杨 旗

(沈阳理工大学机械工程学院，沈阳 110159)

一、引言

一流课程建设是高校发展的核心，也是高校培养人才的重要途径。为提高办学质量，建设好一流专业，其中一流课程的建设也必然成为学校提高教学质量的重要一环，也是教学改革的重点。本科应用型高校，在建设一流课程时应重点培养学生的工程实践能力和创新能力，在课程体系设置时，更应注重动手实践，即理论如何应用于实践，这也需要聚焦教学内容、实验实践、考核方式、师资队伍建设及交流等。如何建设好这些内容，提高教育教学水平，使学生能够学以致用，这是一流课程建设的重点[1]。

沈阳理工大学在培养应用型人才转变的背景下，机械工程学院的机器人工程专业和机械电子工程专业，采用项目式贯穿的方式，把一个大项目的理论与实践贯穿于课程体系主线中各门课程之中，通过主线课程群的学习，学生最终可以独立完成一个科研项目，增强学生的工程实践能力及创新能力，而在考核方式中采用教考分离的方式，真实的对学生的学习效果进行评价，在师资交流中，执行了辽宁省的校际合作互聘项目，取长补短，优化教学资源，强化技术应用、突出实践教学，为企业培养高级应用型人才。

二、一流课程建设途径

计算机程序设计一流课程建设，从课程体系贯穿、教学实验资源开发、教材建设、教考分离试题库建设等方面着手，实现课程体系的融汇贯通、并且从理论到实践的全面的实施。

(一)课程体系改革

1.围绕应用型人才培养，深化课程体系改革

在机器人工程专业和机械电子工程专业的课程体系中，以智能和检测模块为主线的课程为：计算机程序设计->单片机原理与应用->机器学习->机器视觉->机器人运动控制；构建课程群，搭建实验环境，开发实验软件，重点培养学生的实践应用能力，通过贯穿式项目教学，把所有理论课程及实践课程以工程应用的形式呈现给学生，提高学生的工程应用能力，为工程应用搭建好平台，为后续课程提供好工具，体现高级应用型人才的培养理念。

2.探索大项目贯穿的教学模式

从专业基础课到专业课，以“计算机程序设计”课程为例，为后续的课程搭建好理论验证的平台，从浅入深，采用一个产品实例把多门课程串联起来，在“计算机程序设计”课程的讲授中，不仅讲授理论知识，还会讲授并实践软件平台的搭建，并以一个工程案例把“机器学习”课程和“机器视觉”课程连接起来。“计算机程序设计”“机器学习”和“机器视觉”作为主线贯穿专业基础课和专业课，让学生对典型的机器人产品和从测控到智能都有一个整体的贯穿始终的认知。

3.培养学生的应用能力和创新能力

在探索机器人工程专业和机械电子工程专业课程群建设过程中，依托大项目贯穿式教学规划来整合课程知识体系，强化主线，强化知识传授中的关联性和综合应用性，通过“计算机程序设计”课程搭建好平台，为后续的专业基础课及专业课提供好验证的工具，并未后续项目的开发提供一个综合的平台，同时突出设计能力、工程应用能力和创新能力的培养。在搭建能力递增的实践教学体系过程中，以大项目的形式贯穿于各个课程，重点提高学生的工程应用能力和创新能力，为此开发自己的实验环境并设计相应的课程设计，同时探索校际合作、校企合作，理论与实践相结合的人才培养方式。

(二)实验环境开发

1.实验环境搭建

将部分专业基础课和专业课的理论与实践教学内容以大项目教学为主线进行整合，主线为“计算机程序设计”课程为基础，为后续课程提供软件平台支撑，并且内容会贯穿于主线内的各个课程：“单片机原理与应用”“机器学习”“机器视觉”“机器人运动控制”，主旨想法为“计算机程序设计课程”不仅讲授本课程的基本理论，同时讲授并创建软件平台框架为后续课程的理论验证提供一个基础，后续课程可以在这个平台框架下，直接加入算法来验证其有效性，最后课程会以一个项目的工程为例贯穿于后续的这些课程，即“计算机程序设计”创建软件平台框架，提供近10个小案例为“单片机原理与应用”课程提供编程基础，在软件平台框架下提供一个大项目案例“基于视觉的机械臂智能分拣”贯穿于后续课程，项目包含分类与聚类为“机器学习”提供支撑，项目包含视觉定位为“机器视觉”课程提供支撑，项目包含机械臂建模关节的正解和逆解运算，为“机器人运动控制”提供支撑。这样“计算机程序设计“内容贯穿于整个课程体系当中，并为后续课程提供支撑。

为完成这些功能我们搭建了实验环境，在学院现有的ABB实验平台加装了视觉系统，并开发了软件平台框架，如下如所示：

图1 ABB机器人加装视觉系统

图2 软件框架平台

同时进行教学内容、教学模式和考核方式的改革。改变传统的常规教学模式，把理论知识的学习贯穿于学生实践中，以提高学生的学习能力、实践能力和工程应用能力。

2.实验环境的虚实结合

目前我们搭建的实验环境从软件到硬件都很实际，但是由于实验条件有限，我们只有五套ABB实验平台，而面对的机器人工程专业和机械电子工程专业的学生共有近200人，实验条件较难满足这些学生的实验等实践环节，所以后期计划采用虚实结合的方法，我们采用对机器人部分进行仿真，后期的分类算法、视觉定位、机器人建模正解逆解全部放在仿真软件当中，这样我们的实验环境只需要“摄像头+仿真环境”，每个学生可以在寝室有个摄像头就可以完成实验，极大节省了实验成本。并且这种模式可以在所有的机器人工程专业和机械电子工程专业中推广。

(三)教材建设

为了对“计算机程序设计”申报一流课程的支撑，我们出版了“C语言实验与课程设计指导”教材，里面不仅包含上机实验，还列举了10个小程序例程，小程序例程包含小游戏、绘图等编程，还包含了计算机程序设计课程的所有关键知识点，通过这些小程序的练习，学生会很快掌握“计算机程序设计”课程的理论知识，为后面的建立软件平台框架、算法案例的加入打好了基础。

(四)教考分离实施

为落实《沈阳理工大学教考分离工作实施方案》、《辽宁省教育厅关于推进普通高等学校教考分离工作的实施方案》精神，完善立德树人体制机制，系统推进教育评价改革，进一步提高我校人才培养质量，特制定本实施方案[2]。

为了响应辽宁省及学校的教考分离的要求，“计算机程序设计”课程已经建立好了试题库，并编写了抽题组卷程序，可根据考试大纲或随机抽题方式组成试卷，试题分数及比例可自行设置，实现完全的教与考的分离管理，来更好的获得学生的真实学习效果。

图3 抽题组卷程序

图4 组卷后的试题

以建立题库为主，多种教考分离方式相结合，基本实现主要考试课程教考分离全覆盖，完善命题机制，制定考试大纲，增强课程目标达成度，完善题库建设、阅卷、评分、考试分析等考试流程，加强过程管理。

三、校际合作交流

通过开展教师互聘项目整合校际间优势资源，突出国防特色学科，以省级重点实验室，国家级，省级精品资源共享课程，国家级省级大学生校外实践基地，国家级实验教学示范中心，省级教学示范中心为依托，打造跨校教学团队，科研团队，管理团队，增强师生跨校学术交流，实现学分互认，深度开展课程建设，教材建设。

与东北大学机器人工程学院合作，由于沈阳理工大学机器人工程专业为新开专业，针对机器人工程专业的教师也略显不足，为提高学科建设水平，以教师互聘的方式，学习知名大学的专业建设经验，弥补机器人智能控制方面的不足，并发挥本校专业机械方面的特长，交流学习，提高教学水平，较好的达成专业培养目标。在校际合作中，以“计算机程序设计”课程为软件框架平台，互聘授课“ROS机器人系统”“机器视觉”，强化软件框架平台为后学课程的支撑作用，取长补短，重点培养学生的工程实践能力和创新能力。

四、基于OBE教学质量监控

为保证机器人工程专业和机械电子工程专业教学质量，建立基于OBE理念的教学质量监控体系，对以“计算机程序设计”课程为基础的主线课程从教学的各个环节进行监控，加强过程考核，形成多手段多链条的考核监控评价，建立过程性评价，如课堂提问、教学效果学生反馈、课后作业、实验实践环节以及同行听课督导等；同时结合结果性考核形成综合性评价，通过对监控->反馈->评价->改进...形成闭环链条，不断对教学过程自我修正，内化为教师与学生的共同价值追求和自觉行动[3]。

建立持续改进机制，从专业的培养方案到课程，根据执行结果不断改进。对“计算机程序设计”课程，通过项目贯穿式的教学方式，不断监控和反馈对后续课程的支撑效果，对教学内容加以分析改进，形成课程群主线课程“单片机原理与应用”“机器学习”“机器视觉”“机器人运动控制”对“计算机程序设计”的多链条反馈，根据反馈结果，调整课程内容或讲授方式，不断优化，始终符合各后续课程的支撑需求；持续改进实验实践手段方法，始终满足对应用型人才培养的目标；持续改进教学手段；始终符合学生培养的要求。

五、结论

本文研究并实现了机器人工程专业和机械电子工程专业的“计算机程序设计”一流课程建设的所需要的实验平台、教材建设、教考分离试题库建设等内容，并采用OBE理念对以“计算机程序设计”为基础、以智能和检测模块为主线的课程群进行质量监控，根据过程考核反馈不断改进对后续课程的支撑，不断对教学过程改进，最终达到一流课程建设的培养目标。