聚焦能力生成的“小型無人機制作”課程教學(xué)改革探索與實踐

摘 要：基于學(xué)員崗位任職需求，瞄準現(xiàn)有問題短板，聚焦學(xué)員能力生成，積極探索“小型無人機制作”課程教學(xué)的新思路、新方法、新手段。從當(dāng)前教學(xué)的問題出發(fā)，以學(xué)員崗位任職能力為目標進行逆向設(shè)計，圍繞課程定位、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式五個方面對本課程進行了系統(tǒng)性改革重塑，實現(xiàn)了課程定位精準、目標清晰、方法有效、手段豐富、考核有力的效果。通過課程教學(xué)改革實踐探索與調(diào)查，學(xué)員對課程改革的滿意度高，改革有效激發(fā)了學(xué)員參與課堂教學(xué)的積極性和提升了學(xué)習(xí)的獲得感，課程教學(xué)綜合效益顯著提升。

關(guān)鍵詞：探究式教學(xué)；競賽式教學(xué)；學(xué)考融合一體

中圖分類號：G642" 文獻標識碼：A

Abstract：Based on the job requirements of the students，targeting the existing problems and shortcomings，focusing on the generation of students' abilities，new teaching ideas，methods，and means of the \"Small Drone Fabrication \" course are actively explored.Course positioning，teaching content，teaching methods，teaching methods and assessment methods are systematically reformed and reshaped，achieving the effect of precise course positioning，clear goals，effective methods，rich means，and powerful assessment.Through the exploration and practice of curriculum teaching reform，the enthusiasm of students to participate in classroom teaching and the sense of achievement in learning this course have been effectively stimulated，and the comprehensive efficiency of curriculum teaching has been significantly improved.

Keywords：exploratory teaching；competitive teaching；integration of learning and examination

1 概述

“小型無人機制作”課程是我單位為軍士學(xué)員開設(shè)的一門專業(yè)課，課程組在教學(xué)實踐過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前課程教學(xué)中存在制約學(xué)員能力生成的若干問題，且隨著小型無人機在軍事領(lǐng)域中應(yīng)用范圍日益拓展，課程目標定位、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)員未來崗位任職能力需求的錯位態(tài)勢更加明顯。如何有針對性地改革本課程，提升教學(xué)效果，筑牢學(xué)員崗位任職基礎(chǔ)已經(jīng)成為亟須解決的現(xiàn)實問題。

目前無人機專業(yè)作為一個熱點專業(yè)，如何提升教學(xué)效果已經(jīng)成為相關(guān)院校的研究熱點。劉肩山［1］探討了基于賽教融合的課程教學(xué)改革新途徑，以賽促學(xué)，對提升學(xué)員的學(xué)習(xí)效果具有較好的促進作用。與之類似的，余林江等［2］開展了崗位對接、以賽促學(xué)、課證結(jié)合的“崗課賽證”融通的教學(xué)模式研究，李響等［3］開展了“課崗證”融通教學(xué)模式研究。這些研究都具有相似的特點，即精準對接崗位需求，充分利用“競賽”作為激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)熱情與提高學(xué)習(xí)效果的手段。張春萌［4］探討了軍士學(xué)員實戰(zhàn)化教學(xué)問題，提出的緊貼實戰(zhàn)需求、優(yōu)化教學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容與本課程所關(guān)心的問題不謀而合。

2 “小型無人機制作”課程教學(xué)存在的問題

2.1 課程定位與教學(xué)內(nèi)容問題分析

課程教學(xué)應(yīng)以崗位需求為牽引，本課程原本定位是承擔(dān)基礎(chǔ)理論課與裝備實踐課之間的橋梁作用，幫助學(xué)員快速建立對無人機系統(tǒng)組成和工作原理的直觀認識。然而，在近些年的歷次軍事沖突中，小型無人機的作戰(zhàn)運用方式得到極大拓展，這使得世界各國都在大力發(fā)展小型無人機，積極拓展小型無人機的軍事部署與應(yīng)用。小型無人機已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中不可或缺的武器裝備。在這種背景下，本課程的目標定位和教學(xué)內(nèi)容都應(yīng)有針對性地調(diào)整更新，以更加貼合學(xué)員崗位任職能力需求。

2.2 教學(xué)策略問題分析

當(dāng)前本課程教學(xué)采取“示—講—練—評”四階段教學(xué)法，基本能夠滿足教學(xué)所需，但在實踐中發(fā)現(xiàn)以下不足：一是無法充分發(fā)揮學(xué)員的主觀能動性，對學(xué)員的啟發(fā)引導(dǎo)效果不好；二是教學(xué)手段不夠豐富，教員進行教學(xué)演示后學(xué)員無法回看；三是學(xué)員無法根據(jù)學(xué)習(xí)情況靈活調(diào)整學(xué)習(xí)進度，與因材施教的教學(xué)理念差距較大；四是現(xiàn)行的形成性考核本質(zhì)是對學(xué)員階段性學(xué)習(xí)效果的考查，對激勵學(xué)員提升課堂投入度的效果不明顯。

3 以崗位需求為錨的課程定位與教學(xué)內(nèi)容的體系設(shè)計

基于以上現(xiàn)有問題，本課程在課程定位和教學(xué)內(nèi)容上進行修訂，從崗位需求出發(fā)逆向設(shè)計，重新定位課程在專業(yè)課程體系中的地位和作用，重塑課程教學(xué)目標，更新、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，做到錨定需求、與時俱進。課程定位與教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整更新如下。

一是課程定位在原有的“專業(yè)基礎(chǔ)理論課與裝備實踐課的橋梁”基礎(chǔ)上，增加“小型無人機操作使用能力生成基地”，更加注重小型無人機本身的地位和作用。尤其是在飛行訓(xùn)練上，不再局限于服務(wù)小型無人機制作，而是更加強調(diào)飛行操控與實戰(zhàn)運用的能力生成，使學(xué)員在畢業(yè)后能夠快速適應(yīng)崗位需求。

二是在教學(xué)內(nèi)容上，總結(jié)小型無人機各種新型作戰(zhàn)樣式，抽絲剝繭，將作戰(zhàn)過程分解成基礎(chǔ)訓(xùn)練科目引入教學(xué)。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)科目和綜合科目訓(xùn)練基礎(chǔ)上增加實戰(zhàn)科目等實用化飛行科目的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

4 以學(xué)員特點為基礎(chǔ)的教學(xué)實施策略豐富優(yōu)化

教學(xué)實施策略的好壞直接關(guān)系到教學(xué)目標能否有力達成。當(dāng)前教學(xué)策略的局限在于沒有建立起“以學(xué)員為中心”的教學(xué)理念。針對此情況，課程組著眼因材施教，從軍士學(xué)員的學(xué)習(xí)特點出發(fā)，對教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式三個方面進行改革，豐富和優(yōu)化教學(xué)實施策略。

4.1 教學(xué)方法

基于軍士學(xué)員學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成較差，動手實踐欲望較強；個人學(xué)習(xí)動力一般，團隊榮譽意識較強的特點，采取以探究式教學(xué)為主、競賽式教學(xué)為輔的教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)員的優(yōu)勢，達到以強補弱的效果。

4.1.1 探究式教學(xué)

探究式教學(xué)法著重用于解決學(xué)員學(xué)習(xí)深度不足，思維能力鍛煉不夠的問題。在教學(xué)過程中，學(xué)員首先基于教員基礎(chǔ)講解和教學(xué)視頻進行飛行操控和組裝調(diào)試操作訓(xùn)練，在關(guān)鍵知識點設(shè)置問題提問，通過教員引導(dǎo)，引出無人機飛行原理和重要設(shè)備工作原理，并通過視頻、動畫等形象化的教學(xué)手段加深學(xué)員印象，從而使學(xué)員建立起理論與實踐的密切聯(lián)系，在思考中增強邏輯思維能力。

4.1.2 競賽式教學(xué)

軍士學(xué)員都有部隊工作經(jīng)歷，爭先鋒、當(dāng)排頭的意識較強。因此在訓(xùn)練過程中，將傳統(tǒng)的機械式訓(xùn)練改為競賽式訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)員的戰(zhàn)斗意識。競賽式教學(xué)主要采取兩種方式進行：一是組裝調(diào)試競速賽，以小組或個人為單位進行；二是無人機組裝接力賽，以小組為單位進行。需要指出的是，競賽式教學(xué)宜采取加分式評分法，即在完成組裝內(nèi)容后均得基礎(chǔ)分，排名靠前的組數(shù)按照一定規(guī)則進行加分。

4.2 教學(xué)手段

在傳統(tǒng)的實物（組裝部分）、模擬軟件（飛行訓(xùn)練部分）教學(xué)的基礎(chǔ)上，增加視頻和動畫兩類更加直觀形象的教學(xué)資源，建設(shè)室內(nèi)、室外教學(xué)設(shè)施場地，形成了“2+3+4”的教學(xué)手段保障體系，如圖1所示。

圖1 課程教學(xué)手段保障體系

具體而言，針對飛行訓(xùn)練部分模擬訓(xùn)練的教學(xué)需求，提供了無人機模擬飛行軟件，內(nèi)含幾十型無人機模型供學(xué)員訓(xùn)練，并可進行場地、天氣等環(huán)境設(shè)置及第一人稱、第三人稱視角切換；針對實飛訓(xùn)練的教學(xué)需求，基于學(xué)員自己組裝的小型固定翼無人機和小型四旋翼無人機開展室內(nèi)飛行測試（四旋翼）和室外實飛測試、訓(xùn)練（固定翼及四旋翼）。通過先模擬后實物的方式，保證學(xué)員快速完成技巧學(xué)習(xí)、經(jīng)驗積累，并在具備一定操控技巧的基礎(chǔ)上進行實飛訓(xùn)練，實現(xiàn)了效率與成本的完美融合。

針對組裝調(diào)試部分的教學(xué)需求，提供固定翼無人機和四旋翼無人機組裝套件供學(xué)員動手實踐。為支撐教學(xué)方法的展開，錄制了兩類無人機的組裝調(diào)試全流程視頻，并針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)、工作原理制作了演示動畫，為學(xué)員自主學(xué)習(xí)提供了資源，保障了教學(xué)方法的順利實施。

針對場地設(shè)施的條件保障方面，建設(shè)了模擬飛行專業(yè)教室、組裝調(diào)試專業(yè)教室、測試飛行專業(yè)教室和室外實飛訓(xùn)練場，為模擬飛行訓(xùn)練、無人機組裝調(diào)試、室內(nèi)測試、室外測試與訓(xùn)練提供了場地設(shè)施保障，有力支撐了課上、課下教學(xué)活動的開展。

4.3 考核模式

為突出對學(xué)員能力素質(zhì)的培養(yǎng)，采取“形成性+終結(jié)性”的考核模式，形成性考核和終結(jié)性考核成績的比例分別為60%和40%。鑒于現(xiàn)有形成性考核存在的問題，基于本課程及學(xué)員自身特點，提出“學(xué)考融合一體”的競賽式形成性考核新模式，建立“訓(xùn)練就是考核”的思想觀念，即在訓(xùn)練過程中，融入競賽式等訓(xùn)練方法，基于競賽結(jié)果量化考核訓(xùn)練效果，激發(fā)學(xué)員的訓(xùn)練熱情，提升學(xué)員學(xué)習(xí)的投入度。原有形成性考核與形成性考核改革對比如下表所示。

在無人機飛行訓(xùn)練部分，當(dāng)前采取的形成性考核方式是在學(xué)員進行規(guī)定課時訓(xùn)練后，集中進行訓(xùn)練情況考核。在學(xué)考融合一體考核模式下，在現(xiàn)有考核的基礎(chǔ)上，增加對學(xué)員訓(xùn)練投入度和積極性的考核，具體為在原有無人機飛行操控考核的基礎(chǔ)上，增加訓(xùn)練記錄考核。訓(xùn)練記錄由學(xué)員自主記錄訓(xùn)練用時、訓(xùn)練次數(shù)、經(jīng)驗總結(jié)和個人感悟，通過教員檢查訓(xùn)練記錄，對學(xué)員訓(xùn)練的投入度進行考核。同時，考慮到在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中小型無人機已成為消耗品的事實，應(yīng)該進一步提高學(xué)員對無人機飛行操控能力的要求，提高無人機飛行操控所占比重，將原來的固定翼/四旋翼飛行操控成績占比從12%提高到15%。

在無人機組裝調(diào)試部分，在原有的組裝考核基礎(chǔ)上，增加組裝競賽考核，即在組裝科目學(xué)習(xí)及整機組裝完成后進行團隊協(xié)作競賽，根據(jù)競賽排名進行打分，充分調(diào)動學(xué)員組裝訓(xùn)練的積極性，提升集體意識和團隊協(xié)作意識。

5 教學(xué)改革實施

在完成課程教學(xué)體系化改革之后，選取一個教學(xué)班次進行教學(xué)改革實踐，通過課程考核情況和學(xué)員調(diào)查問卷結(jié)果衡量教學(xué)改革的效果。調(diào)查問卷包括五項內(nèi)容：①學(xué)完本課程后你的收獲。②組裝視頻對于學(xué)習(xí)本課程的幫助。③組裝競賽對于提升組裝訓(xùn)練積極性的作用。④模擬訓(xùn)練中增加自殺式攻擊的訓(xùn)練價值。⑤模擬訓(xùn)練飛行演示對于提升訓(xùn)練效果的作用。選項分別為A很大，B一般，C較小，匯總學(xué)員調(diào)查問卷結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，學(xué)員通過本課程學(xué)習(xí)的獲得感強，對改革提出的主要內(nèi)容認可度高，證明了教學(xué)改革內(nèi)容的合理性與有效性。另一方面，學(xué)員考核平均成績達到85分，也證明了教學(xué)改革的有效性。

圖2 學(xué)員調(diào)查問卷結(jié)果統(tǒng)計

結(jié)語

本課程針對小型無人機應(yīng)用發(fā)展實際，聚焦學(xué)員小型無人機組裝與操控能力的體系生成，對陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)軍士職業(yè)技術(shù)教育“小型無人機制作”課程進行了系統(tǒng)性的教學(xué)研究。從軍士崗位任職需求出發(fā)，優(yōu)化了課程定位和教學(xué)內(nèi)容?；谡n程特點和學(xué)員學(xué)習(xí)情況，系統(tǒng)重塑了課程教學(xué)實施策略，引入探究式教學(xué)法、競賽式教學(xué)法，構(gòu)建了“2+3+4”體系化教學(xué)手段保障體系，提出“學(xué)考融合一體”的競賽式教學(xué)考核新方式。通過教學(xué)改革，學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性顯著提高，學(xué)習(xí)效果提升成效顯著。本課程教學(xué)改革的經(jīng)驗對類似課程具有借鑒意義。

參考文獻：

［1］劉肩山.基于賽教融合的課程教學(xué)改革：以無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例［J］.機械職業(yè)教育，2022（08）：2830+62.

［2］余林江，高巖.“崗課賽證”融通背景下課程：以《無人機操控技術(shù)》為例［J］.科技風(fēng)，2022（19）：124126.

［3］李響，陳旅璇.基于“1+X”證書制度的“無人機組裝與調(diào)試”課程改革與應(yīng)用［J］.科技與創(chuàng)新，2022（18）：179180.

［4］張春萌.軍士職業(yè)教育實戰(zhàn)化教學(xué)訓(xùn)練探究［J］.中國軍轉(zhuǎn)民，2024（01）：2526.

基金項目：2023年陸軍工程大學(xué)教育教學(xué)課題：新型作戰(zhàn)樣式驅(qū)動的小型無人機制作課程教學(xué)改革研究

作者簡介：劉曉光（1990— ），男，漢族，山東煙臺人，博士研究生，講師，研究方向：無人機技術(shù)；劉杰（1983— ），男，漢族，江蘇鹽城人，博士研究生，講師，研究方向：無人機技術(shù)；鄭翌潔（1990— ），女，漢族，河北石家莊人，碩士研究生，講師，研究方向：無人機平臺技術(shù)；李偉（1983— ），女，漢族，河北石家莊人，碩士研究生，副教授，研究方向：無人機任務(wù)載荷；毛瓊（1982— ），女，漢族，湖南常德人，博士研究生，講師，研究方向：無人機飛行控制。