機(jī)器人類相關(guān)專業(yè)“Matlab與系統(tǒng)仿真”課程教學(xué)方法研究

林方圓 安徽三聯(lián)學(xué)院

Matlab 作為一款簡單、實用、功能強(qiáng)大的軟件，是當(dāng)前電氣信息類、控制類、圖像處理類專業(yè)的必備工具[1]。而機(jī)器人類相關(guān)專業(yè)是融合電氣、控制、視覺處理等多門交叉學(xué)科的“新工科”專業(yè)，自設(shè)立日起即開設(shè)該課程。由于此類專業(yè)為新興，故其課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等尚不成熟，教學(xué)方法有待優(yōu)化。

一、機(jī)器人類相關(guān)專業(yè)Matlab與系統(tǒng)仿真課程教學(xué)問題

筆者在教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)其教學(xué)問題有：教材泛化內(nèi)容既缺乏專業(yè)性又跟不上技術(shù)及社會應(yīng)用的發(fā)展；教學(xué)重理論實驗少且以驗證性為主，學(xué)生缺少操作及應(yīng)用能力的充分鍛煉；評價方式單一無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、積極性、主動性等。

二、機(jī)器人類相關(guān)專業(yè)Matlab與系統(tǒng)仿真課程教學(xué)方法

（一）教學(xué)內(nèi)容精選、精編

建立以實例/項目案例為抓手講解理論+聯(lián)系本專業(yè)相關(guān)課程、社會需求、科技發(fā)展開發(fā)校本教材為導(dǎo)向的課程內(nèi)容，教材的選擇很關(guān)鍵。大部分教材領(lǐng)域面廣但都未精講，專業(yè)針對性差，本文提倡的教材是“選+編”模式。“選”是精選專業(yè)針對性強(qiáng)的教材，教材內(nèi)容需弱化理論，強(qiáng)化工程項目式實例應(yīng)用，同時需附豐富的教學(xué)資源，包括PPT、源碼、作業(yè)等。“編”是在選的基礎(chǔ)上結(jié)合專業(yè)特色、課程體系的不斷完善、社會需求的變化、科技發(fā)展的動態(tài)編寫校本教材。比如機(jī)器人相關(guān)專業(yè)學(xué)生要學(xué)習(xí)機(jī)器視覺涉及使用Matlab 進(jìn)行圖像處理、學(xué)習(xí)人工智能可用Matlab 進(jìn)行識別算法的訓(xùn)練開發(fā)、學(xué)習(xí)自動控制需用Matlab 進(jìn)行控制系統(tǒng)建模仿真，自編教材可增加相關(guān)課程的案例教學(xué)提升學(xué)生各學(xué)科知識融會貫通及綜合應(yīng)用能力。“選+編”的教材雖然確保了此類專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的豐富性、專業(yè)性，各學(xué)科知識的貫通性及與時俱進(jìn)性。但針對學(xué)力不同的班級、不同的細(xì)分專業(yè)、歷屆學(xué)生發(fā)展的特點(diǎn)在實際教學(xué)時還要對課時安排、教學(xué)內(nèi)容再次精選、精排、精講、精煉；以教學(xué)內(nèi)容促進(jìn)學(xué)習(xí)，以學(xué)習(xí)反饋調(diào)整教材及教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)相長，良性循環(huán)。

（二）豐富教學(xué)手段、轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

當(dāng)前教學(xué)手段主要以班級為單位由單個教師在課堂上進(jìn)行，教學(xué)內(nèi)容以Ppt+板書的傳統(tǒng)形式呈現(xiàn)，教學(xué)模式以線下為主。本文提出多角色教師進(jìn)課堂+師生雙邊線上線下有效互動式教學(xué)方法有助于提升教學(xué)質(zhì)量。教師角色多元化指針對不同教學(xué)內(nèi)容選不同教師講授，如工程項目實例請產(chǎn)融工程教師主講，圖像處理應(yīng)用內(nèi)容請機(jī)器視覺老師主講，使專業(yè)的教師教授專業(yè)的內(nèi)容，提升課程教學(xué)的廣度、深度，且各老師風(fēng)格迥異，學(xué)生上課期待性提高。有效互動式教學(xué)方法指鼓勵學(xué)生安裝軟件帶電腦進(jìn)課堂觀看老師發(fā)布的視頻、運(yùn)行程序及同步課件內(nèi)容，充分利用學(xué)生感興趣的電子設(shè)備實施教學(xué)，增強(qiáng)課程粘性，減少學(xué)生上課玩手機(jī)現(xiàn)象，實現(xiàn)玩中學(xué)；對貼近實用又抽象的內(nèi)容組織學(xué)生參觀企業(yè)，實施現(xiàn)場教學(xué)，提高學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)其應(yīng)用意識；采用線上+線下深度融合的教學(xué)模式，如課前發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容，課中教師講解疑難點(diǎn)，并在課中通過手機(jī)搖一搖隨機(jī)點(diǎn)名學(xué)生參與課堂互動[2]，教師可隨機(jī)發(fā)布準(zhǔn)備好的隨堂測驗或隨時鏈接到線上教學(xué)的其他資源，課后要求學(xué)生在線閱讀相關(guān)參考文獻(xiàn)及完成作業(yè)。如此，學(xué)生課余的碎片化時間利用率大幅提高，對教學(xué)重、難點(diǎn)掌握較好。此外教師工作負(fù)擔(dān)減輕，有利于了解學(xué)生學(xué)業(yè)水平，提高教學(xué)的針對性，從而使教學(xué)變得簡潔高效。

（三）改革實驗教學(xué)

實驗按理論課時約25%開設(shè)，減少驗證性實驗，增加20%的綜合性設(shè)計，增強(qiáng)學(xué)生綜合實踐應(yīng)用能力[3]。教學(xué)素材采用自編實驗指導(dǎo)書+學(xué)生自擬內(nèi)容。實驗指導(dǎo)書內(nèi)容來源合作企業(yè)提供的工程應(yīng)用實例、歷屆畢業(yè)設(shè)計及學(xué)科競賽經(jīng)典案例、其他課程典型案例，并每年修訂。學(xué)生自擬內(nèi)容可充分發(fā)揮其自主性，培養(yǎng)科研興趣，實現(xiàn)實驗教學(xué)促進(jìn)理論掌握、服務(wù)學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計、培養(yǎng)企業(yè)、研究院所應(yīng)用型人才的職能。教學(xué)形式可不局限于固定時間、場所。若是驗證性實驗，可集中時間在機(jī)房邊講邊練，課后撰寫實驗原理、內(nèi)容、結(jié)果及體會，教師及時批閱查漏補(bǔ)缺。若是綜合設(shè)計型，可定好目標(biāo)階段性答辯及驗收時間，學(xué)生可選擇在機(jī)房、企業(yè)或者宿舍完成設(shè)計性實驗，給予學(xué)生一定自由，培養(yǎng)其查資料管理時間及自主攻關(guān)能力，同時也節(jié)省老師陪堂時間。過程中老師可通過階段性的組織學(xué)生匯報、答疑進(jìn)行督學(xué)、輔導(dǎo)，提高整體教學(xué)效果。

三、結(jié)語

本文結(jié)合筆者教學(xué)經(jīng)歷指出當(dāng)前Matlab仿真課程教學(xué)中的問題，從教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變、實驗教學(xué)改革等方面研究了提升其教學(xué)效果的方法，由于時間及條件限制，部分教學(xué)方法有待在教學(xué)實踐中逐步檢驗其成效。