“1+X”证书驱动下《无人机操控》教学方法与手段的改革

◇甘肃林业职业技术学院测绘工程学院 强德霞 张军伟

《无人机操控》课程是无人机应用技术专业的基础课程，是理论实训一体化课程。无人机驾驶职业等级证书考核中，无人机操控是核心项目。对《无人机操控》课程教学方法及手段进行创新性改革，更新课堂教学理念，提高课堂教学效果，同时高效率通过无人机驾驶职业等级证书考核，强化学生自主学习能力、实践能力和创新能力培养，促进高职人才培养质量和水平的不断提高。

2019年初，国务院印发《国家职业教育改革实施方案》确定了一项重要改革举措。《方案》要求，从2019年开始，在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书＋若干职业技能等级证书”制度，自此“1+X”证书制度拉开了帷幕。教育部于2020年发布的“1+X”证书中，无人机驾驶职业等级证书列于其中。

无人机驾驶职业等级证书考核中，无人机操控是核心项目。为使学生高质量掌握无人机操控技术，同时高效率通过无人机驾驶职业等级证书考核，对《无人机操控》课程教学方法及手段进行创新性改革，更新课堂教学理念，提高课堂教学效果，强化学生自主学习能力、实践能力和创新能力培养，促进高职人才培养质量和水平的不断提高。同时，实施一体化课程教学改革，是加快培养符合积极社会发展需要的高素质技能人才的客观要求，符合推进职业教育发展的本质要求，也是深化职业院校改革发展的内在要求。

1 教学目标的达成

《无人机操控》课程是无人机应用技术专业的基础课程，是理论实训一体化课程，其中实训课程占总课时的60%。通过本课程的学习，使学生掌握旋翼无人机的机体结构、飞行原理及飞行性能基本理论知识，掌握旋翼无人机的安装、模拟飞行、飞行前准备、飞行操控及飞行后维护等技能，具备独立完成多旋翼无人机的安装与飞行操控能力，培养热爱祖国、爱岗敬业、谨慎细致、高校务实、团结协作的职业态度和高尚的思想道德素质、良好的心理素质及科学创新的意识。

经过对无人机驾驶员岗位职业技能的分析，结合高职无人机应用技术专业人才培养方案，确定以工作任务为导向，理论知识够用，加强实践能力为原则，根据学生的特点，分阶段、递进学习、熟悉并掌握旋翼无人机的操控技术。在教学与学习过程中，明确学生的主体地位，培养学生发现问题、解决问题的能力，激发学生的探究与创新意识，提高学生自主学习及解决问题的能力[1]。在教学过程中，要培养学生热爱祖国的爱国情怀，锻炼学生独立思考，严谨认真、艰苦奋斗、团结的职业精神，还要培养学生良好的交流和沟通能力，为从事无人机相关工作打下坚实基础。

2 无人机操控课程教学存在的问题

《无人机操控》课程是一门实践性较强，理论性知识够用的课程。理论知识为“骨架”，实践则为“皮肉”。在课程的教与学中，发现教师教的吃力，学生学的乏味，主要存在以下几个方面的问题。

2.1 学生缺乏互动性

传统的课程教与学中，老师起主导作用。课前教师布置任务，学生完成任务；课中学生提出问题，老师解决问题。学生具有依赖性、被动型，强调接受学习、死记硬背、机械训练。学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力较差；课堂活动过较为死板，互动性较少，课堂内容缺少丰富性、创新性，学生学习的主动性较差，并且学习内容与生活及现代社会科技发展联系较少，很难提起学生的学习兴趣、实现培养学生初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识的目标。

2.2 实践操作较为乏味

《无人机操控》课程为无人机应用相关课程奠定实践基础，实践操作占课堂教学的比重较大。对实践操作选择递进式与并行式同步运行，递进式从模拟器的训练到真机练习到独自操控的模式；并行使为理论是实践操作同时进行，在操作时强调理论的应用，在学习理论知识时强调实践操作的结合。模拟器的练习主要是使学生掌握舵杆的作用及使用，但无人机模拟器不能模拟无人机的所有程序，如无法模拟无人机的着陆训练，而无人机的起降是无人机操控最难的部分[2]。且无人机模拟器无法使学生身临其境的操控，长时间的模拟操控使学生产生厌烦心理，无法沉浸在操控环境中，降低学习效率与效果。

2.3 教师缺乏实践经验

“1+X”证书制度是让学历教育和职业教育实现融合，并推动职业教育充分发展，确保学生在掌握专业技能的同时，不断提高自身职业技能等级推动下，强调的是学生的技能水平能够达到岗位的需求，提高学生的就业。无人机驾驶职业等级证书主要体现的是无人机操控的基本能力，但无人机应用技术专业是新兴专业，专业的教师较少，大多为其他专业转型承担教学任务，实践经验相比企业技术人员较少，专任教师存在实践教学经验不足、师资培训力度不够、信息化技术水平不高、改革创新能力不强、服务社会的能力弱、与企业需求脱节、科研论据的支撑不足等问题。师资队伍素质的客观状况不能适应“1+X”职业能力的需求

3 教学方法及手段改革具体措施

教学过程中，教学方法和手段会影响教学效果。《无人机操控》课程的实践性较强，学生在学习过程中会感觉吃力。教师在教学中使用创新的教学模式和手段，增加课程的趣味性，提升学生在课堂中的主动性，将被动学习转化为主动学习，提升教学质量，使学生对教学内容有更深地了解。根据课程特点实行任务引领行动导向的教学模式，以多旋翼无人机为载体，边学边做，学做交替，理论教学与实训操作相结合。根据课程内容和高职学生特点，灵活运用项目式教学法、分组讨论教学法等方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高学生实践能力和教学效果。根据现有的无人机相关设备，将理论教学与实训课程结合起来，突出一体化教学模式的先进性，提高教学质量。

3.1 加强信息技术手段在教学中的应用

“互联网+”背景下，信息化技术和课堂教学内容更为深入地融合。信息化教学模式为学生提供更为灵活、个性、自主的学习机会，一方面使学生的学习资源更加丰富，另一方面，学习空间不再局限于教室。

企业作为无人机驾驶职业等级证书的第三方考核评价组织，开发制作了无人机线上课程。课前，学生登录u-cloud观看相关学习视频，并完成其中的练习题，完成自主学习。课堂中，不再是老师教、学生听的满堂灌教学方法。学生则其主导作用，分组讨论学习视频中的内容，每组提出问题，由老师或其他组同学做出回答，最后由老师做出课堂总结。

构建课程师生互动平台。借助“智慧树”教学平台，构建《无人机操控》课程师生互动平台。教师在平台上发布学习视频、作业及模拟题，学生线上自主学习，并在线下课堂进行讨论、提问和解答，师生借助互动平台巩固课程内容，达到温故知新的目的。课后同学则通过“智慧树”APP提交课堂问题及相关答案，并对下一堂课内容提前进行视频学习。

3.2 将虚拟显示技术应用在课堂中

合理、充分利用实训室设备。实训室虚拟显示技术实训室设备完整，利用率较低。无人机操控模拟采用产统的模拟器进行训练，枯燥、乏味，长时间训练使学生产生抵触，影响后期无人机实际操控环节。合理、充分利用实训室虚拟显示技术，将学生分组训练，组间进行竞赛，比赛达标的小组进入实际操控环节。小组成员互相督促，相互比赛，提升学生的学习兴趣与竞争意识。

虚拟显示技术是人与计算机生成的虚拟环境进行交互活动的技术手段，融合了真实场景和虚拟世界。虚拟实验教学作为一种新兴的实验教育形式，能够实现学习媒体的情景化及自然交互性，基于虚拟显示技术的试验教学系统具有安全性、沉浸性、交互性、针对性等特征，有助于构建一种可控的、逼近真实、多感知一体化的学习环境，使学生由被动接受者变成课堂的主导者。

无人机的操纵一方面要求操纵手熟悉无人机气动特性，具备一定的操控经验和良好的心理素质。同时由于在实际训练当中的正常和非正常损耗，导致实际训练费用过高。另外，无人机本身使用寿命的限制也是不可忽视的。这就造成了实际训练中的矛盾。基于录像教学和使用实际装备进行训练的传统训练模式很难满足教学和训练任务。应用虚拟显示技术构建的无人机操纵模拟训练可以实现各种场景、机种的再现，以及针对每个训练者不同的问题采用不同的训练方案。实现了真正的有针对性的个性化训练，在大幅度降低训练成本同时，很大程度提高了训练效果。

3.3 深化校企融合，企业教师与专业教师共同教学

“1+X”证书制度试点工作主要是以深化职业教育改革、提高人才培养质量、拓展就业本领为抓手，加大统筹推进力度。要求试点院校根据职业技能等级标准和专业教学标准要求，将证书培训内容有机融入专业人才培养方案，优化课程设置和教学内容，统筹教学组织与实施，深化教学方式方法改革，提高人才培养的灵活性、适应性和针对性。校企合作是建立应用型、技能型人才培养模式的有效途径。

无人机操控的规范性与危险性，要求有丰富飞行经验的具有教员资历的企业人员参与到课堂中。一方面按照无人机驾驶职业等级考核标准进行教学，另一方面根据岗位需求及岗位工作标准进行教学。不但提高“1+X”证书的考核通过率，而且让学生掌握了解工作岗位标准，继而提高就业质量。

理论阶段与模拟阶段由专业教师教授，实际操控阶段主要由企业教师承担，专业教师配合。模拟阶段达标才可以进入实际操控阶段。专业教师把控模拟操作教学环节，与企业教师做好环节的衔接与配合，共同高质量完成无人机操控课程的教学。既达到无人机驾驶职业等级考核标准，又满足实际工作岗位需求，为学生就业质量打下坚实基础。

4 无人机操控课程评价

课程教学方法及手段最直观的感受者是学生[3]。立足于学生，从常态性、阶段性及长期评价三方面对课程改革进行评价。常态性评价是针对每堂课的教学评价，更多地用于学生提供的反馈和教师教学反思。阶段性评价是在期末进行评价，主要考察学生的学习方法及结果。长期评价是学生进入顶岗实习阶段，通过回访及最终的实习总结，考察学生的职业道德及政治素养[4]。

无人机操控课程常态性评价主要从每堂课学生汲取的知识及思政内容的多寡来评价，如无人机测绘数据获取需要提前申请空域，不能黑飞；在飞行前与飞行中需严格按照无人机飞行操控安全准则进行飞行；无人机技术对我们当地及社会能带来什么效益，如美丽乡村建设中可用无人机技术建立乡村三维实景，基于电子地图，采用全景地理信息、多源遥感和地理信息系统等现代测绘与地理信息技术，利用互联网，通过全景、音频、三维等方式，可以直观而真实的还原美丽乡村的现实场景，不受时间限制，随时随地浏览，并可以实现数据的跨平台在线服务，实现立体展现美丽乡村建设的成就、特色及相关服务等信息。

阶段性评价主要是从无人机测绘技术课程实习及期末考试来评价。项目式的实践性考试真实地反映了课程教学方法及手段对学生知识的掌握程度与价值引领。考试过程独立性操作体现了学生的操控能力和良好的心理素质，同时考试的成果表现了学生的职业精神，如在无人机的组装中的严谨，对无人机操控中应变能力，在数据操作处理过程中对成果精度的要求体现了对工作的精益求精的优良品质。长期性评价主要体现在学生顶岗实习中。顶岗实习是学生从学校走向社会，完成从学生向职业人转变的重要阶段。通过对顶岗实习学生的回访，与学生交流，考察学生的专业知识、业务能力、实践水平等，与实习单位同事的交流，考察学生对岗位的适应、团体的融入、步入社会能力，考验学生的人生观、价值观、工作态度、敬业精神等思想政治素质和职业素养。

5 结束语

通过对《无人机操控》课程教学方法及手段进行探索及改革，一方面加强了信息技术手段在教学中的应用。课堂主动性由老师转化为学生。由于学生提前学习课程内容，课堂中由教师讲授变为学生讨论、提问和解答，老师总结。课堂气氛活跃，提升学习氛围，提高学习质量。其次，将虚拟显示技术应用在课堂中。虚拟现实技术的应用，改变了传统无人机模拟操控的乏味与枯燥。分组练习、小组内、小组之间进行竞争与督促，增强学生的团队意识与竞争能力，提高学习兴趣。最后，深化校企融合，企业教师与专业教师共同教学。企业教师参与课程教授，转换专业教师的教学模式，使学生感受另一种学习氛围，将岗位需求引入教学中，学生扩展知识，掌握就业要求，为就业提供多一层保障。