曾舒婷 夏慶鋒

摘要：依據(jù)2015-2020年中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)研究分析及市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)報(bào)告，無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的重點(diǎn)細(xì)分領(lǐng)域包括航拍及娛樂(lè)、農(nóng)林、安防、電力。南京大學(xué)金陵學(xué)院緊跟無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展前景，以各學(xué)院學(xué)生全面發(fā)展為培養(yǎng)向?qū)В⒖鐚W(xué)科跨領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)課程群。通過(guò)兩學(xué)年的無(wú)人機(jī)選修課的教學(xué)實(shí)踐，初步探索出較為合理的跨學(xué)科的無(wú)人機(jī)課程群。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；跨學(xué)科；教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）29-0168-02

Abstract： According to the research analysis and market outlook forecast report of China's uav industry from 2015 to 2020， the key segments of the uav market include aerial photography and entertainment， agriculture， forestry， security and electricity. Following the development prospect of uav industry， jinling college of nanjing university sets up an interdisciplinary and cross-disciplinary uav course group with the guidance of students' comprehensive development. Through the teaching practice of uav elective course in two academic years， a reasonable interdisciplinary uav course group is preliminarily explored.

Key words： UAV； interdisciplinary； teaching research

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，其無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的重點(diǎn)細(xì)分領(lǐng)域包括航拍及娛樂(lè)、農(nóng)林、安防、電力。航拍領(lǐng)域應(yīng)用主要包括新聞拍攝、電影廣告拍攝，農(nóng)林領(lǐng)域主要為植物監(jiān)測(cè)，安防領(lǐng)域主要包括災(zāi)情檢查，交通巡邏指揮調(diào)度，電力領(lǐng)域主要為電力巡檢，其他領(lǐng)域主要為城市規(guī)劃、資源勘探、水利監(jiān)測(cè)、地圖測(cè)繪。所涉及的學(xué)科包括信息科學(xué)、傳媒、藝術(shù)、城市資源等[1]。南京大學(xué)金陵學(xué)院以信息科學(xué)與工程學(xué)院、傳媒學(xué)院、藝術(shù)學(xué)院、城市與資源學(xué)院為試點(diǎn)對(duì)象，圍繞“新聞智能無(wú)人機(jī)”開(kāi)展的應(yīng)用及科學(xué)研究，各學(xué)院的專業(yè)教師根據(jù)相關(guān)專業(yè)的需求共同開(kāi)發(fā)“新聞智能無(wú)人機(jī)”課程，開(kāi)展跨學(xué)科、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域的科研教學(xué)探索性改革[2]。

1 高等學(xué)校無(wú)人機(jī)課程現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)價(jià)格的降低，操控的人性化發(fā)展，社會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)航拍產(chǎn)業(yè)需求量增大。高校通過(guò)開(kāi)設(shè)無(wú)人機(jī)課程可以培養(yǎng)無(wú)人機(jī)相關(guān)人才，提高就業(yè)率；再者理論結(jié)合實(shí)踐，提高學(xué)生相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣。但目前高校無(wú)人機(jī)課程往往局限于某一學(xué)科應(yīng)用或局限于無(wú)人機(jī)航拍課程。

無(wú)人機(jī)航拍課程建設(shè)現(xiàn)狀分析如下，高校無(wú)人機(jī)航拍領(lǐng)域的課程研究建設(shè)，面向全校開(kāi)設(shè)無(wú)人機(jī)航拍公共選修課。無(wú)人機(jī)航拍課程主要內(nèi)容涵蓋無(wú)人機(jī)基本構(gòu)造、無(wú)人機(jī)相關(guān)法規(guī)、無(wú)人機(jī)飛行實(shí)踐操作、無(wú)人機(jī)航拍圖像影片后期處理等。其無(wú)人機(jī)航拍課程主要涉及的是對(duì)無(wú)人機(jī)的操控及無(wú)人機(jī)航拍圖像影片處理，無(wú)人機(jī)其他重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域未見(jiàn)涉及；主要培養(yǎng)學(xué)生的無(wú)人機(jī)航拍技能及藝術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)內(nèi)容未見(jiàn)廣泛[3]。

2 跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程教學(xué)策略

由于“新聞智能無(wú)人機(jī)”涉及多學(xué)科的綜合知識(shí)，需要通過(guò)各學(xué)科聯(lián)合培養(yǎng)，達(dá)到課程融合，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程教學(xué)目標(biāo)。為建立一套完善的跨學(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)方案，以培養(yǎng)全面發(fā)展學(xué)生及建立一支跨學(xué)科無(wú)人機(jī)教師團(tuán)隊(duì)為宗旨，經(jīng)過(guò)兩學(xué)年的無(wú)人機(jī)教學(xué)實(shí)踐，探索出了一套較為合理的跨學(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)策略?？鐚W(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)主要從無(wú)人機(jī)平臺(tái)建設(shè)、無(wú)人機(jī)課程建設(shè)著手，通過(guò)無(wú)人機(jī)講座、無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、無(wú)人機(jī)比賽、無(wú)人機(jī)項(xiàng)目研究、無(wú)人機(jī)相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面來(lái)確?？鐚W(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)有效實(shí)施[4]。

2.1 跨學(xué)科無(wú)人機(jī)平臺(tái)建設(shè)

跨學(xué)科無(wú)人機(jī)智能實(shí)驗(yàn)室由無(wú)人機(jī)理論教學(xué)與模擬器訓(xùn)練區(qū)、無(wú)人機(jī)拆裝機(jī)操作區(qū)與生物傳感、影視測(cè)評(píng)與虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)區(qū)三大部分構(gòu)成。

從實(shí)訓(xùn)教學(xué)的角度上來(lái)看，新聞無(wú)人機(jī)及智能實(shí)驗(yàn)室群的實(shí)訓(xùn)層次可以分為基礎(chǔ)技能訓(xùn)練模塊、綜合性技能訓(xùn)練模塊、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K、科研訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

基礎(chǔ)技能訓(xùn)練模塊：學(xué)生主要掌握無(wú)人機(jī)硬件基本知識(shí)、飛控基本原理與技術(shù)、航空基本氣象學(xué)知識(shí)、航拍基本技能。該模塊是跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程中基礎(chǔ)理論知識(shí)部分的平臺(tái)。

綜合性技能訓(xùn)練模塊：學(xué)生進(jìn)一步掌握航拍技術(shù)，深入了解無(wú)人機(jī)的硬件系統(tǒng)，完成專業(yè)的航拍無(wú)人機(jī)搭建。該模塊是跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程中飛行技巧實(shí)訓(xùn)部分的平臺(tái)。

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K：學(xué)生須進(jìn)一步了解無(wú)人機(jī)航拍中的新技術(shù)、新手段，每個(gè)專業(yè)的學(xué)生都將進(jìn)入高階的實(shí)訓(xùn)課程。該模塊是跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程中專業(yè)應(yīng)用部分的平臺(tái)。

科研訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)K：學(xué)生們除進(jìn)一步進(jìn)行新聞智能無(wú)人機(jī)的基本原理與創(chuàng)新技術(shù)的學(xué)習(xí)，還須進(jìn)行相關(guān)傳播效果技術(shù)手段的學(xué)習(xí)，在此實(shí)驗(yàn)階段中，教學(xué)項(xiàng)目須以“項(xiàng)目帶動(dòng)教學(xué)”的模式進(jìn)行，學(xué)生們將參與“生物傳感技術(shù)”、“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”相關(guān)的影視效果測(cè)評(píng)項(xiàng)目，完成一次新聞無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及航拍應(yīng)用與測(cè)繪。該模塊是跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程中課程融合部分的平臺(tái)。

2.2 跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程建設(shè)

跨學(xué)科無(wú)人機(jī)選修課主要面向信息科學(xué)與工程學(xué)院、傳媒學(xué)院、藝術(shù)學(xué)院、城市與資源學(xué)院的學(xué)生開(kāi)設(shè)。其選修課內(nèi)容包括基礎(chǔ)理論知識(shí)、飛行技巧實(shí)訓(xùn)與專業(yè)應(yīng)用三大部分構(gòu)成，其師資隊(duì)伍包括了四個(gè)學(xué)院的專職教師，跨學(xué)科無(wú)人機(jī)課程將各學(xué)院課程融合在一個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系里是本實(shí)訓(xùn)課程研究的課程目標(biāo)。

1） 基礎(chǔ)理論知識(shí)部分，主要包括無(wú)人機(jī)的飛行基本原理、構(gòu)造原理與無(wú)人機(jī)飛行的基本倫理道德與法律規(guī)范，使學(xué)生在掌握無(wú)人機(jī)基本專業(yè)知識(shí)。

2） 飛行技巧實(shí)訓(xùn)部分，學(xué)生通過(guò)模擬訓(xùn)練、基礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)練，掌握無(wú)人機(jī)的專業(yè)操作技巧。

3） 專業(yè)應(yīng)用部分，不同院系的學(xué)生在該院系專業(yè)教師的指導(dǎo)下完成應(yīng)用實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生提高專業(yè)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)際能力。

信息科學(xué)與工程學(xué)院的無(wú)人機(jī)專業(yè)應(yīng)用教學(xué)課程為例，課程內(nèi)容包括航拍無(wú)人機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、多旋翼無(wú)人機(jī)的數(shù)學(xué)模型和性能估算、無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)續(xù)航技術(shù)、航拍無(wú)人機(jī)圖傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

課程內(nèi)容涉及信息科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、大學(xué)物理、電路分析基礎(chǔ)、數(shù)字電路、模擬電路、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、微處理器、嵌入式系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理等跨專業(yè)課程。無(wú)人機(jī)專業(yè)應(yīng)用教學(xué)課程不僅可以提高學(xué)生專業(yè)課學(xué)習(xí)興趣，還能夠通過(guò)無(wú)人機(jī)課程與實(shí)踐鞏固所學(xué)專業(yè)課程。

課程授課方式包括理論講授、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用實(shí)訓(xùn)、應(yīng)用講座，授課課時(shí)分別為12個(gè)課時(shí)、12個(gè)課時(shí)、18個(gè)課時(shí)、9個(gè)課時(shí)。課程考核方式為理論考試和實(shí)踐考試，考核比例分別為40%、60%，其中實(shí)踐考試可以是參與中國(guó)機(jī)器人無(wú)人機(jī)比賽、主持無(wú)人機(jī)相關(guān)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目或無(wú)人機(jī)相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)。

傳媒學(xué)院的無(wú)人機(jī)專業(yè)應(yīng)用教學(xué)課程為例，課程內(nèi)容包括無(wú)人機(jī)新聞概論、無(wú)人機(jī)新聞選題策劃、無(wú)人機(jī)航拍攝影攝像基礎(chǔ)、無(wú)人機(jī)航拍攝影攝像技巧與創(chuàng)意。涉及專業(yè)課程包括新聞學(xué)概論、廣告學(xué)概論、攝影攝像基礎(chǔ)、新聞節(jié)目策劃、影視包裝與特效。

藝術(shù)學(xué)院的無(wú)人機(jī)專業(yè)應(yīng)用教學(xué)課程為例，課程內(nèi)容包括無(wú)人機(jī)航拍技巧、無(wú)人機(jī)影視編導(dǎo)。涉及專業(yè)課程包括影視編導(dǎo)、視覺(jué)傳達(dá)、影視藝術(shù)。

城市與資源學(xué)院的無(wú)人機(jī)專業(yè)應(yīng)用教學(xué)課程為例，課程內(nèi)容包括無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量基礎(chǔ)、無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在城鄉(xiāng)規(guī)劃應(yīng)用，無(wú)人機(jī)航測(cè)在物流管理應(yīng)用。涉及專業(yè)課程包括地理信息系統(tǒng)、測(cè)量學(xué)、氣象學(xué)。

4） 課程融合部分，各學(xué)院學(xué)生一起設(shè)計(jì)完成無(wú)人機(jī)并實(shí)現(xiàn)一次無(wú)人機(jī)的新聞及測(cè)繪應(yīng)用。信息科學(xué)與工程的專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生完成帶有GPS定位系統(tǒng)與高清圖像采集功能的新聞無(wú)人機(jī)的硬件設(shè)計(jì)、新聞無(wú)人機(jī)管控平臺(tái)的研發(fā)；傳媒學(xué)院與藝術(shù)學(xué)院完成一次新聞無(wú)人機(jī)的航拍應(yīng)用；城市與資源學(xué)院的應(yīng)用實(shí)踐類實(shí)訓(xùn)完成一次無(wú)人機(jī)測(cè)繪，將幾個(gè)學(xué)院的專業(yè)教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容融合在一個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系里。

3 跨學(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)效果

跨學(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)效果評(píng)價(jià)，主要從學(xué)生無(wú)人機(jī)比賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、無(wú)人機(jī)相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)及發(fā)表論文等指標(biāo)評(píng)判。

信息科學(xué)與工程學(xué)院無(wú)人機(jī)教學(xué)效果顯著，學(xué)生參與2016年中國(guó)機(jī)器人續(xù)航無(wú)人機(jī)比賽獲三等獎(jiǎng)；學(xué)生主持航拍無(wú)人機(jī)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目順利結(jié)題；學(xué)生航拍無(wú)人機(jī)圖傳畢業(yè)設(shè)計(jì)獲校畢業(yè)設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)；已發(fā)表無(wú)人機(jī)相關(guān)論文五篇。

傳媒學(xué)院邀請(qǐng)美國(guó)密蘇里新聞學(xué)院知名教授Bill Allen舉辦為期一周的無(wú)人機(jī)新聞培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容為無(wú)人機(jī)的商業(yè)運(yùn)用以及無(wú)人機(jī)報(bào)道對(duì)于社會(huì)智能的承擔(dān)；了解密蘇里新聞學(xué)院的無(wú)人機(jī)課程設(shè)置以及教學(xué)效果；討論無(wú)人機(jī)使用的安全問(wèn)題及隱私入侵問(wèn)題；并且指導(dǎo)無(wú)人機(jī)操作。培訓(xùn)結(jié)束后，學(xué)院在全校范圍組織無(wú)人機(jī)操控及無(wú)人機(jī)航拍比賽，各學(xué)科師生們都親身體驗(yàn)了整個(gè)無(wú)人機(jī)課程及實(shí)踐過(guò)程，受益匪淺。

各學(xué)科學(xué)生完成了一次航拍無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及航拍應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文總結(jié)了一套較合理的跨學(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)方案。南京大學(xué)金陵學(xué)院以信息科學(xué)與工程學(xué)院、傳媒學(xué)院、藝術(shù)學(xué)院、城市與資源學(xué)院為試點(diǎn)對(duì)象，圍繞“新聞智能無(wú)人機(jī)”建設(shè)了跨學(xué)科的無(wú)人機(jī)課程群，各學(xué)科學(xué)生完成了一次航拍無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及航拍應(yīng)用?？鐚W(xué)科無(wú)人機(jī)教學(xué)課程建設(shè)調(diào)動(dòng)了全校教師及學(xué)生的無(wú)人機(jī)學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生全面發(fā)展及就業(yè)提供了更廣闊的平臺(tái)。

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