汽车环境感知部件装调与标定 任务7.2：基于激光雷达与摄像头的联合标定-教学设计

《基于激光雷达与摄像头的联合标定》教学设计授课教师XXX课程名称《环境感知部件的装调与标定》授课学时8授课对象中职智能汽车技术相关专业学生教学模式合作式教学、情境式教学授课地点智能网联工作站教学内容分析教学内容基于激光雷达与摄像头的联合标定教学标准《环境感知部件的装调与标定》课程标准参考教材《环境感知部件的装调与标定》教材学情分析知识和技能基础1.该班学生在本课程前面的任务对Linux系统有一定的了解，且熟悉Linux系统操作命令的基本使用；2.学生在前期课程中接触过摄像头的内参标定以及毫米波雷达与摄像头的标定融合，对标定的含义有一定的了解。认知和实践能力1.学生使用Linux系统的常用操作命令的操作熟练度有待提高；2.学生对基于激光雷达与摄像头的联合标定能力有待提高；3.团队协作精神和科学探究方法有待加强；4.学生本课前已对任务进行预习，对基于激光雷达与摄像头的联合标定流程有一定了解，但认知不深。学习特点1.学生具备一定的自主学习能力和岗位责任意识，偏好互动式教学，善于表达自己的观点；2.学生对移动终端为媒介的学习方式感兴趣，能够熟练查阅平台资源，养成了线上学习的良好习惯。教学目标知识目标1.能阐述激光雷达与摄像头融合的意义；2.能说出激光雷达与摄像头联合标定工作内容；3.能说出坐标系的转换关系；4.能解释激光雷达与摄像头联合标定的原理。能力目标1.能独立完成摄像头的内参标定；2.能独立完成激光雷达与摄像头的外参标定；3.能独立完成融合效果的验证。素养目标1.培养学生适应变化与解决问题的能力。2.激发学生对新技术、新知识的好奇心与求知欲，培养他们主动探索、持续学习的习惯，以紧跟汽车行业快速发展的步伐，不断提升自我竞争力。3.教育学生遵守职业道德规范，诚信守法，以高度的责任感和敬业精神投入到汽车行业中。教学重难点教学重点1.激光雷达与摄像头联合标定工作内容；2.坐标系的转换关系；3.基于激光雷达与摄像头的联合标定。处理方法1.通过课前资源推送学习任务和在线师生交流、线上测试来及时掌握学情，进行二次备课，突出重点讲解；2.综合运用多媒体课件、实操视频、智能汽车传感器实训平台构建理、虚、实三位一体信息化课堂，实现自主分段式学习，达到掌握基于激光雷达与摄像头的联合标定的目的；3.在实操中体验基于激光雷达与摄像头的联合标定流程，加深理解。教学难点1.基于激光雷达与摄像头的联合标定。处理方法1.学生扫描教材（二维码），自主学习，突破难点，达成教学目标；2.针对共性难点，教师进行中段答疑，运用智能网联工作站播放实操示范视频，支持课后回看突破及巩固难点；3.设立不同岗位目标，组内互助，以强带弱突破难点。教学策略一、教学理念：以学生为中心，坚持“做中学、做中教、教学做合一”的教学理念，注重培养学生全面可持续的发展。采用任务引领，结合自主探究、小组合作的形式开展教学，通过做中学、做中教完成“基于激光雷达与摄像头的联合标定”任务，体验学习即工作的过程。本教学过程注重德技双馨，培养学生养成不怕脏、不怕苦、不怕累的劳动精神和精益求精的工匠精神。二、教学方法：1.教法：情景教学法：引入真实的工作案例，通过实操完成“基于激光雷达与摄像头的联合标定”工作任务，体验“学习即工作”的过程。2.学法：（1）自主探究法：通过观看实操视频、教材，借助学生工作页和实训平台，学生完成自主探究；（2）小组合作法：以小组为单位进行，锻炼学生沟通和表达能力，提高团队合作意识。三、教学准备：1.教师准备教学环境布置、资料准备、工具准备、资源推送、平台互动、数据收集。2.学生准备：笔、笔记本、教材、工作服和分组等。3.场室准备：（1）教学环境：智能网联工作站；（2）资料准备：课件、实操视频、学生工作页等；（3）工具准备：智能汽车传感器实训平台、工具车、网络教学平台、多媒体教学系统；（4）小组分工：按照“组内异质，组间同质”原则，6个同学为一组。组间合理搭配，组内差异互补设置不同岗位。教学环境和教学资源智能网联工作站智能汽车传感器实训平台实操视频网络课程平台学生工作页教学流程教学过程教学内容教师活动学生活动教学手段及设计意图课前准备教学实施准备线上平台发布基于激光雷达与摄像头的联合标定的学习任务阅读观看线上教学资源。通过课前观看线上教学资源，让学生对接下来的任务有了初步的认知，为课中学习奠定基础。情景导入：（20min）目前主流的传感器融合方案是“摄像头+激光雷达”。相比于毫米波雷达，激光雷达能够更好地还原目标物体的三维特征，检测效果更好，于是你就向客户推荐这种融合方案，客户也听取了你的建议。这时，你需要对激光雷达和摄像头进行联合标定。任务分析：由于单一传感器获得的信息有限，且还要受到自身品质和性能的影响，因此智能网联汽车中通常配有数量众多的不同类型的传感器，以满足探测和数据采集的需要。相比于毫米波雷达，激光雷达能够更好地还原目标物体的三维特征，检测效果更好，因此我们可以尝试融合激光雷达和摄像头的数据，增加检测性能的准确性。听老师讲解学习任务、学习目标；根据任务分析，对摄像头内参标定的目的，展开交流讨论。1.培养学生的沟通交流能力。2.培养学生独立思考和团体合作的能力。知识准备：（60min）1.讲授激光雷达与摄像头融合的意义、激光雷达与摄像头联合标定工作内容和原理；2.讲授激光雷达与摄像头之间坐标系的转换关系。1.讲授：讲授激光雷达与摄像头融合的意义、激光雷达与摄像头联合标定工作内容和原理。2.讲授：讲授激光雷达与摄像头之间坐标系的转换关系。3.引导：结合讲授的内容，引导学生对激光雷达与摄像头联合标定工作内容和原理进行讨论。4.提问：提问学生，激光雷达与摄像头联合标定工作内容有哪些？5.提问：提问学生，激光雷达与摄像头之间坐标系的转换关系是怎么样的？6.答疑：对学生的提问进行解答。1.听课：认真听老师讲解，说出激光雷达与摄像头融合的意义、激光雷达与摄像头联合标定工作内容和原理，并用自己的语言描述激光雷达与摄像头之间坐标系的转换关系。2.讨论：结合讲授的内容，对激光雷达与摄像头联合标定工作内容和原理进行讨论。3.回答：回答老师的提问。4.提问：对有疑惑的内容进行提问。1.小组讨论培养学生的合作沟通能力，通过展示提升自信心。2.培养学生总结归纳的能力，掌握知识内容。3.培养学生主动获取有效信息的能力。4.培养学生形成思考的习惯，培养学生的辩证思维能力。课程思政：（5min）结合本任务内容，以“主动探索精神”为思政主题，激发学生对新技术、新知识的好奇心与求知欲。讲授思政案例认真听老师讲解并提炼案例中与思政主题强相关的内容通过真实案例培养学生主动探索、持续学习的习惯，以紧跟汽车行业快速发展的步伐，不断提升自我竞争力。信息收集：（15min）《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》学生工作页的信息收集部分指导学生完成《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》实训工作页背景知识收集完成《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》实训工作页背景知识收集。1.为开展实训任务操作做准备。2.培养学生信息收集能力制定任务计划：（15min）《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》学生工作页的制定任务计划部分指导学生完成《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》实训工作页制定计划。 完成《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》实训工作页制定计划，为开展实训任务操作做准备。培养学生制定计划，有规划完成任务的能力任务实施：（300min）完成《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》的任务1.巡回检查指导学生按实训工作页完成《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》实训操作。2.帮助学生解决在实训过程中遇到的问题。按实训工作页分组完成《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》任务实施。1.培养学生实际动手操作能力2.培养学生“从做中学”能力方案汇报：（40min）进行《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》的方案汇报选取3组学生上台演示任务完成情况，讲述任务完成的重难点。 积极参与方案汇报，总结实操的重难点。培养学生组织和汇报能力评价总结：(20min)完成进行《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》的评价总结1.对《任务7.2基于激光雷达与摄像头的联合标定》完成情况进行总结。2.点评学生完成的情况，并对需要注意的事项进行强调。3.对实训完成度不足的学生提出改进措施和建议。进行小组讨论和反思。1.采用客观评价与主观评价结合，自我评分和教师评分结合的评价方式，对学生进行全面的评价2.根据评价结果，有针对性的进行个别辅导，因材施教达到共同成长目的。课后拓学发布任务习题完成任务习题通过任务习题，巩固任务内容教学评价1.采用客观评价与主观评价结合，自我评分和教师评分结合的评价方式。2.客观评价通常基于量化的数据，如考试成绩、作业完成情况等，而主观评价则关注学生的创造力、批判性思维和问题解决能力。结合两者可以更全面地了解学生的能力。3.通过自我评分和教师评分的结合，可以更好地适应不同学生的学习风格和需求，提供个性化的反馈和支持。检查与评分表序号评价标准评价类型评分（客观10-0分）（主观10-9-7-5-0分）自我评分教师评分1知识点一：能阐述激光雷达与摄像头融合的意义客观评价2知识点二：能说出激光雷达与摄像头联合标定工作内容客观评价3知识点三：能说出坐标系的转换关系客观评价4知识点四：能解释激光雷达与摄像头联合标定的原理客观评价5技能点一：能独立完成摄像头的内参标定客观评价6技能点二：能独立完成激光雷达与摄像头的外参标定客观评价7技能点三：能独立完成融合效果的验证客观评价8作业前准备主观评价96S管理主观评价教学反思1.根据基于激光雷达与摄像头的联合标定制作总结反思表，结合操作经验，将上述内容细化为具体的条目，并在每个条目下留有足够的空间进行详细记录和分析。这样的总结反思表将有助于提高标定的专业性和效率。2.课后收集学生完成的总结反思表，能够具体得出每个学生在标定过程中的不足，根据得到的总结反思