无人驾驶航空器系统工程专业建设

［摘 要］ 随着社会的不断发展，我国无人机技术也在不断进步，近些年无人机在我国多个领域的应用变得越来越广泛，使得社会对无人驾驶航空器系统工程专业的人才需求变得越来越迫切。基于创新就业导向，探讨了无人驾驶航空器系统工程专业的建设以及教育改革的相关问题，并且从以下几个方面提出了相关建议，为无人机专业建设提供参考：聚焦行业需求，加强实践教学；积极推广校企合作，熟悉新型技术；提高教师实践水平，完善人才培养体系。

［关键词］ 无人驾驶；教育改革；创新就业

［基金项目］ 2022—2024年中国交通教育研究会教育科学研究课题“以创新就业为导向的无人机驾驶航空器系统工程专业建设及教育改革研究”（JT2022YB325）；2022年度中国民航大学校级教育教学改革与研究项目“面向民航强国的无人驾驶航空器系统工程专业人才培养模式探索与实践”（CAUC-2022-C1-001）

［作者简介］ 杨永刚（1978—），男，吉林四平人，工学博士，中国民航大学交通科学与工程学院教授，硕士生导师，主要从事无人机安全研究；杨正全（1977—），男，山东济宁人，理学博士，中国民航大学交通科学与工程学院副教授，硕士生导师，主要从事无人机集群研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）29-0077-04 ［收稿日期］ 2023-06-29

随着无人机技术的不断发展，我国无人机发展前景十分广阔。中国航空综合技术研究所副总工程师舒振杰称，中国在无人智能领域已经掌握了多项核心技术，在高清晰度图像和视频传输、红外成像和激光雷达等方面，我国无人机光学技术已经处于全球领先地位［1］。目前，无人机已经在我国农业、电力、物流配送、环境监测及灾害救援等领域得到应用。随着无人机技术的不断升级和应用场景的不断拓展，未来无人机将会在更多领域得到广泛应用。

无人驾驶航空器系统工程是指利用无人飞行器技术平台，搭载各类传感器和任务设备，用于完成一定任务或功能的飞行器系统。在无人驾驶航空器系统工程专业中，学生除了学习飞行器设计原理、航空电子技术、自动控制原理以及图像处理等基础知识外，还学习到无人机的规章制度、飞行安全管理及飞行器性能评估等专业知识，并通过实践训练和实验课程获得实践技能和实践经验，以确保无人机在实际应用中的安全性和有效性。此外，专业涉及多个学科领域，目标是培养掌握无人机相关理论知识和实践技能的高级工程技术人才，使其能够独立从事无人驾驶航空器系统的设计、测试、运行及日常维护等工作，因此对人才综合素质要求较高，所以我们需要对传统教育思路进行改革研究，以满足目前社会对无人驾驶航空器系统工程专业的人才需求。

由于无人机技术飞速发展及其应用范围不断扩大，无人驾驶航空器系统工程专业的就业前景十分广阔，因此对掌握无人驾驶航空器系统设计、开发与控制的专业人才需求也在增加，其就业领域较为广泛，如：（1）航空航天领域，毕业生可以在航空公司或航空器制造商从事无人机的设计、测试、维护及运营等工作；（2）国防军事领域，毕业生可以在国防科研院所、军队部队或军工企业从事技术研发、系统集成等工作；（3）智慧交通领域，毕业生可以在城市交通管理部门、智能交通企业等机构从事无人驾驶交通系统的开发、测试及运营管理等工作。此外，物流、农业、医疗救援等对人才需求较高，所以这些专业具有良好的就业前景和发展潜力。

在新时代国家推进高等教育改革的新工科背景下，新工科对高级工程技术人才的知识结构交叉融合能力、技术创新能力等提出了更高的要求［2］。因此，无人驾驶航空器系统工程专业强调培养学生专业知识和运用技术相结合的能力、从事无人驾驶航空器飞行控制系统设计与开发、运行组织与保障相关工作的能力及创新能力。

一、目前我国高校无人驾驶航空器系统工程专业相关课程存在的问题

（一）师资力量比较薄弱，教师团队中缺乏专业骨干

2013年我国仅有两所院校设立了与无人机相关的专业，2016年教育部新增了“无人驾驶航空器系统工程”专业。无人驾驶航空器系统工程专业的建设需要教学团队具备相关领域的研究深度和丰富的教学经验，确保教学内容和行业需求紧密结合。目前，我国仅有十余所高校开设了这门专业，但均处于起步阶段，存在的首要问题是师资力量较为薄弱。从事相关理论课程教学的教师主要来自航空航天相关专业和机电类专业，相关实践课程教学的教师更多是来自从事航模运动的教练员或运动员［3］。部分高校没有配置足够数量的资深讲师和教授，存在一定数量的教师水平与质量参差不齐的现象，难以为学生提供更加精准的科学指导和实践经验。

（二）专业课程教材较少，没有全面涵盖前沿新兴技术

由于无人机专业开设时间较短，国内现有配套教材相对较少［4］。目前，我国无人驾驶航空器系统工程专业常见的主要教材包括：《无人机系统设计》《无人机空气动力学与飞行原理》及《飞行器控制分析与设计》等，大多数专著是国外相关书籍的翻译，如《系统工程原理与实践》《系统工程中的实践创造与创新》等。部分高校的课程体系更新换代速度较慢，课程中也没有全面涵盖该领域前沿的新兴技术。

（三）理论和实践课程设置不合理，忽略了与实际应用的紧密结合

部分高校总是注重理论课时的分配，而忽略实践课时，这就使得理论和实践不够统一，在学生还没有进行实践时就已经开始淡忘理论知识。而且对此专业的学生来说，在教学中，需要学习无人机飞行的基础理论，以及各种建模、仿真和控制算法，并且要运用到无人机系统的设计和开发中，进行实际的测试和验证。所以，对此专业的学生来说，理论联系实际是非常重要的。只有懂得如何将理论知识应用于实践中，才能不断地改进和完善无人驾驶航空器系统，更好地了解无人机技术的发展趋势和最新应用，为今后从事相关工作做好充分准备。

二、目前我国高校无人驾驶航空器系统工程专业教学过程中存在的问题及解决方法

（一）存在的问题

从目前来看，传统“无人机”课程主要以教师讲授知识为主，教学过程中缺少开放性和探索性，学生缺乏参与其中的机会，同时也容易使学生在学习中产生枯燥乏味情绪。学生虽然都记住了老师讲授的内容、方法，但缺少实践应用的机会，没有真正地掌握其中要领。

（二）解决方法

教学过程中，要注重调动学生的积极性，通过放映视频和小组讨论等方式，让学生更好地融入课堂；学习中，要注重实践课程的安排，如无人机操控原理与训练、多旋翼无人机自动驾驶系统实践等。鼓励学生利用所学知识参加科研竞赛、创新创业大赛等，锻炼和强化学生的实践能力。

在人才培养机制方面，考虑到无人驾驶航空器系统工程专业阶段性的学习特点，通过基础知识学习、核心课程学习、专业实习及学科竞赛和科学研究等多种方式，从简单到复杂，从基础到专业，形成逐层递阶的多层次的人才培养体系，全面提升学生的创新实践能力，全方位培养学生的协同能力。

三、我国高校无人驾驶航空器系统工程专业教学思路

（一）阐述培养优势及就业前景和就业去向，鼓励学生设定目标

无人驾驶航空器系统工程专业知识体系全面，在教学中注重培养学生的实践能力，开设的主要专业课程都有与其相应的专业实践课程。经过系统化学习、实践，学生能领会且掌握本专业领域的相关知识和技能，在就业及升学中占据主动优势。无人机行业处于蓬勃发展阶段，人才需求量大，就业时薪资待遇较为优厚。

无人驾驶航空器系统工程专业的毕业生就业前景广阔，主要就业方向包括航空航天院所，从事无人机及其他航空器、航天器的研发设计；无人机设计制造企业，从事无人机的设计、测试等；一些无人机技术应用领域，如遥感和航空管理部门等。

（二）学习基础知识，打好专业基础

无人驾驶航空器系统工程专业主要研究无人机的各个组成系统，包括无人机的气动外形、结构系统、自动驾驶系统、导航系统及任务载荷系统等，以及各系统之间的组织协调关系。所学内容涵盖了航空、机械、电子、通信及软件等方面，学生在学习专业课程之前必须打好专业基础。我们可以将无人驾驶航空器系统工程课程设置在大二学期，大一学期开设专业导论，学习和专业相关的基础内容，打好专业知识学习的基础；大二学期开设专业课程，学习专业技能知识，鼓励学生参加学科竞赛；大三学期开设实验技能培训；大四学期学生在教师指导下进行论文的撰写或完成毕业设计等，提高学生的科研能力和学术水平。

（三）专业课程和实践课程并重

专业课程学习中，一方面积极引导学生加强基础知识的掌握，通过实习、实训提高学生自身基础能力；另一方面，通过参加相关学科的全国大学生竞赛锻炼学生的综合实践能力，如全国无人机创新技能大赛、中国国际飞行器设计挑战赛等，鼓励学生积极参与到教师的研究和应用课题中，通过工程项目实践经验丰富自己。同时，加强校企合作，持续推进校企联合培养的人才培养模式，提供专业化实践教学条件，从多方面、多层次培养学生的专业技能、应用技术和创新精神。

四、我国高校无人驾驶航空器系统工程专业教育改革的建议

（一）聚焦行业需求，加强实践教学

无人驾驶航空器系统工程专业是一门具有广泛性、系统性、复杂性的课程，对人才的综合素质要求较高，也具有较高的实践性。所以在教学中，必须重视实践教学环节。例如，为学生配备相关实验室和实验设备，提供实践培训和科研方面的支持，以及增加实践课时，如真机模拟、实验项目环节等，通过实践操作提高学生的技能水平。在理论教学中，通过引入现实案例，紧密结合无人机研究现状和在实际中的应用，引导学生对目前无人机研究领域的热点问题和关键技术进行思考和探讨。

教师在教学中引入创新创业教育，启发学生的创业意识，锻炼学生的创业能力。教师团队定期指导无人机专业的学生投入创新创业实践活动，积极引导学生参加各种大学生创新创业竞赛，鼓励学生利用所学知识研发出更加实用的无人机产品。

随着无人机应用范围不断扩大，对相关专业人才的需求也在不断增长。为了更好地满足行业发展需求和社会对人才的需要，我们应把教育目标和行业需求紧密结合，调整课程设置，注重培养学生的实践能力，让学生具备更强的适应能力和竞争力。

（二）积极推广校企合作，熟悉新型技术

校企合作、产教融合是专业发展保持与时俱进、提升专业人才培养质量的重要保障［5］。对于无人机专业来说，产业环境变化非常迅速，与相关航空航天企业、科研院校及相关部门建立合作交流机制是双赢模式，也是其教学改革和培养学生实习就业能力的重要环节，这可以让高校和企业间相互促进、共同发展，同时达到产学研结合、人才培养与技术创新的积极互动。目前，我国高校无人驾驶航空器系统工程专业与企业间的合作日益紧密，越来越多的高校开始通过与企业合作完善教学体系，实现产学研紧密结合，为学生未来就业打下良好基础。

校企合作能够为无人机专业的学生提供更多实践机会，巩固理论知识，提升实践能力和技能水平，弥补缺少实践机会的不足。部分高校陆续与无人机相关企业建立联合实习基地，一些企业专门为大学生开设相关实习和创新创业计划等，更好地增强了学生的实践能力。通过在企业的实践，也能够培养学生的创新能力、团队协作能力及沟通能力等综合素质，并且校企合作也能够让学生更熟悉行业背景、了解行业需求和发展趋势，让学生所学能够更加贴近实际应用。

（三）提高教师实践水平，完善人才培养体系

无人驾驶航空器系统工程专业需要理论型教师和实践型教师，理论型教师为学生讲授课程理论内容，实践型教师引导学生进行实践研究，培养学生的综合能力。这要求教师具备较高的实践能力，教师需要具备扎实的理论基础和广泛的实践经验，需要熟悉无人机的设计、制造、操作及维护等方面的知识，同时还要关注行业前沿动态和科技发展趋势，为学生提供全面指导，在学生尽可能独立思考的基础上培养学生的自主学习能力。