无人装备创新实践俱乐部教学建设初探

袭鹏 霍聪 张树龙 高霄鹏 黄政

［摘 要］ 为适应新形势下高等教育变革的趋势，满足无人装备工程专业创新型和复合型人才的培养需求，海军工程大学舰船与海洋学院拟成立无人装备创新实践俱乐部，围绕无人装备设计制造、模块组装、性能调试、操控指挥、任务策略等内容，加强学员对无人装备专业知识的理解与应用，提高学员的创新能力和实践能力，致力于打造俱乐部服务教学的改革基地、无人装备工程专业的人才培养拓展基地。

［关键词］ 无人装备；创新；实践；人才培养；俱乐部

［作者简介］ 袭 鹏（1990—），男，山东淄博人，工学博士，海军工程大学舰船与海洋学院讲师，主要从事船舶流体动力性能研究；霍 聪（1989—），男，河北保定人，工学博士，海军工程大学舰船与海洋学院副教授（通信作者），主要从事高性能船水动力学研究。

［中图分类号］ G640 ［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2023）16-0013-05 ［收稿日期］ 2022-04-29

一、建设背景

进入新时代，世界军事变革突飞猛进，对军事院校培养军事人才和办好军事教育提出了更高的要求［1］。海上无人装备由于不受人类生理因素限制，可承担有人装备难以完成的任务，是国家海上军事力量的重要组成部分。为了更好地建设和发展海上无人装备，无人装备工程专业应运而生。无人装备工程专业的人才培养具有特殊性：其一，海上无人装备涉及多学科门类，涵盖平台总体、电子技术、导航定位、指挥控制、任务策略、人工智能等诸多方面的专业知识，无人装备工程学员需要掌握丰富的专业知识，在学习过程中面临极大的学习压力。其二，海上无人装备的使用，要求学员具备理论联系实际及解决工程问题的实践能力［2］。其三，高等教育的任务是培养具有创新精神和创新能力的高级人才［3］，对于无人装备工程专业而言更是如此，具备创新精神和创新能力的军事人才是无人装备充分发挥力量的基础。

为了更好地满足无人装备工程专业创新型和复合型人才的培养需求，海军工程大学舰船与海洋学院拟成立无人装备创新实践俱乐部，努力构建多元化、多层次的开放教学训练体系和全方位、多维度的综合创新实践体系。

基于以兴趣触动需求、以需求牵引知识的理念，致力于把俱乐部打造成学员求索知识的“快乐课堂”，充分激发学员的求知欲望，让学员在探索未知的过程中，畅享知识带来的成就感。俱乐部具备学员进行模型搭建、组装、调试、操控的软硬件条件，有效弥补了传统课堂教学在学员实践能力培养方面的不足，有助于为学员营造良好的创新实践氛围，提高创新能力和实践能力，培养学员宝贵的创新思维和探索精神。

综上所述，以无人装备创新实践俱乐部为平台的教学模式，有助于调动学员的学习积极性，促进学员深入学习专业知识，增强创新意识，彰显个性品质，提升创新能力和实践能力，培养创新思维和探索精神，在开放育人、全程育人中发挥重要作用。

二、建设目标及总体思路

舰船与海洋学院始终紧盯培养目标，致力于将俱乐部打造成无人装备工程专业的教学训练改革基地和人才培养创新基地。依托俱乐部平台，围绕无人装备设计制造、模块组装、性能调试、操控指挥、任务策略、战法研究等内容，加强学员对无人装备专业知识的理解与应用，提高学员的创新能力和实践能力；保证学员毕业后对装备不陌生、对工作能胜任、对困难敢挑战、对未知有创新，为充分发挥海上无人装备力量打下坚实的人才基础。

无人装备创新实践俱乐部的活动开展将围绕以教学为中心、以学员为主体、以兴趣拓展为牵引、以能力培养为主线、以创新实践为驱动、以校风校训为抓手的总体建设思路，与传统课堂教学有机结合，与实操训练紧密联系，培树学员创新思维，强化学员综合能力，塑造学员信仰品质，努力提升教学育人效果。

（一）以兴趣爱好为根本牵引，实现兴趣与创新的有机融合

创新是非常困难的，正如习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上指出的：“创新从来都是九死一生。”［4］在创新的道路上，少不了冷漠孤独，少不了挫折荆棘。而兴趣可以为创新人才提供越挫越勇、屡败屡战的勇气和底气。通过兴趣驱动，方可激发创新的原动力。

俱乐部活动充分考虑学员兴趣所在，基于以兴趣触动需求、以需求牵引创新的理念，使学员在兴趣中挖掘知识、拓宽视野、培养求知品质、提高创新能力，将俱乐部打造成培养无人装备创新人才的摇篮。

（二）以能力培养为首要任务，全面提升学员综合能力

俱乐部活动系统性强、覆盖面广，仅依靠个人的力量难以完成，需要学员分工协作，让学员深刻理解团队分工和合作的重要性，从而培养学员的团队合作能力。同時，在合作过程中，闭门造车是无法解决问题的，需要学员不断进行沟通、协调甚至争论，给学员带来表达能力的巨大提升。

通过俱乐部活动深度融合专业知识与实践操作，弥补了传统课堂缺乏实践操作的短板，能够更好地培养学员的实践动手能力；学员在实践活动过程中，主体地位得到彰显，有助于提升学员的自主学习能力。

此外，俱乐部将以自我管理作为运转模式，由学员承担管理角色，保证俱乐部正常运转并顺利开展活动，充分提高学员自我管理的能力。

（三）以创新实践为核心驱动，借竞赛之东风扬创新之帆

2007年1月，《教育部 财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》就质量工程建设明确提出，继续开展大学生竞赛活动，重点资助在全国具有较大影响和广泛参与面的大学生竞赛活动，激发大学生的兴趣和潜能，培养大学生的团队协作意识和创新精神［5］。

对此，俱乐部围绕全国海洋航行器设计与制作大赛、中国智能船艇挑战赛、全国大学生智能汽车竞赛、中国机器人大赛、中国高校智能机器人创意大赛、国际水中机器人大赛及全国大学生机器人大赛RoboMaster机甲大师赛等与专业相关的赛事进行专项攻坚［6］，以竞赛活动为契机，鼓励学员进行设计创作，将知识与实践结合起来，切实提高实践动手能力。俱乐部也将围绕竞赛内容开展专题讲座、创新研讨、技能培训、经验交流、成果展示等活动，全面提高俱乐部成员的科学素养和应用能力。

（四）以校风校训为重要抓手，塑造学员崇高的信仰品质

院校培养高素质新型军事人才必须牢牢扭住培育优良校风这个基础工程，牢牢扭住思想政治建设这个根本建设。

“严谨、求实、拼搏、创新”是我校的校训，也是我校校风的集中体现。俱乐部的训练既可以锻炼学员严谨务实的作风，又可以培树学员拼搏创新的精神品质，是校风校训入脑入心的重要媒介。

此外，在俱乐部活动过程中，指导教员坚定的理想信念、道德情操对于学员信仰的引导，严格的治学要求、严谨的治学态度对于学员科学精神的培树，发现困难、解决困难的作风对于学员披荆斩棘、百折不挠品质的树立都有重要的作用，是一堂鲜活的思想政治教育课。

三、存在的问题

对于军事院校而言，俱乐部教学模式的开展存在一些问题，主要体现在以下三个方面。

第一，学员自由支配时间少是俱乐部活动开展的障碍。军校学员需要严格遵守军事化作息制度、服从军事化管理，因此，学员可自由支配的时间非常有限。俱乐部的学习训练时间难以固定和保证，增加了俱乐部活动开展的难度。

第二，课业学习与兴趣爱好之间的矛盾。学员在校期间的学业压力较大，兴趣爱好的拓展受到极大的限制。尤其在大一期间，基础课程相对集中，学员训练时间紧张，缺少足够的时间参与俱乐部的学习。然而，高年级学员在接触俱乐部后，往往会发现基础课程的学习不够深入，难以支撑俱乐部项目的顺利开展，会花费相当多时间用来“补课”，拖慢了创新实践部分的进度，挤占了学员兴趣拓展的时间和空间。

第三，学员多样化对指导工作带来了挑战。参加俱乐部活动的学员来自不同年级、不同专业，其知识水平、知识结构、知识层次不尽相同，在学习过程中接受知识的速度、知识学习的进度也存在明显差异，普适性教学并不适合俱乐部活动。因此，针对俱乐部学员多样化的特点，因材施教，针对具体问题开展靶向性指导，对于俱乐部指导教员而言是一项挑战。

四、实践路径

为了更好地解决以上问题，结合俱乐部建设目标及总体思路，我院着重针对硬件条件和训练体系进行了细致研究、深化建设，力求为学员在俱乐部获得最大收益保驾护航。

（一）搭建全面的硬件体系

俱乐部充分利用教学资源条件，配备了全面的硬件资源。目前，俱乐部共由四块教学训练场地构成，分别是俱乐部主体房间、高性能计算机群房间、3D打印机房间及船模试验水池。

俱乐部主体房间划分了不同的功能模块，功能模块划分如图1所示。在自主学习区，配备4台电脑供学员开展自主学习软件、编程或进行文献阅读、材料撰写等工作；在问题研讨区，配备教学一体机，方便师生演示和阐述，高效讨论、沟通；实践操作区是学员进行模型搭建、安装、调试的区域，配备有姿态仪、传感器、雷达模块、光电模块、螺旋桨、电源模块等各类工具；模型展示区主要用于模型的展示与存放，提升学员的荣誉感。

此外，高性能计算机群房间配备了6台高性能计算机，学员可用来完成模型建模、性能仿真；3D打印机房间配备了成型尺寸1 m×1 m×1 m的FDM型3D打印机，用于进行模型主体的制造；船模试验水池尺寸为112 m×64 m×3.5 m，可用于进行模型的性能调试、任务操控等。俱乐部教学训练设备及场地如图2所示。

（二）规划系统的训练体系

为了系统地培养学生，俱乐部规划了从学员入学开始到学员毕业结束的全覆盖、伴随式训练流程，主要分为兴趣建立、全面培训、工程实践、综合创新四阶段［7］，如图3所示。在整个训练体系中，以学员为主体，俱乐部将采取自主学习与集中辅导相结合、统一训练与单一指导相结合的教学训练方式，为学员保驾护航。

1.兴趣建立，主动学习。在学员入学阶段，集中开展俱乐部宣传活动，通过展示无人水面艇、无人潜航器、智能无人车等俱乐部成果，使学员直观了解无人装备的特点、功能，并激发学员参加俱乐部的兴趣。同时，通过简单的问题引导，挖掘学员求知和探索的欲望，使学员充分认识到大学基础课程的重要性，从而更加认真对待基础课程的学习，打牢知识基础。

此外，为了丰富学员的知识储备，俱乐部将为学员提供内容丰富的网络教学资源，包括网络课程、微课、MOOC等，并为学生自学提供平台支撑。学员在遇到问题时，可依托网络资源快速找到问题解决方法。在这个过程中，学员的学习是主动的，并能够获得即时并显著的收获，可充分激发学员的求知欲望，让学员在探索未知的過程中，畅享知识带来的成就感。

2.全面培训，奠定基础。俱乐部将系统组织知识讲座、技能培训、经验分享等活动，从知识、技能、经验等多维度为学员提供培训，为下一阶段学员独立解决工程问题奠定坚实的基础。（1）知识讲座。结合无人装备工程专业课程，针对海上无人装备总体设计、航行原理、航行控制、通信系统、导航定位、电子探测、任务规划等内容开展俱乐部专题知识讲座［8］，把枯燥的课本知识与俱乐部实物结合起来，将俱乐部打造成学员汲取知识的“快乐课堂”。（2）技能培训。结合无人装备工程专业综合演练等实操科目，针对性能仿真、模型制造、模块化设计及组装、程序设计等内容进行专项技能培训。依托俱乐部配备的高性能计算机群进行模型设计、性能仿真等训练［9］，依托3D打印机进行模型制造训练，依托无人水面船、无人潜航器、智能无人车、无人机等无人装备进行组装、调试、程序开发训练。（3）经验分享。邀请竞赛获奖学员与俱乐部学员开展座谈交流活动，普及竞赛知识，分享参赛经验。获奖学员一般具备较强的实践能力，能够起到良好的榜样作用，激发俱乐部学员的实践热情；获奖学员宝贵的实践经验也能为俱乐部学员提供有益的指导，发挥事半功倍的效果，帮助俱乐部学员更快成长。

通过系列活动的开展，学员能够充分且全面地掌握独立承担俱乐部项目所需具备的基本知识与技能，为后续项目研究或参加竞赛奠定坚实的基础。

3.目标驱动，工程实践。在第二阶段学习之后，学员可结合个人兴趣方向自主设立目标进行探索，也可依托学科竞赛针对具体目标进行攻关。

在该阶段俱乐部活动中，学员面临的是具体的问题或目标，需要依托个人和团队的力量完成船型设计、性能模拟、模型建造、模块组装、功能调试、测试校验的整套训练流程。首先，学员自行设计性能优异的船型，借助高性能计算机群模拟船型性能，然后通过3D打印机实现船模制造。其次，借助俱乐部试验平台完成模型各种元器件的模块组装、调试，实现不同的功能。最后在试验池中完成测试和校验。

这个从无到有的过程能够促使学员主动思考、解决问题，充分锻炼学员独立分析、独立设计、独立制作、自主学习的能力，提高学员的获得感和成就感。在此阶段，俱乐部指导教员将根据各学员在项目进展中遇到的具体问题进行针对性的指导，更快地帮助学员解决问题［10］。

4.结合部队，综合创新。带领学员接触部队、接触实装、接触训练，督促学员发掘和思考无人装备实际训练中存在的问题以及需要研究的重点方向，以此作为学员毕业设计的研究主题［11］。学员可充分发挥创新能力，对实际问题进行研究，并凭借多年来练就的实践技能实现自己的创新想法。

该阶段旨在帮助学员更好地了解实装，提前接触工程实际，进一步培养学员主动思考、独立解决问题的能力，保证学员毕业即能胜任工作岗位。

结语

当前，中国特色社会主义进入了新时代，在我国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中，“坚持创新驱动发展”被摆在各项规划的首要位置。创新能为无人装备发展提供不竭动力，创新人才是无人装备发展的重要基石。

无人装备创新实践俱乐部的成立，为无人装备创新人才培养提供了实践平台，为创新人才培养模式提供了新的思路和渠道。学员的创新品质和创新精神将得到充分发掘与锻炼，极大地推动海上无人装备力量生成，对国家无人装备长远发展具有重要意义。

参考文献

［1］何毅亭.新时代建设强大人民军队的科学指南：深入学习习近平强军思想［N］.解放军报，2021-04-09（7）.

［2］杨登秀.工科大学生实践能力培养研究［D］.重庆：重庆大学，2007.

［3］严薇，袁云松.大学生实践创新能力培养的探索与实践［J］.中国大学教学，2012（9）：78-80.

［4］习近平：在中国科学院第十九次院士大會、中国工程院第十四次院士大会上的讲话［EB/OL］.（2018-05-28）［2022-02-11］. http：//www.gov.cn/xinwen/2018-05/28/content_5294322.htm.

［5］教育部 财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见：教高〔2007〕1号［A/OL］.（2017-01-31）［2022-02-11］. http：//www.gov.cn/zwgk/2007-01/31/content_513448.htm.

［6］梁睿哲，李承蒙，谢祥平，等.基于RoboMaster机甲大师赛的计算机视觉应用开发［J］.中阿科技论坛（中英文），2021（3）：106-108．

［7］崔利杰，任博，张红梅，等.新工科背景下装备智能化创新人才培养研究［J］.高等教育研究学报，2021，44（2）：39-44.

［8］霍聪，高霄鹏，欧勇鹏.智能航行仿真技术在舰船操纵性实验教学中的应用研究［J］.教育教学论坛，2020（51）：268-269.

［9］霍聪，农泽南，陈刚，等.柔性连接水面无人三体船规则波中运动特性粘流数值仿真［J］.舰船科学技术，2019，41（23）：64-68．

［10］张晨亮，王文，苏学军，等.基于电子设计俱乐部的创新人才培养研究［J］.现代职业教育，2020（44）：228-229.

［11］王丽辉.三位一体新型军事人才培养目标内容设计初探［J］.长江丛刊，2020（5）：130-131.

Abstract： In order to adapt to the trend of higher education reform under the new situation and meet the training needs of unmanned equipment engineering major to train innovative talents and compound talents， the College of Naval Architecture and Ocean Engineering of Naval University of Engineering plans to set up an Unmanned Equipment Innovation and Practice Club. Through unmanned equipment design and construction， modular assembly， performance debugging， manipulation and command， task strategy， etc.， students understanding and application of professional unmanned equipment knowledge are strengthened， innovation ability and practice ability are improved. The club is committed to be a teaching reform base and training development base for unmanned equipment engineering.

Key words： unmanned equipment; innovation; practice; talent training; club