教 育
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《自然与设计》参考美国欧林工学院《Design Nature》课程，并根据科创班教学理念优化而来。课程为一年级新生提供一种“通过学习和模拟自然特征来体验设计过程”的教学环节。
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主要通过工程项目的实现，运用基础理论课程和多门专业课程的知识完成项目设定的任务。课程内容主要涉及电路原理、模拟电路、数字电路、计算机原理、自动控制、嵌入式开发、电子产品设计与生产等相关内容。让学生学会如何将理论知识融入到项目实践中，又避免成为纯粹的实验课程。
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课程结合主题鲜明的设计项目开展协同创新，通过“产学研创”一体化的实际项目锤炼学生设计能力、提升设计素养。强调学生学以致“用”，强调创新思维，将前序课程知识、专业技能转化为设计实践能力并使学生具备创新创业素质。
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本课程主要训练应用数学概念于工程问题的关键手段，包含复变函数、积分变换和数理方程。复变函数提供了信号分析等问题的框架；积分变换在控制系统和电路分析中发挥着重要作用；数理方程是建模自然现象的数学工具，在结构分析、流体力学和热传导等问题中有广泛应用。
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本课程项目部分要求基于线性代数理论知识和主成分(PCA)降维算法实现人脸识别。具体而言，班级全体学生提交自己的人脸图片组成人脸样本数据库，研究如何通过PCA等技术提取训练样本的特征，然后建立分类器对待测样本进行分类识别。每个章节内容对应着相应的人脸识别子问题，并按照子问题提出、相关理论介绍、子问题的Matlab求解过程以及相关理论的其他拓展来统筹讲解各章内容。
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课程项目以小车自主穿越迷宫为目标，将完成该目标所需的主要工作分为4个任务，分别集中于：传感器数据处理、传感器联合标定、车辆控制、SLAM建图与导航。学生3人一组，分阶段完成所有任务，并最终需要在课程组统一搭建的迷宫中，实现小车自主穿越，并能克服地图动态变化和障碍物阻挡的干扰，顺利走出迷宫。同学们通过该项目的实施，能够掌握车载软件开发相关的一系列基础知识，并积累丰富的开发经验。
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项目驱动：基于项目需求，培养学生运用数学、人工智能、控制论等科学知识的工程实践能力。 学科交叉：综合计算机视觉、机器人、控制科学、人工智能等多个学科的知识，提升学生的综合能力
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项目基于松灵小车SCOUT MINI进行设计，组织学生了解小车搭载的激光雷达传感器、双目摄像头和IMU模块，并使用ROS订阅节点，收集点云图像数据。数据进行处理和标注，并加入深度学习模型进行训练。学生使用纸箱、标志牌等物品自行设计并搭建场景地图，利用自己收集并标注的数据训练模型，设计编写底盘控制逻辑，实现小车在场景地图中面对不同标志物与地形做出相应动作。
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形成“1-2-3”三位一体式教学方式：课堂围绕1个主题知识点，融合教师问题式引导与学生提问解惑2种授课模式，形成课前素材信息导入、课堂师生互动研讨、课后巩固拓展实践3个环节，环环紧扣，夯实学生基础知识。 建设基于车联网感传算全流程联调的项目制实施方式：搭建集软件仿真、硬件在环、系统联调一体的项目平台，以项目为载体组织课程内容，增强学生实践能力。 落实高校与企业共同规划、共同建设、共同指导、共同评价：与中信科智联等车联网代表性企业深度合作，面向产业实际问题，引入企业车规级C-V2X通信模组等软硬件平台，邀请行业专家指导课程实施，实现全过程校企联合培养。
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工业软件Prescan为仿真环境，设置两个循序渐进的项目 复杂路网建模仿真项目：使用仿真软件建立真实路网的模型，包括立交桥、停止线、斑马线、交通标志和红绿灯等道路元素 车辆驾驶仿真项目：构造交通场景，包含红绿灯切换、驾驶车辆跟车、行人和车辆闯红灯等情况，根据传感器数据，实现自动驾驶算法，并测试评估
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