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这门课上,机器人“打”成了一片

在科大

有这样一门“宝藏课程”

要求自主编程结合实际操作

重视学习能力

与创造力的双重培养

通过实践让学员了解未来战场

为培养无人战场的

“科技尖兵”打下牢固基础

它是由智能科学学院开设的

控制大类 “C位”课程

《高级语言程序设计》

 


让机器人“打”成一片

擂台上,“大威天龙”和“亚盾之矛”号机器人正在激烈对战,进攻、躲闪,机器人的一攻一防都牵动着学员们的心,在一片掌声中,最后一个“攻擂者”被推下擂台……

“自己创造的机器人在擂台赛上过关斩将,我有种强烈的成就感。”获得冠军的刘芮岑一聊起机器人擂台赛就热血沸腾。

作为实践考核内容之一,“机器人擂台赛”是《高级语言程序设计》课程的灵魂所在。从机器人设计组装到软件编程,每一个环节都由学员自主完成,并在最终擂台上与对手一较高下。

“什么样的课能够实现课堂效益最大化?”教授徐晓红刚接到这门课程的教学任务时,就在思考如何在课堂上用更加创新、更加贴近学员的方式与学员“对话”。

为此,她们独创性地将 CDIO工程教育理念引入“C语言”课堂,让学员以主动的、实践的、学科交叉的方式学习。

课程组遵循“立德树人、为战育人、智能引领”的理念,探索并实践了“任务驱动、合作学习、竞赛考核”的教学模式。“让机器人在擂台上‘打’成一片,在合作学习中培养团结协作精神,在竞赛考核中检验学习效果。”徐晓红介绍道。

让代码“跳”出屏幕

在每届学员的第一堂课上,课程团队都会准备一份特殊的“见面礼”——用30行和99行代码绘制的图案。这两朵被学员们称为“土味情花”的图案,成为了控制大类学员心照不宣的“暗号”,更将学习的热情“种”在了他们的心里。

由30行代码绘制的向日葵、由99行代码制成的玫瑰花

“C语言不仅仅是字符串,更是一门鲜活的艺术。”周宗潭教授如是说。在授课中,他总是引入一些有趣的案例,让代码“跳”出死板的框架。一次,周宗潭把52岁的笛卡尔写给瑞典公主的情书展示了出来,情书中出现的数学坐标方程,就是他们当天要通过编程实现的内容,让学员们体验了一回“理工男”的浪漫。

学员朱培森还记得,刚上C语言时,他和很多人一样,没法独立完整地编写程序。周宗潭就将程序改错题设计为“大家来找茬”的游戏任务,事先编写好了简单的“问题程序”,让各小组“寻找失落的它”,找出“问题程序”的错误并加以改正。朱培森在“闯关”完成任务的过程中不断获取成就感,学习动力也更足了。

让学员走上战场

“用结构体数组定义不同兵种的属性,制定不同的攻击函数和行为策略……”课堂上,学员刘天涯一改“腼腆理工男”的形象,向大家流畅地阐述着自己的设计方案。

这是徐晓红为学员们量身定制的“大作业”,“一份作业,两次答辩”,让学员们既能写,也能讲。“大作业”的内容从“移动机器人未知环境探险”到“兵力部署和战术对抗模拟演练”,这些以军事对抗、战术推演为背景的课程“大作业”,是课程团队精心设计的改革实验项目,为的是让学员们能够真正走向战场。

在编写“红蓝对抗模拟演练”项目时,学员王博倍感压力。每个兵种以怎样的数据结构来存储,怎样做出可视化界面,这些都需要他们一步步独立摸索解决问题。但每完成一个分支任务,王博的心里就多了份底气,“大作业”的历练让他离“实战”更近了一步。

近年来,课程组所在的“计算机硬件技术与控制系列课程”国家级教学团队,将智能机器人领域科研成果转化为教学资源,以机器人技术为主线,贯通技术基础课程和专业课程理论与实践教学全过程。基于机器人技术提出了逐级“进阶”的创新实践能力培养模式,形成了“教员团队化育人、学员阶梯式成长”的创新人才培养长效机制。

2016年以来,团队培育教学成果获军队级一等奖1项、二等奖2项;入选2门国家级精品资源共享课;培养的学员在国际无人系统创新挑战赛、机器人世界杯、中国机器人大赛等高水平学科竞赛中成绩优异,获国际冠军7项、全国冠军11项。