基于職業(yè)勝任力的無(wú)人機(jī)本科專業(yè)教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘 要 文章探討了基于職業(yè)勝任力的課程開(kāi)發(fā)和教學(xué)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)課程能力建設(shè)的目標(biāo)。在國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)崗位需求調(diào)研的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了無(wú)人機(jī)專業(yè)人才職業(yè)勝任力模型；基于勝任力，提出從能力到課程“雙線”培養(yǎng)的課程開(kāi)發(fā)反向設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)的雙軌培養(yǎng)。該方案已于2020年全面實(shí)施，結(jié)果表明，基于勝任力的方法是有效的、可持續(xù)的，并且可以定制以解決快速發(fā)展的無(wú)人機(jī)專業(yè)中對(duì)人員職業(yè)能力的需求，對(duì)其他工科專業(yè)基于勝任力的人才培養(yǎng)具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞 無(wú)人機(jī)；無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)工程；課程開(kāi)發(fā)；勝任力

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.26.020

Innovative Design and Practice of Undergraduate UAV Teaching

Based on Professional Competence

QI Fuqiang， MENG Mingyuan， ZHANG Xiaoyang， CHEN Shuning

（School of Transportation Science and Engineering， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300）

Abstract The article explores the development and instructional design of courses based on professional competence， in order to achieve the goal of capacity building for unmanned aerial vehicle system engineering courses. Based on the research on the demand for drone positions in China， a professional competency model for drone professionals has been constructed; Based on competency， propose a reverse design for curriculum development that focuses on the dual track cultivation of abilities and courses， achieving a dual track cultivation of knowledge transmission and ability development. The program has been fully implemented in 2020， and the results show that the competency based approach is effective， sustainable， and can be customized to meet the demand for personnel professional competence in the rapidly developing unmanned aerial vehicle profession. It has a certain reference value for competency based talent cultivation in other engineering majors.

Keywords unmanned aerial vehicle （UAV）; Unmanned Aerial Vehicle System Engineering; curriculum development; competency

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)專業(yè)人員需求旺盛，但無(wú)人機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)并未跟上無(wú)人機(jī)行業(yè)迅速發(fā)展的步伐，尤其是無(wú)人機(jī)相關(guān)工作崗位未能引入科學(xué)培養(yǎng)的專業(yè)人才，而是依賴企業(yè)或行業(yè)的非系統(tǒng)化培訓(xùn)進(jìn)而操作復(fù)雜的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)[1]。無(wú)人機(jī)行業(yè)亟須具備遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最低監(jiān)管要求能力的專業(yè)人員來(lái)確保符合安全和法律要求的運(yùn)行[2]。

目前國(guó)內(nèi)有200余所高校開(kāi)設(shè)了無(wú)人機(jī)?？茖I(yè)，幾十所高校開(kāi)設(shè)了本科專業(yè)，對(duì)于人才培養(yǎng)開(kāi)展了有益探索，但仍面臨培養(yǎng)目標(biāo)不明確、課程體系不完善、師資隊(duì)伍薄弱等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題[3-4]，尤其是還缺乏對(duì)無(wú)人機(jī)專業(yè)畢業(yè)生所期望的更高層次學(xué)習(xí)成果和能力的研究。十幾年來(lái)，高等教育出現(xiàn)了新的趨勢(shì)，尤其是“新工科”體現(xiàn)了我國(guó)全面提升學(xué)生能力教育的新方向。這與國(guó)外倡導(dǎo)的基于能力的教育（CBE）趨勢(shì)基本一致[5]。盡管CBE的概念和界限經(jīng)常模糊不清，但普遍認(rèn)為 CBE 的特點(diǎn)是發(fā)展明確定義的能力、為實(shí)現(xiàn)這些能力制訂課程圖，以及與能力相匹配的評(píng)估過(guò)程[6]。此類能力通常與雇主和專業(yè)所定義的勞動(dòng)力需求相關(guān)聯(lián)，即該領(lǐng)域工作的從業(yè)者所重視的特定知識(shí)、技能和能力 （KSA）[7]。課程由指定的、有組織的學(xué)習(xí)活動(dòng)組成，旨在為學(xué)生提供 KSA和綜合體驗(yàn)，從而獲得學(xué)位所需的能力[8]。2013 年美國(guó)教育部為高等教育機(jī)構(gòu)發(fā)布了指南，指南明確大學(xué)可以根據(jù)學(xué)生對(duì)“能力”的掌握情況為學(xué)生提供指導(dǎo)，也就是讓學(xué)生知道需求是什么和能做什么；另外從完成學(xué)分到能力證明的轉(zhuǎn)變已在美國(guó)的大學(xué)中實(shí)施，并提供基于能力的專業(yè)學(xué)位和證書(shū)[9]。

在無(wú)人機(jī)專業(yè)人員培養(yǎng)的背景下，專業(yè)能力概念的論述多集中在對(duì)工作場(chǎng)所專業(yè)人士的期望上，而不是學(xué)習(xí)過(guò)程上。因此，本研究將系統(tǒng)地將能力與學(xué)生學(xué)習(xí)聯(lián)系起來(lái)，在探討無(wú)人機(jī)職業(yè)能力需求的基礎(chǔ)上，開(kāi)展基于職業(yè)勝任力的培養(yǎng)方案與課程反向設(shè)計(jì)，為無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 無(wú)人機(jī)專業(yè)人才的職業(yè)能力分析

當(dāng)前和未來(lái)的勞動(dòng)力需求是無(wú)人機(jī)專業(yè)大學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)導(dǎo)向。收集國(guó)內(nèi)主要招聘網(wǎng)站涉及無(wú)人機(jī)的招聘信息2272條，經(jīng)文本挖掘與分析，確定無(wú)人機(jī)本科專業(yè)學(xué)生能力，如圖1所示。

第1―3層：個(gè)人效能、學(xué)術(shù)能力和工作場(chǎng)所能力三個(gè)層級(jí)構(gòu)成了個(gè)人基礎(chǔ)能力，也是大學(xué)生成為無(wú)人機(jī)職員所需要的基礎(chǔ)能力。第4―5層：航空核心技術(shù)能力、無(wú)人機(jī)專業(yè)能力兩個(gè)層級(jí)構(gòu)成了專業(yè)能力，也是從事航空、無(wú)人機(jī)行業(yè)所需的行業(yè)能力。專業(yè)能力可滿足大學(xué)生在航空、無(wú)人機(jī)行業(yè)的各相關(guān)職業(yè)之間的就業(yè)需求。最高層代表了職業(yè)相關(guān)的綜合能力。無(wú)人機(jī)專業(yè)人員在長(zhǎng)期工作中，其專業(yè)技能不斷向高度專業(yè)化發(fā)展的同時(shí)，其各種能力也綜合發(fā)展，促進(jìn)其在職業(yè)活動(dòng)中的創(chuàng)新與發(fā)展，取得更好的工作績(jī)效。

1.1 個(gè)人效能

個(gè)人效能處在模型的最底端，其代表了個(gè)人屬性，即：態(tài)度和能力兩個(gè)方面，僅靠大學(xué)教育可能會(huì)存在不足，需要在家庭、學(xué)校和工作場(chǎng)所得到學(xué)習(xí)和加強(qiáng)。包括：責(zé)任心與嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、正直與可靠、安全與道德、人際交往能力、終身學(xué)習(xí)能力等。

1.2 學(xué)術(shù)能力

學(xué)術(shù)能力是主要在學(xué)校中學(xué)習(xí)的關(guān)鍵能力，可適用于工科相關(guān)行業(yè)和職業(yè)，包括：科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技能、批判性和分析性思維等方面。

1.3 工作場(chǎng)所能力

工作場(chǎng)所能力代表一般職業(yè)中所需的動(dòng)機(jī)、特質(zhì)，以及自我管理等方面，適用于許多相關(guān)的職業(yè)，包括：團(tuán)隊(duì)合作、規(guī)劃與組織、問(wèn)題分析與決策、創(chuàng)新與發(fā)明、業(yè)務(wù)基礎(chǔ)知識(shí)等。

1.4 航空核心技術(shù)能力

航空核心技術(shù)能力代表了比無(wú)人機(jī)行業(yè)更廣泛的航空業(yè)內(nèi)跨部門的通用知識(shí)和技能，建立在較低層級(jí)所代表的能力之上，也構(gòu)成了無(wú)人機(jī)專業(yè)能力的基礎(chǔ)，其包括：航空基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品與零件制造、航空維保、項(xiàng)目管理等。

1.5 無(wú)人機(jī)專業(yè)能力

無(wú)人機(jī)專業(yè)能力代表了航空業(yè)細(xì)分行業(yè)——無(wú)人機(jī)行業(yè)的核心能力，表明從事無(wú)人機(jī)行業(yè)具體職業(yè)和工作所需的相關(guān)知識(shí)及技能，包括：無(wú)人機(jī)法規(guī)、系統(tǒng)研發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)、操控技術(shù)、裝調(diào)與維修、運(yùn)行組織與保障、數(shù)據(jù)收集與分析等。

1.6 職業(yè)相關(guān)能力

職業(yè)相關(guān)能力既包括把握組織的使命及動(dòng)員人們圍繞這個(gè)使命奮斗的組織管理能力（領(lǐng)導(dǎo)能力），也包括在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中做出合理的道德決策的能力（工程倫理）[10]，應(yīng)對(duì)工作挑戰(zhàn)而提高工作效率和質(zhì)量的創(chuàng)新能力，以及不斷提升自身能力和自我管理等能力。

2 培養(yǎng)方案與課程反向設(shè)計(jì)

無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)本科專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)圍繞以下兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)：①需要哪些內(nèi)容來(lái)支持課程能力的發(fā)展？②哪些教學(xué)策略和方法對(duì)培養(yǎng)能力最有效？

無(wú)人機(jī)職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)是確定無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)工程本科專業(yè)學(xué)生職業(yè)勝任力的關(guān)鍵依據(jù)，而針對(duì)各能力組、子能力的能力績(jī)效說(shuō)明則為人才培養(yǎng)提出了具體的指導(dǎo)，并作為課程內(nèi)容設(shè)計(jì)與能力評(píng)估的依據(jù)來(lái)反向指導(dǎo)專業(yè)課程體系的設(shè)計(jì)。

基于Bloom的學(xué)習(xí)層級(jí)分類法，即三個(gè)學(xué)習(xí)層級(jí)：基礎(chǔ)、應(yīng)用和執(zhí)行[11]，無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)設(shè)置兩條主線：專業(yè)活動(dòng)與職業(yè)活動(dòng)，如圖2（p60）所示。專業(yè)活動(dòng)以基礎(chǔ)學(xué)科課程、專業(yè)學(xué)科課程、專業(yè)實(shí)踐、專業(yè)實(shí)習(xí)四大類課內(nèi)活動(dòng)貫穿于大學(xué)八個(gè)學(xué)期中，屬學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)階段，支持學(xué)生探索基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。職業(yè)活動(dòng)以專業(yè)競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、“1+X”職業(yè)證書(shū)獲取及科學(xué)研究為主要的課外活動(dòng)，逐步提升學(xué)生的真實(shí)工程體驗(yàn)，屬學(xué)習(xí)的應(yīng)用和執(zhí)行層面，學(xué)生通過(guò)概念知識(shí)庫(kù)和技能并將其應(yīng)用于實(shí)際任務(wù)，著眼于提升無(wú)人機(jī)行業(yè)特定職位或某些領(lǐng)域的能力。

能力不是在單一課程中作為一個(gè)整體教授的，而是在整個(gè)課程體系中呈現(xiàn)。以“5.無(wú)人機(jī)專業(yè)能力”為例，依據(jù)能力組、子能力及能力績(jī)效設(shè)置7類專業(yè)課程，以支撐無(wú)人機(jī)研發(fā)與設(shè)計(jì)、無(wú)人機(jī)運(yùn)行組織與保障兩個(gè)專業(yè)方向，如表1（p61）所示。無(wú)人機(jī)研發(fā)與設(shè)計(jì)是本專業(yè)的重要方向之一，以無(wú)人機(jī)軟、硬件開(kāi)發(fā)為對(duì)象，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)軟件的研發(fā)與設(shè)計(jì)能力。無(wú)人機(jī)組織與保障方向，其涵蓋通用航空法規(guī)、空域規(guī)劃與管理、通用航空生產(chǎn)組織與管理、無(wú)人機(jī)政策與法規(guī)等民航特色課程。

3 能力評(píng)估

學(xué)生展示課程能力的重要方式是學(xué)生通過(guò)他們的學(xué)習(xí)成果和過(guò)程提供證據(jù)證明、證明他們是如何發(fā)展的，以及需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的方面。因此，在課程能力考核方面，以學(xué)習(xí)成果作為評(píng)估學(xué)生能力的方法，要求學(xué)生以課程作業(yè)中的學(xué)習(xí)成果（包括報(bào)告、論文、實(shí)物作品、軟件等形式）提供證據(jù)，以表明獲得和掌握課程的程度。課程能力評(píng)估包括以下方面。

3.1 能力證明

學(xué)生至少需提交一個(gè)學(xué)習(xí)成果來(lái)證明對(duì)每種能力的掌握程度。這個(gè)成果以所學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)個(gè)人或團(tuán)隊(duì)努力完成，以涵蓋與能力組相關(guān)的任何特定能力。學(xué)習(xí)成果可以是任何技術(shù)支持的報(bào)告、論文、實(shí)物、軟件等的書(shū)面文檔、鏈接等。

3.2 自我評(píng)價(jià)

學(xué)生針對(duì)課程學(xué)習(xí)提供一份簡(jiǎn)短的反思性陳述，描述他們的能力以及所選成果如何展示每種能力的成就，以及學(xué)生對(duì)自己每項(xiàng)能力的成就進(jìn)行評(píng)分：1 = 未能達(dá)到能力，2 = 能力的邊際成就，3 =足夠的能力成就，4 = 高于平均水平的能力成就，5 = 模范成就的能力。

3.3 課程評(píng)估

任課教師完成課程質(zhì)量分析報(bào)告，針對(duì)當(dāng)前學(xué)期課程建設(shè)、授課、學(xué)生培養(yǎng)等方面進(jìn)行總結(jié)和建議，以不斷改進(jìn)與提高課程能力培養(yǎng)水平。專業(yè)負(fù)責(zé)人及課群組對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果及課程質(zhì)量分析報(bào)告進(jìn)行檢查與分析，開(kāi)展教學(xué)研討，交流課程中學(xué)生能力培養(yǎng)存在的問(wèn)題及有益做法，反復(fù)論證、動(dòng)態(tài)調(diào)整課程建設(shè)。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)工作崗位需求的變化和新應(yīng)用要求大學(xué)教育中需將新的知識(shí)納入全面的專業(yè)課程。為此，本文提出基于勝任力的課程體系構(gòu)建，設(shè)計(jì)了一個(gè)理論框架來(lái)指導(dǎo)基于能力的課程開(kāi)發(fā)和實(shí)施。

在無(wú)人機(jī)專業(yè)課程中所掌握的能力可以為設(shè)計(jì)無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)工程教育和專業(yè)框架提供良好的基礎(chǔ)。專業(yè)能力包括在無(wú)人機(jī)工作中取得成功所需的廣泛知識(shí)、技能和能力，即個(gè)人效能、學(xué)術(shù)能力、工作場(chǎng)所能力、航空核心技術(shù)能力、無(wú)人機(jī)專業(yè)能力和職業(yè)相關(guān)的綜合能力。盡管不期望每一位無(wú)人機(jī)工作者在實(shí)際工作環(huán)境中執(zhí)行七個(gè)能力組中涵蓋的所有職能，但仍需要對(duì)所需的所有職能和技能有廣泛的了解，才能成為一名勝任崗位的工作人員。確定的專業(yè)能力可以用作高校、招聘單位之間的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)未來(lái)的無(wú)人機(jī)專業(yè)人員，并且可以用于支持招聘、績(jī)效管理和職業(yè)規(guī)劃。

“雙線”跨學(xué)科培養(yǎng)方案以專業(yè)活動(dòng)與職業(yè)活動(dòng)為兩條人才培養(yǎng)主線，即：專業(yè)活動(dòng)以課內(nèi)活動(dòng)為主，屬學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)階段，支持學(xué)生探索基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能；職業(yè)活動(dòng)以課外活動(dòng)為主，屬學(xué)習(xí)的應(yīng)用和執(zhí)行層面，著眼于提升無(wú)人機(jī)行業(yè)特定職位或某些領(lǐng)域的能力。進(jìn)一步基于專業(yè)能力組、子能力和能力績(jī)效，反向設(shè)計(jì)課程體系以支持無(wú)人機(jī)研發(fā)與設(shè)計(jì)、無(wú)人機(jī)法規(guī)與管理兩個(gè)專業(yè)方向的能力培養(yǎng)。

*通信作者：齊福強(qiáng)

基金項(xiàng)目：天津市教育科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目“面向天津無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式與實(shí)施路徑研究”（CIE210182）；天津市教委科研計(jì)劃項(xiàng)目“天津市無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展規(guī)律及其專業(yè)人才供給機(jī)制研究”（2021SK040）。

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