“1+X”證書驅(qū)動下《無人機(jī)操控》教學(xué)方法與手段的改革

◇甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院測繪工程學(xué)院 強(qiáng)德霞 張軍偉

《無人機(jī)操控》課程是無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是理論實(shí)訓(xùn)一體化課程。無人機(jī)駕駛職業(yè)等級證書考核中，無人機(jī)操控是核心項(xiàng)目。對《無人機(jī)操控》課程教學(xué)方法及手段進(jìn)行創(chuàng)新性改革，更新課堂教學(xué)理念，提高課堂教學(xué)效果，同時(shí)高效率通過無人機(jī)駕駛職業(yè)等級證書考核，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，促進(jìn)高職人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平的不斷提高。

2019年初，國務(wù)院印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》確定了一項(xiàng)重要改革舉措。《方案》要求，從2019年開始，在職業(yè)院校、應(yīng)用型本科高校啟動“學(xué)歷證書＋若干職業(yè)技能等級證書”制度，自此“1+X”證書制度拉開了帷幕。教育部于2020年發(fā)布的“1+X”證書中，無人機(jī)駕駛職業(yè)等級證書列于其中。

無人機(jī)駕駛職業(yè)等級證書考核中，無人機(jī)操控是核心項(xiàng)目。為使學(xué)生高質(zhì)量掌握無人機(jī)操控技術(shù)，同時(shí)高效率通過無人機(jī)駕駛職業(yè)等級證書考核，對《無人機(jī)操控》課程教學(xué)方法及手段進(jìn)行創(chuàng)新性改革，更新課堂教學(xué)理念，提高課堂教學(xué)效果，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，促進(jìn)高職人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平的不斷提高。同時(shí)，實(shí)施一體化課程教學(xué)改革，是加快培養(yǎng)符合積極社會發(fā)展需要的高素質(zhì)技能人才的客觀要求，符合推進(jìn)職業(yè)教育發(fā)展的本質(zhì)要求，也是深化職業(yè)院校改革發(fā)展的內(nèi)在要求。

1 教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成

《無人機(jī)操控》課程是無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是理論實(shí)訓(xùn)一體化課程，其中實(shí)訓(xùn)課程占總課時(shí)的60%。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握旋翼無人機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)、飛行原理及飛行性能基本理論知識，掌握旋翼無人機(jī)的安裝、模擬飛行、飛行前準(zhǔn)備、飛行操控及飛行后維護(hù)等技能，具備獨(dú)立完成多旋翼無人機(jī)的安裝與飛行操控能力，培養(yǎng)熱愛祖國、愛崗敬業(yè)、謹(jǐn)慎細(xì)致、高校務(wù)實(shí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的職業(yè)態(tài)度和高尚的思想道德素質(zhì)、良好的心理素質(zhì)及科學(xué)創(chuàng)新的意識。

經(jīng)過對無人機(jī)駕駛員崗位職業(yè)技能的分析，結(jié)合高職無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，確定以工作任務(wù)為導(dǎo)向，理論知識夠用，加強(qiáng)實(shí)踐能力為原則，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，分階段、遞進(jìn)學(xué)習(xí)、熟悉并掌握旋翼無人機(jī)的操控技術(shù)。在教學(xué)與學(xué)習(xí)過程中，明確學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的探究與創(chuàng)新意識，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)及解決問題的能力[1]。在教學(xué)過程中，要培養(yǎng)學(xué)生熱愛祖國的愛國情懷，鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、艱苦奮斗、團(tuán)結(jié)的職業(yè)精神，還要培養(yǎng)學(xué)生良好的交流和溝通能力，為從事無人機(jī)相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 無人機(jī)操控課程教學(xué)存在的問題

《無人機(jī)操控》課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)，理論性知識夠用的課程。理論知識為“骨架”，實(shí)踐則為“皮肉”。在課程的教與學(xué)中，發(fā)現(xiàn)教師教的吃力，學(xué)生學(xué)的乏味，主要存在以下幾個方面的問題。

2.1 學(xué)生缺乏互動性

傳統(tǒng)的課程教與學(xué)中，老師起主導(dǎo)作用。課前教師布置任務(wù)，學(xué)生完成任務(wù)；課中學(xué)生提出問題，老師解決問題。學(xué)生具有依賴性、被動型，強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練。學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力較差；課堂活動過較為死板，互動性較少，課堂內(nèi)容缺少豐富性、創(chuàng)新性，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性較差，并且學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活及現(xiàn)代社會科技發(fā)展聯(lián)系較少，很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、科學(xué)和人文素養(yǎng)以及環(huán)境意識的目標(biāo)。

2.2 實(shí)踐操作較為乏味

《無人機(jī)操控》課程為無人機(jī)應(yīng)用相關(guān)課程奠定實(shí)踐基礎(chǔ)，實(shí)踐操作占課堂教學(xué)的比重較大。對實(shí)踐操作選擇遞進(jìn)式與并行式同步運(yùn)行，遞進(jìn)式從模擬器的訓(xùn)練到真機(jī)練習(xí)到獨(dú)自操控的模式；并行使為理論是實(shí)踐操作同時(shí)進(jìn)行，在操作時(shí)強(qiáng)調(diào)理論的應(yīng)用，在學(xué)習(xí)理論知識時(shí)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作的結(jié)合。模擬器的練習(xí)主要是使學(xué)生掌握舵桿的作用及使用，但無人機(jī)模擬器不能模擬無人機(jī)的所有程序，如無法模擬無人機(jī)的著陸訓(xùn)練，而無人機(jī)的起降是無人機(jī)操控最難的部分[2]。且無人機(jī)模擬器無法使學(xué)生身臨其境的操控，長時(shí)間的模擬操控使學(xué)生產(chǎn)生厭煩心理，無法沉浸在操控環(huán)境中，降低學(xué)習(xí)效率與效果。

2.3 教師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

“1+X”證書制度是讓學(xué)歷教育和職業(yè)教育實(shí)現(xiàn)融合，并推動職業(yè)教育充分發(fā)展，確保學(xué)生在掌握專業(yè)技能的同時(shí)，不斷提高自身職業(yè)技能等級推動下，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的技能水平能夠達(dá)到崗位的需求，提高學(xué)生的就業(yè)。無人機(jī)駕駛職業(yè)等級證書主要體現(xiàn)的是無人機(jī)操控的基本能力，但無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是新興專業(yè)，專業(yè)的教師較少，大多為其他專業(yè)轉(zhuǎn)型承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相比企業(yè)技術(shù)人員較少，專任教師存在實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足、師資培訓(xùn)力度不夠、信息化技術(shù)水平不高、改革創(chuàng)新能力不強(qiáng)、服務(wù)社會的能力弱、與企業(yè)需求脫節(jié)、科研論據(jù)的支撐不足等問題。師資隊(duì)伍素質(zhì)的客觀狀況不能適應(yīng)“1+X”職業(yè)能力的需求

3 教學(xué)方法及手段改革具體措施

教學(xué)過程中，教學(xué)方法和手段會影響教學(xué)效果。《無人機(jī)操控》課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會感覺吃力。教師在教學(xué)中使用創(chuàng)新的教學(xué)模式和手段，增加課程的趣味性，提升學(xué)生在課堂中的主動性，將被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，提升教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容有更深地了解。根據(jù)課程特點(diǎn)實(shí)行任務(wù)引領(lǐng)行動導(dǎo)向的教學(xué)模式，以多旋翼無人機(jī)為載體，邊學(xué)邊做，學(xué)做交替，理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)操作相結(jié)合。根據(jù)課程內(nèi)容和高職學(xué)生特點(diǎn)，靈活運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)法、分組討論教學(xué)法等方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、樂于實(shí)踐，提高學(xué)生實(shí)踐能力和教學(xué)效果。根據(jù)現(xiàn)有的無人機(jī)相關(guān)設(shè)備，將理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)課程結(jié)合起來，突出一體化教學(xué)模式的先進(jìn)性，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.1 加強(qiáng)信息技術(shù)手段在教學(xué)中的應(yīng)用

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，信息化技術(shù)和課堂教學(xué)內(nèi)容更為深入地融合。信息化教學(xué)模式為學(xué)生提供更為靈活、個性、自主的學(xué)習(xí)機(jī)會，一方面使學(xué)生的學(xué)習(xí)資源更加豐富，另一方面，學(xué)習(xí)空間不再局限于教室。

企業(yè)作為無人機(jī)駕駛職業(yè)等級證書的第三方考核評價(jià)組織，開發(fā)制作了無人機(jī)線上課程。課前，學(xué)生登錄u-cloud觀看相關(guān)學(xué)習(xí)視頻，并完成其中的練習(xí)題，完成自主學(xué)習(xí)。課堂中，不再是老師教、學(xué)生聽的滿堂灌教學(xué)方法。學(xué)生則其主導(dǎo)作用，分組討論學(xué)習(xí)視頻中的內(nèi)容，每組提出問題，由老師或其他組同學(xué)做出回答，最后由老師做出課堂總結(jié)。

構(gòu)建課程師生互動平臺。借助“智慧樹”教學(xué)平臺，構(gòu)建《無人機(jī)操控》課程師生互動平臺。教師在平臺上發(fā)布學(xué)習(xí)視頻、作業(yè)及模擬題，學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，并在線下課堂進(jìn)行討論、提問和解答，師生借助互動平臺鞏固課程內(nèi)容，達(dá)到溫故知新的目的。課后同學(xué)則通過“智慧樹”APP提交課堂問題及相關(guān)答案，并對下一堂課內(nèi)容提前進(jìn)行視頻學(xué)習(xí)。

3.2 將虛擬顯示技術(shù)應(yīng)用在課堂中

合理、充分利用實(shí)訓(xùn)室設(shè)備。實(shí)訓(xùn)室虛擬顯示技術(shù)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備完整，利用率較低。無人機(jī)操控模擬采用產(chǎn)統(tǒng)的模擬器進(jìn)行訓(xùn)練，枯燥、乏味，長時(shí)間訓(xùn)練使學(xué)生產(chǎn)生抵觸，影響后期無人機(jī)實(shí)際操控環(huán)節(jié)。合理、充分利用實(shí)訓(xùn)室虛擬顯示技術(shù)，將學(xué)生分組訓(xùn)練，組間進(jìn)行競賽，比賽達(dá)標(biāo)的小組進(jìn)入實(shí)際操控環(huán)節(jié)。小組成員互相督促，相互比賽，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與競爭意識。

虛擬顯示技術(shù)是人與計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境進(jìn)行交互活動的技術(shù)手段，融合了真實(shí)場景和虛擬世界。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一種新興的實(shí)驗(yàn)教育形式，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性，基于虛擬顯示技術(shù)的試驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)具有安全性、沉浸性、交互性、針對性等特征，有助于構(gòu)建一種可控的、逼近真實(shí)、多感知一體化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生由被動接受者變成課堂的主導(dǎo)者。

無人機(jī)的操縱一方面要求操縱手熟悉無人機(jī)氣動特性，具備一定的操控經(jīng)驗(yàn)和良好的心理素質(zhì)。同時(shí)由于在實(shí)際訓(xùn)練當(dāng)中的正常和非正常損耗，導(dǎo)致實(shí)際訓(xùn)練費(fèi)用過高。另外，無人機(jī)本身使用壽命的限制也是不可忽視的。這就造成了實(shí)際訓(xùn)練中的矛盾。基于錄像教學(xué)和使用實(shí)際裝備進(jìn)行訓(xùn)練的傳統(tǒng)訓(xùn)練模式很難滿足教學(xué)和訓(xùn)練任務(wù)。應(yīng)用虛擬顯示技術(shù)構(gòu)建的無人機(jī)操縱模擬訓(xùn)練可以實(shí)現(xiàn)各種場景、機(jī)種的再現(xiàn)，以及針對每個訓(xùn)練者不同的問題采用不同的訓(xùn)練方案。實(shí)現(xiàn)了真正的有針對性的個性化訓(xùn)練，在大幅度降低訓(xùn)練成本同時(shí)，很大程度提高了訓(xùn)練效果。

3.3 深化校企融合，企業(yè)教師與專業(yè)教師共同教學(xué)

“1+X”證書制度試點(diǎn)工作主要是以深化職業(yè)教育改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、拓展就業(yè)本領(lǐng)為抓手，加大統(tǒng)籌推進(jìn)力度。要求試點(diǎn)院校根據(jù)職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求，將證書培訓(xùn)內(nèi)容有機(jī)融入專業(yè)人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容，統(tǒng)籌教學(xué)組織與實(shí)施，深化教學(xué)方式方法改革，提高人才培養(yǎng)的靈活性、適應(yīng)性和針對性。校企合作是建立應(yīng)用型、技能型人才培養(yǎng)模式的有效途徑。

無人機(jī)操控的規(guī)范性與危險(xiǎn)性，要求有豐富飛行經(jīng)驗(yàn)的具有教員資歷的企業(yè)人員參與到課堂中。一方面按照無人機(jī)駕駛職業(yè)等級考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行教學(xué)，另一方面根據(jù)崗位需求及崗位工作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行教學(xué)。不但提高“1+X”證書的考核通過率，而且讓學(xué)生掌握了解工作崗位標(biāo)準(zhǔn)，繼而提高就業(yè)質(zhì)量。

理論階段與模擬階段由專業(yè)教師教授，實(shí)際操控階段主要由企業(yè)教師承擔(dān)，專業(yè)教師配合。模擬階段達(dá)標(biāo)才可以進(jìn)入實(shí)際操控階段。專業(yè)教師把控模擬操作教學(xué)環(huán)節(jié)，與企業(yè)教師做好環(huán)節(jié)的銜接與配合，共同高質(zhì)量完成無人機(jī)操控課程的教學(xué)。既達(dá)到無人機(jī)駕駛職業(yè)等級考核標(biāo)準(zhǔn)，又滿足實(shí)際工作崗位需求，為學(xué)生就業(yè)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 無人機(jī)操控課程評價(jià)

課程教學(xué)方法及手段最直觀的感受者是學(xué)生[3]。立足于學(xué)生，從常態(tài)性、階段性及長期評價(jià)三方面對課程改革進(jìn)行評價(jià)。常態(tài)性評價(jià)是針對每堂課的教學(xué)評價(jià)，更多地用于學(xué)生提供的反饋和教師教學(xué)反思。階段性評價(jià)是在期末進(jìn)行評價(jià)，主要考察學(xué)生的學(xué)習(xí)方法及結(jié)果。長期評價(jià)是學(xué)生進(jìn)入頂崗實(shí)習(xí)階段，通過回訪及最終的實(shí)習(xí)總結(jié)，考察學(xué)生的職業(yè)道德及政治素養(yǎng)[4]。

無人機(jī)操控課程常態(tài)性評價(jià)主要從每堂課學(xué)生汲取的知識及思政內(nèi)容的多寡來評價(jià)，如無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)獲取需要提前申請空域，不能黑飛；在飛行前與飛行中需嚴(yán)格按照無人機(jī)飛行操控安全準(zhǔn)則進(jìn)行飛行；無人機(jī)技術(shù)對我們當(dāng)?shù)丶吧鐣軒硎裁葱б妫缑利愢l(xiāng)村建設(shè)中可用無人機(jī)技術(shù)建立鄉(xiāng)村三維實(shí)景，基于電子地圖，采用全景地理信息、多源遙感和地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代測繪與地理信息技術(shù)，利用互聯(lián)網(wǎng)，通過全景、音頻、三維等方式，可以直觀而真實(shí)的還原美麗鄉(xiāng)村的現(xiàn)實(shí)場景，不受時(shí)間限制，隨時(shí)隨地瀏覽，并可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨平臺在線服務(wù)，實(shí)現(xiàn)立體展現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的成就、特色及相關(guān)服務(wù)等信息。

階段性評價(jià)主要是從無人機(jī)測繪技術(shù)課程實(shí)習(xí)及期末考試來評價(jià)。項(xiàng)目式的實(shí)踐性考試真實(shí)地反映了課程教學(xué)方法及手段對學(xué)生知識的掌握程度與價(jià)值引領(lǐng)。考試過程獨(dú)立性操作體現(xiàn)了學(xué)生的操控能力和良好的心理素質(zhì)，同時(shí)考試的成果表現(xiàn)了學(xué)生的職業(yè)精神，如在無人機(jī)的組裝中的嚴(yán)謹(jǐn)，對無人機(jī)操控中應(yīng)變能力，在數(shù)據(jù)操作處理過程中對成果精度的要求體現(xiàn)了對工作的精益求精的優(yōu)良品質(zhì)。長期性評價(jià)主要體現(xiàn)在學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)中。頂崗實(shí)習(xí)是學(xué)生從學(xué)校走向社會，完成從學(xué)生向職業(yè)人轉(zhuǎn)變的重要階段。通過對頂崗實(shí)習(xí)學(xué)生的回訪，與學(xué)生交流，考察學(xué)生的專業(yè)知識、業(yè)務(wù)能力、實(shí)踐水平等，與實(shí)習(xí)單位同事的交流，考察學(xué)生對崗位的適應(yīng)、團(tuán)體的融入、步入社會能力，考驗(yàn)學(xué)生的人生觀、價(jià)值觀、工作態(tài)度、敬業(yè)精神等思想政治素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)。

5 結(jié)束語

通過對《無人機(jī)操控》課程教學(xué)方法及手段進(jìn)行探索及改革，一方面加強(qiáng)了信息技術(shù)手段在教學(xué)中的應(yīng)用。課堂主動性由老師轉(zhuǎn)化為學(xué)生。由于學(xué)生提前學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，課堂中由教師講授變?yōu)閷W(xué)生討論、提問和解答，老師總結(jié)。課堂氣氛活躍，提升學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。其次，將虛擬顯示技術(shù)應(yīng)用在課堂中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)無人機(jī)模擬操控的乏味與枯燥。分組練習(xí)、小組內(nèi)、小組之間進(jìn)行競爭與督促，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識與競爭能力，提高學(xué)習(xí)興趣。最后，深化校企融合，企業(yè)教師與專業(yè)教師共同教學(xué)。企業(yè)教師參與課程教授，轉(zhuǎn)換專業(yè)教師的教學(xué)模式，使學(xué)生感受另一種學(xué)習(xí)氛圍，將崗位需求引入教學(xué)中，學(xué)生擴(kuò)展知識，掌握就業(yè)要求，為就業(yè)提供多一層保障。