師范大學學報，2022（1）：41-52.

[4] 賀光，趙述龍，李杰，等.智能無人機領域課程思政教育實踐[J].科教導刊（下旬刊），2020（36）：12-25.

[5] 鐘一博，牛朋林.基于OBE視角下的廣電專業(yè)無人機實踐教學改革研究[J].浙江工商職業(yè)技術學院學報，2021，20（3）：89-91.

[6] 朱莉凱，李笑瑜，葉楊飛，等.基于成果導向理念的“無人機植保應用”課程教學研究[J].南方農(nóng)機，2021，52（18）：3.