從湘潭理工學院提出項目制教學改革開始,汽車工程學院的老師們都在探討如何將項目制教學改革的想法落到實處。不少老師在學院交流會上提出了自己的見解和改革思路,并逐步落實到了課堂上。
經過一年多的摸索,汽車工程學院將項目制教學分為了課程項目、企業實戰項目和企業聯合培養項目三種類型,其中課程項目是培養學生實踐及創新能力的基礎,也是為后續的企業實戰項目和企業聯合培養項目所做的必要鋪墊。
在課程項目當中,智能制造系的郭建強老師積極響應學校及學院號召,率先在他的《機器人驅動與控制》課堂上開展項目制教學改革。他表示:“在項目制改革的課堂中,不再只是老師進行知識的講解,而是讓學生親身參到課堂中來,用實踐來掌握相關的知識和技能,使學生真正成為課堂的主人?!?/p>
項目導入:
構建實踐與理論融合的橋梁
用拼拼圖的過程來打比方的話,傳統的教學方式是將機器人的機械結構系統、電路設計、傳感器以及控制系統等知識內容完全拆解開,形成一個個獨立的知識單元,相當于先教會學生們認識每一片拼圖塊,再進行整體的拼接。
而項目制課堂是讓學生們首先對于整個項目拼圖的目標有個大概的了解,再由他們自己主動想辦法去學習和建構拼成這個拼圖所需要的版塊知識,將所需掌握的理論知識和實操能力,融入項目當中。
郭建強老師的這門《機器人驅動與控制》課程設置了當前機器人發展的四個大方向,分別是:對標智能家居及人工智能控制的“模塊化組態”項目;針對工業機器人設計制造的“多軸、多機位機械臂設計”項目;從機器人擬人、擬動物化方向出發的“仿生、擬態機器人設計”;以及根據機器人控制算法的純軟件設計方向設置的“智能化、算法優化設計”。
學生們以小組的形式分工合作,在項目當中實際動手操作并理解機器人整體架構中的感知系統(傳感器運用)、控制系統(處理器編程)、驅動系統(液壓、氣壓以及電驅動)、執行機構(手部、腕部、底座)的基本功能以及它們之間的聯合應用。
項目最后的成品完全由學生小組自己設計決定,它可以是工具型的工業機械臂,也可以是提供情緒價值的仿生機器人,還可以是專注于控制方向的算法類機器人……
轉變思維:
從被動接受到主動探索的飛躍
機器人專業2201、2202班的同學是郭建強老師《機器人驅動與控制》項目制課堂的第一批學生。一開始,他們還有點不適應新的授課方式,面對第一個項目——“模塊化組態”,不知道如何施展自己的拳腳。
“既然老師說做什么都可以,還給我們提供基礎的套件,那就做我們一直眼饞的遙控手柄,到時候用自己做的手柄去操控機器人多酷啊!”機器人2202班袁博文說。
目標有了,但怎么做的問題讓他們小組四人犯了難。他們開始分頭在網絡上查找關于遙控手柄制作的資料,學習別人的方法,從模塊的組裝開始了他們的制作之路。
電路主板是遙控手柄的一個關鍵部件,需要將其與其他版塊焊接在一起。不會電焊怎么辦?自己看視頻學!焊壞了好幾塊電路板后,他們又多方查找相關資料,同時向郭老師請教焊接時的注意點。又嘗試了幾次后,終于焊接成功了!
硬件的制作已經讓他們手忙腳亂,接下來,編寫遙控手柄的代碼對于他們來說也是不小的困難。面對這些“難題”,他們不斷嘗試將網上尋找到的解決思路用到自己的遙控手柄制作上。
袁博文說:“多看幾個解決方法,我們自己也會有點思路。多試試看,才知道哪個方法能行。這個3D打印外殼是我們根據自己的需求在別人的基礎上進行了調整,現在就能實現多開關控制?!?/p>
機器人2202班李曠怡小組想做一架能遙控的飛機,他們也有著相似的經歷。他們在軟硬件的設計和制作上花費了不少心血,不斷調整飛機的設計方案,氣動設計以及制作材料。
他們說:“別看現在這個無人機還比較粗糙,但等我們做好了肯定是個很棒的飛機!我們拿著它在路上走,回頭率超高的?!?/p>
“課程剛開始的時候,學生們一直來問我‘老師,這個我要怎么弄?從哪里開始弄?’但現在他們已經不這么問了,逐漸開始問我‘老師,我們能不能用這個方法去做?’,他們的思維方式從填鴨式的被動思考開始轉變成積極的主動思考,開始主動學習、主動發現問題,并嘗試分析問題,解決問題?!蓖ㄟ^課程中正在進行的三個項目,郭建強老師深深地體會到了學生的變化。
優化創新:
持續推進項目制教育教學改革
改革意味著不斷地發現問題,再不斷進行修補和調整。在這次項目制教學的實施過程中,讓郭建強老師備感棘手的兩個問題是:項目推進時間的把控和最后考核的方式。
由于每組學生的學習進度不一,很難對他們的項目進行統一的把控和推進,郭老師說:“有時候我都有點迷糊,現在進行到哪個項目了?!鼻捌诘脑O想趕不上變化,現在的課程時間已不夠學生們將全部項目成果進行匯報答辯,只能讓學生們自行選擇其中一個項目的成果進行最后的答辯。
答辯時學生和老師一同評分,答辯的分數加上平時分一起共同組成學生的最后成績。這種評分的考核形式很難做到和傳統試卷一樣的絕對的客觀公平,“比如哪位學生平時表現積極,和老師關系也好,老師就可能會無意識地多給他一兩分?!?/p>
目前郭老師的想法是以產出為導向,多邀請幾位老師一同對學生的作品和答辯進行評分,盡量保證相對的客觀公正。
在學校的大力支持下,目前汽車工程學院的項目制教學改革進展順利。在探索與實踐的過程中,老師們都發現課程項目的設計是項目制改革的一個難點和痛點。前期資料的準備,項目課題的設計,任務要求的設定,都需要非常貼合整個課程的內容。不然就容易偏題,達不成課程教學的目標。
“目前并不是每堂課的項目設計都能完美貼合課程目標,對于攻克這個難點,還需要老師們集思廣益,在實踐中‘摸著石頭過河’?!逼嚬こ虒W院的副院長劉玄表示,將進一步重新整理和規劃專業課的教學內容,把不同課程當中相通的知識內容進行整合,構建以項目為中心的課程教學體系。這一體系將不僅限于提升學生的專業技能,更在于培養他們的綜合素養,包括批判性思維、終身學習能力以及良好的職業道德與社會責任感。
撰稿/WRITER:李欣
攝影/PHOTOGRAPHER:曾文慧
排版/TYPESETTER:陳菁菁
審核/REVIEWER:傅瑤
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