傳統行業與前沿技術結合對教學模式的影響

林志瑋 朱惠玲 洪宇

[摘 要] 在“新常態”背景下，我國傳統物流行業也隨之轉型升級，逐步適應“互聯網+”時代下通融互聯、高流動的特點，以形成一個開放的有機生態圈。但在“最后一公里”及短途運輸等情況下仍存在效率低下的問題，運用無人機可以有效地解決這類問題。通過開發的多旋翼無人機物流模擬系統可以操控無人機自主取物、運輸。該系統擬解決個人物品短距離運輸問題，代替了現在高成本的跑腿代送服務，同時實現傳統行業與前沿技術的有機結合。通過“交叉”的科學理念顛覆現有的傳統單一的科研范式，實現教學模式深化改革，促進學科協同，形成解決問題的新模式，力圖培育與社會需求接軌的新時代復合型人才。

[關鍵詞] 無人機;傳統行業;交叉學科;教學模式改革

[基金項目] 2018年度福建省研究生教育教學改革項目“AR/VR技術背景下研究生教學模式改革研究與實踐”（FBJG20180197）

[作者簡介] 林志瑋（1981—），男，臺灣臺北人，博士，福建農林大學計算機與信息學院副教授，主要從事圖像處理、圖形識別、機器學習、虛擬現實與增強現實研究;朱惠玲（1997—），女，上海人，福建農林大學計算機與信息學院2020級統計學專業碩士研究生，研究方向為統計信息技術與數據挖掘，圖像分割識別;洪 宇（1996—），女，福建南平人，福建農林大學計算機與信息學院2018級統計學專業碩士研究生，研究方向為統計信息技術與數據挖掘，圖像分割識別。

[中圖分類號] TP399? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）24-0145-04? ?[收稿日期] 2020-02-28

一、引言

近年來，我國經濟迎來“新常態”，傳統物流面臨著高成本低效率的運營難題，因此物流業開始尋求信息化、自動化與機械化的新模式，提出智慧物流的概念。2017年國務院發布了《關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》，對重要的生產性服務業——物流業提出了更高要求，將智慧物流提升到“引導新一輪經濟發展和產業變革動力”這一新的高度[1]。無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），是指利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，最早起源于軍事領域，隨著物流業務訂單的急劇增加、成本日益增加以及考慮到人工作業延誤時常發生，智慧物流企業逐漸開始選擇使用無人機技術配送[2]。

相較于傳統物流運輸方式，無人機物流運輸有配送效率高、節約資源、環境適應性強等優點，主要應用于運輸的“最后一公里”和特殊環境配送中，尚未普及至日常物流運輸。無人機對精度、可靠性及抗干擾性都有較高的要求，目前在導航系統、動力系統與數據鏈等方面存在技術難點，同時由于相關法規建設滯后，無人機物流面臨監管難題。無人機物流的發展需同時考慮技術和監管，例如建立完善的物流云監管系統和無人機監管機制，攻克技術阻礙的同時充分考慮安全與隱私問題。因此，社會對能夠熟練使用無人機進行作業的人才需求量必定會大大增加[3]。

可見，圍繞世界科學發展前沿、國際研究發展趨勢和我國經濟社會發展戰略需要，組織開展跨學科研究，形成新的方向和學科分支，解決新問題是未來的大方向。福建農林大學計算機與信息學院目前設有計算機科學與技術、統計學學科碩士點，可以結合無人機等相關技術進行前沿技術研究，通過跨越學科界限來進一步合理調整專業結構。本文研究基于微型無人機操控的物流模擬系統及其應用，以期豐富研究生綜合素質培養，將傳統學科與先進技術有機融合，培養社會戰略需要型人才。

二、無人機背景下研究物流模擬系統的意義

（一）對于教學模式的意義

技術爆炸的時代，新技術層出不窮，更新節奏越來越快，各傳統行業都在進行思維模式變革適應新的技術環境[4]。教育的最終目的是為國民經濟的發展、社會的前進服務，各個國家的經濟發展無不與教育的發展和高校的科學研究有關。因此，本文以行業發展趨勢與社會需求為方向，對陳舊化、單一化的傳統教學模式進行改革，以提升學科交叉能力，同時將研究應用到實踐。對前沿技術與傳統行業有機融合的研究具有解決復雜問題、培育符合新時代特征的復合型人才以及拓展研究生培養方向的現實意義。該研究通過跨學科方式綜合多學科的相關知識，培養學生實踐能力、創新思維能力與問題解決能力，與美國開創的STEAM教育教學理念相吻合，即以探究式學習方法為主，以項目驅動模式為主導[5]。

（二）對于物流產業的意義

隨著人們不斷增長的物質需求和對美好生活的向往，我國的物流產業正處于一個蓬勃發展的時期，由于市場機制開始發揮越來越重要的作用，物流具有了廣闊的發展空間[6]，智慧物流更是成了經濟發展與產業變革的動力之一，正越來越多地應用于我們生活中。與無人機技術相結合的物流系統目前仍主要服務于企業，即末端配送、偏遠地區配送等情況，隨著技術水平的整體提升以及相關法規的逐步完善，未來會逐漸滲入到普通用戶的日常生活中，如個人物品短距離運輸。運用無人機運輸的優勢有：（1）傳統運輸方式如跑腿代送等，在運輸過程中耗費了大量的人力，相較之下，無人機運輸配送效率更高、環境適應性更強且節約資源。（2）無人機運輸旨在透明化個人物品的運輸過程，避免了安全與隱私問題。（3）在用戶體驗上，現有的運輸系統中，用戶僅為被動接受方，而無人機運輸系統中，用戶可以自選時間、地點，直接對無人機下達指令。

三、基于無人機操控的物流模擬系統內容

共享無人機物流模擬系統是包含了App客戶端、服務端、無人機客戶端的全面系統。其主要功能劃分如圖1所示。

（一）App客戶端

App客戶端是用戶與系統交互的主要途徑。用戶可在App客戶端進行賬號注冊登錄的操作，另外用戶還可以通過App客戶端首頁的實時地圖查看自身當前位置和無人機的實時位置，在以用戶當前定位為中心的地圖上設定出發點與目的點，來完成對無人機飛行任務目標點的指定，隨后點擊開始任務按鈕來完成對無人機的模擬呼叫，開始模擬飛行任務。