基于AI學(xué)習(xí)的無人機現(xiàn)職軍官培訓(xùn)方法研究

楊森 趙薇 黨雪江 林志龍

摘? 要 鑒于目前無人機現(xiàn)職軍官培訓(xùn)在教學(xué)方法、教學(xué)手段上仍沿襲傳統(tǒng)本科教學(xué)模式，培訓(xùn)過程中存在統(tǒng)一化、單一化等問題，對無人機現(xiàn)職軍官能力需求進(jìn)行分析，對基于AI學(xué)習(xí)的無人機現(xiàn)職軍官培訓(xùn)方法進(jìn)行探索研究，以2020級無人機裝備保障與運用專業(yè)短訓(xùn)班學(xué)員為例，對培訓(xùn)效果進(jìn)行分析，以期改變現(xiàn)職軍官固有的培訓(xùn)模式，力求達(dá)到因材施教的目的。

關(guān)鍵詞 AI學(xué)習(xí);無人機;個性化學(xué)習(xí);智測系統(tǒng)

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）09-0056-03

1? 軍校任職教育現(xiàn)狀分析

近年來，隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展、無人機裝備的大量列裝和無人機作戰(zhàn)運用范圍與深度的不斷拓展，對無人機現(xiàn)職軍官專業(yè)技能、技術(shù)水平、心理素質(zhì)等方面提出更高要求。該類人員需要對整個無人機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)對象、作戰(zhàn)模式運用、作戰(zhàn)效能等環(huán)節(jié)和對與其他有人裝備協(xié)同作戰(zhàn)方面均要有深刻的了解。目前，陸軍工程大學(xué)在現(xiàn)職軍官任職教育培訓(xùn)機制上還存在一些與實戰(zhàn)能力培養(yǎng)要求不相符的問題，具體表現(xiàn)為：

1）教學(xué)對象在知識結(jié)構(gòu)、專業(yè)技能、技術(shù)水平、心理素質(zhì)等諸多方面存在很大的差異，學(xué)員的學(xué)習(xí)動力不足;

2）教員隊伍普遍存在任職經(jīng)歷單一、實戰(zhàn)經(jīng)驗不足、對部隊實際缺乏了解等問題，難以與學(xué)員進(jìn)行高效溝通;

3）教學(xué)內(nèi)容千篇一律，缺乏對學(xué)員個性化認(rèn)知的思考，缺乏因材施教的設(shè)計;

4）教學(xué)效果評價形式單一，評價單向，不能動態(tài)地跟蹤學(xué)員的學(xué)習(xí)行為，無法科學(xué)地預(yù)判學(xué)員在未來任職崗位上的發(fā)展情況。

為提高無人機現(xiàn)職軍官培訓(xùn)質(zhì)量，破解培訓(xùn)過程中存在的統(tǒng)一化、單一化等問題，本文結(jié)合AI智適應(yīng)學(xué)習(xí)理念，從無人機現(xiàn)職軍官能力需求分析入手，通過對AI學(xué)習(xí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型和過程模型的研究，探索基于AI學(xué)習(xí)的無人機現(xiàn)職軍官培訓(xùn)新機制，為培養(yǎng)能打仗、打勝仗的高素質(zhì)、專業(yè)化無人機人才服務(wù)。

2? 無人機現(xiàn)職軍官能力需求分析

課題組根據(jù)向?qū)崙?zhàn)化靠攏的要求，將學(xué)員的能力需求與實戰(zhàn)結(jié)合;通過大量走訪基層部隊進(jìn)行調(diào)研，獲得豐富而翔實的第一手資料，真正了解到部隊用什么人，做什么事，備什么戰(zhàn);組織校內(nèi)部分無人機現(xiàn)職軍官學(xué)員進(jìn)行問卷調(diào)查等，根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果，總結(jié)無人機現(xiàn)職軍官的能力需求如下。

2.1? 掌握過硬的專業(yè)知識

無人機系統(tǒng)包括飛機系統(tǒng)、地面系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、任務(wù)載荷系統(tǒng)和綜合保障系統(tǒng)，涉及的專業(yè)知識種類多、內(nèi)容深，作為現(xiàn)職軍官學(xué)員，需要根據(jù)不同的專業(yè)要求，高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求地學(xué)習(xí)，要具備良好的學(xué)習(xí)能力和優(yōu)秀的知識結(jié)構(gòu)。

2.2? 具備良好的心理素質(zhì)

軍校學(xué)員是國防和軍隊建設(shè)的重要人才保障，是打贏未來戰(zhàn)爭的指揮者和決策者，應(yīng)具備堅定不移的理想信念、寵辱不驚的心理素質(zhì)、百折不撓的進(jìn)取意識、樂觀向上的精神狀態(tài)，成為有靈魂、有本事、有血性、有品德的新一代革命軍人。

2.3? 掌握一定的作戰(zhàn)指揮能力

現(xiàn)代信息化聯(lián)合作戰(zhàn)參戰(zhàn)力量多元，組織指揮更加復(fù)雜，協(xié)同性要求嚴(yán)格。這就需要超前謀劃，訓(xùn)練學(xué)員具備一定的作戰(zhàn)指揮素養(yǎng)，能處理各種緊急問題，統(tǒng)籌規(guī)劃多種任務(wù)，有大局優(yōu)先意識。

2.4? 具備一定的無人機戰(zhàn)術(shù)運用能力

無人機是我軍武器裝備中最具智能化、無人化特征的武器裝備，是信息化條件下一體化聯(lián)合作戰(zhàn)不可或缺的重要組成要素。無人機專業(yè)學(xué)員只有緊緊圍繞所屬部隊無人機裝備的戰(zhàn)技性能和作戰(zhàn)能力，具備一定的無人機作戰(zhàn)運用能力、方法，才能充分發(fā)揮無人機作戰(zhàn)效能，對建設(shè)無人化作戰(zhàn)體系、探索智能化作戰(zhàn)模式、推動軍隊轉(zhuǎn)型發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

3? 基于AI學(xué)習(xí)的無人機現(xiàn)職軍官培訓(xùn)方法研究

AI學(xué)習(xí)是實現(xiàn)AI（人工智能）支持下學(xué)習(xí)者的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)是根據(jù)學(xué)習(xí)者提供的輸入信息和學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)方式或者學(xué)習(xí)內(nèi)容等方面的動態(tài)、個性化學(xué)習(xí)。當(dāng)今自適應(yīng)學(xué)習(xí)面臨的最大挑戰(zhàn)是如何精準(zhǔn)診斷學(xué)習(xí)者的知識點掌握程度以及學(xué)習(xí)路徑的精準(zhǔn)推薦，AI技術(shù)支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)及其模式為實現(xiàn)精準(zhǔn)的個性化學(xué)習(xí)提供了有力支持。為滿足無人機現(xiàn)職軍官的培訓(xùn)需求，提高無人機現(xiàn)職軍官的培訓(xùn)效率，以AI自適應(yīng)學(xué)習(xí)模式為指導(dǎo)，因材施教。該模式根據(jù)每名學(xué)員的情況，對他們進(jìn)行追根溯源的探測，智能分析每個學(xué)員的知識漏洞，并根據(jù)每一個學(xué)員的學(xué)習(xí)偏好，實時地為其推送最容易學(xué)會的教學(xué)內(nèi)容，形成個性化的學(xué)習(xí)路徑，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)定位、高效學(xué)習(xí)。基于AI學(xué)習(xí)的無人機現(xiàn)職軍官培訓(xùn)體系框架如圖1所示。

第一步：能力需求分析

結(jié)合無人機現(xiàn)職軍官教學(xué)大綱和培訓(xùn)方案，通過問卷調(diào)查、部隊調(diào)研等方式歸納總結(jié)適應(yīng)信息化作戰(zhàn)要求的無人機現(xiàn)職軍官在知識儲備、實戰(zhàn)能力培養(yǎng)等方面的需求，建立無人機現(xiàn)職軍官崗位能力需求結(jié)構(gòu)模型。

第二步：信息完善與學(xué)前智測

首先掌握學(xué)員的基本信息，如身份屬性、部隊崗位、發(fā)展需求、學(xué)習(xí)情況及受教育程度等;其次，在第一步建立的能力需求結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，對每一名學(xué)員進(jìn)行學(xué)前智測。智測系統(tǒng)中預(yù)設(shè)相關(guān)的知識點，學(xué)員在教員指導(dǎo)下完成相應(yīng)知識點的測試，生成先行的測驗報告，報告需要能夠確定學(xué)員相關(guān)知識點的薄弱環(huán)節(jié)。

第三步：推送學(xué)習(xí)資料與展開學(xué)習(xí)

根據(jù)學(xué)前智測的數(shù)據(jù)分析，教員通過智測系統(tǒng)向?qū)W員推送指向薄弱知識點的相關(guān)學(xué)習(xí)資料和內(nèi)容，包括理論基礎(chǔ)知識、實裝操作視頻、專業(yè)組訓(xùn)方案、故障案例分析庫等。學(xué)員通過學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，實現(xiàn)針對薄弱知識點的學(xué)習(xí)，進(jìn)而達(dá)到提高學(xué)習(xí)效率的目的。同時，智測系統(tǒng)在學(xué)習(xí)過程中還可根據(jù)學(xué)員對知識點的掌握情況進(jìn)行知識點邏輯關(guān)系以及學(xué)習(xí)路徑的動態(tài)調(diào)整，并可為學(xué)員提供相應(yīng)的知識點學(xué)習(xí)報告。

第四步：難度分層與靶向練習(xí)

在對學(xué)員薄弱知識點進(jìn)行精準(zhǔn)定位后，需根據(jù)知識點的難度層次及其先后邏輯順序?qū)⒅R點進(jìn)行難度分層處理，為學(xué)員搭建一個從易到難的知識點學(xué)習(xí)路徑，并根據(jù)學(xué)員對知識點的掌握情況，為每一名學(xué)員提供針對性的靶向練習(xí)，從而達(dá)到增強學(xué)習(xí)效果的目的。

第五步：學(xué)習(xí)分析與輔導(dǎo)

通過分析每一名學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中所生成的學(xué)習(xí)報告，有針對性地對學(xué)員薄弱知識環(huán)節(jié)進(jìn)行重點輔導(dǎo)，達(dá)到因材施教、個性化教學(xué)的目的。

4? 效果分析

課題組選擇2020級無人機裝備保障與運用專業(yè)短訓(xùn)班學(xué)員進(jìn)行系統(tǒng)測試。測試前、測試中和測試后通過座談交流、問卷調(diào)查、統(tǒng)計分析、研討總結(jié)、畢業(yè)聯(lián)考成績分析等渠道收集學(xué)員、教員、專家對智測系統(tǒng)的意見，歸納起來，主要涵蓋軟件設(shè)計、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)效果、總體評價等四大類。表1～表3分別為各類調(diào)查結(jié)果匯總表。

4.1? 軟件設(shè)計滿意度測評與交流

進(jìn)行軟件設(shè)計滿意度測評與交流時，課題組重點提出四方面問題：

1）該軟件界面是否簡潔清楚？

2）人機交互性如何？是否做到以用戶為中心？

3）軟件故障率和加載速度如何？

4）內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)是否合理？是否有助于傳達(dá)界面信息？

課題組希望通過分析這些問題的回答來評估該軟件設(shè)計的效果。表1列出學(xué)員、教員和專家對軟件設(shè)計的滿意度統(tǒng)計情況。學(xué)員對軟件設(shè)計滿意度評價較高，認(rèn)為界面清楚，定位準(zhǔn)確，基本符合自學(xué)需要，運行加載速度快。教員和專家認(rèn)為：以用戶為中心體現(xiàn)得不夠，運行時偶爾會出現(xiàn)故障，在程序設(shè)計上還需加強檢驗。課題組認(rèn)為：該軟件設(shè)計時間較短，確實存在需要反復(fù)推敲完善的問題，在組織結(jié)構(gòu)上還可以更加優(yōu)化，這也是以后需要完善和改進(jìn)的。

4.2? 推送學(xué)習(xí)內(nèi)容滿意度測評與交流

進(jìn)行推送學(xué)習(xí)內(nèi)容滿意度測評與交流時，課題組重點提出三方面問題：

1）你認(rèn)為目前該測試系統(tǒng)中“無人機裝備保障與運用”專業(yè)課程的測試模塊與教學(xué)內(nèi)容是否一致？是否覆蓋學(xué)習(xí)知識點？

2）試題難度水平如何？是否與自己的水平相適應(yīng)？

3）測試內(nèi)容能否反映工作中亟待解決的問題？是否與實戰(zhàn)化內(nèi)容適應(yīng)？

課題組希望通過分析這些問題的回答評價該軟件學(xué)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計是否合理。表2列出學(xué)員、教員和專家對學(xué)習(xí)內(nèi)容的滿意度統(tǒng)計情況。學(xué)員認(rèn)為：該軟件包含的知識點豐富，題量大，難度水平較為合適，部分內(nèi)容與自己的工作需要相一致，通過測試可以檢驗自己的學(xué)習(xí)情況，使用較為方便。教員和專家評價認(rèn)為：該軟件將課程中的知識點進(jìn)行了匯總整理，覆蓋全面，但題量過大，測試時間較長，應(yīng)簡化提煉相關(guān)知識點，從實戰(zhàn)操作出發(fā)精選題目，部分試題和學(xué)員專業(yè)關(guān)聯(lián)度不大，可以考慮刪去;試題中與實戰(zhàn)相關(guān)的題目還應(yīng)再豐富一些，可以設(shè)計一些采用虛擬操作的實踐題，讓學(xué)員在電腦前就可以完成部分實操項目。

4.3? 學(xué)習(xí)效果滿意度測評與交流

進(jìn)行學(xué)習(xí)效果滿意度測評與交流時，課題組重點提出四方面問題供學(xué)員、教員和專家回答：

1）知識內(nèi)容的呈現(xiàn)和推送是否符合自身學(xué)習(xí)興趣、能力和需求？

2）能否增強學(xué)習(xí)效果，檢驗學(xué)習(xí)進(jìn)展，幫助反思學(xué)習(xí)中的問題？

3）能否根據(jù)自身學(xué)習(xí)風(fēng)格推送學(xué)習(xí)活動、資源和任務(wù)，提高學(xué)習(xí)效率？

4）使用后考試成績是否提高？能否提高深度學(xué)習(xí)能力？

表3列出對學(xué)習(xí)效果的滿意度統(tǒng)計情況。學(xué)員認(rèn)為：該測試系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的教員講述授課，形式更加靈活，通過測試對自己的學(xué)習(xí)水平有初步判斷和了解，學(xué)習(xí)效率得到提高，省時省力;由于試題答案較為詳盡，可以通過自學(xué)掌握部分內(nèi)容，鍛煉了學(xué)習(xí)能力。教員認(rèn)為：該系統(tǒng)能在集中授課前讓學(xué)員先測試，根據(jù)不足查漏補缺，教員上課時能有針對性地講解，學(xué)員聽講也更加專注，減少部分課堂習(xí)題的時間，可以騰出更多精力準(zhǔn)備一些案例教學(xué)和實踐教學(xué)，有助于提高教學(xué)效率。專家使用后認(rèn)為：該系統(tǒng)在內(nèi)容推送的選擇性上還不足，數(shù)據(jù)挖掘存在表面化現(xiàn)象，無法深入獲得具有高度教學(xué)價值的隱性數(shù)據(jù)，算法較為簡單;僅僅根據(jù)成績劃分學(xué)習(xí)風(fēng)格并根據(jù)風(fēng)格進(jìn)行推送，容易讓學(xué)員囿于某種固定的學(xué)習(xí)類型。

4.4? 智測系統(tǒng)總體評價調(diào)研

進(jìn)行智測系統(tǒng)總體評價調(diào)研時，課題組根據(jù)學(xué)員、教員和專家的意見，總結(jié)出該系統(tǒng)的優(yōu)點和不足。

4.4.1? 該系統(tǒng)帶來人性化的人機交互，讓學(xué)習(xí)者更好地與計算機實現(xiàn)“對話”，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的高效利用? 在基于AI的智測系統(tǒng)中，能通過前測完成信息篩選過程，呈現(xiàn)有用的信息和適合學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)，大大提高了資源使用效率。系統(tǒng)采用非線性的知識呈現(xiàn)模式，有利于幫助學(xué)員建立完整的知識結(jié)構(gòu)體系，從整體進(jìn)行把握，將新舊知識點串起來，引導(dǎo)學(xué)習(xí)方向，促進(jìn)知識拓展和遷移。

4.4.2? 該系統(tǒng)創(chuàng)新了軍校學(xué)員的學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)了其綜合能力? 學(xué)員在學(xué)習(xí)中遇到的問題可以通過系統(tǒng)獲得及時解答，提高了分析和解決問題的能力，實現(xiàn)知識與技能的雙重提升。計算機可以自動識別和糾錯，根據(jù)學(xué)員的測試結(jié)果生成詳細(xì)的學(xué)情報告，幫助學(xué)員及時掌握學(xué)習(xí)情況，提升學(xué)習(xí)質(zhì)量。

4.4.3? 通過學(xué)員填寫的個人信息，比如學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)偏好，加上測試數(shù)據(jù)，教員就可以根據(jù)后臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)構(gòu)建學(xué)員學(xué)習(xí)模型，對其當(dāng)前的知識水平進(jìn)行估測，分析其學(xué)習(xí)行為和表現(xiàn)，未來可對學(xué)員進(jìn)行分組教學(xué)，對需要幫助的學(xué)員及時進(jìn)行教學(xué)干預(yù)，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法? 這些信息將成為掌握該批次學(xué)員能力素質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其學(xué)習(xí)規(guī)律的重要素材，也是后續(xù)不斷升級完善該系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，可以據(jù)此不斷更新學(xué)員模型，為服務(wù)學(xué)員的個性化學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。督導(dǎo)專家可以據(jù)此對教員和課程進(jìn)行評估，提出對現(xiàn)行教學(xué)制度的改進(jìn)，推動院校科學(xué)利用和分配教學(xué)資源，分析教育計劃和在線學(xué)習(xí)方法的有效性，為制定不斷發(fā)展的教育決策提供依據(jù)。

4.4.4? 該系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)中必將減輕教員的授課壓力，但要防止對教員功能的弱化和忽視? 雖然機器學(xué)習(xí)能實現(xiàn)智能化和自動化，但教員與學(xué)員之間的情感交流、學(xué)習(xí)輔導(dǎo)和教法設(shè)計是AI系統(tǒng)所缺乏的。同時，根據(jù)學(xué)員學(xué)習(xí)水平的智能化推送確實提高了學(xué)習(xí)效率，但也可能導(dǎo)致學(xué)員過度依賴系統(tǒng)建議，自我反思和自主學(xué)習(xí)的意識弱化，想象力、創(chuàng)造力、協(xié)作力降低。要強調(diào)該系統(tǒng)與教員相互協(xié)作而非取代，在應(yīng)用中不斷提高學(xué)員參與度和積極性，達(dá)到優(yōu)勢互補、共同參與促進(jìn)的目的。■

參考文獻(xiàn)

[1]尹岳.定向直招技術(shù)士官培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育）.2016（1）：140.

[2]李海峰，王煒.人工智能支持下的智適應(yīng)學(xué)習(xí)模式[J].中國電化教育，2018（12）：88-95，112.

[3]王麗萍，趙蔚，魏久鴻.自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中基于Rasch的主題難度估計[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017（6）：115-121.

[4]梁迎麗，劉陳.人工智能教育應(yīng)用的現(xiàn)狀分析、典型特征與發(fā)展趨勢[J].中國電化教育，2018（3）：24-30.

[5]吳南中.自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建及其實現(xiàn)策略[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017（9）：12-18.

[6]唐羽，心理測試在飛行教學(xué)中的應(yīng)用[J].創(chuàng)新教育，

2012（6）：183-184.