中職無人機植保技術(shù)課程教學(xué)策略研究

摘 "要：該文分析國家對于無人機產(chǎn)業(yè)頒布的重點政策和現(xiàn)階段中職學(xué)校無人機相關(guān)課程在專業(yè)設(shè)置與教學(xué)實踐中面臨的主要問題，以無人機植保技術(shù)課程為例，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法2個方面提出一些提高無人機專業(yè)中實操實踐課程教學(xué)效果的方法，以此來推動中職學(xué)校的無人機課程設(shè)置和課堂教學(xué)進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人機課程；植保無人機；教學(xué)實踐；教學(xué)改革；中職

中圖分類號：G632 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2024）22-0153-04

Abstract： This paper analyzes the key policies promulgated by the country on the UAV industry and the main problems faced by UAV related courses in secondary vocational schools at this stage. Taking the UAV plant protection technology course as an example， some methods are proposed to improve the teaching effect of practical courses in UAV majors from two aspects： teaching content and teaching methods， in order to promote the further development of UAV curriculum and classroom teaching in secondary vocational schools.

Keywords： UAV course; plant protection UAV; teaching practice; teaching reform; secondary vocational school

隨著科技和社會發(fā)展，無人機技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，在影視航拍、搶險救災(zāi)、安全監(jiān)控巡視、測繪航測、地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)植保和商業(yè)表演等領(lǐng)域展現(xiàn)了勃勃生機。其中，在農(nóng)業(yè)植保方面，無人機播撒農(nóng)藥，代替了傳統(tǒng)的手工操作，不僅省時省力，在節(jié)約農(nóng)藥和減少污染土地方面也起到了重要作用。所以，在職業(yè)學(xué)校開展無人機課程的教育是非常必要的。

1 "問題的提出

1.1 "無人機產(chǎn)業(yè)已上升為國家重要發(fā)展戰(zhàn)略

近年來，各級政府對我國民用無人機行業(yè)展現(xiàn)出高度重視的態(tài)度，也從產(chǎn)業(yè)政策方向給與了重點的支持和協(xié)助。為鼓勵民用無人機行業(yè)的持續(xù)發(fā)展與不斷創(chuàng)新，國家多部門陸陸續(xù)續(xù)出臺了多項政策。政策一覽表見表1。

此外，國家《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》《智慧民航建設(shè)路線圖》等頂層文件都對發(fā)展無人機產(chǎn)業(yè)提出了明確要求，為無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向[1]。

同時，2024年1月7日在深圳召開了第九屆無人機百人會。世界無人機大會主席、深圳市無人機行業(yè)協(xié)會會長楊金才表示，截至2023年底，國內(nèi)已有7萬多家企業(yè)注冊的經(jīng)營范圍有無人機業(yè)務(wù)，實際運行企業(yè)超1.7萬家，產(chǎn)值1 520億元；實名登記無人機超過111萬架，比2022年增長15.9%；頒發(fā)無人機駕駛航空器操控員執(zhí)照18.2萬本，2023年無人機飛行超過2 000萬h[2]。

1.2 "無人機教學(xué)研究文獻計量分析

選擇CNKI知網(wǎng)期刊全文數(shù)據(jù)庫為檢索源，以無人機教學(xué)為主題進行搜索，得到中文文獻602篇。

按照發(fā)表年度分布進行分析，大致分為3個階段，其中，2016—2017年，處于起步階段，年均不超過30篇。2018—2021年，屬于快速發(fā)展階段，年均增幅20篇，在2021年達到頂峰104篇。2022年至今，有小幅回落，成為穩(wěn)定階段，年均80篇。按照學(xué)科層次分布進行分析，高等教育層次有267篇，職業(yè)教育層次有184篇，中等教育層次12篇。按照發(fā)文機構(gòu)前十名分布進行分析，有6所是大學(xué)、3所是航空職業(yè)學(xué)院，其中，前三名分別是陸軍工程大學(xué)、國防科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)。

通過對文獻發(fā)表的年度、層次和來源分析后，可得出以下結(jié)論，無人機教學(xué)的研究主要集中在高等院校中，中職學(xué)校的無人機教學(xué)的研究數(shù)量不高、占比不大，中職院校對該領(lǐng)域的關(guān)注度還是稍有不足。

1.3 "無人機專業(yè)相關(guān)教學(xué)資源不配套

和蓬勃發(fā)展的行業(yè)企業(yè)、快速發(fā)展的研究文獻相對的，是教學(xué)資源的不配套。目前，我國開設(shè)無人機專業(yè)的院校主要以高職?？圃盒橹鳎鶕?jù)“全國職業(yè)院校專業(yè)設(shè)置管理與公共信息服務(wù)平臺”（此平臺由教育部職業(yè)教育與成人教育司主辦，網(wǎng)址輸入如下：https：//zyyxzy.moe.edu.cn/），在“2024年高等職業(yè)教育專業(yè)設(shè)置備案結(jié)果”欄目（高等職業(yè)教育?？茢M招生專業(yè)設(shè)置備案結(jié)果數(shù)據(jù)檢索，網(wǎng)址輸入如下：https：//zyyxzy.moe.edu.cn/home/major-register）中顯示，全國共有32個省級行政區(qū)的422家院校設(shè)立了無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)或無人機測繪技術(shù)專業(yè)。相比較2023年的391家院校，增加了31所，其中，有5個省份開設(shè)數(shù)量減少、8個省份數(shù)量持平、18個省份數(shù)量增加。從數(shù)據(jù)顯示來看，越來越多的省份增加了無人機院校和招生專業(yè)設(shè)置，但在數(shù)量上，主要是高職?？圃盒?，中職學(xué)校和普通高等院校的專業(yè)建設(shè)在數(shù)量上較低。

經(jīng)過采訪，在開設(shè)無人機專業(yè)的學(xué)校中，大部分學(xué)校的硬件條件齊備，但師資力量較為薄弱，當前設(shè)置的課程體系不夠完整，行業(yè)應(yīng)用有待豐富。

因此，本文以中職學(xué)校無人機操控與維護專業(yè)中的專業(yè)核心課無人機植保技術(shù)為例，以植保無人機應(yīng)用職業(yè)證書為切入點，以滿足企業(yè)需求、培養(yǎng)學(xué)生技能2方面為抓手，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面分析提高無人機類課程教學(xué)效果的策略和方法[3]。

2 "教學(xué)內(nèi)容分析與設(shè)計

2.1 "明確課程目標

無人機植保技術(shù)課程有2個職業(yè)證書標準，基本要求是植保無人飛機應(yīng)用職業(yè)技能等級標準，從實際操作難度來看，較高一級的要求是無人機航空噴灑職業(yè)技能等級標準。2個職業(yè)技能等級標準均細分為3個等級：初級、中級、高級，3個級別相互之間是連續(xù)貫通的關(guān)系，高級別等級完全包含低級別等級的職業(yè)能力要求。在實際教學(xué)中，各級各類學(xué)?？梢愿鶕?jù)等級標準中所標明的不同級別所對應(yīng)的工作能力條件和實際崗位需求，再結(jié)合本校師資條件和學(xué)生接受程度等方面綜合考慮，最終選擇適合本學(xué)校的證書等級。2個職業(yè)技能等級標準要求如圖1和圖2所示。

2.2 "構(gòu)建課程體系

課程體系的構(gòu)建，需要參考行業(yè)標準和崗位需求，深入挖掘企業(yè)對工作崗位所要求的核心能力和專業(yè)基礎(chǔ)知識。結(jié)合以上指導(dǎo)思想，開發(fā)出既能夠與中職院校學(xué)生生理心理特點相符合的，又能夠?qū)斯ぷ鲘徫荒芰σ蟮模€可以在無人機行業(yè)中貼近企業(yè)培養(yǎng)目標的新型課程體系。

本課程立足無人機技術(shù)發(fā)展趨勢和現(xiàn)階段對無人機植保技術(shù)人才需求，以企業(yè)實際應(yīng)用為載體，以考取“1+X”職業(yè)證書為導(dǎo)向，以植保作業(yè)中涉及的具體技術(shù)為核心，以“企業(yè)實際—教育教學(xué)—課堂任務(wù)”為主線，從簡單到復(fù)雜，從知識點到項目組，遵循學(xué)生思維能力和接受能力，符合教育教學(xué)和企業(yè)應(yīng)用實踐能力的基本培養(yǎng)規(guī)律，科學(xué)設(shè)計學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容和教師傳授知識結(jié)構(gòu)，從而整合和優(yōu)化教學(xué)知識點。

2.3 "編寫校本教材

教材選擇校企合作編寫的校本教材，使用新型活頁式教材。在不同于傳統(tǒng)課堂的工學(xué)一體化課程中，要完成學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生單純地從教材中尋找答案已經(jīng)遠遠不夠了，更多的是需要學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)的力量，去搜索相關(guān)的技術(shù)資料和產(chǎn)品手冊。

一個典型的工作頁包括：任務(wù)描述、任務(wù)要求、實訓(xùn)任務(wù)（任務(wù)書、任務(wù)分組、任務(wù)實施）、任務(wù)評價。從工作頁的內(nèi)容可以看出，既有任務(wù)描述、任務(wù)要求，又有詳細的操作規(guī)范、具體的操作步驟，這就是所謂的活頁。一堂課上完，學(xué)生可以在工作頁上補充大家的討論筆記和自己的思考過程，把這些補充的內(nèi)容和具體的流程規(guī)范一起夾起來，復(fù)習(xí)時拿出來查閱，這也是“活”的意義所在。

根據(jù)課程目標和體系，教材可以分成4個部分，每部分又分為幾個模塊，每一個模塊內(nèi)包含若干個任務(wù)。具體教材的一、二級目錄見表2。

2.4 "整合課程資源

隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)充分利用校內(nèi)外資源，整合教學(xué)內(nèi)容。與企業(yè)合作有助于豐富資源、提高學(xué)生就業(yè)競爭力。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

1）企業(yè)參與課程開發(fā)和實訓(xùn)項目設(shè)計。邀請企業(yè)專家參與課程設(shè)計，確保課程內(nèi)容與企業(yè)需求和技術(shù)發(fā)展相同步。與企業(yè)專家合作開發(fā)實踐項目，讓學(xué)生在企業(yè)教師指導(dǎo)下完成實際的植保無人機維護工作、操作任務(wù)。

2）舉辦技能競賽和考取“1+X”職業(yè)證書。與企業(yè)聯(lián)合舉辦植保無人機技能競賽，提高學(xué)生的操作技能和協(xié)作能力。引導(dǎo)學(xué)生考取“1+X”職業(yè)證書，提高就業(yè)競爭力。

3）企業(yè)講座和引進師資。定期邀請企業(yè)專家來校進行講座，分享行業(yè)動態(tài)、技術(shù)進展和職業(yè)發(fā)展路徑。培養(yǎng)或引進具有實踐經(jīng)驗的雙師型教師，在教學(xué)中更好地結(jié)合理論與實踐。

4）建立校外實訓(xùn)基地。通過廣泛了解行業(yè)和市場、細致分析崗位應(yīng)用、篩選幾所合作企業(yè)，展開校企深度合作，共同建立校外實訓(xùn)基地。學(xué)生在實訓(xùn)基地可以深入?yún)⑴c企業(yè)實際項目，接近實際的工作崗位和生產(chǎn)環(huán)境，在完成項目的過程中不斷積累原始經(jīng)驗。

表2 "教材結(jié)構(gòu)一覽表

2.5 "分層教學(xué)內(nèi)容

對教學(xué)內(nèi)容進行分層次，既可以幫助教師梳理思路，又可以助力學(xué)生快速理解。以無人機植保技術(shù)課程為例，對教學(xué)內(nèi)容的分層，可以劃分為3個部分：理論知識、實踐操作、創(chuàng)新與素養(yǎng)，具體如圖3所示。

在實踐操作環(huán)節(jié)，又可以按照操作水平分為基礎(chǔ)、進階、綜合3個階段，分別為農(nóng)田類、果樹類、綜合案例。具體如圖4所示。

圖3 "植保無人飛機應(yīng)用職業(yè)技能等級標準

3 "教學(xué)方法實踐與研究

在“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念中，區(qū)別了傳統(tǒng)講授的上課模式，強調(diào)調(diào)動學(xué)生的主動性，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)自內(nèi)心驅(qū)動力的自主學(xué)習(xí)。在課程中應(yīng)用線上線下混合式教學(xué)模式、GBL（Game-based-Learning）教學(xué)法（基于游戲式教學(xué)法）、分組扮演教學(xué)法。

圖4 "實踐操作環(huán)節(jié)3個部分

3.1 "線上線下混合式教學(xué)模式

線上教學(xué)階段，借助于在線教學(xué)平臺等信息技術(shù)，教師在課前可以發(fā)布預(yù)習(xí)資料和視頻等，通過在線教學(xué)平臺，來監(jiān)督學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和進度，并作簡單考核。

線下教學(xué)階段，分為學(xué)生講解知識、小組劃分和實踐操作（操作方法、數(shù)據(jù)、團隊配合）、實踐操作總結(jié)和思考。

在線下教學(xué)階段，要充分利用計算機中的虛擬仿真軟件。利用軟件中提供的不同農(nóng)作物、不同環(huán)境等進行飛防模擬。學(xué)生根據(jù)不同的虛擬任務(wù)，調(diào)整噴灑參數(shù)，進而了解無人機的噴灑狀態(tài)和病蟲草害的防治效果。在實驗結(jié)束后，需要對數(shù)據(jù)進行收集和分析。對比和總結(jié)不同劑量、不同噴灑對作物生長情況的影響[4]。

3.2 "GBL教學(xué)法（基于游戲式教學(xué)法）

眾所周知，學(xué)生是教學(xué)活動的主體，實際教學(xué)活動無法脫離主體的存在而獨立，所以，日常教學(xué)設(shè)計時也要以學(xué)生為主體。通過交流，可以知道學(xué)生對“和平精英”“王者榮耀”等手機游戲的興趣甚高，在線下教學(xué)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，可以引入學(xué)生熟悉的游戲背景，再把教學(xué)內(nèi)容穿插到平臺設(shè)計中，安排“穿越障礙”“物資投放”“精準爆破”等環(huán)節(jié)。并在課后及時進行場景參數(shù)和規(guī)則的調(diào)整，增加學(xué)生的浸入感和熟悉感，從而達到教學(xué)目標和教學(xué)效果的完成[5]。

3.3 "分組扮演教學(xué)法

在實踐操作環(huán)節(jié)，除了使用GBL教學(xué)法之外，還要引入分組扮演教學(xué)法。因為，在實際的植保作業(yè)中，企業(yè)承接了飛防訂單后，需要進行人員分配，這就要求學(xué)生對實際工作中的人員分工和責任有清晰的認識。

在教學(xué)中，學(xué)生分小組后，選出組長，組長承接訂單，安排任務(wù)給“植保調(diào)研員”，調(diào)研員對任務(wù)進行需求分析，并通知“化學(xué)品管理員”配置農(nóng)藥，最后由“植保作業(yè)人員”進行噴灑，并由“數(shù)據(jù)處理員”進行效果的數(shù)據(jù)分析，突發(fā)情況下，還需要“設(shè)備維護員”對無人機進行維修。

在實踐操作的過程中，學(xué)生輪流扮演不同的角色，掌握不同實際崗位的工作流程和知識技能，從而更好地適應(yīng)企業(yè)需求和社會發(fā)展。

4 "評價體系打造與完善

教學(xué)效果的評價，不能是單一的靜止的，而應(yīng)該是多元化的動態(tài)的，能夠體現(xiàn)學(xué)生思維發(fā)展不同階段、知識掌握不同程度、技能達標的不同方向。因此，建立了4個維度的多元化評價體系，如圖5所示。

圖5 "多元化評價體系

在這個評價體系中，既能夠體現(xiàn)學(xué)生課前的預(yù)習(xí)情況，又可以反映學(xué)生課中的操作效果；既可以表達植保噴灑的最終效果，又可以反映飛行過程中的操作能力；既表現(xiàn)了教師對學(xué)生的評價（包含企業(yè)人員的評價），又考慮了同學(xué)之間的反響；既體現(xiàn)了學(xué)生平時的學(xué)習(xí)態(tài)度，又展現(xiàn)了學(xué)生課下的努力情況。

5 "結(jié)束語

在明確課程目標、構(gòu)建課程體系后，在學(xué)校和企業(yè)聯(lián)合開發(fā)課程和制定比賽與評價標準下，在對授課內(nèi)容進行分層次劃分與漸進式相結(jié)合，在使用游戲式和角色扮演的教學(xué)方法后，學(xué)生的積極性和興趣點被激發(fā)，能夠較好地完成理論教學(xué)效果、掌握實操動作要求，達到培養(yǎng)符合企業(yè)需求和行業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)人才的最終目標。

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[2] 深圳新聞網(wǎng).第九屆無人機百人會在深圳成功舉辦[EB/OL].htt

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