新时代交大名师——2020年上海交通大学“教书育人奖”事迹汇编

　　《新时代交大名师：2020年上海交通大学“教书育人奖”事迹汇编》：以动手实践培养开放思维陈卫东说：“好奇心是*好的老师，但是如何激发学生的好奇心，并使之成为探索真理的基石却是个难题。长期的应试教育使学生形成了‘任何问题都有标准答案’的思维定式，过度依赖老师和书本，而自己不愿也不敢去尝试不同的解决途径。因此，我们教师的任务就是要打破这种思维定式，激发学生的好奇心。”那么，什么样的工程系统有助于完成这一使命呢？当看到同学们对机器人具有巨大好奇与热情，答案就有了。智能机器人是自动控制、人工智能、机械、计算机和其他多门工程学科的交叉学科，蕴含着无限的探索空间，其正是开展创新型、复合型人才培养的绝佳平台。但在市场上却很难找到适合这一教学理念的机器人实验平台。针对这一问题，陈卫东带领教研组持续开展教学手段和教学内容的改进，主要包括：①与日本三菱电机集团共建实验室。日本三菱电机捐赠了一批*新的机械臂实验平台，使得学生能够把*新的理论知识进行动手实验验证；②主持开发机器人视觉抓取实验系统，包括与三菱机械臂集成的基于MATLAB的视觉处理、轨迹规划、末端执行期（手爪和吸盘）和网络通信单元，开展课程设计，提高了学生对于机器人关键技术的设计开发能力，以及系统集成和实践能力。开放式的智能机器人实验平台就像一堆积木块，各系统组件间有标准化接口，通过这些标准的软、硬件接口，学生可以根据自己的设想，在硬件上搭建机器人系统、在软件上编制机器人控制算法。没有一成不变的固定模式，没有所谓的标准答案，有的只是无穷的组合空间，激发的是开发者无限的想象力。该课程围绕机器人抓取作业的典型任务展开，通过授课、分组、讨论、设计、开发与编程、调试、竞赛、报告与答辩等一系列教学环节，分阶段循序渐进地培养和锻炼学生运用知识、实践动手、解决问题与团队合作等多重能力。陈卫东特别注意引导学生发现问题，并把大问题分解为一系列小问题，再找出其中的核心问题，进而按照优先顺序逐一解决。这种“分而治之”的做法，让同学们对待“问题”不再望而却步，而是把发现问题当成解决问题的一个重要部分。每次课后，许多同学会把机器人系统组件带回宿舍，挑灯夜战。讨论问题、参阅文献、提出方案、不断实验、不断改进，投入的时间和精力远远超出了课堂范围。在考核环节上，将笔试与项目竞赛相结合，竞赛中采用“项目报告+答辩”的组合形式，模仿体操比赛，设规定动作和自选动作两类，即考核基本技能，又给每个小组充分的自由发挥空间。裁判员不仅包括教师还包括每一个小组代表，保证了公开公平，也通过评价别人的技术来重新认识自身技术的优缺点。答辩环节是考核的重要一环，锻炼的是总结、提炼和表达能力。许多小组的答辩作品图文并茂，并制作了精美的实验录像，同学间充分交流设计思想和开发经验。每届课程结束时，学生不仅能成功开发出课程规定的智能机器人作品，完成预定的实验内容，部分学生还创造性地开发了更高性能的机器人（如机器人鲁棒视觉系统、吸盘与手爪组合抓取等），由此可看出同学们踊跃的创造热情和巨大的创造潜能。近三年来，该实验平台在研究生专业基础课“机器人学与控制”教学中获得了成功应用，将创新设计的理念植入教学实践中，深受学生喜爱，并已开始在本科生选修课程“智能机器人”中推广应用。教学反馈表明，通过以机器人为实例的学习和实验，有助于同学们深入理解基础课所教授的抽象概念和理论，亲身体验理论与实践结合应用的完整过程，打破了技术神秘感和创新思维障碍，为他们从事科研工作打下坚实的基础，同时也培养了他们从事工程学科研和实践的兴趣，启发他们树立更明确的事业目标，使他们更加主动，更加自信，更加敢于创造，也更加善于创造。以科技竞赛锻造科技尖兵多年来，在课程建设的同时，陈卫东作为负责人指导学校“服务机器人竞赛创新工作室”的活动，针对国内外公认的机器人和人工智能竞赛平台——“RoboCup机器人世界杯”，组织自动化专业的本科生和研究生，系统化、有组织地开展科学研究、技术开发和科技竞赛活动。……