2015年8月2日,我校航空航天与力学学院一行师生抵达台北,开始了为期7天的与台北科技大学PBL联合教学交流活动。
此次交流教学的主要任务是仿生机械结构的设计与竞赛,要求同学通过分析常见生物的运动特点和身体形态,设计机械结构,完成其制作,并最后进行特殊赛道的赛跑比拼,根据各关卡的挑战成绩和每日报告、以及仿生设计效果、协作精神等最终评判成绩。根据两校商议,同学们一共分为四组,每组成员由台北科技大学和同济大学混合构成,要求几天内每一组的每位同学轮流做进度报告,进行当日问题和后续改进方案介绍分析,由教师团队和其他组学生提问,开展PBL教学。
各组同学迅速进入状态,通过查阅相关资料,观看相关结构运动视频,小组成员踊跃议论和发表意见,第一天结束,各组均明确了仿生对象和基本的机构设想。第一组确定采用弹涂鱼的运动方式,第二组计划模仿螃蟹的形态,第三组则另辟蹊径,选择了蜘蛛,第四组暂定毛毛虫。接下来的几天里,同学们便开始着手设计和制作,忙的不亦乐乎。电钻声,讨论声,对频声,声声入耳;画草图,选材料,定结构,事事关心。每组争先恐后,不甘落后,竞赛从第一天起已然展开。
第一组黄叙淂同学因为尾部tubo舍弃与否而和组员争的面红耳赤,最终因为大功率马达很难使用遥控器控制,运动方向十分不稳定,决定放弃一开始tubo尾部的设计方案。第二组的“螃蟹”也快要出锅了,他们采用Inventor软件首先进行了绘图建模和动态轨迹模拟,确定了复杂的蟹腿结构。他们为“螃蟹”穿上了一层红色的外衣,还有那可以张合的泡沫蟹爪,等待着呼出的那一刻。那黑色的“蜘蛛”似乎有点慢啊,了解后才发现,第三组其实兵分两路,他们提出了两个方案,由不同的人员负责设计,最后根据实际效果选定“蜘蛛”。仿生蜘蛛的结构也相当的复杂,同学们利用catia软件进行设计并完成了运动仿真,确保机构运行没有干涉。那只毛毛虫怎么不见了,什么时候进化成海豹了?原来第四组的毛毛虫结构实验失败,迫使他们不得不重新寻找其他方法,最终确定了海报爬行的运动方式。这只海豹洁白的身体是使用棉花一点一点粘上去的,两只LED蓝色灯眼睛萌的让人喜爱不已。比赛那一天终于到来了,在完成了最终报告的陈述之后,四组选手轮番登场,每组有三次机会,经过一轮又一轮的激烈竞争,最终弹涂鱼跑得最快,海豹紧随其后。
在整个过程中,两校的师生相互交流和学习了很多东西。台湾学生的动手能力总体上是很强的,而且绘图建模的基本功很扎实。另外,他们的思维很活跃,经常会提出一些新颖的想法,并想办法付之实践,这些都非常值得学习。同济的同学也不甘人后,文化的交流碰撞使得双方都收益匪浅,同学们的表现超出预期。同时这种PBL联合教学活动能够让学生根据问题开展主动学习,通过教学活动的精心安排,学生的学习能力、知识的应用能力、发现和解决问题的能力、以及团队协作和沟通的能力得到训练。因此两校教师均非常肯定活动的效果,希望沿着双方最初的设想,通过活动方案的不断总结和改进,将PBL联合教学活动长期办下去。