Volume 4,Issue 8
人工势场法在无人艇避障中的实验教学设计与实践
针对船舶与海洋工程专业“无人艇运动控制技术”课程教学中，学生普遍面临的“能仿真、畏实操”，难以建立算法参数与真实船舶操纵性能间内在关联的教学痛点，本研究以成果导向教育理念为指导，设计并实践了一套以人工势场法局部避障为核心的“理论奠基— 仿真探究— 实物验证”三阶递进式实验教学体系。该体系依托Matlab 仿真平台，引导学生系统探究“参数- 行为- 性能”的因果映射，并在狭窄通道、局部极小值等典型航行场景中，前置性引入对流体动力、传感器噪声等工程约束影响的批判性讨论。随后，基于教学无人艇平台，完成从仿真到实物的能力迁移。两轮共4个教学班的实践数据表明，该体系显著加深了学生对复杂算法的理解深度，核心机理分析题得分率由65% 提升至87.5%；有效培养了学生的系统调试能力，超过95% 的学生独立完成了全流程任务。本研究为船舶智能控制类课程的“虚实结合、工学一体”教学改革提供了可复制的实施方案。
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