汪玲 毛新華

【摘要】 雷達(dá)原理課程是電子工程專(zhuān)業(yè)的代表性課程，綜合性強(qiáng)，工程性強(qiáng)，涉及知識(shí)面廣，如何把握好該課程的授課效果一直是探討熱點(diǎn)?，F(xiàn)有研究重點(diǎn)著眼于加重工程實(shí)踐比例，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足，但是這樣會(huì)縮減理論教學(xué)課時(shí)數(shù)，而且雷達(dá)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展依賴(lài)于較高的硬件資源配置。本文立足于本科生"雷達(dá)原理"課程教學(xué)重在鞏固學(xué)生已有專(zhuān)業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用層面理解，著重探討如何從理論教學(xué)本身來(lái)改善教學(xué)效果，這樣在不開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程情況下也可力爭(zhēng)獲得較好的教學(xué)效果，達(dá)到普通高校對(duì)雷達(dá)原理課程的教學(xué)要求，降低授課效果對(duì)硬件資源的依賴(lài)。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)原理教學(xué)理論教學(xué)教材教學(xué)方法

【中圖分類(lèi)號(hào)】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）3-0018-03

一、 引言

雷達(dá)原理課程涉及信號(hào)與系統(tǒng)、電子線路、電磁場(chǎng)理論、電路、微波與天線等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，是許多高等院校電子、信息、通信相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課程之一。在具有雷達(dá)特色學(xué)科的高校中，雷達(dá)原理更是重要的專(zhuān)業(yè)必修課之一。由于涉及不同方面的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，雷達(dá)原理課程綜合性強(qiáng)，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可對(duì)前期學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行較好地鞏固，同時(shí)加強(qiáng)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，達(dá)到提高專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的目的。但是另一方面，綜合性強(qiáng)使得該課程的授課難度較大。不同于專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的知識(shí)面較為集中，雷達(dá)原理課程知識(shí)面廣度大，這對(duì)授課教師不僅在學(xué)術(shù)水平，還是在教學(xué)業(yè)務(wù)能力上都提出了更高要求。

雷達(dá)原理課程的教學(xué)研究一直是雷達(dá)相關(guān)學(xué)科教師的探討熱點(diǎn)[1-6]，目前大家普遍認(rèn)識(shí)到該課程綜合性和系統(tǒng)性強(qiáng)，理論抽象，并且認(rèn)為要加強(qiáng)實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)環(huán)節(jié)，以期通過(guò)直接動(dòng)手操作讓學(xué)生切實(shí)掌握理論知識(shí)。但是，雷達(dá)原理授課內(nèi)容較多，一般包括雷達(dá)各個(gè)分機(jī)的工作原理及組成、雷達(dá)檢測(cè)方法和性能分析、測(cè)距、測(cè)角方法和動(dòng)目標(biāo)顯示和檢測(cè)原理等，學(xué)時(shí)數(shù)通常為40-50學(xué)時(shí)，依據(jù)筆者近十年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，該學(xué)時(shí)數(shù)是保證教學(xué)效果和教學(xué)內(nèi)容完整性必須的授課時(shí)間，在其中添加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，勢(shì)必會(huì)減少理論教學(xué)時(shí)間，最終影響教學(xué)質(zhì)量，或教學(xué)內(nèi)容的減少。若單純?cè)黾釉撜n程總學(xué)時(shí)數(shù)，會(huì)牽涉到整體專(zhuān)業(yè)課程安排，也不符合當(dāng)前倡導(dǎo)的教學(xué)模式，即專(zhuān)業(yè)課程學(xué)時(shí)過(guò)多不代表學(xué)生會(huì)學(xué)到更多，適當(dāng)留給學(xué)生以后自我發(fā)揮的空間，關(guān)鍵在于扎實(shí)掌握專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。從大多數(shù)普通高等院校的本科生培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)看，雷達(dá)原理課程的學(xué)習(xí)并不要求學(xué)生學(xué)習(xí)完畢具備雷達(dá)專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，而是加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)在應(yīng)用層面的學(xué)習(xí)。另外，雷達(dá)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)硬件有較高要求，單純的軟件級(jí)仿真本質(zhì)仍然是信號(hào)處理的仿真，設(shè)計(jì)不停留于軟件級(jí)仿真的硬件實(shí)驗(yàn)在硬件資源配備上成本較高?；谏鲜隹紤]，本文立足于本科雷達(dá)原理課程重在教授雷達(dá)工作原理，而非雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，利用當(dāng)前豐富的教學(xué)資源，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，探索有效的服務(wù)于理論教學(xué)的模式，在不開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件下，仍可讓學(xué)生較好地掌握雷達(dá)原理基礎(chǔ)知識(shí)。

首先探討教材的選擇，這是理論教學(xué)必須重視的環(huán)節(jié)。然后思索教學(xué)方法，在傳統(tǒng)教學(xué)方法之外，采用可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的教學(xué)手段，給出具體實(shí)例。最后是結(jié)論。

二、教材的選擇

教材中最重要的是課本，它是學(xué)生上課和課后復(fù)習(xí)最主要的參考資料。筆者教授的雷達(dá)原理課程一直選用由丁鷺飛等編著的《雷達(dá)原理》作為教材?！独走_(dá)原理》是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)教材，被多所高等院校選為授課教材，該書(shū)涵蓋知識(shí)較全面，包括雷達(dá)系統(tǒng)主要分機(jī)、目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量和跟蹤方法、天線波束和掃描方式、雷達(dá)檢測(cè)方法等。目前《雷達(dá)原理》已有第四版更新，相比第一版逐漸增加了數(shù)字化接收機(jī)、相控陣?yán)走_(dá)，高分辨雷達(dá)等新內(nèi)容，能夠基本跟蹤雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀。

《雷達(dá)原理》注重介紹雷達(dá)基礎(chǔ)知識(shí)，不會(huì)涉及過(guò)多關(guān)于雷達(dá)系統(tǒng)，尤其是新型雷達(dá)的介紹，因此可以選擇其它資料作為輔助教材。比如筆者長(zhǎng)期訂閱《雷達(dá)與探測(cè)技術(shù)動(dòng)態(tài)》雜志，該雜志能及時(shí)跟蹤雷達(dá)動(dòng)態(tài)，報(bào)道前沿的雷達(dá)理論和先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù)，以及介紹最新的雷達(dá)裝備。在適當(dāng)時(shí)候，不定期地為學(xué)生介紹一種最新雷達(dá)技術(shù)，或簡(jiǎn)要介紹一種新發(fā)布的雷達(dá)系統(tǒng)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生的知識(shí)面，同時(shí)也不會(huì)使單純按教材進(jìn)行的教學(xué)顯得枯燥。

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)資源日益豐富，含有巨大信息量，而且獲取方式快速，便捷，內(nèi)容也多樣化，必須注意到學(xué)生十分喜歡網(wǎng)絡(luò)這種信息獲取方式，因此通過(guò)適當(dāng)篩選，也可把網(wǎng)絡(luò)中與雷達(dá)相關(guān)的各種資料、圖片作為一種輔助教材，進(jìn)行有效利用，這樣一方面可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，另一方面也可以充分利用大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)資源"圖文并茂"、通俗易懂的特點(diǎn)加強(qiáng)教學(xué)效果。為了保證一定的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量，可以給學(xué)生提供質(zhì)量較高的網(wǎng)絡(luò)資源鏈接。

另外，開(kāi)放課程資料無(wú)論對(duì)于授課教師還是聽(tīng)課學(xué)生都是一種寶貴資源，通常都是多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，通過(guò)借鑒和學(xué)習(xí)，可以促進(jìn)授課教師自身進(jìn)步，以及學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，彌補(bǔ)單一教學(xué)資源的不足。

可以預(yù)測(cè)到，學(xué)生畢業(yè)若從事雷達(dá)相關(guān)技術(shù)工作，接觸到實(shí)際裝備后，會(huì)發(fā)現(xiàn)許多東西并未在雷達(dá)原理課程中學(xué)到，或課本上并未涉及，感覺(jué)到技術(shù)上的跳躍性，但是雷達(dá)原理課程學(xué)習(xí)重在教授學(xué)生基本原理，只要讓學(xué)生切實(shí)掌握這些基礎(chǔ)知識(shí)，并經(jīng)老師培養(yǎng)具備自學(xué)能力，就可以在此基礎(chǔ)之上根據(jù)自己所需進(jìn)行擴(kuò)展。但是，在授課過(guò)程中應(yīng)注意擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面，這些可通過(guò)引入其它教材進(jìn)行知識(shí)擴(kuò)充，這樣學(xué)生在今后的自主學(xué)習(xí)中也可以知道如何獲取相關(guān)資源。

三、教學(xué)方法的選擇

(一) 明確與前期所學(xué)課程的聯(lián)系

雷達(dá)原理課程涉及多個(gè)專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)，如電子線路、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等，這正是該課程綜合性強(qiáng)的體現(xiàn)。雖然綜合性強(qiáng)增加了授課難度，對(duì)授課教師提出更高要求，但是通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可以將學(xué)生前期所學(xué)課程知識(shí)融合貫通，進(jìn)行鞏固的同時(shí)加深學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用層面的學(xué)習(xí)，這也正式該課程重要性的體現(xiàn)。授課教師在該課程上的教學(xué)方法上也會(huì)與一般專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程有所不同。

一般專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程重在介紹定義或定理、各種變換和公式推導(dǎo)，同時(shí)伴隨有較大量的習(xí)題來(lái)鞏固這些基礎(chǔ)知識(shí)，而雷達(dá)原理課程更像是科學(xué)普及類(lèi)課程，授課內(nèi)容基本上是已學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，無(wú)論是平時(shí)習(xí)題還是最終考核，主要都是文字記憶類(lèi)的題目，如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的功能是什么，如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的自動(dòng)距離跟蹤，等等，這其中涉及的調(diào)制、解調(diào)，以及閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理等相關(guān)知識(shí)，學(xué)生均已在電子線路、通信原理、自動(dòng)控制原理等課程中學(xué)習(xí)。因此從筆者近十年的教學(xué)經(jīng)歷看，在雷達(dá)原理課程的教學(xué)過(guò)程中，最重要的就是要明確建立起該課程與以往課程的聯(lián)系，注意調(diào)動(dòng)學(xué)生已有知識(shí)來(lái)分析雷達(dá)工作原理，這樣可以獲得更好地教學(xué)效果。

比如在講調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)可以提供附加的收發(fā)隔離這部分內(nèi)容時(shí)，可讓學(xué)生分析調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)混頻后信號(hào)的頻譜(實(shí)際為抑制載頻的雙邊帶調(diào)制，這在通信原理中學(xué)習(xí)過(guò))；講解運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示雷達(dá)中的雜波對(duì)消技術(shù)，一階遞歸和非遞歸型、二階遞歸和非遞歸型的特點(diǎn)時(shí)，可以和數(shù)字信號(hào)處理中的有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)/無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng)(FIR/IRR)濾波器內(nèi)容很好地結(jié)合起來(lái)；以及等間距等幅饋電的相位掃描天線為何副瓣比較高，以及柵瓣問(wèn)題，都可以用離散等幅序列的數(shù)字傅里葉變換來(lái)進(jìn)行等效分析。這僅是個(gè)別舉例，正如前述，雷達(dá)原理課程本身實(shí)際就是多方面知識(shí)的應(yīng)用綜合，只要授課教師設(shè)計(jì)好教學(xué)內(nèi)容，就可以達(dá)到該課程的授課目的，學(xué)生會(huì)對(duì)已學(xué)知識(shí)有更明確的認(rèn)識(shí)，專(zhuān)業(yè)素質(zhì)也可獲得提升，而這點(diǎn)并不是單純硬件實(shí)驗(yàn)可以達(dá)到的。

目前本科生教育面臨的常見(jiàn)問(wèn)題之一是經(jīng)過(guò)大學(xué)四年的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)對(duì)自己能干什么，究竟課堂上學(xué)的理論知識(shí)能干什么比較迷惑。因此在雷達(dá)原理的教學(xué)中，只要注意采用合適的教學(xué)方法，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)庫(kù)，可以幫助消除學(xué)生的疑惑，并可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

(二) 重視演示性教學(xué)的作用和創(chuàng)新

演示教學(xué)是一種直觀性非常強(qiáng)的教學(xué)手段。在理論教學(xué)中，因地制宜地使用演示教學(xué)可以增強(qiáng)抽象教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)效果。雷達(dá)原理課程涉及工作原理的內(nèi)容基本上都比較抽象，有較大的應(yīng)用演示教學(xué)方法的空間。目前在雷達(dá)原理課程中，演示教學(xué)主要用于雷達(dá)發(fā)展歷史，雷達(dá)工作物理基礎(chǔ)(發(fā)射電磁波、目標(biāo)反射、雷達(dá)接收)等較易展示的部分。筆者通過(guò)在國(guó)外高等院校進(jìn)修的經(jīng)歷，以及學(xué)習(xí)國(guó)外知名高校開(kāi)放課程的課程資料發(fā)現(xiàn)，即使是非常抽象的知識(shí)點(diǎn)，只要找到合適的展示方式都可以增強(qiáng)直觀性，使該知識(shí)點(diǎn)易于理解。比如在講解距離分辨率和角度分辨率時(shí)，都可以通過(guò)演示的方式說(shuō)明當(dāng)目標(biāo)處于同一距離或角度分辨單元時(shí)，回波信號(hào)不可分，從而無(wú)法區(qū)分距離和角度，再如講解動(dòng)目標(biāo)指示雷達(dá)中的盲速現(xiàn)象時(shí)，也可以通過(guò)演示當(dāng)目標(biāo)處于盲速時(shí)，動(dòng)目標(biāo)顯示濾波器輸出為零，與固定目標(biāo)相同，來(lái)體現(xiàn)盲速的含義，同時(shí)也可以對(duì)動(dòng)目標(biāo)顯示濾波器的組成和功能(包含雜波對(duì)消和匹配濾波)進(jìn)行進(jìn)一步鞏固。綜上所述，演示教學(xué)的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在使展示度不強(qiáng)的抽象教學(xué)內(nèi)容具有演示度，使理論教學(xué)顯得"有聲有色"，這需要授課教師能夠提煉出知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)和關(guān)鍵所在，因此對(duì)授課教師自身的業(yè)務(wù)水平提出了較高要求。

另一方面，雖然基于硬件的雷達(dá)實(shí)驗(yàn)，尤其是涉及系統(tǒng)搭建的實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)難度較大，但可以將課題組一些小型雷達(dá)研制過(guò)程，或雷達(dá)系統(tǒng)外場(chǎng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程拍攝下來(lái)，制作成幻燈片形式或短片播放，這也可以起到很好的效果。

(三) 積極使用研究性教學(xué)方法

通常的教學(xué)模式是授課教師幾乎占去所有的課堂時(shí)間，屬于"灌輸式"教學(xué)，較難檢測(cè)出學(xué)生的聽(tīng)課效果。對(duì)于雷達(dá)原理課程，教學(xué)內(nèi)容具有很強(qiáng)的介紹性，其特點(diǎn)是已有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，學(xué)生已基本具備涉及的基礎(chǔ)知識(shí)，從筆者的經(jīng)驗(yàn)看，更有必要在教學(xué)中積極嘗試研究性教學(xué)方法，增強(qiáng)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的主動(dòng)性，加大學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的參與性。例如，筆者在講解多波束形成技術(shù)時(shí)，采用小組學(xué)習(xí)、討論、展示的方式，讓學(xué)生以3-4人小組為單位自學(xué)數(shù)字波束形成技術(shù)，并尋找該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，以及相關(guān)雷達(dá)型號(hào)具體舉例，最后以小組形式口頭展示。在開(kāi)展過(guò)程中，學(xué)生相關(guān)雷達(dá)知識(shí)積累有限，授課教師要注意適當(dāng)引導(dǎo)，提供相關(guān)資源，在展示時(shí)，要注意糾正學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。再如在講解針對(duì)不同雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)方程時(shí)，可以拋出問(wèn)題，讓學(xué)生自己寫(xiě)出雷達(dá)方程，如二次雷達(dá)方程的講解，在解釋完二次雷達(dá)的工作原理后，讓學(xué)生寫(xiě)出發(fā)射詢問(wèn)信號(hào)一方雷達(dá)的方程，以及應(yīng)答器應(yīng)遵循的雷達(dá)方程，這些都可以鞏固學(xué)生對(duì)雷達(dá)方程這一重要基本概念的理解，并做到會(huì)應(yīng)用。從該教學(xué)方法的使用效果看，學(xué)生的積極性有所提高，而且授課教師可以更清楚了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，進(jìn)行必要的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整。

四、結(jié)論

本文對(duì)大學(xué)本科階段的雷達(dá)原理課程教學(xué)進(jìn)行了探討，以普通高等院校電子相關(guān)專(zhuān)業(yè)對(duì)該課程的教學(xué)要求和教學(xué)目的為指導(dǎo)，著重探討如何改進(jìn)理論教學(xué)方法，獲得較好地理論教學(xué)效果，更好體現(xiàn)該課程與其它相關(guān)課程的聯(lián)系，有效鞏固學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。文中探討了如何結(jié)合目前資源緯度和廣度增加，合理選擇除課本外的輔助教材資料，又針對(duì)教學(xué)方法的選取，提出了若干措施，這些均已經(jīng)過(guò)筆者檢驗(yàn)，可以提高雷達(dá)原理課程的教學(xué)效果?？傊?，好的教學(xué)效果最終可歸結(jié)為教師的教學(xué)能力和專(zhuān)業(yè)水平，只要授課教師不斷注意在這兩方面提升自身，就可以上出精彩的課程。

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