论高等教育领域多轴无人机实训室的建设

苏挺超　陈阳键

摘要：本文从多轴无人机业发展的未来和多轴无人机技能型人才的短缺及人才培养的现状出发，说明目前在高校多轴无人机专业职业教育所存在的师资、教材、范式问题，分析了在高等院校建设现代多轴无人机实训室的必要性，探讨了现代多轴无人机实训室建设的目标及其实现多轴无人机技能培养目标的途径，并对现代多轴无人机实训室的建设进行规划和设计。

关键词：高等教育；多轴无人机；实训室；教学模式；建设模式

中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0230-02

1多轴无人机技术应用现状及人才培养需求

多轴无人机是众多无人驾驶飞机的其中一种，是利用无线电遥控（含远程驾驶） 、预设程序控制和（或） 基于机载传感器自主飞行的可重复使用不载人飞行器。[1]由于技术不断发展、操作人员相对安全，而使用和维护成本低廉，多轴无人机从军用领域“飞入寻常百姓家”的民用商业领域，进而衍生出对制造、使用、维护等相关方面专业技术人才的巨大需求，这也为相关高职院校提供了难得的发展机遇。

作为一个实操技能和高新技术紧密联系的领域，我国高教的配套教育速度十分缓慢，这就直接导致了行业人才的缺损。随着我国开放低空空域的相关政策的公布，各界对多轴无人机专业人才的需求日益增加。然而，全日制多轴无人机专业在高教界仍是空白，而很多选修课程的知识背景都是由其他科目转化来的，存在一定的局限性。而且，既有理论，又有实践工作经验的师资力量极为缺乏。相对于公办高校，民办的培训机构近几年才兴起，总体而言，各机构起点不均起步较晚，人才培养缺口大，远远满足不了未来社会对人才的需要。

鉴于多轴无人机自身的系统复杂性和任务设备多样性，不应仅将多轴无人机看作一架人工操作的简单飞行器，而应该将其视为一种先进的跨学科复杂系统。高等教育的专业设置，也应在操作手培训等少数专业的基础上，紧密围绕多轴无人机系统性极强的特点，在机体、动力、能源、飞行设备与任务设备等的制造与维护方面，建设更加完整的高等院校多轴无人机专业体系[2]。

2高校多轴无人机教育面临的问题

2.1 师资问题

我国高教界的多轴无人机教育刚刚起步，教师大多从计算机、电子、无线电、机械、通讯等科目兼职或转职，只接受过短时间的培训，理论方面的知识不够系统和全面，实操方面的经验也不足。教学中，教师往往重理论轻实操，授课内容与当今社会的实际商业应用存在一定程度的脱节，不利于培养学生的职业技能。

2.2 教材问题

多轴无人机的教材是课程体系的核心，是确保教学质量的关键。但国内现时的官方教材编写才刚刚起步，民办培训机构教材的选用也存在着指定相应厂商的“趋利性”问题，这些都严重制约着多轴无人机专业职业教育的发展。

2.3 学校教育问题

目前，在国内市场急需的是全方位的多轴无人机服务专才，绝不仅仅是会某种机型的操作或者某一零部件流水线生产的一线技术工人。在当前大家都处于“抢先机、争蛋糕”的心态下，国内官方和民办的多轴无人机专业教育尚处于企业引领的“战国时代”，其在教学模式、理念、资源建设等的探索上下的功夫不够，仍是采用国外的培训模式，缺乏本土化的研究和侧重点，培养出的多轴无人机人才与国内实际需求脱节，难以适应国内的行业需求。

3现代多轴无人机实训室建设的目标及实现多轴无人机技能培养目标的途径

3.1 现代多轴无人机实训室建设的总体目标

按照高等院校的教育特性，现代实训室的建设核心是以培养具有较强实践能力的运作和管理层人才[3]。多轴无人机实训室的学员将来的就业方向应该以多轴无人机企业、多轴无人机商务运作公司的复合型多轴无人机生产、操作和营运人才为主。学生通过线上线下的学习、在实践中培养能力，同时不断地参加顶岗式的社会实习，从而逐步达到当前业界的真正需要。

3.2 现代多轴无人机实训室的设计

1） 从整体多轴无人机系统的角度，让学生理解多轴无人机核心组成技术及多轴无人机商业运用理念；

2） 通过具体的作业流程演练提高学员多轴无人机操作能力和全方位多轴无人机飞控水平；

3） 配备先进、实用的多轴无人机技术及设备，锻炼学员的多轴无人机组装及研发的操作水平。

3.3 实现多轴无人机技能培养目标的途径

1）研发课程，制作教学资源。从现时多轴无人机的技术纵深以及学生的学习能力两个纬度来综合考虑，实训室建设的前期工作应该聚焦如下两方面：第一、确立多轴无人机的硬件技术门槛；第二、确立多轴无人机的软件技术门槛。在技术门槛得以确认之后，课程针对多轴无人机的专业知识、无人机组装、无人机调试、无人机飞行训练等主要内容进行建设，合理组织案例，提供系统的学习内容，以线上线下课程资源包的形式组合供学员学习。课程以真三维虚拟演播室和实景拍摄为主要手段，以提高青少年实际动手能力为主要目标，对无人机的理论知识和动手技能进行普及和提高。

鉴于现时国内相关课程尚属空白，课程的建设应该是个迭代的过程，应从实践的视角出发，先通过大量的文献调研、技术比较等前期工作初步总结出多轴无人机的课程建设模式，并在此工作的基础上，结合教学实际环境，研究并探索出一套行之有效的建设方案，同时重点根据课程建设对应的一系列线上线下资源，然后在具体的小范围教学实践中反复验证、调整我们的建设方案、教学模式和教学资源，并最终形成成果。

2）校企联合共同建设多轴无人机实训室。由于现时无人机种类繁多，出于经费的考量，由学校独立承担各种机型的实训设备购置是不实际的。在大力发展模拟控制、三维虚拟实物显示和实训平台的同时，校方应该与各主流厂商合作，以校企共建的方式来联合建设实训室，从而把商业企业领域中实际运用的软硬件引入到教学之中。

3）大力开展各种技能大赛。以各种实际运用中的商业目标为比赛内容，如限时组装、维护、安全飞行、航拍、救援、地形测探、农药喷洒、障碍飞行、花式飞行等当前各种无人机商业运用模式，充分调动学习者的急性型和能动性，促使学生把内在的理论知识转化为实际的操作技能。

4现代多轴无人机实训室建设的规划与设计

现代多轴无人机实训室的规划与设计原则是以多轴无人机在现实应用场景中业务运作流程为基础，以计算机模拟飞行实时交互训练系统为平台，以多种构型的先进多轴无人机设备为实操手段；形成一个系统而实用的现代多轴无人机综合模拟实训室。

我们参照主流多轴无人机研发企业和多轴无人机商业运作企业的实际情况进行设计，场地规划和布局将既能充分考虑学校实训场所的实际容积，又能提供多种多轴无人机模拟环境，如多轴无人机生产加工、多轴无人机动力与能源、多轴无人机传感器与飞控、多轴无人机双向数传链路、多轴无人机图像传感器与图传航拍等不同教学环境，为教学、培训和科研提供良好的应用平台。常规设计方案，将整个实训室按功能划分为两个区域，即综合实训区和多媒体教学区：1）综合实训区平面布局可根据教学需要分成若干区域，如：多轴无人机组装与测试、多轴无人机飞控编程、多轴无人机模拟飞行、多轴无人机基础训练飞行、多轴无人机越障飞行、多轴无人机编队飞行、多轴无人机超视距飞行，多轴无人机航拍等作业区域；2）多媒体教学区用于综合演示和知识要点讲解，设置一定数量的计算机并配备投影显示和图传接收设备。这一区域可以与实训区域相互呼应，进行综合模拟或单独模拟和演示。

5小结

随着科技的发展和社会的需求，快速发展的多轴无人机市场正在转化为高等院校难得的发展机遇。积极开展实训中心的建设工作，从市场需求出发，确立软硬件技术门槛，开发线上线下课程资源，结合企业共建，以较低的成本、较高的效率培养大量兼有深厚理论功底和动手实践能力的多轴无人机专业技术人才，是高等院校相关专业快速发展的重要途径。

参考文献：

[1] 姜灵芝.浅析无人机发展对高职教育的专业需求[J].知识经济，2013（11）：164.

[2] 姜灵芝.浅析航模运动在无人机高职教育中的作用[J].新西部（理论版），2013（11）：125.

[3] 曾向阳； 吴猛.高职院校校内实训室建设的思考与实践[J].实验室研究与探索，2011（12）：217-221.