丁阔，宋高峰
（北方工业大学，北京 100144）
自2017 年2 月以来，教育部积极开展新工科建设，相继形成“复旦共识”“天大行动”“北京指南”三大新工科建设指导文件[1-3]，促进了高等工程教育的改革和发展。新工科首要是对传统工科的改造和升级，指向新一轮的技术革命和产业革命。当前我国在校生人数和毕业生人数较多，存在拔尖创新人才少、人才培养与生产和创新实践脱节等问题，新工科更加侧重培养学生工程实践能力、跨学科能力、创新能力、智能技术应用能力等，以适应新技术、新产业、新经济的发展[4-5]。
摄影测量学是基于对光学摄影机获取的相片进行量测和解译，在无须接触物体本身的情况下通过二维影像重建三维目标，但传统的航空摄影测量难以满足人们对影像数据获取实时性和实效性的要求，而随着无人机技术的不断成熟和广泛应用，以及各类测绘设备如相机、倾斜相机、机载LiDAR 的快速普及，影像获取方式越来越简单、快捷[6-7]。2017 年，无人机测绘技术在地理测绘、数字城市、环境监测等领域开始被广泛应用，迫切需要大量专业人才。因此，无人机测绘技术作为传统摄影测量方法的重要发展和补充，是适应当前行业发展和人才培养需求的一门技术，符合国家新工科发展战略[8-12]。
2.2 统计学教学中的“去数学化” 前已述及，统计学的内核在统计思想，而统计学方法本身呈现给我们的是抽象的数学符号。面向数理功底较差的学生授课时，如何在讲解中，将统计方法“去数学化”显得很重要。所谓的“去数学化”实际就是将统计方法呈现给我们的抽象数学形式，转换成我们易于理解的语言过程。“去数学化”也是对统计方法背后的统计思想的进一步细化和具体化。我们以因子分析为例来说明“去数学化”的重要性。
2021 年，无人机测绘技术专业被列入《职业教育专业目录（2021 年）》，大量高校都开设了无人机测绘相关课程，作为一门新兴学科，其内容新颖，贴近市场前沿，实践性强，且涉及技术范围广，课程发展建设既有很大空间，又面临很多新的困难和挑战，当前仍处于探索阶段[13-15]。本文总结了当前无人机测绘技术课程发展的现状及问题，并就课程改革的方案进行了探讨。
1 无人机测绘技术课程教学现状
1.1 课程设计较为传统
很多高校在无人机测绘专业课程建设方面投入不足，缺乏实验教学平台，在课程设计上仍以课堂讲授为主，且理论教学内容占比较大，即使购买了无人机设备，实践教学中设备使用率仍然较低，学生实践学时较短，无法满足实践教学的实际需求。
根据企业需求合理修改教学内容，将课程内容分为实训篇、建模篇和应用篇三部分（如图1 所示）。实训篇为无人机测绘外业部分的基础，着重介绍无人机基础知识，包括基本概念、系统构成和飞行注意事项等。建模篇侧重摄影测量技术的理论知识及三维实景模型的构建，内容包括解析三角测量、影响特征提取及匹配、数字地面模型的建立，图文并茂，与实践操作环节紧密结合。应用篇以多个实践场景为例，详细介绍无人机测绘技术在诸多行业的应用，并邀请合作企业分享前沿知识和应用案例。
1.2 课程内容较难
当前本课程对于学生综合能力的培养主要集中在无人机飞行操作中的动手能力和倾斜摄影测量理论的学习理解能力，而对于无人机测绘任务分工上的团队协作能力，针对测绘任务及航线规划的独立思考和创新能力，三维建模软件的自主学习操作能力，以及思想道德素质等方面的培养尚显不足。
1.3 考核方式单一
把多轴系统简化成单轴系，把阻转转矩Mf折算至变频电动机轴上为Mr，此时把Mr看作等效的阻转转矩。将计算轴作为计算基准点，以确保系统的功率传输关系和机械总动能一定为折算原则，将系统转动惯量化为两部分：变频电机端转动惯量的和标记为JⅠ；靠低速轴侧的转动惯量之和记作JⅡ[4]，如图2(b)所示。
1.4 能力培养不足
无人机测绘技术所涉及的技术领域较多，学习难度较大，对大学低年级没有其他课程基础的学生来说难度更大，其涉及内容既包括无人机结构、飞行原理、操作及维护等无人机相关内容，又包括摄影测量技术领域的理论知识，以上两部分内容关联较少，缺乏紧密联系，尤其摄影测量技术部分所涉及的理论知识较为枯燥，公式较多且内容极为抽象，如果没有足够的实践体验，会增加学习难度，并使学生降低对本门课程的学习兴趣和热情。
无人机测绘技术对于学生来说兼具新奇性、创新性和前沿性，在新工科背景下应更加突出以产业需求为导向，融合多学科知识，培养综合全面、创新能力突出且适应时代需求的学生，具体包括以下几个方面。
2 无人机测绘技术课程教学改革探讨
头孢哌酮钠/舒巴坦的两种配方比较鲍曼不动杆菌所致肺部感染的疗效……………………… 熊 洁，彭清臻，厉银平，等（2·141）
当前本课程的考核方式主要以实验成绩和报告成绩为主，其中实验成绩主要针对无人机操作实验，该部分成绩缺乏合理有效的评分标准，不够客观真实，且学生在完成实验报告过程中，往往缺乏独立自主的思考，对于实验构想的理解不够深入，实验报告完成质量较低。
2.1 以需求为导向，与企业结合
教师可在授课过程中向学生提供相关资料及深度学习算法代码，适当增加课程的难度和挑战性，在人工智能课程中也可增加无人机模型构建的案例分析，两门课程都属于北方工业大学智能建造学科的重要组成部分，均以智能建造行业的发展为共同导向，在课程交叉教学的过程中，必将拓展学生思维，使学生加深对行业的理解。
本课程与实践结合极为紧密，如果以大量的理论知识辅以少量实验进行教学，则忽略了学生实践和创新能力的培养，且本课程的实践环节设计基本以无人机操作和影像处理为主。无人机操作部分，由于学时及课堂人数限制，学生往往无法熟练掌握操作技巧，且缺乏对航线选取及线路规划的认识。影像处理部分实验，流程类似传统课程实验，由教师讲解实验原理和步骤，学生根据实验指导书进行对照操作，始终处于被动学习状态，无法培养自主思考的能力。
图1 课程内容体系
可以在学校学生会和团委的支持下，成立“无人机协会”，以社团为载体，在全校范围举办学科竞赛，竞赛内容应涵盖无人机飞行、无人机和三维激光扫描模型的建筑物3D 构建，以此激发学生的学习兴趣，以赛促学，以学促行。
2.2 自主性、开放式实验框架
引入翻转课堂和CDIO（Conceive，Design，Implement and Operate，构思—设计—实施—操作）的自主学习教学理念，改变原有的验证式实验方式，构建以学生为主体的开放性实验框架。以三维模型构建实验为例，由教师向各组学生分别安排教学任务，各组任务可侧重不同应用领域，由学生自主设计飞行计划、测量精度、模型构建等，学生在执行过程中会存在一些难度较大的问题，由教师负责引导学生自行交流并解决问题。在传统的实验报告考核过程中，学生始终处于被考核状态，而开放式实验可将考核办法进行修正，由各组学生汇报完成情况，并由其他各组学生对评定成果打分，作为最终成绩的重要组成部分。整个考核过程坚持以学生为中心，锻炼了学生的自主学习能力、解决问题能力、交流沟通能力、演示汇报能力等，可有效提高学生学习的积极性。
2.3 与人工智能技术融合
随着社会的发展，产业之间的互联互通日益密切，新工科推动现有学科的交叉融合，也是未来创新人才培养的趋势。例如，人工智能技术目前已快速融入各个行业，在无人机测绘技术中，无人机影像拼接中的特征点匹配主要就是通过人工智能分层卷积特征进行的，需要对不同深度的卷积特征逐层进行关联性分析，最终完成无人机影像的拼接。同时在很多无人机应用行业领域中，无人机搭载的人工智能技术，通过智能化，来减少人的识别和判断带来的误差，从而提高决策能力。
应明确以产业需求为导向，学校的“供”应该与企业的“需”相适应，借助学校平台优势建立并拓宽与相关无人机应用企业的合作，以无人机三维模型构建人才培养为切入点，与企业开展校企合作，培养人才，企业参与教学大纲、教学计划的制订，在生产认识实习阶段，由教师带领学生到企业参加生产实践。
Simulation on Power System of Offshore Platform with Closed Bus-Tie(s)
治疗后，2组患者的膝关节功能评分较治疗前均显着升高(均P<0.05)，观察组膝关节评分更高于对照组(P<0.05)。见表1。
2.4 虚拟仿真技术的应用
由于实践课程学时有限，实践飞行时间往往用在学生对飞行技巧的掌握上，学生对于测量方案设计、线路规划等方面的知识相对掌握不足。此外，无人机设备往往无法满足所有学生实验，导致学生实验参与度不高，因此，可将虚拟仿真技术引入课程教学设计，解决无人机测绘实验中仪器不足、风险大和容易受到天气影响等问题，并保证了外业飞行实验的质量。
利用虚拟现实技术构建无人机虚拟现实平台有两大优势：一是传统的无人机培训方式，如视频教学模式、培训模式，存在效率低、成本高的问题。通过无人机虚拟平台，教师可以进行无限制的飞行测试，从而提高训练效率，减少训练成本。二是该平台可以帮助研究人员进行深度学习，通过无人机虚拟平台，研究人员可以收集大量的训练数据和图像，能够以低成本的方式为无人机飞行过程中的无人机航路规划提供支持。无人机深度学习虚拟现实系统可以生成大量训练数据，提高人工智能系统的训练效率，有利于工程应用。
3 结语
在新工科建设背景下，无人机测绘技术作为一门实践性很强的前沿学科，应在教学内容上以需求为主导，融合人工智能、虚拟仿真技术，构建多学科融合的知识体系，在教学方法上探索更加自主开放的实验框架，增强学生自主学习能力，开展校企合作，开展多种形式学科竞赛，多主体协同发力，实现对学生自主学习能力和实践技能的强化培养。以上教学改革方案能够提高学生兴趣，激发学生潜能，让学生通过课程学习熟练掌握知识，提高综合能力，最终培养出适应时代需求、综合全面、创新能力突出的人才。
