《智能装备系统设计》是智能装备与系统专业的综合高阶课程,旨在培养学生设计具备感知-决策-执行能力的智能装备。传统教学往往按“机械、电子、软件”分模块讲授,学生却难以统合。以学生为中心的改革,将课程设置为“系统集成挑战赛”,以跨学科团队协作方式,让学生在真实约束下完成一个完整智能装备的原型设计,充分体现“以学生为主体”的工程教育理念。
改革以“竞题”形式发布设计任务——如“智能物料分拣站”“自主移动送药机器人”“花卉自适应灌溉装备”等,每组(4-5人,跨方向组合)从多个题目中自主选择,也可自拟题目。任务要求涵盖机械结构、传感检测、控制算法、人机交互和通信组网,强制学生进行系统级分解和模块化分工。

教学采用“敏捷迭代”管理。每两周为一个“冲刺”阶段,各组提交系统框图、部件选型、关键算法仿真或模块测试报告。教师作为“产品经理”角色,提供技术咨询和资源协调,但具体方案完全由学生决策。课堂时间用于各组的“设计评审会”和“技术擂台”,交叉提问,互相学习。实验室提供基础模块(电机、传感器、控制器、3D打印机),学生也可自行采购特殊部件。
评价聚焦“系统集成度”和“创新性”。成绩由“需求与概念(15%)+各迭代阶段成果(30%)+实物系统演示(30%)+项目报告与商业价值分析(15%)+团队协作互评(10%)”组成。演示环节要求模拟真实场景运行,并接受教师预设的“意外干扰”(如光线变化、物料混杂)。鼓励开源和复用,但需明确引用。

改革后,学生设计出多款功能完备的原型机,部分已申请专利或用于创新创业项目。学生深刻体会到“装备不是零部件的堆砌,而是功能的融合”。跨专业协作锻炼了沟通和项目管理能力。以学生为中心的《智能装备系统设计》,让“系统思维”从口号变为实践,学生在解决不明确、多约束的真实问题中,成长为真正的装备“总师”