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【优质课堂教师风采】熊晓松:在“新工科”驱动下教学相长
发布时间:2022/6/3 15:24:03 来源:本站 浏览次数:697

  熊晓松,机电工程学部机械工程系副教授,主讲《机电传动与控制》《数控技术》《机器视觉》等课程。荣获2014年、2017年省优论文指导教师,指导学生在机械创新设计大赛、全国应用型技能大赛、全国3D建模大赛等赛事中多次获奖。主持或参与各级教科研项目多项。带领学生参与申报“省级大学生创新创业”项目1项。

 

 

  机器视觉是一门新兴的机械制造及机电控制类相关专业课程。机器视觉实现了对工件尺寸、形状、坐标等特征的自动判断和识别,可以让机器代替人眼做测量和判断,是实现工业自动化和智能化的必要手段。机器视觉技术是人工智能快速发展的一个重要分支,是智能制造的关键技术之一。2015年国务院提出的《中国制造2025》,明确指出信息化与工业化深度融合,建设一定规模的全国智能制造发展示范引领区和具有国际竞争力的智能制造产业聚集区。“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性,尤其注重新技术与传统工业技术的紧密结合。

  新工科模式下机械专业人才创新教育主要体现在课程中贯穿案例教学与原理创新、技术创新的内容。熊晓松重视新工科建设内涵,通过课前、课中、课后三个阶段的教学安排将机器视觉课程与专业前沿、工程案例、实践动手紧密结合,较好地实现了课程的教学目标。

课前准备 尽心尽力

  机器视觉技术的教学内容很多,并且有些内容晦涩难懂,很难在有限的32学时内把所有的内容都讲完。因此,熊晓松精选了机器视觉的相关教学内容,剔除了不实用、晦涩难懂的理论,所讲述的内容都是学生可以听懂掌握的知识,让学生减轻畏惧心理,提升学习效率和效果。机器视觉以上机实践教学为主,为了培养学生工程实践能力和创新能力,熊晓松课前准备了大量的任务案例。并将案例模块化、层次化,构建“模块化、层次化、递进式”的教学内容与教学模式。教学内容由易入难,由基础到综合,由综合到创新,逐步提升课前教学设计的广度、深度、综合性和探索性。熊晓松按照“先实践后理论再实践,以及由浅入深”的认识规律和教学规律进行教学内容准备。每次讲课计划,有足够的信息量,体现科技发展的最新内容,将与课程相关的关键技术和最新技术内容引入课堂教学。例如,准备机器视觉检测零件开口尺寸教学内容时,就设计先由传统检测方法过渡到机器视觉的检测方法,比较两种检测方法;再提出现场检测时零件任意摆放带来的视觉检测困扰,设计提问环节;最后给出解决方案,利用零件的匹配、建立坐标系。通过一个案例层层推进课程教学内容,通过层次化、递进式将创新能力的培养融入教学的每个环节,循序渐进,达到让学生学会自主学习、学会做中学、学会研究分析、学会设计创新。

课堂教学 引导互动

  由于课堂教学运用视觉软件处理图像,具有趣味性和操作性,可以唤起学生的主体意识,充分发挥学习主动精神。熊晓松用启发式、研讨式、过程向导式、任务驱动式等多种教学方式,在设计情景中通过具体实例讲解引领学生思维,培养学生严谨的科学态度、求真务实学风,以及坚忍不拔的钻研精神。他经常安排课堂外需要学生自主完成的任务,课堂内由若干学生分析视觉处理步骤,最后由教师讲评。透过学生的讲解,他能及时把握学生理解的程度、理解的偏差,从而有针对性地辅导、讲授、交流,直正实现教学互动,使各层次的学生均能与教师的教学较好地配合,提高教学效果。教学过程中,熊晓松为了避免传统传授“满堂灌”的方式,通过提问引导学生去思考,激发学生的求知欲,充分调动学生的学习积极性和主观能动性。通过“互动问答”的方式与学生互动,以提高课堂效率,达成教学最优化。

  在机器视觉课程教学中,熊晓松因时制宜地大量引入摄像头、手机的运用,有效地提高学生的学习兴趣,提高实践动手能力和工程能力。比如,用手机拍自己手写的签名,通过机器视觉进行识别个人签名。学生在任务实施过程中有成功也有失败,在与学生互动中分析识别失败的原因,找到解决的方法。因为手机、姓名、环境的差异性,所以解决方案的探究过程对教师和学生的帮助都很大,真正起到了教学相长的作用,也培养了学生提出问题、分析问题与解决问题的实践能力,提升了学生的专业技术和创新能力。

课后练习 巩固知新

  熊晓松在课后常将实际工程问题引入到课后习题中,围绕实际问题让学生查阅资料、分析问题、提出方案。学生需要将所学的知识点有机结合,设计流程,编写程序,调试程序,演示结果,在下次课上进行课堂讨论。对课后习题,熊晓松及时全部批阅,通过课后的任务练习了解学生对必知必会知识的掌握情况,而且重点训练了学生将理论知识运用于实践的能力,特别是系统的开发设计能力、解决实际问题能力和沟通协作能力。这种课后课中有衔接关联的方法与以往教师一言堂的授课模式相比,学生学习专业课的目的更加明确,学习的积极性和主动性都得到提高。学生也通过充分实践获得一定的设计能力,较好地实现了课程的教学目标。

  熊晓松注重课后对上课的效果、内容、练习作业及时总结,分析教学的内容、过程、方法,找到不足及时修改。学生的思维极其活跃,教师、学生课后行为也经常相互受益。例如,课后任务包装盒内茶叶袋数量检测,教学中讲授的方法是“找边定点”。批改作业时,他发现学生使用了不同的方法“利用垂直线定点”,通过与学生的沟通,扩展了自己的思路。学生与教师本身的专业技能都得到扩充,收到举一反三、触类旁通的效果。

提升个人能力 与学生教学相长

  机器视觉是一门新开课程,将视觉技术传授给自己的学生,专业知识、基础理论是对机器视觉课程教师的基本要求。机器视觉课程教师要对本学科本专业内容及理论,对所负担的教学内容有深广的知识基础,对相关内容融会贯通,不断吸收本学科的前言信息和最新成果,并应用到教学中。同时深刻理解本学科的历史、现状和发展趋势,才能更好地达到教学目标。熊晓松为了跟上本专业的发展,通过对新技术新理论的不断学习,提高自身的科研能力,也提高了业务水平,保障了课堂授课质量。并通过传授的方式将新学的专业知识巩固起来,自身也能够更为深刻地理解这些东西。熊晓松和学生之间经常交流,在教学的过程当中对于学生的问题,能做到耐心细致、循循善诱。耐心地解答帮助他获取对专业更深刻的理解,在教育学生的时候能够让自己有所提高,也能够让自己对于这些知识的理解更为深刻一些,老师与同学都获得相应的进步。

  新工科要求机械专业人才不仅具备扎实的理论功底,强大的专业学习能力,还要有良好的创新意识和社会人文素养。熊晓松积极加强自身专业素质,思考教学改革创新的途径,改变教学理念,改革教学思路。根据机器视觉的课程特点,从教学内容、教学形式上实践和探索新工科理念,深化课程教学改革,提高教学质量,为高端制造业培养具有创新意识的高素质专业人才。

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