2023年12月1日，“测量与控制系统课程设计A”与“机电系统测控实践项目”答辩于机械工程国家级实验教学示范中心（大连理工大学）圆满落幕。机械工程学院2020级机械设计制造及其自动化专业（含机创班）207位本科生组成50个项目组参与本次答辩，同时通过全过程线上直播与线下汇报相结合的方式面向社会各界展示了该课程的项目教学成果。北京理工大学、北京航空航天大学、东北大学、加拿大Quanser公司9名外校及企业专家以及我校生物医学工程学院、控制科学与工程学院、机械工程学院9名校内专家等合计18人组成本次结课答辩评委组，观摩学生答辩过程，给出课设成绩，并与现场师生热烈研讨，提出指导建议与意见。
此项目是由孙晶教授和尉国滨老师共同负责，测量与控制系统教学团队适应培养方案改革新需求、新趋势、新特征所取得的重要实验实践类教学建设成果，具有新工科课程建设先导示范作用。作为中心孵化的核心特色课程，该项目启动已历时两年，其全方位依托国家一流本科课程“控制工程基础”，深度改变了传统课堂“教与学”模式，以项目制教学为手段，将机械、控制、测量等不同学期的课程内容有效嵌入大四专业课程实践环节，尤其关注多学科交叉融合并着重引导学生掌握机械、控制、信息、智能等专业知识在工程项目中的集成运用。在历时两年多的课程建设过程中，教学团队不断吸纳北京理工大学、天津大学、清华大学等高校的相关经验和示范案例，结合学校、学院、中心及课程实际逐渐增补完善内容结构。早在今年暑假期间，教学团队经集体备课将本次课程设计主题确定为“基于颜色识别的垃圾分拣测控系统”，并由此围绕课程理念、教学目标、管理机制、评价考核等方面全方位推动课设改革创新。该项目以实现垃圾分拣为设计目的，要求学生在设计过程中将机械、控制、测量、建模等方面的理论知识进行有机综合并全盘考虑，多个设计目标互相影响制约的情况在设计过程中时时处处存在，比如测量系统与机械结构方案可能会影响控制方案的选择，因此这是一个多目标复杂工程问题。在多目标协同约束下，该课程设计提出“无限可能”的设计要求，即仅给出1页简单的设计要求（图1），许多令人意想不到的机械实现方式和测量与控制方案通过最终的作品呈现了出来，这种“无限可能”的设计要求激发了学生们“无与伦比”的想象力、创造力、洞察力。
图1 仅有1页的设计说明给该课设提供了无限可能
此外，该课程设计采用多元化考核方式（图2），总成绩由主观分数和客观分数两部分构成，主观分数主要聚焦设计报告、答辩情况、团队合作（分工与组内互评情况）、成本造价、设计完成度和创新性等影响参数，客观分数则采取一定量化标准考查方案目标的完成情况和实现效果，例如参评作品1分钟内成功分拣不同色块的数量。
图2 多元化的考核方式
11月13日-12月1日，207名机械工程学院大四学子、10位校内指导老师、2位企业导师（线上参与）均热情饱满，连续3周全身心投入到知方楼4楼实验中心，并由此开启了一段美妙的课设之旅。哪怕考研季已至，深夜实验室中仍不乏大四学子们忙碌的身影、实验过程中的认真和成功突破后的笑容（图3、图4）。在3周限定时长的条件约束下，各项目组完成与递交的课设作品可谓“成就拉满”“不拘一格”，同学们纷纷表示，如果拥有更充足的打磨、完善、调试时间，这些课设作品将会更加优秀高质（图5：部分作品机械结构3D图）。正如学生们所说：“从一头雾水到一分钟成功分拣42个，从桌面上只有两台qube到我们组的装置矗立在桌面上且啪啪啪啪有序动作……三周来，我早上8点就能到4166，有时候凌晨4点才离开。我想我以后再也不怕接触新的项目和新的任务了，这门课设让我知道我在科研上的潜能无限，让我敢于在未来面对任何新的挑战。
图3 夜已深，知方楼4166依旧人头攒动
图4 团队成员精诚合作为课设交付贡献力量
图5 部分课设作品3D图
经过启动、破题、立题、分工、论证、设计、建模、制造、安装、外协、调试等不同环节之后，50组实物作品均高质量达到预期设计要求并于12月1日进入结课答辩环节。
为发现问题，也为课设的后续迭代提供专家反馈，课程团队邀请由北京理工大学、北京航空航天大学、东北大学、加拿大Quanser公司等9名外校和企业专家以及我校生物医学工程学院、控制科学与工程学院、机械工程学院等9名校内专家组成18人答辩委员会，并由北京理工大学地面机动装备国家级实验教学示范中心主任李忠新老师与北京理工大学自动化实验教学中心李怡然老师分别担任组长。各项目组在答辩过程中着重围绕总体方案、辅助机构、控制模型的设计以及遇到的问题、解决方法等内容向评委和观众展开阐述与汇报，并就评委提出的系统误差累计、PID算法应用、视觉系统改进方法等问题进行详细解释与回答，体现出多目标设计的巧思与用心。各位评审专家细致观察作品、严谨提出质询，围绕作品的方案原理、关键技术运用、创新性、可行性分析等多个角度提出深入且专业的问题、建议和意见（图6）。评委和学生的互动不仅考验了学生们的即兴应变能力，也展现了他们对该课设项目的深刻理解。这场课设答辩汇报成为了一个展示前沿技术、激发创新思维，并将理论与实践完美结合的实践创新平台。
图6 紧张又轻松的答辩现场
为以赛促教、以赛促学，答辩结束后，由18名评委共同遴选出11组优秀作品，并进行了一场别开生面的终极battle——速度赛与创意赛（图7）。经过评委们耐心细致的综合评审，“我说的都不队”和“精灵副将马国成队”以其1分钟分拣118个色块、超过预期设计要求近5倍的成绩并列速度赛金奖，“啦啦队”凭借独特的设计和高效的功能获得创意赛金奖，“大聪明队”和“我说的都不队”获得创意赛银奖，其余队伍获得铜奖（图8）。
为了充分鼓励各组在课设期间所体现的协作精神、倾听态度、钻研热情、内驱动力，全体参赛同学均获得了一份由18名评委联袂签名的获奖证书以及加拿大Quanser公司赞助的奖品。课程团队与Quanser公司还为全体207名参加此次课设的同学们准备了印有队名及每个同学姓名的专属定制款可乐，为紧张的课设与比赛增添了轻松、快乐、甜美的气氛（图9）。全体师生在作品、证书、奖品、可乐共同烘托出的温暖家庭氛围中合影留念。
图7 紧张激烈的比赛现场
图8 巅峰battle获奖小组与评委老师合影
图9 由全部评委联袂签名的获奖证书及加拿大Quanser公司提供的课程奖品
“测量与控制系统课程设计A/机电系统测控实践项目”高度聚焦同学们在学习中普遍面临的知识碎片化与关联性不够、求知被动化与参与度不高、实践套路化与获得感不强等普遍难题，注重激发学生的专业兴趣、探究精神、科研动力，从课程参与主体、客体和形式等不同角度克服了以往实验实践项目的高阶性不足、创新性不强和挑战度不高等问题，遵循了课程设计类教学环节“两性一度”的建设思路，获得了同学们的如潮好评。本次课设是“机械+控制+测量”多学科交叉融合下课程设计类教学环节的首次原创尝试，未来还将逐步查找问题、剖析成因、总结经验，进一步为学院新工科人才培养模式探新路、开新局、闯新关。
——校外答辩评委对本次课设的点评——
