淺談無人機實踐教學體系構建

扈少華 劉霜

摘要：為改善軟件學院數字媒體技術實踐教學現狀，通過建立無人機綜合實驗室，實現專業教育、雙創教育同向同行，基于當前軟件學院數字媒體技術教學實際，提出了實踐教學與實踐能力培養的相關度概念，研究了實踐教學體系的邏輯構架，結合專業教育、雙創教育需求構建了連通式實踐教學內容。

關鍵詞：連通式;雙創教育;學科競賽;實踐教學;專業教育

一、引言

2015年5月8日，國務院正式印發《中國制造2025》，提出了移動，二聯網、云計算、大數據、物聯網與現代農業機械裝備制造業相結合的發展目標。

二、研究內容

無人機綜合應用教學是專業教育、創新創業教育的重要組成部分，也是我院教育教學改革實踐的重要內容。為進一步提高實踐教學和創新思維的培養水平，國務院、教育部多次出臺文件重點關注高校實踐教學體系改革，指出要“強化實踐動手能力、合作能力、創新能力的培養”。實踐成為高頻次出現的關鍵詞之一。為改善軟件學院數字媒體技術專業實踐教學現狀，實現專業教育、雙創教育同向同行，基于當前軟件學院數字媒體技術專業教學實際，建立無人機綜合應用實驗室，（一）培養方案內、外的實踐教學內容，構建完整的數字媒體專業實踐教學體系與實踐能力培養的相關度。（二）依據學生個人優勢參與學科競賽，培養學生的團隊合作意識、專業創新意識、創業精神。

三、無人機綜合應用實驗室建設內容

利用北林校區教學樓空余教室，建立無人機綜合應用實驗室，主要包含航拍無人機、第一視角拍攝設備、無人機精準物流創新實驗平臺、無人機組裝配件、無人機電池等。

無人機綜合應用實驗室重在培養學生對飛行器設計過程、參數預估與權衡、飛行性能快速仿真、空氣動力學性能及結構強度參數分析、穩操性等專業知識點的實踐認識，學生利用所學的知識可自由組裝制作小型無人機。結合飛行器結構要求，針對機身、機翼、尾翼、起落架等結構件的力學性能，學生團隊可根據自身研究內容選擇相應的性能分析軟件或編程方法，身體力行理解飛行器結構力學的專業知識系統及在型號飛機設計、分析中的應用技術。

1、無人機的各種傳感器、控制系統及動力裝置;2、無人機的組裝，充分了解物流無人機的構造及鍛煉學生的動手能力、協作能力;3、掌握無人機的飛行原理、調試技術、故障排除與維修技術;4、可對本平臺自主進行二次開發、調參、拆裝訓練;

四、構建實踐教學體系

從實踐教學體系來看，完整的實踐教學內容應涵蓋基礎理論、專業理論及應用能力、探索能力等的培養。如果僅孤立改革某一教學環節，對學生綜合實踐能力培養水平的提高將影響有限。基于實踐教學的系統性、完整性、綜合性，將各實踐環節根據相關度強弱連通成完整的實踐教育體系，并結合專業教育（以飛行器設計專業為例）、雙創教育需求，構建連通式實踐教學內容。飛行器設計對專業理論和應用能力均有較高要求，為提高實踐教學水平，組建專業教師指導團隊，根據階段學習特點，對新概念無人機設計進行基礎能力、基礎實踐能力、專業知識點、專業知識實踐能力分拆，與相關課程老師合作溝通，參與學生理論基礎課、專業基礎課的實踐教學，有針對性地培養學生的專業知識能力，如計算機編程、CAD建模、電子電路設計、力學性能分析與測試等相關技能，及早在學生實踐學習中植入新概念無人機設計元素，提高基礎實踐能力培養的專業融入屬性。飛行器設計專業以飛行器總體設計、小型無人機工程設計、飛行力學、空氣動力學、飛行器結構與系統等專業課為核心，形成完整的專業知識內容體系。專業教師指導團隊以所授專業課程為載體，將專業知識點分拆到課內實踐及實驗課程教學中，根據既定新概念無人機有目標有針對地開展專業實踐教學。

五、教研實踐互聯策略

教學和科研是高校的兩個同向職能，圍繞科研實驗室、科研項目開展的各類科研活動，吸引學生盡早參與科研項目。通過飛行器關鍵科學問題研究和試驗的持續鍛煉，以本專業科學問題的發現、分析、試驗為主要內容，提高學生對專業前沿問題、專業發展趨勢、專業知識應用的實踐能力，具有較長的研究周期和持續的研究投入。相比而言，理工類學科競賽多以科技創新、科技小發明和科技新模式為主要內容，由學生自行組織、制定方案、設計制作、技術論證，與課程設計的新概念無人機、飛行器設計等內容相融合，專業教師參與指導，促進學生對專業知識的準確把握和實踐。雙創活動是雙創教育和實踐教學的融合點，面向航空監測、運輸物流、滅火、水文資源勘測、黃河流域水域監測等市場技術要求，突破新穎的總體設計方案、應用關鍵技術，吸收管理工程、工業工程、財務會計等專業學生，通過項目計劃完善、方案應用演化、關鍵技術推進、競賽路演提高等培養學生的創新意識、創業精神，優化學生的跨專業知識實踐能力。以上實踐教學環節中，始終貫穿學生專業知識培養，將課程設計、專業知識、科研活動、學生競賽、雙創活動等有機融合，改善實踐教學培養水平，構建連通式閉環實踐能力培養體系。

六、實踐教學成效

自2016年連通式實踐教學體系改革探索以來，學生團隊取得了大量優秀成果，結合“挑戰杯”、“互聯網+”、“全國大學生機器人競賽”等重要學科競賽。共獲省賽一等獎4項、二等獎8項、三等獎15項。學生團隊參與發表學術論文20余篇、申請專利10余項，綜合提高了科研素質和實踐能力。

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基金項目：河南省科技廳科技攻關項目（152102210320）。