SLAM技术课程总结

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

这学期SLAM技术课程遇到最多的问题，或者说困难更合适，其实和学生无关。

专业培养方案中，SLAM技术是双语课程，但此课对数学要求极高，通常应用型本科院校学生的数学基础并不具备直接学习此课程的条件；
操作环境要求学生需在Linux系统下完成，虽然现在有云端实践平台，但掌握基本的Linux命令依然是必不可少的基础，对于机器人工程专业学生而言，课程体系忽略了这块训练，使此课孤立于课程体系中，无法和现有培养方案的其他课程形成良性互动；
编程要求C 11，当然能够掌握14以上更好，而之前的课程多侧重于C和一些单片机程序设计，多为逻辑判断或顺序结构代码。不适用于面向任务的程序代码方法，只有极少数学生理解类的使用，知道库和接口等在代码封装中的作用，几乎没有学生具备SDK的调试经验；
课程要求上，由于课程全部借鉴和学习高翔博士的视觉SLAM十四讲第二版，但此课程要求学生能够掌握每章的课后习题并及时互动反馈，实际上课而言，学生能够将书中案例复现已经不易，很难勉强学生去完成课后习题，从作业和报告提交情况来看，没有一位学生能够脱离书中案例独立设计SLAM系统；
考核方式上，此课区别与其他做题课，强调从理论到代码，从算法到应用的能力实践，由于课时安排过于紧张并且只有直播课，很难做到高效的互动交流和答疑，师生联系比到校课堂要差很多，学生其他课程任务也非常重。

如上都是客观原因，所有困难和学生并无太大关系，但结果还是非常让人满意的，完全达到应用型本科院校对于全体学生SLAM技术理论和实践的要求，只有极少数学生未能顺利完成书中案例，再次感谢努力学习和研究的全体学生。

视频链接：https://www.bilibili.com/video/bv1cf4y1R7KB

课程总结word：

SLAM技术网络教学理实一体化课程设计

常熟理工学院电气与自动化工程学院

陈景波，刘继承，吴涛，张瑞雷

1 课程简介

同步定位和制图（Simultaneous localization and mapping），简称SLAM，是指利用机器人或无人驾驶汽车在使用其生成的地图对环境进行定位的同时，创建地图的过程。本课程围绕SLAM技术基础理论和实践展开，以扫地机器人对室内环境地图构建和定位为案例，简要介绍激光SLAM和视觉SLAM，并通过三维空间刚体运动，李群和李代数，相机与图像，非线性优化，视觉里程计，后端，回环检测，建图等基础的学习，理解和实践，能够学生具备综合分析和设计扫地机器人等一类服务机器人中SLAM系统的能力。

2 课程定位和目标

依据机器人工程专业培养计划，对于应用型机器人工程师的三个目标，通过SLAM技术理论实践一体化网络课程，使学生掌握SLAM基本知识和基本技能，在此基础上能够提供SLAM系统问题的基本解决方案，同时具备解决SLAM工程问题的问题，初步形成设计SLAM系统能力。

在网络课程建设上，采用双线并行，交融合一的方案，具体分为：

1 现有课程组合à融合产生新课程：不局限在数学模型，理论分析等，而是更进一步结合机器人工程专业特色重新设计，融入扫地机器人等多种案例，让学生学有所获；

2 现有模式à改革产生新模式：以学生为中心，过程结果结合评价为中心，能力应用为中心。

课程侧重学生从知识到能力的提升，从理实一体技能到应用能力再到创新能力，使学生完成从两个层面的融合，具备解决SLAM系统复杂工程问题的能力。教学目标从培养学生掌握SLAM技术的理论实践能力基础，到解决已有SLAM系统问题的应用能力，再到设计和开发SLAM系统的创新能力，完成从学习到研究的转型。使学生完成从做题到解决实际问题的改变，从模仿到开发创意产品的蜕变。

3 教学内容设计

课程在教学内容设计上分为教材，线上资源，定制实践镜像，云端实践平台等多种模式融合方式。

选择一本适合于应用型本科院校学生的教材十分重要，SLAM技术目前仍属于机器人工程领域最前沿的技术之一，大部分985，211高校的教材多选用英文原版教科书，并不符合我们学院的应用型本科人才培养的目标。课程本身侧重点在于应用，不是数学课，不是理论课，而是基础工程技术课。这里选用《视觉SLAM十四讲：从理论到实践》第二版作为教材，在教学模式上，理论课程，以教师为主，实践课程以学生为主，应用研究，教师引导，学生自学互助。此本教材网络配备源代码，学生可自行下载研究，但为了进一步降低学生学习难度和时间成本，开发了定制版实践系统，即开即用。通过对课程镜像的实践学习，学生可以形成完整的SLAM知识链，具备专业视角下服务机器人SLAM系统的分析和设计能力。

4 教学过程和方法设计

教学过程主要有直播教学，云端辅助，实践报告，研究设计四个部分。方法设计分别为：

1 直播教学：教师讲解为主，案例教学法，通过实际案例引出知识点，从直观到抽象；

2 云端辅助：以学生自学为主，教师讲解为辅，包括云班课各种资源，实验楼对应SLAM模块STDR应用。抽象的知识通过直观仿真和实践结果得到验证，从抽象回到直观；

3 实践报告：学生以个人为单位自主设计，结合教师指导，主要为学生互助，强化知识点的联系，培养学生运用知识链解决问题的能力，从简单到复杂；

4 研究报告：学生自主设计解决实际的SLAM问题，综合运用“数学缝隙算法”的解决思路，完成理论设计和仿真验证，有条件的实现实物调试，从易到难。

图1 教学过程四环节的联系

5 总结

通过这次以在线形式完成的SLAM技术理论实践一体化课程的教学工作，个人收获很多，通过和学生交流和沟通感受到一起努力协作克服困难的重要性，并很受鼓舞，心生感激。同时深刻感受到一门课程也有生命力，如何让知识鲜活起来，需要不断改进和创新。课程之间的联系也非常重要，学生需要同时注重能力和知识积累。当然也发现了一些问题如手机学习网课比电脑效果差，直播课时间比较长，无法按知识点索引，如何快速找到需要的内容，在以后的课程中用短视频形式做进一步改进和优化。