以崗位能力為導(dǎo)向的無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)研究

王 濤，胡丹丹，尹小定，萬紅海

（江西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江西 南昌 330044）

近年來國家大力發(fā)展無人機產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)技術(shù)技能人才建設(shè)，工業(yè)與信息化部相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測，到2025年我國民用無人機產(chǎn)值將達(dá)到1 800 億元[1]。作為江西省優(yōu)質(zhì)專科高等職業(yè)院校，江西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院于2016 年開設(shè)“無人機應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)，是全國首批開設(shè)該專業(yè)的49 所高校之一，專業(yè)創(chuàng)辦以來，一直緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢，不斷探索和完善專業(yè)定位和人才培養(yǎng)模式，目前已畢業(yè)的學(xué)生有80%以上在無人機行業(yè)相關(guān)技術(shù)崗位任職。

隨著無人機在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，無人機專業(yè)人才缺口越來越大，申報相關(guān)專業(yè)的院校也會越來越多。到2019 年，全國共有229 所院校開設(shè)該專業(yè)。2021 年高職專科新增“無人機操控與維護(hù)”、“無人機測繪技術(shù)”專業(yè)，職業(yè)本科新增“無人機系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)。在此背景下，如何深層次地建設(shè)好無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，提升學(xué)生的核心競爭力，就顯得尤為重要。為此，課題組重點針對“無人機應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)建設(shè)過程中“專業(yè)定位、課程體系建設(shè)、課程群建設(shè)、實踐教學(xué)開展、教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)”等方面的問題進(jìn)行研究和探索。

一、依托崗位技能、明確培養(yǎng)定位

（一）典型崗位及技能能力分析

2019 年4 月，人力資源和社會保障部將“無人機駕駛員”定為新職業(yè)，并預(yù)測未來5 年無人機駕駛員的人才需求量為100 萬人左右；2020 年8 月，將“無人機裝調(diào)檢修工”納入國家職業(yè)分類目錄，并預(yù)測未來5 年將有350 萬人的崗位需求。本文結(jié)合職業(yè)定位及社會調(diào)研，對這兩個典型的職業(yè)崗位進(jìn)行分析。

1.無人機駕駛員技能能力分析

無人機駕駛員的職業(yè)定義是“能夠通過遠(yuǎn)程控制設(shè)備，駕駛無人機完成既定飛行任務(wù)的人員”[2]。通過對無人機相關(guān)企業(yè)的調(diào)研以及國家人力資源保障部提供的有關(guān)信息，歸納總結(jié)了無人機駕駛相關(guān)的技能能力要求如表1。

表1 無人機駕駛員技能

2.無人機裝調(diào)檢修工技能能力分析

無人機裝調(diào)檢修工的職業(yè)定義為“使用設(shè)備、工裝、工具和調(diào)試軟件，對無人機進(jìn)行配件選型、裝配、調(diào)試、檢修與維護(hù)的人”[1]。根據(jù)崗位定義及該崗位人才需求調(diào)研，課題組歸納出了相應(yīng)的崗位技能要求如表2 所示。

表2 無人機裝調(diào)檢修工

（二）明確人才培養(yǎng)定位

無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心能力訴求大都集中在“無人機駕駛員”及“無人機裝調(diào)檢修工”崗位上，至于無人機在航拍、植保、測繪、救災(zāi)等行業(yè)的應(yīng)用，也都必須建立在上述兩個崗位之上。為此，課題組結(jié)合學(xué)校特色及校企合作單位的優(yōu)勢，制定了“1 個平臺、2 個重點、3 個面向”的人才培養(yǎng)模式。1個平臺是指緊緊依托企業(yè)及1+X 評價機構(gòu)搭建的行業(yè)平臺，時刻把握社會及行業(yè)需求，實時調(diào)整人才培養(yǎng)模式及定位；2 個重點是指緊緊圍繞無人機駕駛員、無人機裝調(diào)檢修工這兩個重點崗位，構(gòu)建及完善課程體系；3 個面向則是設(shè)置了三個應(yīng)用方向，航拍及圖像處理方向、測繪及后期處理方向[3]、無人機設(shè)計及技術(shù)支持方向。

將學(xué)生的職業(yè)面向設(shè)定為無人機駕駛員、無人機測繪操作員、無人機圖像處理及視頻剪輯崗、無人機結(jié)構(gòu)工程師、微型無人機系統(tǒng)開發(fā)工程師等職業(yè)群，能夠從事無人機應(yīng)用（數(shù)字城市測繪及建模、航拍及后期圖像視頻處理、電力巡檢、農(nóng)林植保等）、無人機組裝與維護(hù)等工作的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。學(xué)生畢業(yè)3 年左右，應(yīng)能夠成為無人機教員、無人機測繪操控師、新聞采編單位的攝影攝像及后期處理人員、新型無人機組裝測試相關(guān)方面的人才。

二、完善課程體系、課程群建設(shè)

（一）課程體系建設(shè)

課程體系建設(shè)關(guān)乎到人才培養(yǎng)的具體落實，在明確人才培養(yǎng)定位之后，將崗位技能進(jìn)一步落實到課程體系建設(shè)，并細(xì)化到具體的課程建設(shè)和日常教學(xué)當(dāng)中。圖1 為無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)圖。

圖1 無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)圖

課程體系僅僅圍繞無人機駕駛、無人機裝調(diào)檢修這兩個重點崗位進(jìn)行建設(shè)，同時設(shè)置了無人機航測及圖像處理這個典型的無人機行業(yè)應(yīng)用方向，其它的應(yīng)用方向則以選修課的方式開設(shè)。學(xué)生在第四學(xué)期可以選擇通過無人機電力巡檢和無人機植保技術(shù)這兩門課程進(jìn)一步拓展無人機應(yīng)用技術(shù)方面的行業(yè)知識，也可以選擇具有一定挑戰(zhàn)性的如持續(xù)進(jìn)修類似“旋翼無人機系統(tǒng)設(shè)計”等技術(shù)類課程。

（二）構(gòu)建核心課程群、課程知識點細(xì)分與重構(gòu)

通過近年的教學(xué)改革發(fā)現(xiàn)，無人機專業(yè)課程的日常教學(xué)中，存在著知識點劃分不清、重復(fù)講授的情況，且相關(guān)課程之間沒有形成很好的銜接。為此，課題組將關(guān)系緊密的課程進(jìn)行整合、并對知識點進(jìn)行了重新劃分[4][5]，重點構(gòu)建了兩個課程群。將“無人機導(dǎo)論與飛行法規(guī)”“無人機飛行原理”“無人機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)”“無人機組裝與調(diào)試”這四門課程以及對應(yīng)的“無人機操控制技術(shù)與任務(wù)設(shè)備實訓(xùn)”相整合，構(gòu)建無人機核心課程群；將“電子技術(shù)應(yīng)用”“C 語言程序設(shè)計”“嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)”“四旋翼無人機系統(tǒng)設(shè)計”這四門課程整合構(gòu)建為無人機系統(tǒng)設(shè)計課程群。

1.無人機核心課程群

對于無人機核心課程群，課題組明確將“無人機發(fā)展史、空域法規(guī)、飛行手冊、無人機分類、無人機的空域管理、飛行計劃的申報、無人機模擬飛行”等知識點歸口“無人機導(dǎo)論與飛行法規(guī)”。后續(xù)的無人機航拍、無人機農(nóng)保等專業(yè)課程不再重復(fù)講授。

“空氣動力學(xué)與飛行原理”課程主要講述：大氣氣象知識(含飛行環(huán)境判別)、飛行原理與翼型特性、無人機的空氣動力學(xué)、飛行平衡、穩(wěn)定性及操縱性、無人機的起降（含旋翼、固定翼、直升機）。該課程的講授不涉及太多無人機結(jié)構(gòu)的講解。

“無人機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)”課程主要講述：典型無人機的結(jié)構(gòu)、組成及各部件作用（電動、油動）、飛行控制器的分類、典型飛行控制器的組成及使用、無人機動力裝置、無人機電子設(shè)備、典型地面站的使用、典型遙控器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)置與使用、電池的分類保養(yǎng)和維護(hù)、電機的結(jié)構(gòu)及維修、典型無人機整機的裝配與調(diào)試、常用的無人機載荷及其日常保養(yǎng)、無人機的配件選型、制作及測試、常用工具及儀器儀表的使用。

2.無人機系統(tǒng)設(shè)計課程群

該課程群相對比較成熟，“電子技術(shù)”課程作為先修課程，在對應(yīng)的電子產(chǎn)品裝調(diào)實訓(xùn)課的配合下，要求任課教師重點講授典型電子元器件工作原理及功能、簡單的數(shù)字邏輯知識、組合邏輯電路、數(shù)字邏輯電路中的觸發(fā)器、計數(shù)器等基礎(chǔ)知識以及示波器、萬用表的使用及焊接技能。之后陸續(xù)開始“C 語言程序設(shè)計”、“嵌入式基礎(chǔ)”等課程，幫助學(xué)生掌握智能產(chǎn)品的軟硬件開發(fā)設(shè)計，繼而為學(xué)生進(jìn)行無人機系統(tǒng)檢修或設(shè)計打下堅實基礎(chǔ)。

3.其它崗位方向課的設(shè)置

在大一上學(xué)期開設(shè)“工程制圖”及“無人機核心課程群”的基礎(chǔ)之上，于第3 學(xué)期開設(shè)“無人機外形設(shè)計”課程，拓展學(xué)生就業(yè)方向，滿足企業(yè)對“無人機結(jié)構(gòu)工程師”崗位的需求。開設(shè)“無人機航拍及圖像處理”“ 航拍視頻剪輯與處理”“無人機測繪遙感技術(shù)”等課程，對標(biāo)“無人機測繪師(含外業(yè)操控和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理)”“攝影攝像及后期處理人員”。

三、依托企業(yè)、對標(biāo)1+X，切實提升學(xué)生崗位能力

（一）專業(yè)實驗室的建設(shè)

以崗位能力需求為導(dǎo)向，采購實驗室設(shè)備，對標(biāo)“1+X 無人機駕駛職業(yè)技能等級”“1+X 無人機檢測與維護(hù)技能等級”標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)了兩個專業(yè)實驗室：“無人機裝調(diào)實驗室”和“無人機飛行實驗室”。無人機裝調(diào)實驗室配備20 余套無人機組裝套件及各類測試儀器儀表、裝調(diào)工具，用于開展無人機組裝和調(diào)試、無人機測試與維修、無人機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)等相關(guān)課程的實踐教學(xué)。在開展實驗過程中，為了補充實驗室建設(shè)工作，通過“政府采購、1+X 專項采購、企業(yè)捐助、畢業(yè)生資助、自籌經(jīng)費”等多種方式，不斷補充和完善實驗室建設(shè)，現(xiàn)有“六軸考試訓(xùn)練機、植保機、四軸八槳測繪無人機、航拍無人機、運動無人機”以及基于PIX、NAZA、ACFLY 等各型飛控組裝的無人機30 余套，用于無人機操控訓(xùn)練、無人機航拍及圖片圖像后期處理、無人機設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)等課程及技能點的實踐和教學(xué)工作。另外，教學(xué)團(tuán)隊因地制宜，通過警戒線及圍擋等形式，在學(xué)校操場劃設(shè)臨時無人機室外飛行區(qū)，解決“無人機操控實訓(xùn)”訓(xùn)練場地的問題。

在現(xiàn)有實驗設(shè)施的基礎(chǔ)上，通過做好各核心課程群相配套的各實驗項目的開發(fā)和建設(shè)，滿足學(xué)生的專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練需求以及實操能力的需求。

（二）項目化實踐課程的開發(fā)

通過對行業(yè)、企業(yè)中的典型工程案例的引入和相應(yīng)的教學(xué)處理，將其納入對應(yīng)的核心課程群，并落實到具體課程的實踐、實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，構(gòu)建集教學(xué)和實踐一體的課程體系。無人機教學(xué)團(tuán)隊，近年來一直緊跟行業(yè)發(fā)展，不斷深化校企合作，并力求將企業(yè)的研究實踐項目引入到日常教學(xué)當(dāng)中，先后與多家無人機相關(guān)企業(yè)展開合作。

將AOPA 無人機駕駛合格證的考核標(biāo)準(zhǔn)引入到無人機核心課程群的日常教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生在第2、3 學(xué)期完成相關(guān)實踐技能培訓(xùn)后可參加“1+X 職業(yè)技能等級證書”考試，考試通過后可以進(jìn)行相應(yīng)課程的免修，實現(xiàn)“課證融通”；將主流飛行控制器Pixhawk、mini pix、NAZA-M、A2、ACFLY 等飛行控制器的使用和調(diào)試融入到無人機核心課程群的日常實踐教學(xué)當(dāng)中，讓學(xué)生緊跟行業(yè)步伐，畢業(yè)后能夠很快適應(yīng)工作崗位；委托企業(yè)工程師來我校講授“無人機測繪遙感技術(shù)”及“無人機測繪及建模實訓(xùn)”課程，將一線的測繪案例應(yīng)用到日常教學(xué)當(dāng)中，提升教學(xué)效果；通過集體備課的形式，無人機教學(xué)團(tuán)隊成員結(jié)合各自優(yōu)勢，開發(fā)了一體化課程“無人機外形設(shè)計(SOLIDWORKS)”，該課程除了講授SolidWorks 軟件的典型應(yīng)用外，還將“大疆S1000 系列無人機”等典型的無人機外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和拆解，融入日常的教學(xué)中，有效地實現(xiàn)了項目化教學(xué)。

四、建設(shè)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊，不斷學(xué)習(xí)進(jìn)取

無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)開設(shè)時間不長，專業(yè)教師的缺乏是各大院校普遍存在的問題，教學(xué)團(tuán)隊的建設(shè)就更是無從談起。我校經(jīng)過近5 年的專業(yè)建設(shè)，積累了些許經(jīng)驗，目前的無人機教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)已初具成效。整個教學(xué)團(tuán)隊主要包含6 位成員，其中副教授3 人、實驗師1 人、企業(yè)工程師1 人、助教1 人，6位成員擅長的領(lǐng)域各有不同又互有交叉。企業(yè)教師主要承擔(dān)“無人機測繪、植保、巡檢、航拍”等應(yīng)用型課程的教學(xué)，也可承擔(dān)“無人機飛行原理及無人機機構(gòu)”等課程理論及實踐教學(xué)；由1 位長期從事攝影航拍及后期的視頻圖像處理的專職人員擔(dān)任無人機航拍及視頻剪輯方向課程的教學(xué)；由機械模具專業(yè)的1 位副教授負(fù)責(zé)“無人機外形設(shè)計、無人機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)工作；1 位導(dǎo)航制導(dǎo)與控制專業(yè)的副教授擔(dān)任教研室主任，主要承擔(dān)“無人機飛行原理、無人機操控、結(jié)構(gòu)、巡檢”等課程的教學(xué)，并對團(tuán)隊成員開展各項活動進(jìn)行協(xié)調(diào)組織；分管教學(xué)的分院院長負(fù)責(zé)統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各類專業(yè)建設(shè)相關(guān)問題，如校企合作、行業(yè)調(diào)研及社會服務(wù)等。我校無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)隸屬于人工智能分院，關(guān)于無人機系統(tǒng)設(shè)計課程群中涉及電子信息技術(shù)這塊的內(nèi)容則由人工智能分院對應(yīng)的教學(xué)團(tuán)隊負(fù)責(zé)。

近年來，我校無人機教學(xué)團(tuán)隊通過參加各類無人機相關(guān)的社會培訓(xùn)和競賽，技能能力普遍得到了提升，教學(xué)團(tuán)隊定期開展各項“無人機操控及航拍體驗”等公益活動，在服務(wù)社會的同時，也提升了教學(xué)團(tuán)隊的協(xié)作能力和凝聚力。

教學(xué)團(tuán)隊在依托崗位技能要求定位無人機專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的同時，也積極開展1+X 證書試點工作，通過對標(biāo)“1+X 無人機駕駛職業(yè)技能等級證書”“1+X 無人機裝調(diào)檢修技能等級證書”“無人機應(yīng)用技能等級1+X 證書”落實和檢驗學(xué)生的技能能力掌握情況，真正實現(xiàn)“課證融通”。目前無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的高年級學(xué)生和已畢業(yè)學(xué)生人群中，獲得無人機駕駛員執(zhí)照及無人機駕駛員合格證（含1+X 無人機駕駛員職業(yè)資格等級證書）的學(xué)生比率高達(dá)95%以上。積極組織教師和學(xué)生參加各類無人機競賽，在2020 江西省振興杯職業(yè)技能大賽無人機相關(guān)賽項分獲教師組第五名、學(xué)生組第四名，在提升教師、學(xué)生專業(yè)技能水平的同時，也使其感受到自身的不足，從而在日后的教學(xué)和學(xué)習(xí)上面可以進(jìn)行針對性的改進(jìn)和調(diào)整。

五、專業(yè)建設(shè)成效

課題組以崗位能力為導(dǎo)向，對無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)進(jìn)行較為細(xì)致的研究，取得了一定的成效。無人機專業(yè)的各個方向更為明晰，且形成了對應(yīng)的核心課程群作為支撐，專業(yè)內(nèi)各個核心課程群都有完整的實踐項目與之相對應(yīng)，課程實踐占比明顯提升；各專業(yè)課程之間的銜接更為緊密，不再出現(xiàn)內(nèi)容重復(fù)講授或知識點遺漏情況；專業(yè)定位更加貼近就業(yè)崗位，學(xué)校和企業(yè)實現(xiàn)無縫對接，學(xué)生更好就業(yè)、更充分就業(yè)；各專業(yè)教師根據(jù)自己擅長的專業(yè)方向，深耕課程體系建設(shè)，開展任務(wù)化、一體化實踐教學(xué)，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生獲得知識和技能變得容易和高效；一支教學(xué)能力強、業(yè)務(wù)水平高、專業(yè)能力過硬的無人機專業(yè)師資隊伍逐步形成，教學(xué)效果明顯提升。

課題組始終緊跟行業(yè)發(fā)展，深入各類相關(guān)企業(yè)調(diào)研學(xué)習(xí)，堅持從社會需求和崗位能力出發(fā)，通過近幾年的探索，不斷充實和強化無人機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的課程體系、實踐實驗體系、專業(yè)化師資隊伍等各個環(huán)節(jié)的建設(shè)，在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、優(yōu)質(zhì)人才資源支撐等方面做出了一定的貢獻(xiàn)。目前已有16、17、18 級三屆學(xué)生在省內(nèi)外各無人機相關(guān)企業(yè)從事專業(yè)工作，涉及無人機駕駛員、無人機測繪、無人機運輸、無人機教育等多個領(lǐng)域，就業(yè)良好，專業(yè)對口率每年都在80%以上。

隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，垂直起降無人機在相關(guān)行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用有普及趨勢，這對無人機教學(xué)團(tuán)隊提出了新的要求和挑戰(zhàn)，教學(xué)團(tuán)隊要繼續(xù)緊跟行業(yè)發(fā)展，將行業(yè)的新技術(shù)、新知識逐步納入到日常教學(xué)和實踐過程中來，不斷提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量。