基于學情分析的“無人機技術與應用”課程混合式教學設計研究

譚力寧　金國棟　蘆利斌　王偉光

摘 要 信息化時代對無人機人才的培養提出了更高要求。本文針對“無人機技術與應用”課程開展混合式教學設計研究。首先通過學情分析梳理當前教學中存在的突出矛盾;然后結合對線上教學資源的分類和特點分析，對該課程混合式教學模型進行了設計。從實踐效果來看，混合式教學的應用提高了學生學習的主動性，激發了創新意識，提升了課程教學質量。

關鍵詞 混合式教學 學情分析 線上教學資源 翻轉課堂

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.01.059

Abstract The information age needs higher-quality UAV talents. This paper focuses on hybrid teaching design based on student situation analysis of the UAV Technology and Application course. First the problems in current teaching is analyzed through student analysis; then the hybrid teaching mode is designed based on classification and analysis of online resources. Practice show such mode has improved the positivity and innovation of students， and the course teaching quality.

Keywords hybrid teaching; student analysis; online teaching resources; flipped classroom

1 學情分析

1.1學習基礎與課程學時存在矛盾

“無人機技術與應用”課程教學內容涉及傳感器、導航與控制、計算機視覺等多個領域的相關知識，這些教學內容需要各領域大量基礎知識作為支撐，這對某個專業的學生來說是不現實的。因此必須在課堂上對相關基礎知識進行補充，這就導致在整個課程有限的課時內，技術和應用之間的學時分配難以平衡。一是講應用必須建立在對相關技術牢固掌握的基礎上;二是崗位任職對無人機人才的需求又是以應用為主，這是目前無人機技術與應用課程傳統教學模式存在的突出問題。

1.2能力培養與教學方法存在矛盾

崗位任職對無人機人才的需求是以應用型人才為標準的，這就需要學生具備較強的主動作為意識，以達到任職后在實踐中消化、升華理論知識，提高綜合運用專業知識解決應用中實際問題能力的目的。然而以往該課程的教學方法仍以傳統的講授式為主，課堂由教師主導，學生只是單方面的接受知識。如何較好的處理知識傳授與學生能力培養間的關系，讓知識傳授催化能力培養，是本課程堂教學要集中解決的一個難題。

1.3課堂教學內容的深度和廣度難以兼顧

無人機技術更新換代較快，并且無人機全系統涉及多個前沿領域，在兼顧課堂教學內容廣度的同時，很難在有限學時內深挖相關領域的最新成果。在以往的教學中也發現，一個班次的學生往往都有自己感興趣的方向，愿意在這些方向上投入精力長期跟蹤、深度挖掘，并參加相關學科競賽。但目前的該課程教學很難滿足學生這方面的需求：一是教學內容廣度不夠，學生也就難以發現自己的興趣點;二是目前以講授為主的教學模式在顧及廣度的同時又很難兼顧深度，難以激發學生的創新熱情。

2 線上教學資源發展現狀分析

按照知識傳授的方式，當前主流的線上教學資源可分為慕課、公開課、自媒體、直播、線上實驗和社區等六類。慕課作為線上教學資源的代表，典型產品有中國大學MOOC、學堂在線等，優點是課程體系較為完備，但學習所耗費的時間和精力都相對較大，同時內容上更偏基礎重理論，在前沿、應用和實踐等方面側重較少。而其他五類線上教學資源恰恰能夠在領域前沿、實際應用和實踐操作三個方面對慕課形成補充。

以TED（Talking EveryDay）為代表的公開課具有內容前沿，學習門檻低、感染力強的優點，但內容多為科普程度，在深度上有所不足;嗶哩嗶哩、知乎專欄等自媒體資源形式生動，專業性、前沿性較強，但數據量龐大，質量良莠不齊;將門創投、深藍學院等直播資源內容聚焦，專業性、前沿性和可操作性較強，但幾乎所有高質量內容都屬于收費范疇;Github等線上代碼倉庫能夠提供實驗代碼、環境，專業性、前沿性較強，但學習操作門檻較高;知乎、CSDN等知識社區能夠開展高質量的多方討論，但內容質量參差不齊，需要一定知識門檻進行篩選和甄別。因此，一個解決教學中存在問題的思路就是將多樣化的線上教學資源融入課程教學。

3 混合式教學模式設計

3.1利用線上教學資源補足基礎原理教學

結合專業前置課程和學生學習基礎，通過多期教學班次實踐;總結出以下基礎原理是本專業學生學習該課程的薄弱環節：空氣動力學基本概念;衛星全球導航系統原理;慣性測量器件原理特性;自動控制基本原理;計算機視覺基本原理。在以往的授課中，對這些知識需要以專題的形式占用3到5學時進行講解，一是受限于學時難以達到良好的學習效果;二是占用了本就比較緊張的課程教學時間。

通過調研，這些基礎原理在線上教學平臺上都已有較好的教學資源，如清華大學、西安交通大學、西北工業大學等國內知名高校均在主流慕課平臺上線了相關的慕課資源。因此在上述基礎原理教學中，采用學生課前利用慕課自主學習，課上進行內容串講和針對性答疑的教學模式。通過這一舉措，在最近一期班次的教學中，講授基礎原理所用學時從原來的3到5學時減少到了1到2學時，在一定程度上緩解了課程內容多、學時少的局面。并且學生反映對基礎理論掌握更為牢固，學習自由度更高。

3.2依托線上教學資源開展翻轉式教學

翻轉課堂將以學生為中心理念貫徹到教學中，提倡在課堂教學中讓學生成為舞臺的中心，能夠養成學生主動學習的習慣，激發學生主動思考、主動探究、主動作為的意識。[5]開展翻轉式教學的前提是學生在課前對大部分教學內容完成自學，并根據要求能夠提出自己的見解或形成自己的觀點。而以往的教學中，由于教學資源的支持不夠，學生自學效果難以保證，導致翻轉式教學中難以提出質量較高的議題，教學效果大打折扣。

針對這一問題，充分發揮名校名師線上公開教學資源的作用，采用建立課前學習資源目錄、纂寫課前學習指南、進行課前問卷調查的方法，保證進行翻轉式教學課學生對授課內容有相當程度的理解。課堂時間以學生為中心，重點討論解決其疑難問題。這時課堂教學的重點不再是要求學生對知識點的掌握，而是要通過討論，讓學生自主發現知識點之間的內在聯系，并通過獨立思考能建立正確而完整的知識體系。實踐證明在翻轉式教學中，學生學習主動性有很大提高，對教學內容的理解和掌握也更為牢固。

3.3使用線上教學資源助力學生拓展創新

由于無人機系統涉及多個領域的相關技術，在以往的課堂授課時主要顧及課程理論體系的完整性，也就是教學內容的寬度，難以兼顧教學內容的深度。為緩解這一矛盾，在課堂教學后為學生推送相關領域發展前沿的慕課資源。經調研，目前麻省理工大學、斯坦福大學、卡內基梅隆等國際知名院校都在無人機技術與應用前沿領域建有公開課資源或專家講座，TED等講座網站也有無人機應用領域的大師講座資源。通過精選此類資源推送給學生，使學生按照自身興趣結合自身實際進行學習，為學有余力的學生提供擴展視野和創新的知識支撐。通過這一措施，多名學生在無人機設計、無人機控制、無人機圖像處理等方向得到了鍛煉和發展，參加了多項科技創新競賽，取得了較好的成績。

4 結束語

在學情分析和線上教學資源分析的基礎上，通過將線上教學資源引入在基礎原理教學、開展翻轉式教學和助力學生拓展創新等教學環節，設計了“無人機技術與應用”課程的混合式教學模式，使學生在掌握無人機系統基本原理的基礎上，能夠發展自身興趣和特長，提高了課程教學質量。下一步的主要工作是根據本專業學生實際和培養目標，開展更具針對性的線上教學資源建設工作，進一步提高混合式教學的效果。

參考文獻

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