雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與探索

周偉彬 汪楓 唐文輝 謝超 方群樂(lè)

摘?要：雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的一種與時(shí)俱進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。針對(duì)我院實(shí)際情況，對(duì)雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行設(shè)計(jì)探索。實(shí)踐表明，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，大大提高教學(xué)實(shí)訓(xùn)效果。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)伺服技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新思維;教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

雷達(dá)伺服技術(shù)屬于我院本科學(xué)歷教育階段的必修課程，其對(duì)雷達(dá)工程專業(yè)人才的培育具有支撐作用。本課程的先修課程包括《高等數(shù)學(xué)》《大學(xué)物理》《電子電路》等基礎(chǔ)性課程，同時(shí)也為后續(xù)的《雷達(dá)基礎(chǔ)理論》《雷達(dá)分系統(tǒng)原理》等專業(yè)性課程服務(wù)。雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)依附于雷達(dá)伺服技術(shù)課程，是雷達(dá)工程教學(xué)環(huán)節(jié)中必不可少的關(guān)鍵組成部分。雷達(dá)伺服技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠幫助學(xué)生理解雷達(dá)工作過(guò)程的基本原理和操作技能，還有利于學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)所用儀器的基本結(jié)構(gòu)、基本操作和適用范圍，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力[1-2]。

1 雷達(dá)伺服技術(shù)課程基本理念

雷達(dá)伺服技術(shù)課程以我院雷達(dá)工程人才培養(yǎng)方案為依據(jù)，遵循理論聯(lián)系實(shí)際、因材施教、循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，注重素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育，充分利用信息化手段，加強(qiáng)對(duì)學(xué)員自主能力和實(shí)踐技能的培養(yǎng)。具體的理念包括以下三點(diǎn)：（1）堅(jiān)持學(xué)歷教育與軍事任職需求兼顧。在教學(xué)要求、內(nèi)容安排、講授方法、考核標(biāo)準(zhǔn)等方面，充分考慮軍校學(xué)員的學(xué)習(xí)特點(diǎn)以及未來(lái)任職的需要，創(chuàng)建具有實(shí)用特色且快速有效的教學(xué)新模式。（2）堅(jiān)持素質(zhì)、能力、知識(shí)三位一體協(xié)調(diào)發(fā)展。以素質(zhì)為核心、能力為本位開(kāi)展教學(xué)工作，并且注重知識(shí)的內(nèi)化和外延。（3）堅(jiān)持理論與工程實(shí)踐并重，在內(nèi)容選擇上加大知識(shí)的運(yùn)用含量。遵循理論知識(shí)為工程實(shí)踐服務(wù)的原則，不再單純?cè)黾訉W(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，更要注重學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)工作中對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力。

2 雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

通過(guò)對(duì)雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生完成以下目標(biāo)。

2.1 知識(shí)與技能目標(biāo)

（1）熟悉雷達(dá)伺服系統(tǒng)的功能與要求，理解雷達(dá)伺服系統(tǒng)的組成與分類，了解液壓伺服系統(tǒng)在雷達(dá)中的應(yīng)用[3]。（2）了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，理解直流電機(jī)的工作原理，能夠讀懂并運(yùn)用額定值進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。獨(dú)立分析電機(jī)的磁場(chǎng)情況，掌握直流電機(jī)的基本方程式，并根據(jù)方程式來(lái)分析電機(jī)的特性及調(diào)速方法[4]。（3）了解交流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，理解旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成原理，獨(dú)立分析三相交流異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。掌握交流電機(jī)的基本方程式，并根據(jù)方程式來(lái)分析電機(jī)的特性及調(diào)速方法。（4）了解幾種典型特種電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，理解其工作原理。（5）理解正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，同時(shí)分析軸角數(shù)字編碼器的功能，熟悉增量式光電編碼器與絕對(duì)式光電編碼器的異同點(diǎn)。（6）理解自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念和伺服控制基礎(chǔ)，了解自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性。（7）理解脈寬調(diào)制的基本方法，理解Buck電路工作原理并且能分析電路圖，理解Boost電路工作原理并且能分析電路圖。（8）熟悉典型的雷達(dá)伺服系統(tǒng)運(yùn)用案例。

2.2 綜合素質(zhì)目標(biāo)

（1）掌握雷達(dá)伺服的基本原理、分析方法、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)測(cè)量的方法，建立雷達(dá)伺服系統(tǒng)的整體概念。（2）與《雷達(dá)收發(fā)原理》《雷達(dá)設(shè)備原理與維修》等其他課程如相融合，形成完整的雷達(dá)系統(tǒng)體系概念，為復(fù)雜電磁環(huán)境中充分發(fā)揮雷達(dá)作戰(zhàn)效能提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。（3）初步具備全面分析現(xiàn)代雷達(dá)伺服系統(tǒng)性能的能力，掌握識(shí)別和調(diào)整雷達(dá)伺服系統(tǒng)的方法。（4）為后續(xù)裝備課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為實(shí)際裝備操作提供理論依靠。（5）進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的濃厚興趣，提升自學(xué)能力。（6）通過(guò)課程實(shí)踐，提高學(xué)生探索、驗(yàn)證及解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)其實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2.3 情感與價(jià)值觀目標(biāo)

（1）激發(fā)學(xué)生對(duì)雷達(dá)工程領(lǐng)域的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、熱愛(ài)自然的情感。（2）培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲，增強(qiáng)勇于探索和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)對(duì)自然科學(xué)進(jìn)行探索的濃厚興趣。（3）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的培訓(xùn)，樹(shù)立學(xué)生不怕失敗、認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度，以及良好的工作作風(fēng)。（4）養(yǎng)成尊重科學(xué)、實(shí)事求是、不迷信盲從的科學(xué)精神。（5）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的不斷設(shè)計(jì)和改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生愈挫愈勇、百折不撓的精神，形成堅(jiān)忍不拔的科學(xué)品質(zhì)。（6）加深對(duì)“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，也是重要戰(zhàn)斗力”的認(rèn)識(shí)，激發(fā)為國(guó)防建設(shè)而刻苦學(xué)習(xí)的指向。

3 雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

遵循由頂層至底層、上下結(jié)合的思路，以雷達(dá)伺服系統(tǒng)的整體功能為牽引，劃分伺服系統(tǒng)各個(gè)模塊的作用，具體分析伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)單元、變換單元、伺服控制器及變流器的基本結(jié)構(gòu)組成和工作原理，形成完整的雷達(dá)伺服系統(tǒng)體系。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中以物理基本定律為主導(dǎo)，以元件的工作原理為主線，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，加強(qiáng)工程化教學(xué)實(shí)踐，突出學(xué)生分析、解決問(wèn)題能力的訓(xùn)練。

課程總體框架設(shè)計(jì)如圖1所示。

教學(xué)實(shí)施過(guò)程中按照夯實(shí)基礎(chǔ)、注重應(yīng)用的思路，深入淺出地介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不刻意追求理論的完整性，強(qiáng)調(diào)結(jié)論及其在實(shí)際裝備中的應(yīng)用;采用問(wèn)題式、啟發(fā)式、討論式、案例式教學(xué)方法，注意培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及分析、解決問(wèn)題的能力。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2019年開(kāi)始組建，目前正處于發(fā)展完善階段。自建立以來(lái)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目17個(gè)，實(shí)驗(yàn)涉及5部教材。各實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)秩序良好，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)，師生反映良好，其在促進(jìn)學(xué)生工程實(shí)踐能力中的角色得到廣泛認(rèn)同，學(xué)生能力提升明顯。鑒于教學(xué)時(shí)間和場(chǎng)地的限制，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)不能夠很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力[5-6]。針對(duì)該問(wèn)題，嘗試建立課外第二課堂和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以此作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，不同類型實(shí)驗(yàn)的關(guān)系圖如圖2所示。

第二課堂建立在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，其能夠讓學(xué)生完成一些設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要針對(duì)一些感興趣的學(xué)生，選擇課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，這部分學(xué)生需在實(shí)驗(yàn)老師的協(xié)助下搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)而完成相關(guān)課題的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)課程作為教學(xué)環(huán)節(jié)中重要環(huán)節(jié)，其可以幫助學(xué)生建立起科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法以及良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，讓學(xué)生終身受益。

同時(shí)，積極開(kāi)展課程教學(xué)評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生和教師從兩個(gè)方面進(jìn)行。通過(guò)隨堂測(cè)試、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等途徑，綜合考查學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況;通過(guò)學(xué)科領(lǐng)導(dǎo)與教學(xué)督導(dǎo)專家定時(shí)聽(tīng)查課制度，征詢班級(jí)主任、系領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)等途徑，綜合考查教師的課程教學(xué)情況。

5 結(jié)語(yǔ)

雷達(dá)伺服技術(shù)作為空軍預(yù)警學(xué)院各專業(yè)中的一門(mén)重要課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力非常重要，課程的顯著特點(diǎn)是實(shí)踐性較強(qiáng)[7-8]，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是課程的重中之重。針對(duì)我院雷達(dá)伺服技術(shù)專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)體系，根據(jù)近年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出可行有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，進(jìn)一步提高學(xué)生的腦力手力。只有不斷地對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，才能建立一套完善的實(shí)驗(yàn)方案，才能與理論教學(xué)完美配合，才能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生興趣，取得預(yù)期培養(yǎng)效果。

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基金項(xiàng)目：湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2019CFB263）

作者簡(jiǎn)介：周偉彬（1991—?），男，山東煙臺(tái)人，碩士研究生，講師，空軍預(yù)警學(xué)院預(yù)警技術(shù)系，研究方向：雷達(dá)伺服技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。