趙啟鳳 路向陽 余發(fā)軍 房澤平

摘? 要 對中原工學院無人機專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培養(yǎng)方案進行探討。中原工學院無人機專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)體系主要包括構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系，搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)實踐平臺，制定相關的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)目標，以及提供相應的提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的措施。期望通過本培養(yǎng)方案能夠培養(yǎng)出符合社會需求的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型無人機方面的人才。

關鍵詞 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);無人機;實驗室;KAB;虛擬仿真系統(tǒng)

中圖分類號：G645? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）22-0051-04

Exploration on Training Scheme of Innovation and Entrepre-neurship Ability of College Students Majoring in UAV//ZHAO Qifeng， LU Xiangyang， YU Fajun， FANG Zeping

Abstract The training scheme of innovative entrepreneurship edu-cation for unmanned aerial vehicle （UAV） specialty is discussed. The

training system of innovation and entrepreneurship ability includes

the construction of innovation and entrepreneurship education curri-culum system， the establishment of innovation and entrepreneurship training practice platform， the formulation of relevant innovation and

entrepreneurship training objectives， and the provision of correspon-ding measures to improve innovation and entrepreneurship ability. It

is hoped that innovative and entrepreneurial UAV personnel can be trained to meeting the needs of the society.

Key words innovation and entrepreneurship; UAV; virtual simula-tion system; lab; KAB

1 前言

隨著無人機的應用范圍越來越廣泛，社會需求也越來越大，但是無人機相關人才存在很大的缺口，因此，很多高校開設了與無人機相關的專業(yè)。中原工學院也于近年開設了無人機專業(yè)。無人機技術的發(fā)展離不開具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的專業(yè)人才，如何提高學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力以適應社會的需求是個需要研究的問題。

2015年的政府報告發(fā)布以后，“萬眾創(chuàng)新，大眾創(chuàng)業(yè)”成為熱門詞匯，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)在我國得到大力提倡與鼓勵。社會的發(fā)展與進步對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的要求越來越高，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的模式和內(nèi)容也隨著改革的進程不斷發(fā)展和完善，并逐步與經(jīng)濟社會發(fā)展相適應。當前，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育成為高校的一個熱點，很多高校在探索提高無人機專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的途徑，并試圖建立高效的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式[1-4]。積極探索無人機專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)模式，對于培養(yǎng)適應未來經(jīng)濟發(fā)展的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才具有重要的現(xiàn)實意義。本文對中原工學院無人機專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)模式進行深入探討，并提出相應的方案。

2 構(gòu)建合適的課程體系

課程的安排? 目前，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學科體系建設尚不完善，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程標準不統(tǒng)一，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程同其他課程之間的邏輯性，以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程內(nèi)部的邏輯性亟待理清。很多院校并沒有完整的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系和課程體系。為了培養(yǎng)無人機專業(yè)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，本專業(yè)嘗試建立一個初步的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系，以實踐為主，會隨著以后的實踐不斷調(diào)整。無人機專業(yè)的學生除了學習本專業(yè)的相關理論知識，還要學習有關創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面的理論知識，并且要有意識地引導他們提高創(chuàng)新能力，促進創(chuàng)業(yè)意識。本專業(yè)初步設計的課程體系主要包括“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導”“課外實踐與就業(yè)（1，2，3）”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐”“研究訓練”等。其中，“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導”主要內(nèi)容是進行相關創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論指導，“課外實踐與就業(yè)（1，2，3）”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐”和“研究訓練”的主要內(nèi)容是進行相應創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐。

課程的主要內(nèi)容? “大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導”主要是關于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的理論知識，在第二學期開設。本課程的教學內(nèi)容嘗試引入KAB（Know about Business）創(chuàng)業(yè)教育項目，這是國際勞工組織設立的對廣大就業(yè)需求者進行創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)業(yè)方法和創(chuàng)業(yè)技能培訓的世界性公益項目，核心內(nèi)容是國際勞工組織為培養(yǎng)大中學生的創(chuàng)業(yè)意識、能力而研發(fā)和推廣的創(chuàng)業(yè)教育課程。其意義在于培養(yǎng)具有開創(chuàng)性的個人，這類人才應具有創(chuàng)業(yè)能力、冒險精神、獨立工作能力、管理能力等。

KAB課程共設置八個教學模塊，每個教學模塊都有特定主題又彼此聯(lián)系[5]。這八個模塊分別是：什么是企業(yè);為什么要發(fā)揚企業(yè)精神;什么樣的人能成為創(chuàng)業(yè)者;如何成為創(chuàng)業(yè)者;如何找到一個好的企業(yè)想法;如何組建一家企

業(yè);如何經(jīng)營一家企業(yè);如何撰寫商業(yè)計劃書[5]。通過這八個模塊的學習，大學生可以培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，為以后的創(chuàng)業(yè)種下一粒種子，在合適的時候它會生根發(fā)芽。

下面介紹具體的實踐課程安排，主要是讓學生走向社會，熟悉技術的發(fā)展和社會的需求。

“課外實踐與就業(yè)（1）”在第二學期期末，即大一暑假進行，組織學生去無人機公司參觀，看看公司生產(chǎn)的無人機的型號，了解無人機的市場和需求。

“課外實踐與就業(yè)（2）”在第四學期期末，讓學生在相應的無人機公司進行兩周的實際訓練，組裝無人機，詳細了解無人機的組裝流程，熟悉無人機的各個模塊，掌握無人機各個模塊的工作原理，并對自己組裝的無人機進行試飛。

第五學期有一個“研究訓練”，培養(yǎng)學生做科研的能力，提高學生的創(chuàng)新意識，讓學生在指導教師的指導下進行無人機相關的科研項目的簡單研究，學習一些科研方法，激發(fā)學生的學習積極性，提高創(chuàng)新能力。

“課外實踐與就業(yè)（3）”在第六學期期末，也是大三的暑假，這個時候?qū)W生對專業(yè)基礎理論知識已經(jīng)學習得差不多了，需要自己設計一個滿足一定功能的無人機。

“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐”要求根據(jù)社會相應的需求，設計相應的產(chǎn)品出來。

3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺的建設

硬件設備? 為了使學生有足夠的動手實踐機會，實驗室配備許多無人機相關的實驗設備。實驗室現(xiàn)有的實驗設備包括多旋翼無人機開發(fā)套件、無人直升機、智能航拍飛行器、無人機地面站、衛(wèi)星導航平臺、高級飛行器三自由度姿態(tài)算法驗證系統(tǒng)等。實驗室既可以進行一些簡單的實驗，如無人機組裝、控制無人機飛行，也可以進行無人機航拍，還可以進行衛(wèi)星導航相關的實驗。同時可以進行一些復雜的實驗，讓學生編程控制無人機的飛行，規(guī)劃無人機的路徑以及完成其他一些復雜的功能。實驗室為開放實驗室，既可以進行教學實驗，也可以讓學生在課余時間進行各種實驗。通過大量的自主實踐激發(fā)學生學習的興趣，提高解決問題能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

虛擬平臺? 當前無人機技術發(fā)展很快，無人機的種類很多，實驗室如果購置大量無人機設備也不現(xiàn)實。同時，由于學生初次接觸無人機，特別是初次進行無人機飛行，操作失誤可能會導致無人機損害甚至完全失去功能，因此，無人機設備損壞率較高。為了減少損耗，需要學生在無人機飛行訓練之前熟悉無人機的各種操作。另外，由于場地天氣或者時間的限制，進行無人機飛行訓練會受到一定影響。

為了解決這些問題，本專業(yè)基于虛擬現(xiàn)實技術建立了無人機飛行仿真系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實實驗室。虛擬現(xiàn)實（VR，Virtual Reality）也稱虛擬實境或靈境，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)，是由多種科學技術綜合發(fā)展起來的計算機領域的最新技術，由計算機生成實時動態(tài)的三維立體逼真圖像，通過圖形技術生成視覺、聽覺、觸覺等感知。在多感知的三維虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設備，同虛擬環(huán)境進行互動，身臨其境地與之進行交互仿真和信息交流。

該實驗室的虛擬仿真系統(tǒng)集飛行仿真教學、實訓、驗證和演示匯報功能于一體，是以沉浸式顯示和實時交互應用為導向的虛擬現(xiàn)實實驗室系統(tǒng)和科技創(chuàng)新平臺，是可以實現(xiàn)無人機飛行仿真、地理空間可視化、飛行器可視化教學與科研應用的沉浸式虛擬現(xiàn)實實驗室系統(tǒng)。系統(tǒng)總體組成包括圖像生成與渲染系統(tǒng)、AR/VR子系統(tǒng)、無人機飛行仿真平臺、虛擬仿真軟件平臺、沉浸式顯示系統(tǒng)、六自由度三維交互系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等，是一個綜合性沉浸式虛擬仿真實驗室系統(tǒng)環(huán)境。

該虛擬仿真系統(tǒng)的主要功能模塊包括三維地景生成與顯示、基礎自然環(huán)境仿真等，功能包括：數(shù)據(jù)融合功能，支持第三方CAD建模軟件或GIS平臺構(gòu)建的三維模型，如城市、鄉(xiāng)村與交通、水利、能源等行業(yè)的三維基礎設施模型，并精確布局定位;可視化場景編輯功能，可對場景進行實時編輯和場景參數(shù)的設置、修改，并可以保存成配置文件;天氣環(huán)境功能，實現(xiàn)常見的地球天氣和氣象環(huán)境系統(tǒng)模擬，如陰、晴、雨、雪、霧等常見天氣現(xiàn)象和氣象環(huán)境模擬。本系統(tǒng)同時支持無人機專業(yè)的有關應用教學，如模擬飛行仿真、無人機拆裝訓練、無人機飛行仿真等。

4 利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

動手能力和創(chuàng)新能力的逐步提高? 按照課程體系規(guī)劃，在每個時間階段進行相應訓練，以提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。無人機專業(yè)在大一時期的課程主要是一些公共課，并沒有相關的專業(yè)理論課程，所以大一時期主要是熟悉無人機的一些基礎知識。在大一第二學期期末有“課外實踐與就業(yè)（1）”，組織學生去相應的無人機公司參觀，看看公司生產(chǎn)的無人機的型號，了解無人機的市場和需求;然后利用無人機飛行仿真系統(tǒng)熟悉無人機飛行操作，要熟悉無人機遙控器的操作，熟悉遙控器上的各個功能，能在無人機行仿真系統(tǒng)熟練地操縱無人機飛行;再進行實物的操作，這樣學生初次進行無人機飛行時可以降低對相應設備的損害率。

在大二會有一些專業(yè)基礎課，主要有電路、模電、數(shù)電、空氣動力學、無人機概論等課程。通過這些基礎的學習，學生掌握了必要的電路和電子方面的知識，可以對無人機各個模塊進行詳細了解。大二的第二學期期末有“課外實踐與就業(yè)（2）”，本次實踐是進行兩周的實際組裝無人機訓練，詳細了解無人機的組裝流程，熟悉無人機的各個模塊，并且掌握無人機各個模塊的工作原理，對自己組裝的無人機進行相應的試飛。在組裝實物之前，需要在虛擬平臺上熟練完成無人機組裝。這樣先虛擬后實物，能夠極大地提高無人機的組裝效率以及正確率。

在整個大三，專業(yè)理論知識已經(jīng)學習得差不多了，大三第二學期期末的“課外實踐與就業(yè)（3）”就是要求學生利用所學知識對無人機進行二次開發(fā)，自己設計一個滿足一定功能的簡單的無人機。

大四的第一學期主要是“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐”。這時本專業(yè)的主要課程基本已經(jīng)學完，學生已經(jīng)掌握足夠的理論知識，同時經(jīng)過前面的訓練，創(chuàng)新能力也得到提高?！皠?chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐”要求學生在一個學期內(nèi)設計一個有一定創(chuàng)新的相對復雜的無人機產(chǎn)品。

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)? 以任務為導向，促進學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。無人機應用比較廣泛，在森林防火、航拍、農(nóng)林業(yè)植保、公共安全等領域都得到廣泛應用。未來，無人機還有可能大規(guī)模地應用于物流，這就涉及無人機的路徑規(guī)劃問題。利用無人機飛行仿真系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實實驗室虛擬系統(tǒng)，學生可以設計相關場景，然后進行路徑規(guī)劃。如森林火災預防，學生可以利用無人機虛擬仿真系統(tǒng)的地形地貌生成功能，形成森林場景，然后設計相應的路徑，讓無人機實時監(jiān)測森林情況，并且不斷把航拍的數(shù)據(jù)傳送到地面站。這類任務需要學生建立虛擬場景，進行路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理。如果在虛擬平臺上能夠完成任務，那么就可以把相應的算法移植到無人機進行實際飛行，以驗證在虛擬平臺上相關設計思路的正確性，提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

對于其他一些應用場景，設計相應的任務目標，要求學生自己獨立完成。同時鼓勵學生利用無人機虛擬平臺設計出有創(chuàng)意的產(chǎn)品，去參加無人機大賽，如“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。通過參加競賽提高學生學習興趣，提高動手能力和創(chuàng)新能力。還可以讓學生定期去一些無人機公司參觀，了解無人機市場最新發(fā)展、最新需求以及無人機最新產(chǎn)品，然后在無人機虛擬仿真系統(tǒng)設計出相應的產(chǎn)品來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。也可以要求學生提出自己的想法，設計出適合社會需求的新產(chǎn)品。

創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)? 現(xiàn)在的理工科專業(yè)教育對創(chuàng)業(yè)這方面的教育比較缺乏，學生即使有很好的創(chuàng)意，由于缺少創(chuàng)業(yè)相關的知識，幾乎沒有什么創(chuàng)業(yè)意識。而KAB教育則可以填補這個空缺。課程體系中的“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導”主要是關于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的理論知識，主要是講KAB教育相關的內(nèi)容。KAB課程對什么是企業(yè)和企業(yè)精神以及如何創(chuàng)業(yè)這方面的知識都有詳細介紹。通過KAB課程的學習，學生可以了解一些關于創(chuàng)業(yè)的初步知識，了解企業(yè)是怎么運行的、怎么創(chuàng)業(yè)。同時為學生提供創(chuàng)辦和經(jīng)營小企業(yè)所需的基本知識和技能，提高就業(yè)能力。鼓勵學生利用實驗室的無人機進行二次開發(fā)，然后對外進行商業(yè)服務，比如無人機編隊飛行，組成各種圖案，或者對社會上的各種活動進行航拍，以及其他的商業(yè)無人機演出等。

5 具體措施

導師制? 為了培養(yǎng)學生的合作和團隊精神，以及提高學生的創(chuàng)新能力，在大一時就開始對一部分學生進行分組，讓他們參與本專業(yè)教師的科研項目，把任務分解到每個小組，團隊自己進行任務的再次分配，成員之間分工協(xié)作。團組成員一起學習、查找資料，提供解決問題的方案，一起努力解決問題。通過團隊成員的分工合作，保證項目的完成。指導教師每周召開一次例會，匯報項目進度，包括遇到的問題和完成的任務以及下一步要解決的問題。指導教師負責指導學生怎么進行研究，怎么查找文獻，對學生的科研能力進行相應的訓練和提高。讓學生通過參與科研項目，提高動手能力、專業(yè)技能以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

鼓勵創(chuàng)業(yè)? 隨著大學教育的普及，每年畢業(yè)的大學生越來越多，導致大學生就業(yè)的壓力越來越大，國家鼓勵大學生自主創(chuàng)業(yè)。大學生自主創(chuàng)業(yè)不僅可以解決自身的就業(yè)問題，也可以為社會提供一些就業(yè)崗位。因此，平時就應充分利用網(wǎng)絡技術，通過各種傳播途徑宣傳創(chuàng)業(yè)對學生、社會和國家的意義，為學生提供一些創(chuàng)業(yè)的信息，讓學生積極主動投身于創(chuàng)業(yè)中，鼓勵學生在校期間進行創(chuàng)業(yè)。如果學生在校期間創(chuàng)業(yè)，一些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關課程可以免修，并且可以給予一定的榮譽獎勵。

強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面的師資力量? 目前，無人機專業(yè)都是專業(yè)課教師，有關創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面的師資比較缺乏，所以需要對教師進行相應培訓。對教師進行全面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論知識培訓和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培訓，并且派教師去企業(yè)一段時間，學習企業(yè)經(jīng)營管理知識。當然，單純的校內(nèi)教師可能說服力還不夠，所以要邀請一些企業(yè)的相關人員作為學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的導師，對學生進行言傳身教。尤其是一些成功的企業(yè)家的成功案例，可以更好地激發(fā)大學生的自主創(chuàng)業(yè)興趣?？傊?，校內(nèi)的專職教師和校外的企業(yè)導師要相互配合，共同提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

6 結(jié)語

隨著國家對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重視，社會對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的要求越來越高，越來越多的高校開始重視創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。由于無人機技術發(fā)展很快，應用范圍越來越廣，對于無人機專業(yè)來說，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育更是十分重要。只有具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的學生，才能適應這個社會的發(fā)展。中原工學院無人機專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的培養(yǎng)方案主要包括：構(gòu)建合適的課程體系，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)提供相應的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論支撐——在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論教育中引入KAB教育理論，為學生提供相應的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識;搭建相應的實驗平臺，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)提供實踐保證——功能強大的無人機虛擬仿真系統(tǒng)可以提供各式各樣的實驗;設計培養(yǎng)目標，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供目標——通過制定每個時間階段的目標，推動學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的提高;制定相應的措施，激勵學生創(chuàng)業(yè)——通過制定相應的政策，引導更多學生投身于創(chuàng)業(yè)之中。該創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)方案可以有效提高中原工學院無人機專業(yè)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，希望能為相關專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供借鑒。

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