實(shí)驗(yàn)簡介

實(shí)木板材的缺陷識別與優(yōu)選排樣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是科研反哺教學(xué)的成功案例，來源于近十年國家林業(yè)局948項(xiàng)目、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目、江蘇省國際科技合作項(xiàng)目等科研成果，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)明專利1件、實(shí)用新型專利3件和軟件著作權(quán)3件。該實(shí)驗(yàn)極大地豐富了《自動化綜合課程設(shè)計》課程內(nèi)涵，涉及《數(shù)字圖像處理》、《人工智能》、《最優(yōu)控制》等多門課程相關(guān)知識。實(shí)驗(yàn)總體框架設(shè)計包括認(rèn)知模塊、木材缺陷定位與分類和優(yōu)選排樣3大環(huán)節(jié)，需要2個學(xué)時，旨在按照虛實(shí)結(jié)合、以學(xué)生為中心的原則，采用激勵探究式、任務(wù)驅(qū)動式、互動式等教學(xué)方式，使學(xué)生通過參加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)木板材的缺陷智能識別與優(yōu)選加工生產(chǎn)線，掌握對實(shí)木板材缺陷智能識別與優(yōu)選排樣的設(shè)計能力、創(chuàng)新開發(fā)能力及解決復(fù)雜工程問題的能力，為培養(yǎng)面向現(xiàn)代農(nóng)林裝備及自動化、具有智能制造理念的復(fù)合型創(chuàng)新人才發(fā)揮積極作用。

設(shè)計原則

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目瞄準(zhǔn)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，實(shí)驗(yàn)設(shè)計兼具深度與廣度，充分利用最新的虛擬仿真技術(shù)的高仿真特性、交互特性，從對工業(yè)機(jī)器人、電機(jī)、加工設(shè)備、實(shí)木板材缺陷等基礎(chǔ)認(rèn)知到圖像預(yù)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法優(yōu)選的高階仿真，各實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)計與實(shí)施都側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的自主探究、學(xué)習(xí)能力，使其熟悉工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，提高對板材缺陷識別與優(yōu)選排樣的設(shè)計能力、創(chuàng)新開發(fā)能力及獨(dú)立解決問題能力。

堅持“學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的原則，通過實(shí)驗(yàn)測試等手段提取實(shí)物系統(tǒng)參數(shù)建立其仿真模型，結(jié)合自動化專業(yè)理論知識對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行更為深入的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)通過層層遞進(jìn)的4個實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將知識學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)深入融合，引導(dǎo)學(xué)生通過探究式學(xué)習(xí)將理論知識向教學(xué)實(shí)踐逐步轉(zhuǎn)化，促進(jìn)理論研究與實(shí)踐研究的相互融合。利用實(shí)驗(yàn)各個環(huán)節(jié)和步驟的結(jié)果，將形成性評價和終結(jié)性評價結(jié)果有效結(jié)合，全面評價學(xué)生能力的達(dá)成情況，并根據(jù)評價結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生能力達(dá)成。

實(shí)驗(yàn)要求

（1）專業(yè)與年級要求    

本課程開設(shè)專業(yè)為自動化專業(yè)本科四年級學(xué)生。

（2）基本知識和能力要求  

為了提高自動化類學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力進(jìn)行實(shí)木板材的缺陷識別與優(yōu)選排樣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。通過該項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所有知識，在教師的指導(dǎo)下，完成缺陷識別與優(yōu)選排樣主要環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)計，獲得較好的木材出材率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)板材拼接最大桌面。學(xué)生應(yīng)具備以下能力和要求：    掌握自動化等方面的基礎(chǔ)理論和基本知識，掌握自動化加工工程相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)知識。完成《人工智能》、《數(shù)字圖像處理》、《最優(yōu)控制》等基礎(chǔ)課與專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，且對實(shí)木板材的缺陷識別與優(yōu)選排樣的環(huán)節(jié)和設(shè)備類型有基本的了解。應(yīng)具備一定程度的自主創(chuàng)新設(shè)計和獨(dú)立解決問題的能力。對實(shí)木板材的缺陷識別與優(yōu)選排樣有綜合認(rèn)知和一定的工程設(shè)計能力。