機器人類相關專業“Matlab與系統仿真”課程教學方法研究

林方圓 安徽三聯學院

Matlab 作為一款簡單、實用、功能強大的軟件，是當前電氣信息類、控制類、圖像處理類專業的必備工具[1]。而機器人類相關專業是融合電氣、控制、視覺處理等多門交叉學科的“新工科”專業，自設立日起即開設該課程。由于此類專業為新興，故其課程體系、教學內容、教學模式等尚不成熟，教學方法有待優化。

一、機器人類相關專業Matlab與系統仿真課程教學問題

筆者在教學過程發現其教學問題有：教材泛化內容既缺乏專業性又跟不上技術及社會應用的發展；教學重理論實驗少且以驗證性為主，學生缺少操作及應用能力的充分鍛煉；評價方式單一無法激發學生學習興趣、積極性、主動性等。

二、機器人類相關專業Matlab與系統仿真課程教學方法

（一）教學內容精選、精編

建立以實例/項目案例為抓手講解理論+聯系本專業相關課程、社會需求、科技發展開發校本教材為導向的課程內容，教材的選擇很關鍵。大部分教材領域面廣但都未精講，專業針對性差，本文提倡的教材是“選+編”模式。“選”是精選專業針對性強的教材，教材內容需弱化理論，強化工程項目式實例應用，同時需附豐富的教學資源，包括PPT、源碼、作業等。“編”是在選的基礎上結合專業特色、課程體系的不斷完善、社會需求的變化、科技發展的動態編寫校本教材。比如機器人相關專業學生要學習機器視覺涉及使用Matlab 進行圖像處理、學習人工智能可用Matlab 進行識別算法的訓練開發、學習自動控制需用Matlab 進行控制系統建模仿真，自編教材可增加相關課程的案例教學提升學生各學科知識融會貫通及綜合應用能力。“選+編”的教材雖然確保了此類專業教學內容的豐富性、專業性，各學科知識的貫通性及與時俱進性。但針對學力不同的班級、不同的細分專業、歷屆學生發展的特點在實際教學時還要對課時安排、教學內容再次精選、精排、精講、精煉；以教學內容促進學習，以學習反饋調整教材及教學內容，教學相長，良性循環。

（二）豐富教學手段、轉變教學模式

當前教學手段主要以班級為單位由單個教師在課堂上進行，教學內容以Ppt+板書的傳統形式呈現，教學模式以線下為主。本文提出多角色教師進課堂+師生雙邊線上線下有效互動式教學方法有助于提升教學質量。教師角色多元化指針對不同教學內容選不同教師講授，如工程項目實例請產融工程教師主講，圖像處理應用內容請機器視覺老師主講，使專業的教師教授專業的內容，提升課程教學的廣度、深度，且各老師風格迥異，學生上課期待性提高。有效互動式教學方法指鼓勵學生安裝軟件帶電腦進課堂觀看老師發布的視頻、運行程序及同步課件內容，充分利用學生感興趣的電子設備實施教學，增強課程粘性，減少學生上課玩手機現象，實現玩中學；對貼近實用又抽象的內容組織學生參觀企業，實施現場教學，提高學習的興趣，培養其應用意識；采用線上+線下深度融合的教學模式，如課前發布預習內容，課中教師講解疑難點，并在課中通過手機搖一搖隨機點名學生參與課堂互動[2]，教師可隨機發布準備好的隨堂測驗或隨時鏈接到線上教學的其他資源，課后要求學生在線閱讀相關參考文獻及完成作業。如此，學生課余的碎片化時間利用率大幅提高，對教學重、難點掌握較好。此外教師工作負擔減輕，有利于了解學生學業水平，提高教學的針對性，從而使教學變得簡潔高效。

（三）改革實驗教學

實驗按理論課時約25%開設，減少驗證性實驗，增加20%的綜合性設計，增強學生綜合實踐應用能力[3]。教學素材采用自編實驗指導書+學生自擬內容。實驗指導書內容來源合作企業提供的工程應用實例、歷屆畢業設計及學科競賽經典案例、其他課程典型案例，并每年修訂。學生自擬內容可充分發揮其自主性，培養科研興趣，實現實驗教學促進理論掌握、服務學科競賽、畢業設計、培養企業、研究院所應用型人才的職能。教學形式可不局限于固定時間、場所。若是驗證性實驗，可集中時間在機房邊講邊練，課后撰寫實驗原理、內容、結果及體會，教師及時批閱查漏補缺。若是綜合設計型，可定好目標階段性答辯及驗收時間，學生可選擇在機房、企業或者宿舍完成設計性實驗，給予學生一定自由，培養其查資料管理時間及自主攻關能力，同時也節省老師陪堂時間。過程中老師可通過階段性的組織學生匯報、答疑進行督學、輔導，提高整體教學效果。

三、結語

本文結合筆者教學經歷指出當前Matlab仿真課程教學中的問題，從教學內容的選擇、教學模式的轉變、實驗教學改革等方面研究了提升其教學效果的方法，由于時間及條件限制，部分教學方法有待在教學實踐中逐步檢驗其成效。