浅谈无人机实践教学体系构建

扈少华 刘霜

摘要：为改善软件学院数字媒体技术实践教学现状，通过建立无人机综合实验室，实现专业教育、双创教育同向同行，基于当前软件学院数字媒体技术教学实际，提出了实践教学与实践能力培养的相关度概念，研究了实践教学体系的逻辑构架，结合专业教育、双创教育需求构建了连通式实践教学内容。

关键词：连通式;双创教育;学科竞赛;实践教学;专业教育

一、引言

2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》，提出了移动，二联网、云计算、大数据、物联网与现代农业机械装备制造业相结合的发展目标。

二、研究内容

无人机综合应用教学是专业教育、创新创业教育的重要组成部分，也是我院教育教学改革实践的重要内容。为进一步提高实践教学和创新思维的培养水平，国务院、教育部多次出台文件重点关注高校实践教学体系改革，指出要“强化实践动手能力、合作能力、创新能力的培养”。实践成为高频次出现的关键词之一。为改善软件学院数字媒体技术专业实践教学现状，实现专业教育、双创教育同向同行，基于当前软件学院数字媒体技术专业教学实际，建立无人机综合应用实验室，（一）培养方案内、外的实践教学内容，构建完整的数字媒体专业实践教学体系与实践能力培养的相关度。（二）依据学生个人优势参与学科竞赛，培养学生的团队合作意识、专业创新意识、创业精神。

三、无人机综合应用实验室建设内容

利用北林校區教学楼空余教室，建立无人机综合应用实验室，主要包含航拍无人机、第一视角拍摄设备、无人机精准物流创新实验平台、无人机组装配件、无人机电池等。

无人机综合应用实验室重在培养学生对飞行器设计过程、参数预估与权衡、飞行性能快速仿真、空气动力学性能及结构强度参数分析、稳操性等专业知识点的实践认识，学生利用所学的知识可自由组装制作小型无人机。结合飞行器结构要求，针对机身、机翼、尾翼、起落架等结构件的力学性能，学生团队可根据自身研究内容选择相应的性能分析软件或编程方法，身体力行理解飞行器结构力学的专业知识系统及在型号飞机设计、分析中的应用技术。

1、无人机的各种传感器、控制系统及动力装置;2、无人机的组装，充分了解物流无人机的构造及锻炼学生的动手能力、协作能力;3、掌握无人机的飞行原理、调试技术、故障排除与维修技术;4、可对本平台自主进行二次开发、调参、拆装训练;

四、构建实践教学体系

从实践教学体系来看，完整的实践教学内容应涵盖基础理论、专业理论及应用能力、探索能力等的培养。如果仅孤立改革某一教学环节，对学生综合实践能力培养水平的提高将影响有限。基于实践教学的系统性、完整性、综合性，将各实践环节根据相关度强弱连通成完整的实践教育体系，并结合专业教育（以飞行器设计专业为例）、双创教育需求，构建连通式实践教学内容。飞行器设计对专业理论和应用能力均有较高要求，为提高实践教学水平，组建专业教师指导团队，根据阶段学习特点，对新概念无人机设计进行基础能力、基础实践能力、专业知识点、专业知识实践能力分拆，与相关课程老师合作沟通，参与学生理论基础课、专业基础课的实践教学，有针对性地培养学生的专业知识能力，如计算机编程、CAD建模、电子电路设计、力学性能分析与测试等相关技能，及早在学生实践学习中植入新概念无人机设计元素，提高基础实践能力培养的专业融入属性。飞行器设计专业以飞行器总体设计、小型无人机工程设计、飞行力学、空气动力学、飞行器结构与系统等专业课为核心，形成完整的专业知识内容体系。专业教师指导团队以所授专业课程为载体，将专业知识点分拆到课内实践及实验课程教学中，根据既定新概念无人机有目标有针对地开展专业实践教学。

五、教研实践互联策略

教学和科研是高校的两个同向职能，围绕科研实验室、科研项目开展的各类科研活动，吸引学生尽早参与科研项目。通过飞行器关键科学问题研究和试验的持续锻炼，以本专业科学问题的发现、分析、试验为主要内容，提高学生对专业前沿问题、专业发展趋势、专业知识应用的实践能力，具有较长的研究周期和持续的研究投入。相比而言，理工类学科竞赛多以科技创新、科技小发明和科技新模式为主要内容，由学生自行组织、制定方案、设计制作、技术论证，与课程设计的新概念无人机、飞行器设计等内容相融合，专业教师参与指导，促进学生对专业知识的准确把握和实践。双创活动是双创教育和实践教学的融合点，面向航空监测、运输物流、灭火、水文资源勘测、黄河流域水域监测等市场技术要求，突破新颖的总体设计方案、应用关键技术，吸收管理工程、工业工程、财务会计等专业学生，通过项目计划完善、方案应用演化、关键技术推进、竞赛路演提高等培养学生的创新意识、创业精神，优化学生的跨专业知识实践能力。以上实践教学环节中，始终贯穿学生专业知识培养，将课程设计、专业知识、科研活动、学生竞赛、双创活动等有机融合，改善实践教学培养水平，构建连通式闭环实践能力培养体系。

六、实践教学成效

自2016年连通式实践教学体系改革探索以来，学生团队取得了大量优秀成果，结合“挑战杯”、“互联网+”、“全国大学生机器人竞赛”等重要学科竞赛。共获省赛一等奖4项、二等奖8项、三等奖15项。学生团队参与发表学术论文20余篇、申请专利10余项，综合提高了科研素质和实践能力。

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基金项目：河南省科技厅科技攻关项目（152102210320）。