摘 要： 教學(xué)無人機(jī)作為有效的輔助工具，以其快速移動、空中懸停、多角度航拍等功能，在輔助現(xiàn)場教學(xué)、遠(yuǎn)程互動課堂教學(xué)和構(gòu)建本土數(shù)據(jù)庫中發(fā)揮積極的作用。教學(xué)無人機(jī)在協(xié)助師生獲取多維度資料，調(diào)動學(xué)生參與課堂、課外學(xué)習(xí)的主動性，提升學(xué)生應(yīng)用技能等方面效果顯著，在景觀設(shè)計課堂教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)過程和教學(xué)組織中效果突出。

關(guān)鍵詞： 教學(xué)無人機(jī) 現(xiàn)場教學(xué) 課堂效果

現(xiàn)代化教學(xué)手段具有提高教學(xué)效率、改進(jìn)教學(xué)的活動方式、拓展教學(xué)時間的維度等功能[1]。信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的全面應(yīng)用，必將促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法和教學(xué)模式的深刻變革[2]。教學(xué)無人機(jī)是新的教學(xué)輔助手段，具有移動速度快、空中懸停性能優(yōu)異、多角度航拍及在4G通信技術(shù)的支持下可以遠(yuǎn)程共享圖像的功能，成為現(xiàn)場教學(xué)、野外調(diào)研、遠(yuǎn)程監(jiān)測等教學(xué)活動的最佳輔助性工具。無人機(jī)進(jìn)入課堂教學(xué)必將給提高高校課堂教學(xué)效率、改進(jìn)教學(xué)組織獲得方式、拓展師生互動學(xué)習(xí)方式、培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力帶來顯著的變化。筆者結(jié)合教學(xué)無人機(jī)引入景觀設(shè)計課程的兩年經(jīng)驗，對無人機(jī)影響改進(jìn)課堂教學(xué)的實效進(jìn)行分析。

一、教學(xué)無人機(jī)的課堂需求

教學(xué)無人機(jī)能夠有效地輔助現(xiàn)場教學(xué)活動，不僅能提高學(xué)生動手能力、豐富景觀教學(xué)資料庫，還能改變學(xué)生觀測角度、提升學(xué)生觀測高度、改變現(xiàn)場教學(xué)移動速度、到達(dá)學(xué)生難以到達(dá)的地點(diǎn)，為課堂教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)提供更豐富的觀測內(nèi)容，打造互動課堂最佳輔助工具。

1.教學(xué)無人機(jī)的規(guī)格需求。無人機(jī)教學(xué)平臺由四旋翼直升機(jī)機(jī)體、機(jī)器人著陸機(jī)構(gòu)及地面控制站三個部分構(gòu)成[3]，其航拍的藝術(shù)性效果往往是地面拍攝無法實現(xiàn)的[4]。目前市面上無人機(jī)種類繁多，價格區(qū)間較大，大致可分為四種類型，即玩具型無人機(jī)、一般用途型無人機(jī)、專業(yè)型無人機(jī)和特種無人機(jī)，玩具型無人機(jī)在200元—2000元之間，一般用途型無人機(jī)價格在3000元—9000元之間，專業(yè)無人機(jī)需要10000元—30000元之間，特種無人機(jī)價格高昂。教學(xué)使用介于一般用途和專業(yè)用途之間，可根據(jù)教學(xué)經(jīng)費(fèi)選擇不同價位，選擇價位6000元-12000元的無人機(jī)基本能滿足教學(xué)需求。教學(xué)無人機(jī)使用性能要求方面，續(xù)航能力在20分鐘及以上，飛行控制范圍1000米及以上，攝影像素1200萬及以上，視頻錄制像素2K及以上，支持多機(jī)聯(lián)動、協(xié)同拍攝（即一個人控制飛行一個人控制拍照）、操控系統(tǒng)良好的四旋翼及以上機(jī)型即可。

2.教學(xué)無人機(jī)的課程需求。教學(xué)無人機(jī)主要使用于新聞傳媒、體育舞蹈、土木建筑、園林園藝、藝術(shù)設(shè)計和景觀設(shè)計等需要現(xiàn)場教學(xué)要求較高的專業(yè)。教學(xué)無人機(jī)需求領(lǐng)域主要包括構(gòu)建本土教學(xué)數(shù)據(jù)庫、輔助現(xiàn)場教學(xué)和遠(yuǎn)程互動課堂教學(xué)三個方面。首先，構(gòu)建本土數(shù)據(jù)庫。構(gòu)建本土教學(xué)數(shù)據(jù)庫主要是預(yù)先對教學(xué)需求對象進(jìn)行拍攝及處理，成為課題教學(xué)第一手資料，為學(xué)生提供個性化教學(xué)數(shù)據(jù)，比網(wǎng)上收集影音圖片等具體、更生動、更符合學(xué)生情感需求，教師可以根據(jù)自己構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行本土案例教學(xué)活動。其次，輔助現(xiàn)場教學(xué)，在現(xiàn)場教學(xué)組織學(xué)生移動的效率低、速度慢、視角窄，無人機(jī)可以發(fā)揮快速移動、空中懸停、多角度觀測優(yōu)勢，成為現(xiàn)場教學(xué)得力的輔助工具，它可以將采集的動態(tài)數(shù)據(jù)實時分享給現(xiàn)場同學(xué)，滿足學(xué)生現(xiàn)場教學(xué)高效率、高質(zhì)量的需求。再次，遠(yuǎn)程互動課堂教學(xué)。教師和學(xué)生在課堂，無人機(jī)操控人員通過遠(yuǎn)程共享設(shè)備，將現(xiàn)場景觀、事件、過程通過實時動態(tài)的方式傳輸?shù)秸n堂屏幕上，讓學(xué)生在課堂即可遠(yuǎn)程觀測現(xiàn)場情況，對景物、事件及變化過程進(jìn)行動態(tài)研判分析。

3.無人機(jī)拍攝的氣象需求。雖然無人機(jī)飛行對環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)、對氣象條件要求不高，但攝像效果對氣象有移動要求，因此根據(jù)教學(xué)需求不同，對教學(xué)無人機(jī)飛行拍攝氣象要求有一定差異。首先，素材采集拍攝類對氣象要最高。素材采集型對天氣要求很高，盡可能在無風(fēng)、晴朗、光線適度的情況下，對需要采集景觀進(jìn)行多角度、多頻次的視頻和圖片采集，保證擁有最佳效果，為構(gòu)架景觀教學(xué)素材庫建設(shè)提供最佳狀態(tài)視頻、圖片資料，但特殊景觀拍攝除外（如云海、麥浪、煙雨古街等），同時素材采集飛行拍攝還需要大量后期處理，主要在課余時間完成拍攝、后期處理，供課堂使用。其次，現(xiàn)場觀摩性拍攝氣象要求較低，現(xiàn)場觀摩性拍攝主要應(yīng)用于現(xiàn)場教學(xué)，由于現(xiàn)場教學(xué)實踐固定，對氣象選擇余地小，只要能滿足無人機(jī)飛行拍攝的基本條件，即可進(jìn)行飛行拍攝，但拍攝效果和最佳效果有一定差距，也能滿足現(xiàn)場教學(xué)需求。再次，遠(yuǎn)程互動教學(xué)對氣象要求介于二者之間，遠(yuǎn)程互動教學(xué)既可以傳輸實時動態(tài)數(shù)據(jù)，又可以傳輸預(yù)先拍攝影音資料。定時傳輸?shù)念A(yù)先拍攝的影音資料，在預(yù)先拍攝時，盡可能選擇最佳攝影氣象條件，需要選擇拍攝時機(jī)和條件，而實時動態(tài)數(shù)據(jù)則難以選擇氣象條件，滿足基本飛行拍攝條件即可。

二、教學(xué)無人機(jī)應(yīng)用的課堂效用

對景觀設(shè)計課程而言，教學(xué)無人機(jī)不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生動手能力，還能活躍課題形式、豐富教學(xué)內(nèi)容和滿足教學(xué)改革需求。

1.新穎教學(xué)形式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，高校學(xué)生處在18歲—22歲，學(xué)習(xí)興奮程度和興趣有密切關(guān)系，對新鮮事物感興趣，將無人機(jī)引入教學(xué)課題，引起學(xué)生濃厚的興趣。首先，學(xué)生對無人機(jī)本身有濃厚的興趣，包括無人機(jī)款式、構(gòu)成、基本性能均能引起興趣。其次，學(xué)生對無人機(jī)操控有極濃厚的興趣，學(xué)生希望自己有操控?zé)o人機(jī)的經(jīng)驗，希望自己能更好地操控?zé)o人機(jī)，操控?zé)o人機(jī)的新奇興趣超過學(xué)生玩手機(jī)的興趣，學(xué)生都希望有較多操控?zé)o人機(jī)的機(jī)會，展示操控?zé)o人機(jī)的個人技巧。再次，學(xué)生對無人機(jī)拍攝內(nèi)容十分感興趣，無人機(jī)拍攝內(nèi)容生動、活潑、具體、互動性強(qiáng)，比網(wǎng)絡(luò)上搜尋的網(wǎng)上視頻、圖片資料更吸引人。特別是自己采集、處理的數(shù)據(jù)運(yùn)用到課堂教學(xué)中，會引起學(xué)生極濃厚的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生更愿意分組采集景觀數(shù)據(jù)并應(yīng)用于課堂教學(xué)。學(xué)生對景觀設(shè)計課程產(chǎn)生極濃厚的興趣，每次上課都抱有較大的期待，希望景觀設(shè)計課程有更多的驚喜。同時，學(xué)生還會形成較高的專業(yè)認(rèn)同感、優(yōu)越感，認(rèn)為本專業(yè)比其他專業(yè)好。

2.自制教學(xué)案例提高學(xué)生動手能力。影響案例教學(xué)滿意度的因素主要是本土化案例比重偏低[5]，提升課堂滿意度需要提升本土教學(xué)案例的比率。通過教學(xué)無人機(jī)構(gòu)筑本土化案例平臺，既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對教學(xué)的滿意程度，又可以讓學(xué)生參與本土數(shù)據(jù)庫建設(shè)、自制教學(xué)案例，提高學(xué)生的動手能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。首先，提高學(xué)生飛控、拍攝能力。在本土數(shù)據(jù)庫素材拍攝過程中，培養(yǎng)一批飛控技能強(qiáng)、拍攝能力強(qiáng)的學(xué)生，讓學(xué)生配合完成無人機(jī)飛控和拍攝，給學(xué)生規(guī)定任務(wù)、講清楚要求，讓學(xué)生自選素材進(jìn)行拍攝，可以普遍提高學(xué)生的動手能力。其次，提高學(xué)生后期處理能力。培養(yǎng)一組圖片處理能力強(qiáng)、一組視頻處理能力強(qiáng)的同學(xué)，讓他們進(jìn)行后期圖片處理和視頻編輯，形成效果較好、質(zhì)量較高、景觀獨(dú)特的影音圖片，豐富本土景觀數(shù)據(jù)庫。再次，提高學(xué)生交互軟件操作能力。培養(yǎng)一組交互軟件應(yīng)用能力強(qiáng)的同學(xué)，參與現(xiàn)場教學(xué)和遠(yuǎn)程互動教學(xué)的交互軟件調(diào)適和應(yīng)用之中，使之具備較強(qiáng)的軟件應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

3.提高學(xué)生現(xiàn)場景觀規(guī)劃設(shè)計能力。學(xué)生通過對同一景觀多角度觀測，有利于更直觀、更全面、更具體地了解景觀設(shè)計。首先，有利于提高學(xué)生臨摹設(shè)計能力。通過無人機(jī)航拍，獲取景區(qū)典型案例，讓學(xué)生進(jìn)行臨摹性設(shè)計，可以快速提高學(xué)生的景觀基礎(chǔ)設(shè)計能力，讓零美術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)生迅速掌握景觀設(shè)計圖的繪制（如圖1）。其次，有利于提高景觀改進(jìn)設(shè)計能力。利用無人機(jī)進(jìn)行航拍快速獲取景區(qū)景觀全貌，可以通過對其園路、綠植、建筑、地形等進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生可以直觀地了解景區(qū)設(shè)計可借鑒之處，對該景區(qū)進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計，就有了較高的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。再次，有利于對未開發(fā)區(qū)域景觀模擬設(shè)計。如對山體類景區(qū)進(jìn)行道路設(shè)計，借助無人機(jī)的空中勘察，可以十分輕松地到達(dá)人們難以達(dá)到的地方，從空中多角度勘察，能更好地進(jìn)行游步道的位置、走向、沿途風(fēng)景的設(shè)計。如對園林植被景觀設(shè)計時，利用無人機(jī)進(jìn)行垂直俯拍，可以預(yù)判未來5年植物樹冠的直徑、覆蓋率、株植生長關(guān)系等。

三、教學(xué)無人機(jī)的課堂改變

景觀設(shè)計課程引入無人機(jī)教學(xué)，對教師課前準(zhǔn)備提出更高的要求，教師需要提前策劃、認(rèn)真準(zhǔn)備課堂內(nèi)容，才能提供動態(tài)數(shù)據(jù)，改變PPT+網(wǎng)絡(luò)視頻的局面，促使教師投入更多精力。

首先，教學(xué)內(nèi)容讓課堂更生動活潑。在傳統(tǒng)PPT+視頻教學(xué)中，教師使用的材料絕大部分是網(wǎng)絡(luò)收集而來的二手圖片、視頻資料，在資料使用過程中存在諸多問題，學(xué)生對景觀設(shè)計課題教學(xué)興趣不夠濃厚。但無人機(jī)進(jìn)入課堂教學(xué)，教師在備課過程使用大量無人機(jī)航拍的圖片、視頻，用自己的角度展示身邊景觀的品質(zhì)、類型、特色等。大量一手資料使得課堂教學(xué)質(zhì)量有較大提升，學(xué)生對課題教學(xué)的興趣迅速提高。

其次，改善課程準(zhǔn)備偷工減料情況。在基礎(chǔ)理論課教學(xué)中，可以一個教程、一個教案、一份PPT用幾年，應(yīng)用性課程教學(xué)這種做法就是偷工減料，甚至?xí)`人子弟。但是，目前應(yīng)用性課程備課教學(xué)中教學(xué)偷懶情況還較多存在，如何改變教學(xué)偷懶情況呢？需要借助科技手段和監(jiān)督機(jī)制。無人機(jī)教學(xué)資料強(qiáng)調(diào)本土性、動態(tài)性和實時性，即使用的材料都是身邊的景觀材料，身邊景觀的變化師生都能看得到，如果老師使用老舊一手資料就會造成課題上的尷尬。這樣就促使教師不斷更新視頻、圖片資料內(nèi)容。學(xué)生作為教師備課內(nèi)容更新的受益者和監(jiān)督員，能夠很好地對教師案例的更新動態(tài)進(jìn)行監(jiān)督和反饋。同時，教學(xué)內(nèi)容的實時豐富對提高學(xué)生的課題興趣、課堂參與性都有極大的幫助，能提升學(xué)生對景觀設(shè)計課堂內(nèi)容的熱愛，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣。

再次，學(xué)生課堂討論向?qū)崙?zhàn)化轉(zhuǎn)變。在傳統(tǒng)狀態(tài)下，學(xué)生翻轉(zhuǎn)課堂的討論使用的大量圖片絕大多數(shù)為網(wǎng)絡(luò)資料，難以表達(dá)學(xué)生對具體案例的設(shè)計思想。引入教學(xué)無人機(jī)后，學(xué)生以小組為單位，使用無人機(jī)航拍，選取感興趣的景觀資源，進(jìn)行空中特寫、多角度選擇、大尺度拍攝等，學(xué)生還需對自己所拍攝圖片、視頻資料進(jìn)行編輯和制作講解討論內(nèi)容。用無人機(jī)拍攝一手資料，近似實戰(zhàn)化的課題討論，需要學(xué)生花費(fèi)大量的時間，投入較多的精力才能很好地完成。因此，相對傳統(tǒng)的以二手資料為基礎(chǔ)的反轉(zhuǎn)課題的討論效果，以無人機(jī)拍攝一手資料的實戰(zhàn)化互動課堂討論，更能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)投入精力和情感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情。

四、教學(xué)無人機(jī)增強(qiáng)學(xué)生能力

普通院校學(xué)生存在主動學(xué)習(xí)意識不強(qiáng)、學(xué)習(xí)興趣不濃厚等問題。如何激發(fā)學(xué)生課外學(xué)習(xí)興趣成為高校教育的重要內(nèi)容，教學(xué)無人機(jī)的引入，學(xué)生對景觀設(shè)計課外學(xué)習(xí)興趣得到空前的提升，學(xué)生課外學(xué)習(xí)主動顯著提高。

1.增強(qiáng)課外主動學(xué)習(xí)興趣。主動學(xué)習(xí)就是把學(xué)習(xí)變成人的主體性、能動性、獨(dú)立性不斷生成、張揚(yáng)、發(fā)展、提升的過程[6]。景觀設(shè)計主動學(xué)習(xí)就是讓學(xué)生更愿意觀測身邊景觀，將日常生活環(huán)境和景觀設(shè)計融為一體，由于平時作業(yè)、小組討論和課堂教學(xué)內(nèi)容主要采用身邊一手資料，日漸培養(yǎng)學(xué)生對身邊環(huán)境景觀設(shè)計的關(guān)注和興趣，學(xué)生會將校園、周邊公園、附近小景區(qū)、廣場古鎮(zhèn)的建筑景觀、空間位置、水體景觀、林地景觀、花卉景觀、園林路橋、道路鋪裝等納入借鑒學(xué)習(xí)和改進(jìn)提升的對象，成為課堂所學(xué)、小組討論和課外作業(yè)同生活環(huán)境觀測密切結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。如通過引導(dǎo)，學(xué)生會對身邊樹木的樹種特征、樹冠類型、土壤根系需求、叢植關(guān)系等進(jìn)行日常判斷思考，能對不同種類喬木種植景觀價值有基本的判斷，對校園花卉擺放、園路鋪裝有基本的個人評判。將對景、借景、仰景、俯景等景觀關(guān)系對身邊設(shè)計有基本的認(rèn)識。

2.增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，要求學(xué)生除了掌握傳統(tǒng)的技術(shù)能力外，還應(yīng)具備較強(qiáng)的溝通交流、團(tuán)隊合作、靈活應(yīng)變、信息處理等非技術(shù)能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和團(tuán)隊協(xié)作能力[7]。教學(xué)無人機(jī)的操作使用和后期處理，需要比較專業(yè)的技術(shù)和消耗大量的時間，通常需要小組成員的協(xié)同作業(yè)才能完成。如無人機(jī)航拍，一般需要一個人操控、一個人拍照、一個人進(jìn)行地面拍攝，一個人做文字記錄、一個人拿行李用品等，后期需要對文字記錄與圖片匹配整理，地面圖片與航拍圖片匹配整理、航拍視頻處理，以及景觀借鑒設(shè)計、作業(yè)作品展示等，需要團(tuán)隊成員配合。長期的團(tuán)隊協(xié)作對培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊精神十分有利，團(tuán)隊的分工能培養(yǎng)學(xué)生的興趣和專長。

3.有利于培養(yǎng)學(xué)生興趣專長。學(xué)生借助教學(xué)無人機(jī)等先進(jìn)的教學(xué)設(shè)施設(shè)備，能夠培養(yǎng)獨(dú)特的興趣專長，有利于就業(yè)和個人發(fā)展。如具有較強(qiáng)的操控?zé)o人機(jī)飛行技術(shù)，將來可以朝著無人機(jī)飛控發(fā)展，在電視臺航拍、婚慶航拍、大型賽事航拍均有巨大的發(fā)展空間；如果在圖片處理、后期視頻制作方面有專長，將來就能夠在景區(qū)營銷設(shè)計、廣告行業(yè)等方面發(fā)展。

總之，教學(xué)無人機(jī)作為先進(jìn)的教學(xué)輔助手段，以較低的價格、優(yōu)異的性能、寬泛的使用范圍越來越受到重視，將其引入課堂教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)是未來發(fā)展趨勢。教學(xué)無人機(jī)能夠引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、提高課題課外學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)專業(yè)認(rèn)同感，對提高學(xué)生動手能力、培養(yǎng)應(yīng)用型人才大有裨益。

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基金項目：長江師范學(xué)院重點(diǎn)教改項目“多屏幕實時互動現(xiàn)場教學(xué)模式的探索與實踐”（編號：YZJ2017021），主持人，劉軍林。