無人機技術(shù)在多領(lǐng)域應(yīng)用的人才協(xié)同培養(yǎng)策略

［摘 要］隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，對相關(guān)人才的需求也日益增加。然而，現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式難以滿足多領(lǐng)域應(yīng)用對無人機技術(shù)人才的需求。本文探討了無人機技術(shù)在多領(lǐng)域的應(yīng)用及其對人才需求的變化，分析了現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式的局限性，并提出了通過學(xué)科交叉課程設(shè)計、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、強化實踐教學(xué)和軟技能培養(yǎng)等策略，助力培養(yǎng)適應(yīng)多領(lǐng)域需求的無人機技術(shù)人才。

［關(guān)鍵詞］無人機技術(shù)；多領(lǐng)域應(yīng)用；人才培養(yǎng)；學(xué)科交叉；產(chǎn)學(xué)研結(jié)合

［中圖分類號］C93 文獻標(biāo)志碼：A

無人機技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力巡檢、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、物流運輸、災(zāi)害救援、安防監(jiān)控等多個領(lǐng)域。在電力巡檢方面，無人機可以對電力線路進行巡檢，識別線路故障和安全隱患，提高維護效率和安全性。例如，通過紅外熱成像技術(shù)，無人機能夠檢測電力設(shè)備的溫度異常，提前發(fā)現(xiàn)故障點，防止電力事故的發(fā)生。在農(nóng)業(yè)中，無人機用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理，如農(nóng)藥噴灑和作物監(jiān)測。在環(huán)境監(jiān)測方面，無人機能夠高效采集數(shù)據(jù)，用于污染監(jiān)控和生態(tài)保護。在物流運輸領(lǐng)域，無人機提高了配送效率，尤其是在偏遠(yuǎn)和交通不便地區(qū)。此外，無人機在災(zāi)害救援中能夠迅速獲取災(zāi)情信息，輔助指揮決策。在安防監(jiān)控中，無人機可以進行廣域監(jiān)控，提升安防水平。

1 多領(lǐng)域應(yīng)用對人才需求的變化

1.1 技術(shù)技能

無人機技術(shù)的人才需要掌握一系列復(fù)雜的技術(shù)技能，包括飛行控制、數(shù)據(jù)采集與處理、傳感器技術(shù)等。飛行控制方面，無人機操作員需要了解飛行力學(xué)、空氣動力學(xué)以及導(dǎo)航系統(tǒng)。例如，穩(wěn)定的飛行控制需要熟悉PID控制算法，該算法通過調(diào)整比例（P）、積分（I）、微分（D）參數(shù)來實現(xiàn)無人機的穩(wěn)定飛行。同時，GPS和IMU（慣性測量單元）的融合技術(shù)也必不可少，能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的定位精度。在數(shù)據(jù)采集與處理方面，無人機采集的數(shù)據(jù)種類繁多，如高分辨率圖像、LiDAR數(shù)據(jù)、熱成像數(shù)據(jù)等，處理這些數(shù)據(jù)需要掌握圖像處理算法、點云處理技術(shù)和熱成像分析方法。例如，在電力監(jiān)測應(yīng)用中，無人機通過紅外熱成像技術(shù)檢測電力設(shè)備的溫度是否存在異常，能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障點，防止電力事故發(fā)生。在傳感器技術(shù)方面，掌握各類傳感器的工作原理及其應(yīng)用至關(guān)重要，如光學(xué)傳感器、激光雷達、超聲波傳感器等［1］。

在無人機技術(shù)應(yīng)用中，不同領(lǐng)域?qū)夹g(shù)技能和技術(shù)參數(shù)的要求各不相同。表1詳細(xì)列出了電力巡檢、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、物流和安防領(lǐng)域所需的核心技術(shù)技能、傳感器類型及其精度要求、數(shù)據(jù)處理軟件等。通過該表可以看出，農(nóng)業(yè)無人機需要掌握多光譜傳感器的使用，并能準(zhǔn)確分析農(nóng)作物健康狀態(tài)；環(huán)境監(jiān)測則對氣體傳感器精度要求高，并需要實時處理污染數(shù)據(jù)。

1.2 跨領(lǐng)域知識

無人機技術(shù)在電力加監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、物流等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，要求從業(yè)者不僅要具備無人機操作技術(shù)，還需要深入了解各領(lǐng)域的專業(yè)知識。在電力監(jiān)測領(lǐng)域，無人機的應(yīng)用需要電力工程和設(shè)備維護方面的知識。例如，無人機巡檢電力線路時，需要了解電力系統(tǒng)的架構(gòu)、常見故障類型及紅外熱成像技術(shù)，通過分析電力設(shè)備的溫度異常來預(yù)測和預(yù)防故障。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，無人機用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理，需要了解農(nóng)作物生長周期、病蟲害防治方法等。例如，無人機在大田作物監(jiān)測中，能夠通過多光譜成像技術(shù)檢測作物的NDVI值，評估作物健康狀況。在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，無人機用于空氣質(zhì)量監(jiān)測、水質(zhì)檢測、生態(tài)環(huán)境保護等，需要掌握環(huán)境科學(xué)知識。例如，通過搭載PM2.5傳感器、CO2傳感器等，實時監(jiān)測空氣污染情況，結(jié)合GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，生成污染分布圖。在物流領(lǐng)域，無人機的應(yīng)用涉及物流管理、供應(yīng)鏈管理等知識。比如，在配送過程中，無人機的航線規(guī)劃需要考慮地理信息、天氣狀況、運輸距離等因素，通過優(yōu)化算法，如A*算法或Dijkstra算法，實現(xiàn)最優(yōu)路徑規(guī)劃。

1.3 軟技能

除了扎實的技術(shù)和跨領(lǐng)域知識，無人機技術(shù)人才還需要具備多種軟技能，以應(yīng)對多領(lǐng)域應(yīng)用中的復(fù)雜問題。首先是團隊合作能力。無人機項目通常需要多個專業(yè)人員協(xié)同工作，如飛行控制工程師、數(shù)據(jù)分析師、項目經(jīng)理等。有效的團隊合作能夠提高項目的效率和成果。例如，在一個電力監(jiān)測項目中，飛行控制工程師負(fù)責(zé)無人機飛行，數(shù)據(jù)分析師處理采集到的電力數(shù)據(jù)，項目經(jīng)理協(xié)調(diào)各個環(huán)節(jié)的工作，確保項目按時完成。其次是溝通能力。良好的溝通能力有助于各團隊成員之間進行信息傳遞和問題解決，特別是在跨學(xué)科合作中尤為重要。例如，在與電力工程師合作時，無人機操作員需要準(zhǔn)確傳達無人機飛行狀態(tài)和數(shù)據(jù)采集情況，而電力工程師需要反饋電力設(shè)備狀況和監(jiān)測需求。最后是問題解決能力。無人機在實際應(yīng)用中可能遇到各種突發(fā)問題，如飛行故障、數(shù)據(jù)丟失、傳感器失效等。無人機技術(shù)人才需要具備快速診斷問題和提出解決方案的能力。此外，面對復(fù)雜的環(huán)境和任務(wù)需求，靈活運用已有的知識和技能，找到創(chuàng)新的解決方案，也是無人機技術(shù)人才須要具備的重要軟技能。

2 現(xiàn)有無人機人才培養(yǎng)模式的局限性

2.1 單一學(xué)科導(dǎo)向

現(xiàn)有的無人機人才培養(yǎng)模式多以單一學(xué)科為主，導(dǎo)致學(xué)生在專業(yè)知識方面的深度有余而廣度不足，難以適應(yīng)無人機在多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。例如，在傳統(tǒng)的無人機課程中，學(xué)生主要學(xué)習(xí)航空工程、飛行控制系統(tǒng)、電子工程等單一學(xué)科知識，但缺乏對無人機在農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、物流、電力等領(lǐng)域應(yīng)用的深入理解。這樣的培養(yǎng)模式無法滿足現(xiàn)代無人機技術(shù)對跨學(xué)科人才的需求。

具體來說，在電力監(jiān)測中，相關(guān)人員需要掌握電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理、輸配電設(shè)備檢測方法等電力工程知識。此外，無人機的數(shù)據(jù)處理和分析也需要相關(guān)人員掌握圖像處理、點云處理和數(shù)據(jù)分析等技術(shù)；無人機在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中需要掌握農(nóng)作物生長周期、病蟲害防治方法等農(nóng)業(yè)科學(xué)知識；在環(huán)境監(jiān)測中，需要了解空氣質(zhì)量監(jiān)測、水質(zhì)檢測等環(huán)境科學(xué)知識；在物流管理中，需要具備物流管理、供應(yīng)鏈管理等知識。

單一學(xué)科導(dǎo)向的培養(yǎng)模式限制了學(xué)生的綜合能力發(fā)展，使他們在面對跨領(lǐng)域應(yīng)用時顯得力不從心。例如，在電力領(lǐng)域，無人機操作員需要了解輸電線路的檢查方法、故障識別技術(shù)以及電力設(shè)備的熱成像分析，以便在巡檢過程中準(zhǔn)確識別和報告問題。然而，傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式往往忽視了這些領(lǐng)域特有的知識，導(dǎo)致學(xué)生在實際工作中難以勝任復(fù)雜的跨學(xué)科任務(wù)。

2.2 缺乏實踐經(jīng)驗

在目前的無人機教育體系中，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足嚴(yán)重制約了學(xué)生實際操作能力的提升。雖然理論知識的掌握是基礎(chǔ)，但無人機技術(shù)的核心在于應(yīng)用，而應(yīng)用需要大量的實踐經(jīng)驗。以無人機飛行控制為例，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識，如飛行原理、導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器技術(shù)等，只有通過實際操作才能真正理解和運用。在現(xiàn)有的教育體系中，學(xué)生很少有機會接觸到實際的飛行任務(wù)、數(shù)據(jù)采集與處理以及故障排除等實際操作［2］。

例如，在電力無人機應(yīng)用中，學(xué)生需要在真實的電力線路環(huán)境中操作無人機進行電力巡檢，通過熱成像技術(shù)檢測輸電線路和設(shè)備的溫度異常，并根據(jù)圖像數(shù)據(jù)進行故障診斷。然而，許多學(xué)生在畢業(yè)后才第一次接觸這樣的實際操作，導(dǎo)致其在實際工作中難以立即上手。為了彌補這一缺陷，教育機構(gòu)應(yīng)增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，為其提供更多的實驗室設(shè)備、模擬訓(xùn)練及實際操作機會，使學(xué)生在校期間能夠積累足夠的實踐經(jīng)驗，提高其在實際工作中的能力。此外，學(xué)生需要親身體驗和處理無人機在電力巡檢中可能遇到的問題，如惡劣天氣條件下的飛行穩(wěn)定性、復(fù)雜地形下的導(dǎo)航精度以及數(shù)據(jù)傳輸過程中可能出現(xiàn)的干擾等。

2.3 行業(yè)需求和教育供給的脫節(jié)

無人機行業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了教育機構(gòu)的課程更新速度，導(dǎo)致教育供給與行業(yè)需求之間存在明顯脫節(jié)。例如，當(dāng)前許多高校的無人機課程設(shè)置仍然停留在傳統(tǒng)的航空工程和電子技術(shù)上，而忽視了無人機在新興領(lǐng)域的應(yīng)用。

具體而言，在電力無人機應(yīng)用中，行業(yè)需要的是具備電力系統(tǒng)知識、設(shè)備故障診斷、熱成像技術(shù)等多方面知識的綜合型人才，而傳統(tǒng)的無人機課程卻很少涉及這些內(nèi)容。此外，無人機的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，如人工智能、機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)，也未能及時納入課程體系，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后缺乏這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用能力。

教育機構(gòu)的課程設(shè)置與無人機行業(yè)的實際需求之間存在明顯脫節(jié)。表2對比了當(dāng)前高校無人機課程設(shè)置與行業(yè)需求，可以看到，無論是農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測還是電力和安防領(lǐng)域，高校課程內(nèi)容都與企業(yè)需求存在較大差距。例如，電力領(lǐng)域企業(yè)需要掌握電力系統(tǒng)原理、設(shè)備故障檢測與分析技能的無人機人才，但高校課程卻主要集中在飛行控制和電子技術(shù)方面，缺乏電力系統(tǒng)和故障診斷相關(guān)課程。這表明教育機構(gòu)需要加強課程內(nèi)容的更新和調(diào)整，以培養(yǎng)出真正符合市場需求的無人機技術(shù)人才。

3 多領(lǐng)域協(xié)同培養(yǎng)的策略

3.1 學(xué)科交叉課程設(shè)計

學(xué)科交叉課程設(shè)計旨在打破傳統(tǒng)的單一學(xué)科教育模式，通過引入多學(xué)科知識，使學(xué)生全面掌握無人機技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，在無人機技術(shù)課程中，加入電力系統(tǒng)、環(huán)境科學(xué)和物流管理等課程內(nèi)容。具體來說，學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)無人機的飛行控制和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，還需要掌握電力設(shè)備的故障檢測、環(huán)境污染監(jiān)測的方法以及物流運輸?shù)膬?yōu)化策略。在具體課程設(shè)計中，可以安排無人機飛行原理與應(yīng)用、電力系統(tǒng)巡檢技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析以及物流路徑優(yōu)化等模塊。

通過這些交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在不同領(lǐng)域中靈活應(yīng)用無人機技術(shù)。例如，掌握電力系統(tǒng)巡檢技術(shù)的學(xué)生可以利用無人機進行電力設(shè)備的紅外熱成像檢測，及時發(fā)現(xiàn)并診斷設(shè)備故障；學(xué)習(xí)環(huán)境監(jiān)測的學(xué)生能夠利用無人機搭載的傳感器實時監(jiān)測空氣質(zhì)量和水質(zhì)情況；學(xué)習(xí)物流路徑優(yōu)化的學(xué)生可以通過無人機高效規(guī)劃物流運輸路線，提高配送效率。

3.2 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合在電力領(lǐng)域是提高學(xué)生實踐能力和應(yīng)用技能的關(guān)鍵策略。高校通過與電力企業(yè)、研究機構(gòu)的緊密合作，可以建立聯(lián)合培養(yǎng)機制，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠參與實際電力項目。具體做法包括共建先進的電力實驗室，配備最新的電力設(shè)備和仿真軟件，使學(xué)生可以在實驗室中進行電力系統(tǒng)的模擬操作和實驗，如電力變壓器的調(diào)試、電網(wǎng)穩(wěn)定性分析等。此外，通過與電力公司合作，學(xué)生還可以參與電力設(shè)備的安裝、調(diào)試和維護實踐，了解電力系統(tǒng)的實際運行和管理流程。聯(lián)合開展科研項目也是重要的一環(huán)，如與電力研究院合作展開智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究，讓學(xué)生接觸最新的電力技術(shù)和應(yīng)用場景。這些實踐不僅能夠提高學(xué)生的實際操作能力，還能夠增強其解決實際問題的能力，為其未來在電力行業(yè)的職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

3.3 實踐教學(xué)的強化

增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是提升學(xué)生電力領(lǐng)域?qū)嶋H操作能力的關(guān)鍵舉措?？梢越ㄔO(shè)先進的電力實驗室，配備最新的電力設(shè)備和仿真軟件，使學(xué)生可以進行電力系統(tǒng)的模擬操作和實驗，如電力設(shè)備的調(diào)試、電網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測等。在實驗室中，學(xué)生可以通過實際操作，深入理解電力設(shè)備的工作原理和運行特性。此外，利用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)進行電力系統(tǒng)仿真和實際場景模擬，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進行電網(wǎng)穩(wěn)定性分析、故障排除等實踐，提高其應(yīng)對復(fù)雜電力系統(tǒng)問題的能力。為學(xué)生提供實際操作機會也至關(guān)重要，如組織學(xué)生參與電力設(shè)備的安裝、調(diào)試和維護工作，讓他們在真實的電力工作環(huán)境中積累實踐經(jīng)驗，提升其在電力行業(yè)的就業(yè)競爭力和職業(yè)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.4 軟技能培養(yǎng)

在無人機技術(shù)課程設(shè)置中，融入軟技能培訓(xùn)是全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)的重要措施。具體做法包括對學(xué)生團隊合作、溝通能力和問題解決能力的培養(yǎng)。例如，在課程中安排團隊項目，讓學(xué)生在完成無人機飛行任務(wù)、數(shù)據(jù)處理和分析時進行分工合作，培養(yǎng)其團隊合作精神。在溝通能力培養(yǎng)方面，組織學(xué)術(shù)交流、項目匯報等活動，使學(xué)生在與同學(xué)、教師和行業(yè)專家的交流中提升溝通技巧。例如，安排無人機應(yīng)用項目的學(xué)術(shù)研討會，讓學(xué)生分享研究成果和實踐經(jīng)驗，鍛煉他們的演講和表達能力。問題解決能力的培養(yǎng)則可以通過案例分析和實際問題的解決來實現(xiàn)，例如，通過分析無人機飛行故障案例，學(xué)生需要運用所學(xué)知識和技能找出問題根源，并提出解決方案［3］。

4 結(jié)語

無人機技術(shù)的多領(lǐng)域應(yīng)用對人才提出了更高的要求，現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式需要進行全面調(diào)整與優(yōu)化。通過學(xué)科交叉課程設(shè)計，學(xué)生不僅掌握無人機核心技術(shù)，還能融會貫通電力監(jiān)測、農(nóng)業(yè)科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測和物流管理等知識。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合機制使學(xué)生在真實項目中提升實踐能力，模擬訓(xùn)練與實際操作強化了動手能力。此外，通過軟技能培養(yǎng)，如團隊合作、溝通和問題解決能力，進一步提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

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［3］李鴻鵠. 以崗位對接為導(dǎo)向的無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)［J］. 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究，2024（2）：193-195.