机器人类相关专业“Matlab与系统仿真”课程教学方法研究

林方圆 安徽三联学院

Matlab 作为一款简单、实用、功能强大的软件，是当前电气信息类、控制类、图像处理类专业的必备工具[1]。而机器人类相关专业是融合电气、控制、视觉处理等多门交叉学科的“新工科”专业，自设立日起即开设该课程。由于此类专业为新兴，故其课程体系、教学内容、教学模式等尚不成熟，教学方法有待优化。

一、机器人类相关专业Matlab与系统仿真课程教学问题

笔者在教学过程发现其教学问题有：教材泛化内容既缺乏专业性又跟不上技术及社会应用的发展；教学重理论实验少且以验证性为主，学生缺少操作及应用能力的充分锻炼；评价方式单一无法激发学生学习兴趣、积极性、主动性等。

二、机器人类相关专业Matlab与系统仿真课程教学方法

（一）教学内容精选、精编

建立以实例/项目案例为抓手讲解理论+联系本专业相关课程、社会需求、科技发展开发校本教材为导向的课程内容，教材的选择很关键。大部分教材领域面广但都未精讲，专业针对性差，本文提倡的教材是“选+编”模式。“选”是精选专业针对性强的教材，教材内容需弱化理论，强化工程项目式实例应用，同时需附丰富的教学资源，包括PPT、源码、作业等。“编”是在选的基础上结合专业特色、课程体系的不断完善、社会需求的变化、科技发展的动态编写校本教材。比如机器人相关专业学生要学习机器视觉涉及使用Matlab 进行图像处理、学习人工智能可用Matlab 进行识别算法的训练开发、学习自动控制需用Matlab 进行控制系统建模仿真，自编教材可增加相关课程的案例教学提升学生各学科知识融会贯通及综合应用能力。“选+编”的教材虽然确保了此类专业教学内容的丰富性、专业性，各学科知识的贯通性及与时俱进性。但针对学力不同的班级、不同的细分专业、历届学生发展的特点在实际教学时还要对课时安排、教学内容再次精选、精排、精讲、精炼；以教学内容促进学习，以学习反馈调整教材及教学内容，教学相长，良性循环。

（二）丰富教学手段、转变教学模式

当前教学手段主要以班级为单位由单个教师在课堂上进行，教学内容以Ppt+板书的传统形式呈现，教学模式以线下为主。本文提出多角色教师进课堂+师生双边线上线下有效互动式教学方法有助于提升教学质量。教师角色多元化指针对不同教学内容选不同教师讲授，如工程项目实例请产融工程教师主讲，图像处理应用内容请机器视觉老师主讲，使专业的教师教授专业的内容，提升课程教学的广度、深度，且各老师风格迥异，学生上课期待性提高。有效互动式教学方法指鼓励学生安装软件带电脑进课堂观看老师发布的视频、运行程序及同步课件内容，充分利用学生感兴趣的电子设备实施教学，增强课程粘性，减少学生上课玩手机现象，实现玩中学；对贴近实用又抽象的内容组织学生参观企业，实施现场教学，提高学习的兴趣，培养其应用意识；采用线上+线下深度融合的教学模式，如课前发布预习内容，课中教师讲解疑难点，并在课中通过手机摇一摇随机点名学生参与课堂互动[2]，教师可随机发布准备好的随堂测验或随时链接到线上教学的其他资源，课后要求学生在线阅读相关参考文献及完成作业。如此，学生课余的碎片化时间利用率大幅提高，对教学重、难点掌握较好。此外教师工作负担减轻，有利于了解学生学业水平，提高教学的针对性，从而使教学变得简洁高效。

（三）改革实验教学

实验按理论课时约25%开设，减少验证性实验，增加20%的综合性设计，增强学生综合实践应用能力[3]。教学素材采用自编实验指导书+学生自拟内容。实验指导书内容来源合作企业提供的工程应用实例、历届毕业设计及学科竞赛经典案例、其他课程典型案例，并每年修订。学生自拟内容可充分发挥其自主性，培养科研兴趣，实现实验教学促进理论掌握、服务学科竞赛、毕业设计、培养企业、研究院所应用型人才的职能。教学形式可不局限于固定时间、场所。若是验证性实验，可集中时间在机房边讲边练，课后撰写实验原理、内容、结果及体会，教师及时批阅查漏补缺。若是综合设计型，可定好目标阶段性答辩及验收时间，学生可选择在机房、企业或者宿舍完成设计性实验，给予学生一定自由，培养其查资料管理时间及自主攻关能力，同时也节省老师陪堂时间。过程中老师可通过阶段性的组织学生汇报、答疑进行督学、辅导，提高整体教学效果。

三、结语

本文结合笔者教学经历指出当前Matlab仿真课程教学中的问题，从教学内容的选择、教学模式的转变、实验教学改革等方面研究了提升其教学效果的方法，由于时间及条件限制，部分教学方法有待在教学实践中逐步检验其成效。