心平教学贡献提名奖
熊蓉
教授
  • 推荐单位:信息学部
  • 来校年份:1997.04
  • 所在单位:控制科学与工程学院
  • 熊蓉:每一个学生都是待开发的璞玉
    推荐评语

    熊蓉教授从教16年,长期在一线从事机器人技术的教学工作,教学水平高、教学效果好。她建立了从基础到实践、再到创新提高的系列化机器人课程体系以及层次化的机器人实践教学体系,践行知行合一的协同培养,以学生为主体,以教师为纽带,有效激发了学生的自主学习、创新探索的精神;她将课堂教学、实践教学与科学研究有机地融合在一起,带领学生多次在国内外重要机器人比赛中取得辉煌成绩;她主持研制了国际上首个具有快速连续反应的仿人机器人,享有很高的国际知名度。熊蓉教授以优良的职业道德,严谨的治学态度,强烈的事业心和责任感,无私的奉献精神,深受广大师生的推崇和喜爱。

    主要事迹

           熊蓉老师花费了大量的时间与精力进行学生的指导和平台的建设。在2001-2008年期间,她每个平台每周都安排有1次讨论会。在讨论会上,指导学生进行文献的查阅,带领学生进行系统研发,协助学生发现问题、分析问题、解决问题,并向学生介绍当前机器人技术的发展与成果,引导学生思考探索新问题新方法。同时,注重发挥学生的能动性,选拔优秀的学生成为队长或者小组负责人,指导他们进行团队工作的协调与组织。由此,形成了以学生为主体、教师为纽带的学生-教师-学生的新型教学模式。

    通过机器人实践平台,不仅培养了一批理论知识与实践能力兼具、严谨素质与创新思维并有的优秀学生,推送了一批学生到卡内基梅隆大学、斯坦福大学、东京工业大学等国内外著名高校继续深造,一批学生成为了机器人研究骨干力量,而且培养了一批兼具优秀管理能力的学生,多名毕业工作的学生在ABB、微软、罗克韦尔、通用电气、NIMarvell等著名企业担任重要职务,成为技术型领导人才。例如,盛宇,曾负责小型足球机器人策略系统,目前在卡内基梅隆大学机器人中心做博士后,从事机器人图形方面的研究;张佳帆,曾担任仿人足球机器人队长,目前在ABB继续从事机器人研发工作,两年内已成为ABB研发中心主任工程师,技术负责人。

    2. 构建了从兴趣与通识、到基础与实践、到理论与实践、再到理论与创新的层次化机器人课程体系,践行知行合一的协同培养。

    2009年起,为进一步形成完善的机器人教学培养体系,在实践教学和研究积累的基础上,熊蓉老师开始着手机器人课程体系的建设。目前已构成了一组兼顾理论与实践,从基础到提高的课程群。分别为面向新生以兴趣与通识为主的《机器人导论》,面向二三年级本科生以基础与实践为主的《机器人设计》与《机器人制作》,面向三四年级本科生以理论为主的《机器人技术》,面向工高班学生以理论与实践为主的《轮式移动机器人技术》《双足移动机器人技术》《综合系统强化实践》,以及面向研究生以理论提高与创新研究为主的《智能移动机器人技术》。

    在课程内容方面,熊蓉老师针对不同的授课对象和课程目标进行精心的设计与准备,融合多年在机器人领域的研究实践经验进行深入浅出的讲解,并注重学生在课堂教学过程中的思索与互动和课外的动手与实践。例如,在新生研讨课《机器人导论》中系列讨论的形式,让学生来了解机器人方面的基础知识。在2011年的课程中,设立了机器人与人机器人与社会机器人发展机器人设计四方面主题和十个子题,引导学生查阅相关资料,并在课堂上展开热烈讨论,共同探讨了机器人方面的多个问题,有效激发了学生学习探索的热情。而在《机器人设计》与《机器人制作》课程中,则在讲授机器人设计制作知识的基础上,设立主题比赛,提供有限标准材料供学生开展实物机器人的设计与制作,并通过方案论证、系统演示、竞赛来验证学生知识掌握和运用能力,有效地在寓教于乐中传授了机构、驱动、单片机和程序设计方面的基础知识,并培养了学生的创新能力、理论与实践结合的能力以及口语表达交流能力。同时,课程与国际机器人设计竞赛IDC RoboCon相接轨,通过国际竞赛成绩有效验证了教学效果。许多学生表示,这是大学本科期间最有意义的课程之一。

    在课程群建设过程中,熊蓉老师也注重对青年教师的帮传带。组织了多位青年教师共同参与课程的建设,讨论确定课程内容,指导课程讲授。

    3. 形成了教学与科研相互结合相互促进的发展机制

    在基础实践训练的基础上,为进一步促进学生的创新探索,提高学生的科研素质,熊蓉老师紧密结合自身所开展的科研工作和国际前沿研究,建立了实践训练与学科发展相互结合、相互促进的运行机制。例如,在“小型足球机器人”平台中结合前沿探索,先后设立了四轮全方位移动机器人机构设计、运动建模和规划控制的研究问题,学生通过探索研究提出了四轮运动模型简化方法、非零速到点的运动规划方法、模型偏差校正方法和参数化轨迹规划方法,指导发表EI论文3篇,并有2名本科生获得授权发明专利2项。而在仿人足球机器人平台中则先后设立了稳定步行运动规划、平衡控制、单目视觉标定识别与自定位等研究问题,通过研究探索,学生共发表SCI论文2篇,EI论文5篇,其中本科生发表1篇,并有2名本科生获授权发明专利1项。通过上述运行机制,在教学与科研之间形成了一种卓有成效的相互促进、协同发展的模式。

    对教学而言,与科研的结合使得学生所研制的机器人平台具有很好的先进性,在国际机器人比赛中取得了优异的成绩。2009~2012年期间共获得国际冠军3次,国际亚军4次,国际季军1次,全国冠军6次,其中仿人足球机器人已经连续4年获得全国冠军。学生的优异表现也受到了卡耐基梅陇、MIT、东京工业大学等国际名校教授的大力赞赏。

    对科研来讲,实践训练中所培养的部分优秀学生成为了机器人研究团队的新生力量;学生在实践训练中所形成的技术和创新性研究成果也促进了机器人研究团队的研究和发展。仿人机器人乒乓球对打系统就是一个以科研带动教学,以教学促进科研的典型成果。该项目是863项目重点课题,其研究骨干章逸丰、汤卿、孙逸超、相远飞、詹建波等均为机器人教学实践培养的优秀学生。其中章逸丰曾于2003-2006年参与3D仿真足球机器人系统研发,并多次获得全国冠军和国际前三,在该项目研究中独立承担了视觉识别与轨迹预测算法研究和系统开发。汤卿、孙逸超、相远飞、詹剑波于2006-2010年先后为仿人足球机器人骨干成员,通过系统研发积累了坚实的基础知识、宽广的专业知识和优秀的实践动手能力,在国内连续夺冠,在该项目中,他们合作开展运动规划与平衡控制研究,实现了仿人机器人快速稳定行走、灵活伺服击球和稳定平衡控制。仿人机器人乒乓球对打系统自201110月发布以后,引起了国内外的广泛关注,在美国科学基金会2011年人机互动全球评估中得到高度评价,为此熊蓉老师也被美国国家科学院邀请作特邀报告。

    此外,借助课外实践平台“小型足球机器人”和“家庭服务机器人”的相关技术和部分学生的力量,为2010上海世博会研制了37海宝服务机器人,这37台憨态可掬、聪明活泼的海宝也为上海世博会增添了浓墨重彩的一笔。

    4. 依托控制系,服务全校师生

    2000年机器人实践平台创建以来,在学校教务处和控制系的领导和支持下,始终坚持依托控制系、面向全校开放、服务全校师生为使命开展工作。仅20092012年期间,全校共有1900余名学生参与了各类机器人教学实践活动。其中,不包括控制系的外系学生有1600余名,占总人数的近90%。辐射范围包括机械、电气、控制、信电、光电、生仪和计算机等院系,几乎涵盖了浙江大学所有工科院系。