无人机植保跨专业教学团队平台的构建

摘要：近年来，无人机植保以其高效、安全、广适性成为农业植保现代化的研究热点。但到目前为止，我国无人机植保研究仍处于探索阶段，无人机植保人才的培养尚不系统。该文以滨州学院为例，阐述了无人机植保跨专业教学团队和实践平台构建的现实基础、核心问题和主要思路，为无人机植保人才培养提供思路。

关键词：无人机;植保;遥感;教学团队;人才培养

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）16-0189-03

农业面源污染治理是生态文明建设的关键课题之一，是农业可持续发展的必然要求，是乡村振兴和美丽中国建设的必要保障，农业面源污染的加剧与化肥农药的过量投入以及肥药使用技术的落后等关系密切[1]。2015年农业部发布《农业部关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》，确定了农业面源污染的总体思路，提出通过大面积统防统治、绿色防控和生物农药、低毒农药的推广应用实现“农药零增长”的目标[2]。近几年来，土地流转和新型经营主体改革促使植保专业合作社和服务组织大量涌现，统防统治的格局逐渐形成，但植保活动仍以人工和地面机械为主，加之从业人员的技术水平参差不齐，农药用量大效率低的问题仍然存在，喷药过程中存在操作人员中毒致病致死的风险[3]。无人机喷药效率是人工的30倍，药雾穿透性强，可节约农药50%、节水90%，节约植保成本[4];操作人员无须长时间直接接触药剂，大大降低了中毒风险;地形适应性广，山地丘陵地区同样适用，且适于大面积联防联治，能有效降低病虫害的大面积流行;通过搭载高像素成像单元和红外成像单元，还可对农业病虫害等进行监测。上述优势使无人机植保成为了近年来植保技术中的热门方向。

当前，我国有关无人机植保方面的研究仍处在起步阶段，在无人机研发、人才培训、生产作业标准、监管体制等方面仍需进行了大量的研究，其中，无人机植保技术人才的培养是重中之重[5]。目前，绝大多数农林高校尚未开设无人机植保相关课程，无人机植保教学科研团队和平台的建设仍不健全，尚无法满足培养现代化农业植保人才的需求。为此，本文以滨州学院为例，对无人机植保人才培养的跨专业教学团队和教学实践平台构建进行了探讨，以期为农林高校培养无人机植保人才提供思路。

1 无人机植保教学跨专业团队和平台构建的现实基础

滨州学院是一所以航空为特色的应用型大学，飞行、化工、计算机、生物技术4个专业群获批立项山东省高水平应用型专业群。本项目依托滨州学院飞行和生物技术专业群，利用学校现有的无人机及其模拟驾驶系统，对航空、遥感和农业背景的师资力量进行整合，开展无人机植保人才培养的相关研究和实践活动。

滨州学院建设有设施农业教研室、地理信息学教研室和无人驾驶航空器系統工程教研室，具有专任教师30余人，满足进行无人机植保监测人才培养知识背景的师资力量。作为山东省内唯一一所以航空为主要特色的院校，滨州学院为全校学生开设了《航空概论》课程作为通识课，学生掌握了基本的航空知识。团队内非航空专业的教师均参加了航空类师资研修班并顺利结业，为开展跨学科教学储备了充足的理论知识。

滨州学院具有良好的无人驾驶航空器系统工程专业实验环境，建有无人机模拟飞行实验室，能够开展无人机模拟飞行教学。除模拟飞行实验室外，设施农业教研室依托山东省生态学重点实验室等平台开展高效绿色农业研究，并与当地政府、企业单位和科研院所建设产学研合作单位20多处，多个合作单位具有无人机植保的经验，可为无人机植保育人研究提供实际案例和基地建设指导。

2 无人机植保教学团队平台组建过程中应解决的核心问题

2.1 跨院系、多学科背景下教学团队应的建设和管理在农业产业化的新形势下，农学相关学科与计算机、航空、生物技术等学科交叉，推动了农业技术的不断升级，基于同一专业的传统教学团队组织形式在知识广度上无法进行覆盖，不利于学生实践能力和从业能力的培养[6]。以植物保护为例，目前的教学团队多以植物保护专业的教师组建，学生在理论学习中重点学习植物保护的知识，能够掌握病虫害防治时应选择何种药物和方法，但对于病虫害防治的具体的喷施方式如喷雾器、喷药机，无人机喷药等具体技术只能初步了解，喷药机和无人机如何驾驶无法进行系统训练，缺乏理论和实践的有机联系，最终无法形成真正的行业服务能力。所以在跨学科教学团队组建时，首先应科学配置团队人员，兼顾理论深度和广度，统筹理论教学与实践教学，形成专业结构、职称结构、技术结构和从业背景的互补。在人员配置合理的前提下，还应考虑教学团队的战略目标以及运作形式：战略目标的设定能够明确团队的任务和使命，对于服务农业产业的跨学科教学团队，不仅要设定人才培养目标，还要兼顾科学研究目标和产业服务目标，使人才培养时刻符合产业需要;运作形式关系到团队的凝聚力、创造力和运行效率，对团队的长远发展至关重要[7]，由于团队目标具有教学、科研和产业的多重任务，应考虑对团队进行项目化的运作模式，将培养目标确定、教学方法创新、课程体系构建、教材编制、实践平台建设、产学研深度融合等以项目的形式分阶段进行攻关，全方位提高团队能力。除此之外，还应对教学团队的评价体系进行改革，改变以课题和论文排名的考核方式，建立多元化的评价标准，使团队参与成员的贡献得到充分保障，团队成员的工作积极性得到充分调动[8]。

2.2 无人机植保教学实践基地的建设与产业的对接 教学实践基既是本科生将理论和实践有效结合的桥梁，也是锻炼其行业技能、创造力和创业思维的关键场所[9]。现阶段，实践基地的建设多采取“院校+企业”的模式，高校根据教学计划由指导教师带队，集中进行实践训练，实践从几周到数月不等。往往在实训时理论课早已结束，学生无法趁热打铁，效果较差;且农业植保活动具有时效性，一年中只在特定的时间进行，集中的实践活动难以满足大批量的学生同时进行训练。故而在无人机植保教学实践基地建设之初，就应考虑将基地打造成为学生理论和实践学习的“第二课堂”，通过学生在植保活动开展时，能够在基地同时进行理论课程的学习和实践活动，使学生能够即时在实践中验证理论，利用理论指导实践。此外，植保活动多由农业部门统一组织，进行联防联控，因此，教学基地的建设如何与政府接洽，建立“政府引领、企业管理、高校支撑”的实践教学基地构建模式，各方围绕基地建设“各取所需，共同服务产业”，政府利用基地进行联防联控和相关社会培训，企业利用基地进行农业植保服务获得利润，高校利用基地进行与行业需求紧密相关科研攻关和人才培养，三者共同为现代化农业植保体系的打造服务。如何贯彻“对接产业，学以致用”的理念，打通政产学研用的“任督二脉”，以教学带动科研、行业和理念创新，打造集技术示范、教学实训、科学研究、培训考核“四位一体”的无人机植保实践教学基地，是关系到教学质量的核心问题。

2.3 教学质量和学生学习效果的考核评价体系 无人机植保最终应对接产业需求，解决产业实际问题，培养“即插即用”的高水平应用型人才。应用性的人才培养目标决定在无人机植保人才培养过程中会采取“工学结合”的教学模式。考虑到上述情况，教学质量和学生学习效果的评价不仅应包括常规的课堂学习效果评价，还应向人才需求方延伸，把学生在实习单位的实际植保任务完成质量和任务达成度当作教学质量的关键考核指标。因此，无人机植保教学评价体系的建立应与所建立的教学体系相对应，采取“理论考核+模拟训练考核+任务达成度考核”的阶段式、多样化的考核方式，着重对学生综合素质特别是实际操作水平进行评价，这是确保高水平应用型人才培养质量的重要问题[10]。

3 无人机植保教学团队和平台的构建、运行思路

3.1 根据行业需求组建产学研一体化团队，以多种方式与行业和用人单位对接，深入了解行业现状和问题 在全校范围选拔具有农业、航空和遥感背景的师资，组建集产业服务、科学研究和教学实践为一体的跨院系多学科团队，以解决产业问题为教学和科研的出发点，以科研和服务产业反哺教学，使人才培养目标和方案的制定、教学实践活动的组织开展和教学科研培训示范平台的建设更贴近行业需求，解决乡村振兴和农业现代化过程中的实际植保问题。团队由1名学科带头人、3～5名学术骨干和6～10名专任教师组成。学科带头人负责团队总体工作的统筹和对外联系。团队建立之初，与黄河三角洲区域内涉农的各级政府主管部门、龙头企业和特村域县域新型经营主体取得联系，重点对农业局、农技站科研人员，企业管理和技术人员和新型经营主体对无人机植保的人员、装备、技术和培训等需求进行实地走访和问卷调查，确定限制无人机植保发展和应用的瓶颈问题。将问题划分为产业服务、科学研究和教学研究3大类，由每名学术骨干带领1～2名专任教师以“项目化”的运作模式对无人机植保的行攻关，例如，可采取横向课题和顶岗锻炼等形式与有无人机设计企业和有无人机植保需求的企业进行合作，深入解决无人机植保领域的行业需求和问题，为人才培养目标和方案的建立指明方向。在深入合作的基础上，邀请企业和政府相关人员来校担任兼职导师，进一步完善团队配置，明确团队分工，为教学实践活动和平台建设奠定团队基础。

3.2 根据行业需求制定人才培养方案，建设教学实践平台，开展教学研究活动 根据对接成果，高校、政府和企业三方合作，确定人才培养目标，制定人才培养方案，编写教材，搭建无人机植保教学科研服务示范平台，开展无人机植保教学实践研究。教学实践分为理论教學、模拟操作、实际操作3步走。理论教学进行无人机概论、遥感概论、植物保护学和无人机植保遥感案例技术汇编的学习，形成无人机植保知识体系;模拟操作根据我校现有的无人及仿真驾驶模拟平台进行植保和遥感方面的改进，使无人机模拟驾驶符合农业植保和遥感的场景特点，使学生对无人机植保飞行有初步的体验;最后通过校企政三方搭建的无人机植保教学实践平台，通过行业内技术人员的进一步培训，进行实际飞行操作，学生组建团队，参与到当地农业植保的具体任务中，积累实际飞行经验。通过上述3个步骤，将理论、实践和行业需求有机地融合到教学活动中，真正做到学以致用，服务行业和地方发展。教学实践活动中，要随时对教师、学生和行业代表进行调研，反馈教学活动的优缺点。

3.3 针对教学活动中的问题，进一步优化教学团队分工，完善培养方案，拓展实践教学平台功能，并根据教学的运行情况制定教学评价标准和考核办法 总结实践教学活动中好的经验和存在的缺陷，据此优化教学环节，进一步明确教学团队分工，完善培养方案。在此基础上，确立以植保任务完成度为最终落脚点的教学效果评判标准与考核方式。评价标准是对“对接产业，学以致用”的教学理念的充分诠释，摒弃期末理论考试为主的传统考核方式，建立“学校-企业-地方”三方立体评价机制，形成以无人机植保任务完成度“学校出理论考卷，企业出技术考卷，用户出应用考卷”的全过程、多角度、能力达标型教学效果评价标准和考核办法。评价和考核注重过程性，理论学习部分进行考试;飞行模拟部分以上机操作结果进行打分;最终考核为“任务型”综合技能考核，学生需组建团队，根据农业植保需要，完成实际植保任务，其分数由任务进行时的操作规范性和任务后的最终植保效果作为评价标准。各部分的评价和考核指标由教师、政府、企业以及用户的相关理论、政策和技术人员共同制定，并且在教学实践中逐步优化，形成可复制、可推广的体系和标准。

参考文献

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[6] 周宇.跨学科融合：地方高校教学团队构建的逻辑与路径[J].广东技术师范学院学报，2017，38 （05）： 51-56.

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[8] 汪国林，杨友文.高校跨学科科研团队建设探讨[J].安徽科技，2010（12）：34-35.

[9]杜国栋，马怀宇，吕德国，等.农业院校果树专业教学实践基地建设的探索与实践[J].高等农业教育，2015（09）： 68-70.

[10]张伟.基于工学结合的高职染整专业实践教学效果评价体系的构建[J]辽宁丝绸，2012（01 ）：34-36. （责编：张宏民）

作者简介：许骥坤（1990- ），男，河北沧州人，讲师，研究方向：作物栽培理论与技术。 收稿日期：2020-06-24