校企合作背景下无人机植保技术课程建设初探

作者简介：范鑫，1987年生，硕士，讲师，主要研究方向为无人机操控与维护、中职学校德育工作。

摘 要：植保无人机以其低空低量航空施药作业效率高、适合多种地形作业、降低人力成本、提高生产效率等优势，在我国得到了广泛应用。柳州市交通学校针对无人机植保技术课程建设存在的问题，通过搭建无人机植保“双平台”和建立无人机植保“三位一体”提升工程，提高无人机植保技术课程教学质量。

关键词：无人机植保技术；课程建设；校企合作；三位一体

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：0450-9889（2024）11-0106-05

植保无人机是主要用于农林植物保护作业（喷洒药剂、种子等）的无人驾驶飞机，由飞行平台（固定翼、直升机、多轴飞行器）、导航飞控、喷洒机构等三部分组成。我国于2010年研制出世界上第一款多旋翼电动植保无人机。作为农业大国，我国植保无人机以其低空低量航空施药作业效率高、适合多种地形作业、降低人力成本、提高生产效率等优势得到了广泛应用。如今，大疆、极飞等无人机制造企业正在推动智慧农场项目，用数据平台和智能操控等技术进行管理，让农田植保作业更轻松、更高效。

目前，无人机操控与维护专业以其新兴、重实践、应用领域广等特点，陆续在各中职学校开设。柳州市交通学校（以下简称我校）于2020年成功申报无人机操控与维护专业，并建成无人机操控与维护实训中心。无人机植保技术作为专业技能方向课程在第四学期进行每周四课时的教学，学生将学习到植保无人机的操控技术以及一些农作物病虫害防治知识。

一、中职学校无人机植保技术课程建设存在的主要问题

（一）中职生对从事无人机植保工作缺乏职业生涯规划

首先，大多数中职生入校时对职业教育的认知基本是“白纸一张”，认为在职校学习是另一种高中学习模式，对职业生涯规划缺乏主动的自我分析。其次，无人机操控与维护专业学生对这一新兴专业的认知普遍停留在操控无人机航拍上，他们普遍认为今后就业以航拍为主，可以在较轻松的工作环境下创造高收入。一说到无人机植保工作他们就认为是回到农田干苦力活，但由于大多数中职生的生源地在农村，他们对毕业后留在城市工作有很高的憧憬，所以大部分学生对毕业后回乡从事农林植保工作带有消极情绪，出现厌学情绪，在实操上不愿意尝试，对学习无人机植保技术存在排斥态度。最后，学生在课堂、在职业讲堂、在社会实践等学习环境中，没有系统地了解国家在无人机植保技术的推广应用成效，不清楚真实的无人机植保技术人员工作内容以及工作收入，对无人机植保行业的发展趋势与个人职业生涯规划缺乏相关联的设想。

（二）无人机植保技术课程建设相对刻板

多数中职学校无人机植保技术课程教学仍停留在让学生了解植保无人机技术发展、结构特点，学会动手操控植保无人机等知识点掌握层面。平时除了在教室学习理论知识，就是到飞行场练习植保无人机操控，考核时只要求学生顺利操控无人机航线飞行、动手操作等内容即可完成本课程的绩点。然而，无人机植保技术课程作为一门实操性很强的课程，考核学生不应该如此草率了事，这种教学模式是一种相对刻板的模式，缺乏有效地将无人机植保技术课程与当前农林植保实际应用相结合。实际上，植保技术课程是通过了解农作物的实际情况，研判如何解决农作物的病虫害，以提升农作物的增产增收为主要目的的一门技术课程，那么学生在学习本课程时，理应对农作物生长过程中各阶段的特点、实地解决农林植保的综合案例等知识点有所掌握。这种“重机子功能运用，轻植保实战训练”的教学理念影响了学生对该门课程的应用探究，导致学生的综合能力不高。

究其原因，笔者认为主要有两点：一是课程教学缺乏与企业的有效交流和沟通，没有建立完善的校企合作平台，学生缺少实践机会，缺乏直观感受社会对植保人才的需求，无法切实了解自己的实践能力、职业素养与职业人员的差距；二是课程教学内容缺乏与考证、比赛的内容相关联，缺乏从考证、比赛中检验自己的操作能力的机会。

（三）教师专业教学能力偏弱

无人机操控与维护专业是中职学校近年来新开设的专业，缺少与之相对应的专业教师，师资不足造成教学水平不高、教学创造力偏弱。为解决专业教师数量上的不足，大多数中职学校无人机专业教师基本从装备制造大类各专业转岗而来，这些教师对无人机专业发展缺乏系统性研究，没有系统学习过无人机植保技术课程标准、教学方案、教学内容和教学方法，基本上是靠自主研读、查阅网络资料习得此专业知识，因此教师专业教学能力偏弱。

造成以上问题的原因，一是专业课程较为小众，教师能参加的无人机专项培训少之又少，同时教师缺乏参加植保飞手培训及考证的主动性，专业综合能力、教学创新能力很难获得应有的发展；二是教师没有掌握企业实际生产需求、市场应用需求等方面信息，校内的实训实操教学受到很大的制约，基本是“闭门造车”的填鸭式教学；三是中职学校没有吸纳植保技术经验丰富的职业技术人员作为校外兼职指导教师，教师团队的人员组成较单一。

二、校企合作背景下无人机植保技术课程建设革新路径

我校无人机操控与维护专业积极推进无人机植保技术课程建设，启动属于“交校植保模式”的“两大引擎”。一是搭建无人机植保技术交流“双平台”，即建立乡村振兴帮扶平台，开展无人机植保科技下乡服务活动；打造校企合作育人平台，打造无人机植保技术在产教融合方面的新样本。二是建立无人机植保“三位一体”提升工程（培养学生技能、优化教学内容、提升师资队伍等三个方面）。下文主要分析“交校植保模式”下无人机植保“三位一体”提升工程的具体举措。

（一）培养学生技能：聚焦植保技术新战场，助力学生从容面对职业生涯

1.以“三个维度”为引领，搭好植保初体验平台

我国脱贫攻坚已取得全面胜利，在新时代新征程上，我校教育无人机操控与维护专业学生要用实际行动助力乡村振兴，用先进技术服务农村发展，并让学生充分感受科技服务农业发展的魅力。

无人机植保技术主要是培养学生使用植保无人机对农作物进行植保作业，为今后在农村田间地头开展植保服务打下基础。在本课程教学中，我校积极宣传与其贴合的职业规划内容，培养学生正确的价值观，引导学生走技能成才之路。

为打破学生对传统农业发展思维的认知，我校通过“接触—感受—服务”三个维度让学生对无人机农林植保作业有直观的“新”认知。第一个维度——让学生接触“新”农业。专业教师在日常教学中及时给在校学习无人机知识的学生推送植保无人机在农田应用的新闻。例如以下一则新闻就让学生充分了解无人机植保技术的广泛应用。

人勤春来早，田间农事忙。眼下正是春耕生产田间管理的关键期，连日来，北湖区耕耘农机农民专业合作社社员们奔赴田间，开展无人机精准喷洒施肥和病虫害防治，全力护航稳产丰收。北湖区耕耘农机农民专业合作社法人骆元波介绍，相比传统的人工打药、施肥，一台无人机1小时就能为近50亩农田喷洒农药、施肥，不仅大大提高了工作效率，而且无人机飞行过程中产生的向下气流能让土地更充分地接受喷洒，药、肥更加均匀，防治效果大幅度提高。植保无人机能够按照预设作业路线、亩用量、行距等指标参数来实现精准播种，具有播撒密度均匀、作业范围大、性能稳定等特点。如今植保无人机利用北斗卫星定位系统和坐标数字测量技术，通过植保无人机上的载波实时动态测量，可以实现植保无人机“厘米级”精度定位。农田上空植保无人机在准确飞行，“后台”里无数个数据在飞速计算。让春耕工作更加低碳高效，透着“科技范”。

第二个维度——让学生感受“新”农业。我校组织部分无人机操控与维护专业学生一同参加学校组织开展的乡村振兴科技下乡活动，真正把植保无人机飞进田间地头，向村民普及植保无人机应用的优势。

第三个维度——让学生运用先进农机服务“新”农业。日常授课时，教师要鼓励学生以成为植保飞手为标杆，刻苦训练植保无人机的操控，掌握植保无人机的操控技术，并运用这些先进技术服务“新”农业。

2.瞄准行业人才需求，更新职业发展定位

农业农村部会同多部门制定并发布的《“十四五”全国农药产业发展规划》文件明确提出，推广高效施药器械，重点推广植保无人机等设备，逐步淘汰背负式手动喷雾机、担架式喷枪等设备。此外，国家大力推广普及农业生产机械化，各地将植保无人机纳入购置补贴目录，无人机播种、施肥，无人机飞防作业等智能化手段深入田间地头，极大地提高了生产效率，反过来又进一步扩大植保无人机的应用推广，无人机植保飞手这一新兴岗位应运而生。

我校科学引导无人机操控与维护专业学生了解职业发展方向，组织农林植保企业技术人员以植保无人机实践运用为切入点，开展农林植保岗位认知进校园活动，向学生比对传统人工作业模式与使用无人机开展农林植保的区别，帮助学生了解无人机植保优势，宣传国家对农林植保方面的政策支持，从而更新学生对岗位认知的重新定位。与此同时，我校开展实践调研活动，让学生走出校园，走入田间地头实地观察，并与村民沟通交流农作物知识，从而帮助学生潜移默化地了解农作物种植过程各个环节的情况，熟悉农作物病虫害防治方法，探索植保无人机在田间地头操作的可行性。最后学生将调研信息整理成调研报告，进一步提升自身收集调研素材及编写调研报告的能力，为后续开发课程内容做准备。这种“理论宣讲+实践调研”的方法，帮助学生树立了运用无人机植保技术的新理念。

3.培养技能型人才，增强自身“硬实力”

目前，市场对无人机飞手的需求量日益增加。为提高学生实习、就业的“硬实力”，我校以“比赛+考证”的方式作为技能提升的着力点，鼓励学生积极参加各类技能比赛和职业技能等级考证，不断更新自己的职业视角，提高自己的技能水平。近几年，在教育、科技等部门和行业企业的推动下，中职生可以参加的无人机相关赛事逐步增多，且赛项覆盖面更广。我校先后组织学生参加无人机操控、无人机编程等比赛，学生在无人机操控比赛需要完成两个大项的任务。一是无人机装调。要求学生将各零部件组装成一架无人机并对无人机进行调试。在这个过程中，学生全面了解无人机各零部件的工作原理和安装方式，掌握无人机装调、排障等基本技能，从而更熟练地掌握植保无人机各类型硬件的维修技术。二是无人机操控。学生通过穿越障碍训练以及点位拍摄训练等，让自己的操控驾驶更为精准，从而更自信、更准确地操控植保无人机在动手操作、AB点作业、自主飞行作业等方面的相关操作。近年来，我校还积极组织学生考取“1+X”无人机驾驶职业技能等级证书（初级），让学生通过努力学习理论知识和实操训练，然后在考核单位的监考下，最终通过职业教育国家学分银行认定。

（二）优化教学内容：围绕植保技术做文章，依托校企合作丰富教学资源

1.对接企业生产，构建模块化课程体系

职业学校以注重培养学生紧贴市场需求的职业技能为特点，校企合作为这一特点搭建了实践平台。在校企合作背景下，职业学校可以灵活运用多元化的培养模式丰富课程的构建。

针对前文提到的课程建设趋于保守的问题，我校无人机教师团队通过“五深入”（深入高校、深入企业、深入行业、深入学生、深入教师）开展相关调研工作。其中以与企业交流作为丰富教学内容的重要手段之一，让我校的无人机真正飞进田间地头，让教学过程与企业植保作业过程紧密对接，进一步构建模块化课程体系。以油菜病虫害防治试验为例，我校与当地生态农业示范园签署校企合作协议，企业提出农作物病虫害飞防作业需求后，我校无人机教师团队带领部分专业学生来到油菜地，在企业技术人员的指导下，将农药配比并进行无人机植保操作，数日后再次来到农田观察植保作业效果。具体做法如下。

一是了解油菜虫害。油菜虫害主要有蚜虫、红蜘蛛、甜菜夜蛾等，教学内容可以进一步延伸至每种虫害的形状大小、生长特性、防治措施。二是熟悉农药的相关知识。本次我校参与油菜病虫害防治试验采用茚虫威农药，教师在教学中可向学生传授农药的具体用途、使用方法、储存要求等内容。另外，施药液量也是需要重点关注的知识点，目前市面上完全适用于植保作业农药的产品还不常见，需要对多次的试验结果进行分析，然后根据评估结果调制出较为合适的配比。三是作业面积的灵活设定。如空旷的操场基本没有障碍物，教学时仅通过想象或者临时摆放障碍物来进行训练，与这种“模拟场景”实操训练相比，在田间地头训练则更具针对性与实操性，因为田间地头有电线杆、树木、围墙等障碍物，此时教师可以结合实例进行任务讲解，并操控植保无人机让学生进行观察和思考，同时让学生比对手动航线规划与自动航线规划的优缺点，最终形成能精确避障的规划航线图。四是植保无人机的前后期工作内容。植保作业的前期准备工作有设备调试、设备电池预充及现场充电方案制订、设备运输等，后期工作有设备外观和喷头的清洗、电池充放电、作业日志填写与操作总结等，这些内容涉及本课程的安全操作内容与“6S”管理。五是植保作业数据汇总与分析。无人机植保作业在实施过程中，当天的气温、湿度、风力、光照等因素会影响农药的配比。如我校在校企合作试验田喷洒某农药（剂型∶乳油）时，学生记录当天的相关信息为：12月16日下午1点，气温21°，湿度41%，东北风，风力3级。根据这个数据，合作企业植保技术人员按照比例倒入农药进行兑水稀释，从1个月的观察效果看，达到预期效果。同时在植保无人机操作过程中，遥控器界面也在计算航线作业数据，具体包括飞行高度、飞行速度、喷洒流量、电池耗电量等信息。单次植保作业完成后，遥控器界面会生成作业效果确认书，我校参与的油菜飞防作业单次作业面积为5.5亩，飞行时间为6分40秒，用药总量为14.3升，实际喷洒用量为2.6升/亩。每次植保作业后所收集的数据通过防治效果来综合判断，最终分析出今后可以借鉴的常规操作数据。六是成本核算。目前大多职业学校都开设有创业相关课程，职校学生除了学习职业技能，还要记录植保无人机从展示厅搬出到田间地头植保操作再到运回学校整个过程中的人力、物力等内容，评估一次作业的成本，并完成核算，为今后创业做好准备。

2.创新教学组织形式，激发学生活力

教学组织形式应根据教学内容进行全面优化，并能促进学生积极参与教学互动。如在教学植保无人机发展知识时，教师除了向学生介绍植保无人机的发展历程，还有针对性地在课前将学生分为红、蓝两个小组，给学生布置收集21世纪我国引以为傲的两大多旋翼植保无人机厂商——大疆和极飞的相关信息。上课时，两个小组进行“你问我答”活动，如红方提问大疆某款机型特点，蓝方回答红方的问题等，从而促进学生对植保无人机特点的深刻记忆。同时，教师在活动结束后从思政角度总结我国无人机技术领先世界，激发学生的爱国热情和民族自豪感。

（三）提升师资队伍：专注“教、培、证、赛”建设，培育高水平教师队伍

我校无人机操控与维护专业教师大多是转岗而来，教师教学能力的提升尤为重要。我校紧紧围绕“教、培、证、赛”四个方面促进师资队伍业务能力的整体提升。

第一，教。“教”是指组建无人机教学提升团队，每学年对人才培养方案、课程标准等材料进行集体论证、修改，团队成员通过开展企业调研、和任课教师交流、对实习生和毕业生进行访问、专家论证等工作，不断优化专业建设材料，使之更适合我校无人机操控与维护专业的教学。另外，我校还对教学计划、教学方案、教学设计、教学工作页等内容进行集体讨论，逐步将各课程教学内容标准化、规范化。例如，笔者作为本课程校内负责人、校企合作植保技术人员作为校外负责人，笔者将自己制作的教案与校外负责人进行积极沟通交流，并根据校外负责人的建议优化教学方案，使教学内容更严谨、教学项目更贴近企业生产需求。

第二，培。“培”是指教学业务培训。我校采用“内培+外培”的形式，即校内教师业务培训加校外实操技能培训班培训。以无人机植保技术课程为例，在“内培”方面，我校邀请校企合作技术专家对教师团队进行病虫害防治技术、农药基础知识等培训，开展植保无人机操控理论知识培训；在“外培”方面，我校积极组织教师“走出去”，参加植保无人机操控的校外相关培训，使专业教师牢固掌握植保无人机基础知识和测绘建图、三维方向建图等专业技能。

第三，证。“证”是指组织教师团队参加无人机操控证书的培训及考试，这是转岗教师从事无人机教学的“敲门砖”，从而进一步提高我校教师团队的“双师”率。

第四，赛。“赛”是指坚持以赛促学的思想，教师参加或教师指导学生参加各类技能比赛，掌握当前无人机行业对操作人员技能水平的要求，促进教学内容的改革与优化。

三、校企合作背景下无人机植保技术课程建设改革的成效和反思

（一）改革成效

我校积极搭建“双平台”模式推进无人机植保技术课程建设，一个平台结合定点帮扶村开展科技下乡服务活动，另一个平台与校企合作企业以项目运作的方式进行深度融合。

1.学生运用植保技术更自信、更规范

课程建设改革之前，学生对无人机植保技术的运用存在“三无”现象，即无职业定位、无心理论学习、无实操兴趣。如今，学生积极主动地学习植保无人机技术这门课程，出现了“五个愿意”的积极改变。一是愿意深入田间地头了解无人机植保技术，自信地与村民聊家常，让村民更直观地感受到无人机发展的背景和无人机改变中国农业发展的现状。二是愿意主动研究问题。学生对比无人机作业前后作物的生长效果，能够以问题导向研究下一步的工作改进办法。三是愿意团队协作。由于植保无人机课程教学是项目式教学，学生非常享受这种思维有效碰撞的团队交流方式，项目总结报告的质量得到了有效提高。四是愿意对照标准。与之前“模拟教学”时的无所谓态度相比，学生真正在企业实践生产中切身感受到了标准化作业是如何提高工作效率的，因此他们更愿意主动地把植保作业前、中、后的标准操作入心入脑，进一步加深对职业素养的理解。五是愿意服务乡村建设。植保无人机课程教学不再是“填鸭式”教学，而是组织学生深入到帮扶村、校企合作企业开展农业种植。多次多地开展实践，让学生逐渐建立服务乡村建设的责任感。以22级无人机操控与维护专业为例，教学期间本专业学生独立完成调研报告5篇，涉及内容有油菜花生长特点分析、各季节植保作业特点分析等，逐步收集到一些适合当地气候条件下的无人机飞防作业数据。2022年起，我校无人机操控与维护专业每年组织20余人参加“1+X”无人机操作应用考证并顺利通过考核。我校无人机操控与维护专业学生每年都积极参加行政部门、行业举办的各类无人机操控类比赛，成绩突出，至今共荣获国家级二等奖1个，三等奖4个；自治区级一等奖4个，二等奖1个，三等奖1个；市级一等奖2个，二等奖2个。

2.教学内容更全面，教师团队更成熟

改革之前我校的教师队伍都是装备制造类专业教师转岗而来，出现了“重理论，轻实操”的教学现象以及“重机子功能运用，轻植保实战训练”的教学理念。改革后的教学内容突出实战性，我校主动与校企合作企业开展无人机植保技术相关课程开发，并将植保无人机操作技术编写成项目式教学工作页在课堂上使用。至今，我校无人机操控与维护专业课程资源包建设有教学微视频16个共108课时，课程教学案例涵盖农作物生长特点、农药知识、植保无人机操控、案例分析等内容，涉及以校企合作企业所研究的内容作为工作页内容11个，并率先建立适应本地气候的植保作业数据库。此外，我校教师团队获证率由专业建设初期的0提升至当前的83.00%，我校无人机操控与维护实训中心获评自治区级创新、特色实验室称号。

（二）改革反思

1.教学机型需更适应市场需求

目前我校教学植保无人机与当下最新款机型有一定差距，且只能喷洒作业，与当下可以播种、喷雾效果更佳、数据收集更全面的植保无人机存在相当大的差距。下一步我校将依托校企合作平台，双方共同采购性价比更高、更符合教学需求和市场需求的教学机型，并在植保数据研究上资源共享，共创未来。

2.教学场景需更多元

目前教学场景（包括校企合作企业的作业场景）以平原地势为主，对丘陵、山地等地形复杂的教学场景并未涉及。下一步我校将引入不同地形的教学内容，特别是要开设无人机测绘操作技能课程，这对丘陵地形的植保无人机智能化飞行操控能起到很大的技术支持作用。

综上所述，我校无人机植保技术课程在搭建无人机植保“双平台”和建立无人机植保“三位一体”提升工作这两大引擎的推动下，取得了较大的突破，形成了符合我校特色的“交校植保模式”。下一步，我校教师教学团队还将积极深入无人机制造商、智慧农场示范园等领域，努力学习更先进、更智能的植保技术知识，从而服务本地农业发展，助力乡村振兴，推动无人机植保技术课程资源与时俱进。

（责编 林 剑）