摘 "要：隨著物流的不斷發(fā)展，出現了物流“最后一公里”配送問題，其中，無人機物流成為了解決該問題的利器。但是，目前該領域存在許多工程和人文方面的問題，對相關教育背景的高層次人才培養(yǎng)提出了很高的要求。文章文針對無人機智慧物流實際面臨的問題和發(fā)展要求，提出電子信息類本科生理論課與實驗實踐課交替牽引、互為輔助的教學設計概念；同時以賽為練，結合創(chuàng)新的教學模式，做到理論和實際有機結合。無人機智慧物流技術不斷更新對相關專業(yè)技術人員的培養(yǎng)提出了更高的要求，因此，探討如何培養(yǎng)符合新型智慧物流要求的復合型人才顯得尤為重要。

關鍵詞：無人機；智慧物流；教學改革研究；產教融合；電子設計競賽

"中圖分類號：G642 " "文獻標志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.23.049

Abstract： With the continuous development of logistics， there has been \"the last one kilometer\" problem in logistical field， of which unmanned aerial vehicle（UAV）logistics has become a sharp tool to solve the problem. However， there are many engineering and humanities problems in this field， which put forward high requirements for the cultivation of high-level talents with relevant educational background. In the view of practical problems and development requirements of UAV intelligent logistics， this paper proposes the teaching design concept of alternating traction and mutual assistance between electronic information undergraduate theoretical courses and experimental practice courses. At the same time， with competition as practice， combined with innovative teaching mode， to achieve the organic combination of theory and practice. The continuous update of UAV intelligent logistics technology has put forward higher requirements for the training of relevant professional and technical personnel， so it is particularly important to explore how to cultivate compound talents who meet the requirements of new intelligent logistics.

Key words： unmanned aerial vehicle; intelligent logistics; research on teaching reforms; integration of industry and education; electronic design competition

0 "引 "言

物流，是供應鏈活動的一部分，其核心就是將商品、服務消費以及相關信息高效、低成本的從產地到消費地的流動。近年來，我國電子商務的交易規(guī)模正在不斷擴大，交易額呈現出逐年上升態(tài)勢。與此同時，雖然物流行業(yè)的發(fā)展速度也隨之得到了提升。但是，該行業(yè)開始面臨事業(yè)瓶頸期，面對“最后一公里”配送問題，許多電商公司都束手無策。如何解決快遞物流行業(yè)“最后一公里”，這將是各家快遞公司的必爭領域。如今隨著無人機技術的應用逐漸成熟，強大的市場需求促進了“無人機＋物流”的發(fā)展，并使得無人機物流成為新的熱門領域，同時也成為了解決快遞“最后一公里”問題利器。因為與人力配送相比，無人機具有智能化、信息化、無人化的特點，配送效率更高，深受運輸、快遞、電商等企業(yè)的關注。2019年4月，中國民用航空西北地區(qū)管理局正式印發(fā)了《西北地區(qū)民用無人駕駛航空器物流配送經營活動管理辦法（試行）》。依據該文件在陜西、甘肅、寧夏、青海等民航西北局轄區(qū)里，250克以上，無人機加貨物150千克以下的無人機可以進行貨物運輸配送的經營性飛行活動。事實上，未來無人機既可在西北4省內大范域的“自由翱翔”，也能在高樓林立的城市中“穿梭自如”，鏈接千家萬戶[1]。目前，餓了嗎、京東、美團、阿里、蘇寧等幾大電商均開始布局無人機末端物流項目，但是，無人機在電商末端智慧物流領域還處于實驗階段，面臨諸多技術、人文、社會等問題尚未解決，因此，該業(yè)務項目并未被全面推廣運行。此外，直接面向無人機物流實踐環(huán)節(jié)的高等教育課程體系還尚未成熟，因此，建立一套該領域產教融合的實踐課程體系，以項目和競賽的方式促進實踐教學，對當前新形勢下的電子信息類本科高校提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育質量，提升學生就業(yè)層次具有非常重要的意義。

1 "以賽促學，厚植“無人機”文化沃土

南京郵電大學深入推進學生分類培養(yǎng)模式改革，資助學生企業(yè)研修，實施“一院一賽”制度，鼓勵學生開展科研和實踐創(chuàng)新，教師學科團隊和學生群體通過參加各類學科實踐創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)大賽將學科鏈、人才鏈和產業(yè)鏈貫通，充分發(fā)揮高校科學研究和人才培養(yǎng)優(yōu)勢，為服務區(qū)域經濟社會發(fā)展提供智力支撐和創(chuàng)新驅動，實現產學研合作共贏，為學校“雙一流”建設助力。近年來，南京郵電大學在無人機課程教育與學科競賽方面積累了豐富的經驗，也收獲了豐碩的成果。多人次、多組隊伍榮獲RoboCup世界杯、江蘇省無人機大賽等國家級、省級重要競賽獎項[2]，其中，不少獲獎項目與無人機智慧物流領域密切相關。此外，研究生支教團的學生們追夢逐航，心系藍天，開展了“郵夢三江源”的無人機飛行系列科普實踐類課程，積極引導青海省三江源民族中學學生投身科學實踐，擴展了他們知識的廣度與深度，幫助學生開闊眼界、增長閱歷，樹立遠大理想，矢志刻苦奮斗；同時，支教團的同學們現場給中學生們演示無人機操作，并讓中學生們直接操控無人機，對無人機進行直接感受。不難看出，“無人機”相關教育有著濃厚的技術氛圍和人文土壤[3]。

2 "“翻轉課堂”加速理論知識向工程意識轉化

采用“翻轉課堂”這種具有顛覆性的創(chuàng)新教學模式，在課前可以通過學校教學平臺發(fā)布教學任務，提醒學生利用視頻講座、聽播客、閱讀功能增強的電子書等公開網絡資源進行自主探索學習，讓他們了解自動化控制、信號傳輸、無人機自主導航等相關技術的基本原理和技術細節(jié)，并在線上相互討論共同感興趣的知識點和共性問題。課堂內，學生能夠更專注于主動的基于無人機相關項目的學習，共同研究解決與物流相關的問題，從而獲得更深層次的理解。教師在課堂上也能有更多的時間與每個學生交流程序調試、工程軟件使用等實操問題[4]。在課后，學生能自主規(guī)劃學習內容、節(jié)奏、風格和呈現知識的方式，并可以提出關于無人機設計項目的要求。教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學生的具體需要和促成他們的個性化學習，其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習，讓他們對所學知識有著更直觀應用場景的體驗。

3 "以賽為練、教賽融合，觸發(fā)學生學習興趣和創(chuàng)新內驅力

"為了真正建立面向產教融合的無人機智慧物流教學課程體系，只有直面產業(yè)需求，尋找問題、發(fā)現問題、解決問題，因此，從無人機的競賽入手，無疑是面向實際應用教學的最佳切入點。學生在準備無人機競賽的實訓過程中，發(fā)現無人機在復雜環(huán)境下飛控手失去對無人機的控制，甚至丟失所有無人機數據鏈路的聯(lián)系。為了克服該問題，學子研發(fā)了一款全程自主導航的無人機引導設備。該設備可以實現對無人機進行遠程控制和導航，避免了無人機遇到各種條件不利的區(qū)域時出現失控、撞墻或者墜毀等情況。該引導器采用了先進的定位技術，采用多源、多頻、多模式的信號反演定位算法，遠程指導的方式，讓無人機能夠安全、準確地完成各種飛行任務。該引導器不但在消防救援、農業(yè)保護等領域有不錯的應用前景，而且該技術的成熟對無人機物流配送起到至關重要的作用。通過引導器的控制，無人機可以實現自動化的運送，提高準確度和運載效率，并且也可以大幅降低人力成本，極大提升了無人機智慧物流的應用價值。此外，城市中無人機物流將面對各類極端的復雜任務環(huán)境，這對飛控手的操控技術、控制系統(tǒng)精度以及設備的穩(wěn)定性都有著很高的要求[5]。而這些要求也正是無人機競賽中重點考核的基礎內容。當然，無人機相關競賽不能復現模擬出所有現實物流場景，但是，通過教賽融合這種思路，能極大拉近課堂與實際應用的距離，學生在競賽中，解決實際問題也能極大激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)造力。因此，切實做好以賽為練、加強理論聯(lián)系實際是邁向產教融合堅實的一步[6]。

4 "理論課與實驗實踐課交替牽引、相互支撐、相輔相成

以無人機為平臺的智慧物流領域所涉及的基本理論知識覆蓋了非常廣泛的學科領域，在電子信息類專業(yè)本科課程中占據很大比重。此外，無人機相關自動控制方向對理論基礎知識要求也非常高。具體來講，無人機飛控技術要涉及：機械工程、圖像識別、無線電信號發(fā)射與接受、人工智能算法、軟/硬件程序編譯等多學科領域的理論基礎和實踐工程知識。因此，應對本科階段的課程設置進行頂層設計優(yōu)化，既能做到理論與實踐緊密結合，又能有所指向、以“理”向“實”，切實做到理論服務實踐的目的。具體課程設置思路以及代表性課程名稱分別如圖1和表1所示。這里需要說明的是，提高實驗實踐課程的重要性并不是降低理論課的基本要求和知識范圍；而是在課程設計時候有明確的實驗配套思路，做到脫虛向實。在本科一、二年級階段，仍然以理論課為主線，其目的是奠基出堅實的理論知識體系，為后續(xù)實驗實踐課程做支撐。在此階段的實驗課程則作為支線，起輔助引導作用，將所學的理論知識指向實驗實踐。例如，在授課《大學物理》的光學相關知識時，以《大學物理》實驗為輔助講解光學成像的原理；在打好《程序語言設計》的理論基礎上，可以在軟件設計實驗中著重強調程序語言在自動控制應用中的實現原理等。該教學方法使得學生在學習基礎知識的同時在心中種下實踐的種子。到了本科二、三年級階段，由于所學課程的性質發(fā)生了變化，逐漸從理論基礎課向專業(yè)基礎課轉變，此時，理論課程和實驗實踐課程的角色定位也應隨之發(fā)生改變。當進入本科三、四年級階段，就將以實驗課程為主線導引，直接將專業(yè)課所學的理論知識直接服務于學科競賽，加強理論知識的實際應用，在實踐中驗證所學知識。例如：可通過《電子綜合設計》實踐課，提出面向智慧物流無人機的設計課題，在《單片機》理論課程中就可將該課題作為重點案例進行講解，這樣既能迅速提高學生的理論實踐能力，也為后期的本科學科競賽以及未來研究生電子競賽起到最佳的鋪墊。該課程設計理念，對理論課和實驗實踐課程之間的協(xié)同作用提出了很高的要求，唯有做到教師間充分交流，課程間彼此兼顧，才能將該課程設計思路發(fā)揮最大化的優(yōu)勢。

5 "其他問題

"以無人機為基礎的智慧物流是一個復雜的系統(tǒng)工程?，F在諸如順豐、京東、阿里、蘇寧、餓了么等電商企業(yè)也都紛紛布局無人機物流產業(yè)，但是仍然處于試運營階段。究其原因，除了工程技術方面的問題以外，在法律、倫理、社會認同度等多個維度上也需要做到充分論證。在法律方面，要考慮到無人機物流過程中高空墜物、無人機撞擊事故帶來的法律糾紛、民事賠償以及商業(yè)保險等諸多方面的問題。同時，頻繁穿梭的無人機物流，必然帶來用戶隱私保護、生活習慣改變等問題。此外，還需要牽涉的無人機物流成本控制和核算、無人機倉儲與管養(yǎng)等問題。因此，面對上述問題，一方面，可以在本科教學階段增設相關法律、人文和經管的選修課；另一方面，可以在電子信息類課程中添加如3D打印技術、增材等無人機智能制造方面的知識內容，全方位做好產教融合教學體系的建立。

6 "總 "結

"面向無人機末端智慧物流實際需求，尋找問題，解決問題。通過對本科階段課程的整體頂層優(yōu)化設計，理論課與實驗實踐課交替牽引、互為支撐，將理論知識逐步引向實踐，做到二者有機結合；采用“翻轉課堂”和教賽融合的教學模式，不僅大幅促進學生的學習興趣和創(chuàng)新能力，而且加速了理論知識的實踐化；最后，針對無人機物流的真正場景所產生的問題，在人文、法律、經管等方面課程設置上也提出了相應的要求。切實做好無人機智慧物流產教融合教學體系的設計和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的改革。

參考文獻：

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[3] 嚴嘉彬，石帆，秦飛飛，等. 面向物流工程的單片機融合光電子教學探究[J]. 物流科技，2022，45（12）：178-180.

[4] 莊育鋒，王松，韋凌云. 郵政工程專業(yè)新工科實踐類課程的改革與探討——以“單片機原理與PLC控制”課程為例[J]. 科技風，2022（30）：104-106.

[5] 蔣志超. 數字孿生在產教融合教學和創(chuàng)新研究中的應用——以深圳某學院為例[J]. 信息技術與標準化，2023（12）：112-117.

[6] 李曉波. 光電傳感器在機場物流領域的應用[J]. 物流技術，2015，34（16）：147-149.

收稿日期：2024-01-10

作者簡介：薛俊?。?983—），男，江蘇如東人，南京郵電大學電子與光學工程學院、柔性電子（未來技術）學院，副教授，博士，研究方向：半導體材料、器件與集成；汪 "金（1992—），男，安徽銅陵人，南京郵電大學電子與光學工程學院、柔性電子（未來技術）學院，副教授，博士，研究方向：寬禁帶半導體材料與器件、自動控制系統(tǒng)；智 "婷（1987—），女，江蘇鹽城人，南京郵電大學電子與光學工程學院、柔性電子（未來技術）學院，副教授，博士，研究方向：半導體發(fā)光器件、顯示系統(tǒng)集成。

引文格式：薛俊俊，汪金，智婷. 面向產教融合的電子設計類教學研究——以無人機末端智慧物流為例[J]. 物流科技，2024，47（23）：182-184.