可能平时很多同事们看到我都是在校务办公室,其实我还有一项教学任务——机器人工程专门课程的校内指导教师。专门课程和课题研究作为中学伸向大学的一个触角,是一门很有意思和具有挑战性的课程。
专门课程针对的是学校科技班和工程班的学生,目前分为12个课程方向,学生需要在听取每个方向的广告课程之后,再选定一个方向进行比较系统的学习,并完成一项课题研究。每个方向都由校内教师和大学教授团队共同参与,学校更看重学生体会学术研究的过程,而不仅是最终的比赛成绩,也正是在这样宽松自由的学术环境中才能生成求真的科研态度。
机器人工程的专门课程之所以能够顺利开展,并取得了一些优秀的课题研究成果,主要得益于以下三个方面:
1.拥有一支稳定的校外专家团队
以陈卫东教授领衔的4名上海交通大学自动化系的专家团队自2008年开始一直稳定地在工程方向上不懈指导,至今已经11年,期间虽有过短暂的调整,但没有影响整个团队的稳定。我与这几位教授建立了良好的联系。大学专家具有专业优势,了解最新的行业和领域发展动态,他们对课题的指导主要集中在选题思路启发、过程中对课题进行方向的把握以及专门课程的改进等。而校内指导教师,优势在于与学生距离近、了解学生需求,因此在课题指导中侧重于基础知识和技能的讲解、研究过程中遇到的细节问题的引导、学术规范、督促学生把握时间节点、比赛期间及时帮助学生调整心态等。良好的校内外合作方式为学生的课题研究奠定了基础。
2.形成了适合工程方向课题研究的专门课程主题结构
在课程安排和专家讲座安排方面学校给予了各个专,门方向指导教师充分的自主权。但是零散的主题式讲座课程给学生带来的是碎片化的知识,虽然可以帮助学生打开思路,却不利于深入研究某个领域。我充分利用高一专门课程时间,将学生需要学习的基础课程进行了整体设计,并征求了交大几位教授的意见和建议,经过将近5年时间的不断调整与优化,已初步形成了机器人工程专门课程的主题结构。目前该课程结构包括工程素养基础(包括基本电子元件知识、基本工具使用、3D建模与3D打印基础);工程素养进阶(包括机械结构设计、Arduino程序设计、传感器的认识与应用、机器人系统搭建与调试、树莓派基础、项目演示与考核);研究能力提升(包括如何选题、如何撰写文献综述、科技论文写作技巧)。工程素养进阶课程由交大教授主讲,工程素养基础课程和研究能力提升课程由校内教师主讲。工程方向的主题课程与学校整体的课程体系具有相似的结构,类似于数学中的分形。实践下来效果明显,学生在开题阶段已经有了一些必备工程基础知识和基本技能。(www.daowen.com)
3.做好过程记录,保持学科敏感,紧跟行业发展趋势
今年我校为每一位参与课题项目研究的学生下发了一本《拔尖创新人才早期培育链实验记录本》,其中包括开题情况、每次实验记录,中期答辩、参赛记录。让学生时刻关注自己的课题进度,将过程性材料与感悟详细记录下来。学生完成最终的机器人样机之后再回头看过程中一代一代被淘汰的样机和失败的结构,能够清楚地了解到一项工程领域的研究要经历哪些迭代和演化过程。机器人工程是一个不断扩展的领域,为了能够更好地指导课题,我从来没有停止过学习新知识,在平时的阅读中重点关注机器人领域研究前沿,将突然出现的好点子随时记录下来,方便在学生选题的时候能够随时交流。一次我与一位参加ISEF(英特尔国际科学与工程大奖赛)的学生谈参赛感想,他说参加了国际赛事才发觉在工程领域我们和欧美国家的中学生还有很大差距,而最重要的差距就是从小学甚至幼儿园时期就开始培养的工程思维。去年我以《高中工程专门课程构建与工程素养培育的实践研究》为选题申请了上海市青年教师教育教学研究课题并获得立项。我想借助这一课题,对专门课程指导实践形成理论思考,并尝试提炼一些提升学生工程素养的规律。
自2014年以来,机器人工程方向共完成课题54项,其中获全国创新大赛二等奖1项,上海市科技创新大赛一等奖12项,二等奖19项,8位同学获上海市“明日科技之星”称号。正是因为能与这样一批优秀的学生一起,我才能站在更高的角度,从更大的格局思考问题。到德国学习机械的学生,给我寄来明信片,告诉我她的学习体验,与我分享她眼中的欧洲风情。还有学生进入了卡内基梅隆大学的机器人研究所,让我觉得距离这些曾经梦寐以求的高端实验室越来越近,也借由他们的眼睛看到了更多机器人顶级研究的风景线。
工程就是用小而美的东西去解决看起来纷繁复杂的问题,而卓越的工程师应表现出最高水准的诚实和正直。简单、诚实、正直、有趣、敢想、敢做,正是我对学生的要求,也是我对自己的要求。一个人要有真正喜欢做的事,才能在任何情况下都会感到充实和踏实。感谢学校为了提供了这样一个能施展才华的平台,让我能够在自己感兴趣的方向尽了教师的绵薄之力。
(撰稿:实验班智能工程方向校内指导教师程林)
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