智能控制课程：用科技点亮梦想

高进

“智能控制”是指在无人干预的情况下，能自主驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。随着无人驾驶的智能汽车、无人操控的智能飞机以及我国自主研制的嫦娥飞船、玉兔月球车的成功投入使用，学生对“智能控制”的兴趣日益浓厚。因此，我校在两年前就开始了此方面校本课程的开发与教学实践。

初段课程：《电子电路基础及传感器应用》

本阶段着重让学生理解什么是“电”、掌握常用的电子元器件特性、可以进行简单的电路分析、了解常用的传感器，最终将传感器应用到电路中，实现智能控制。例如，设计制作“声光控照明灯”以及衍生出的“植物缺水报警器”“恒温出水控制阀门”等，使学生初步感受到简单智能控制给日常生活中带来的便利。同时充分激发学生继续学习后续课程的兴趣。

中段课程：《智能控制程序设计在机器人中的应用》

该阶段课程将介绍结构分为两部分：

1.建立计算机程序控制思想，控制虚拟角色自主运行

在此部分的教学中，更多采用“任务驱动”式教学方法，每次任务都是编制一个计算机小游戏，将知识融入到游戏的设计制作之中。激发学生学习兴趣，由“让我学”变成“我要学”，突出学生在课程学习中的主体地位。

在学生掌握了程序设计方法后，引导他们重点利用计算机程序设计进行“智能控制”。例如，去年的综合实践主题就是“开发弹道导弹防御系统”。学生要开发出“雷达”与“反导导弹”自动控制程序，侦测并击毁由教师编制的弹道导弹。在该项目中，学生除了要掌握计算机程序设计知识外，还要充分利用数学算法，计算己方反导导弹的发射时机。从自动控制理论上来说，他们已经在实际应用“闭环系统”了。

2.研究机电一体化系统，控制机器人自主运行

为了能够让学生更加积极主动地自主学习，此部分在采用“任务驱动”式教学模式的基础上，更多的采用“自主探究，小组合作”形式。例如，在初期提出的开发“智能避障车”任务。目标是学生制作的智能车要能避开障碍物，穿过楼道顺利到达终点。学生要在选择好传感器、搭建好车身后编制智能控制程序，并不断调试、选择最优算法。此任务最难的是要避开同场比赛对手车辆的干扰。

这部分的知识结构重点已经由“程序控制”逐渐转化成为“机械结构设计”，除了充分利用电机开发各种进攻防御策略物外，更重要的是充分利用齿轮的“传动比”“扭矩”“车速”“车重”之间的关系，进行合理匹配达到最优设计。

高段课程：《智能控制初步》

在这一阶段，更多的是理论方面的学习，使学生认识到完整智能控制理论的复杂与精深，系统地掌握智能控制的初步理论知识。课程中突出理论与实际应用之间的联系。例如，在讲解“智能车”系统时，其最主要的一个功能就是在检测到与前方车辆（或障碍物）进入危险距离后自动刹车停止。当前方车辆缓慢行驶时，后面的智能车很可能由于反复出入设定的危险距离而反复自动启动停车，严重影响车辆的舒适性，感觉智能车一直在“哆嗦”，因此引出“阈值”的概念，解决系统在实际应用中的问题。这为大学阶段的继续深造奠定了基础。

总之，成为创新型人才是时代的要求、社会发展的需要，培养学生的科技创新能力是个任重道远的工程。我们只有不断探索新的教学模式，转变教育理念，开辟新的途径和形式，鼓励学生创造发明，才能提高学生的创新意识，使他们真正成为我国科学技术现代化的后备人才。endprint