雷达网情报处理技术课程教学改革探究范文

《空军预警学院学报》2017年第5期

摘要：为了提高大专士官雷达网情报处理技术课程教学质量，结合该课程特点，分析了该课程教学中存在的问题；针对存在的教学内容与雷达兵部队实装脱轨、教学手段单一等问题，从重构教学内容体系、改进理论教学方法、创新实践教学环节、与装备研制单位建立合作关系四个方面提出了该课程的教学改革．这为大专士官装备课教学改革提供了参考．

关键词：雷达情报处理技术课程；大专士官；任务驱动教学；形象化

教学雷达网情报处理技术课程是我院大专士官的主干课程，是学习雷达情报组网系统使用与维修的基础，对于培养雷达兵指挥信息系统装备管理、维护的技能型应用人才具有重要作用．从课程改革前的教学效果看，学员学习积极性不高，成绩不理想．主要有以下3个方面的原因：①该课程主要讲解雷达网情报处理的主要技术与方法，涉及到的概念、技术、理论和算法众多，内容关联性强，抽象晦涩，难以理解．②士官学员基础相对薄弱，认知力、理解力、感悟力、探索力偏差．③情报融合处理是由服务器的情报处理软件在后台自动完成的，没有通过前台界面展示出来，这加大了学员的理解难度．因此，如何改进教学方法提高学员的学习兴趣，如何改进教学手段将抽象晦涩的融合算法形象地展示出来，如何重构教学内容无缝连接雷达情报组网系统的维修保障，是本文的研究重点．本文首先分析了雷达网情报处理技术课程的特点及教学存在的问题，然后针对存在的问题，给出了具体的改革措施．

1课程特点及存在的问题

1.1课程特点

雷达网情报处理技术课程从情报处理原理和流程的角度介绍整个雷达网情报处理各个环节的任务、功能和处理方法．这些原理与方法的掌握，对于学员日后胜任相关岗位具有重要的作用．1)概念众多[1]且容易混淆．雷达网情报处理技术课程中的概念主要包括：①基本概念类．包括雷达信息、雷达情报、目标点迹、目标航迹、责任区域、情报处理区域、远方情报处理区域、最大探测范围、波门等．②情报处理类．包括目标跟踪、航迹建立、情报格式、系统误差、坐标变换、定时处理、人干命令、目标识别、外推、滤波、航迹关联、点迹关联、航迹融合等．其中有些概念极容易混淆，如目标航迹的概念，又被分成可能航迹、暂时航迹、确认航迹、撤销航迹、可靠航迹等．另外，责任区域、情报处理区域、远方情报处理区域等概念学员也非常容易混淆．2)内容抽象且不易理解．雷达网情报处理主要包括3级处理：①雷达站处理．包括雷达目标点迹和航迹的建立，涉及的技术有点航相关处理、目标跟踪、系统方程、状态方程等；②旅指挥所和情报处理中心处理．主要是对雷达站上报的原始空情进行归并和综合处理，使之成为唯一、完整、连续、精确的目标航迹．涉及的技术包括坐标变换、航迹融合、点迹融合等；③情报用户的再处理．关键技术有滤波算法、点航相关算法、航迹融合算法、点迹融合算法等，最本质方法是用系统建模的方式，将实际问题转换成数学公式或微分方程的形式，通过编写计算机程序进行解决．对于数学功底薄弱，又毫无编程经验的士官学员来说，理解起来难度很大．3)关联性强且更新速度快．雷达网情报处理过程中，所用到的各种技术关联性强．如航迹融合算法与点航相关算法．如果学员对点航相关算法理解不深刻，那么对航迹融合算法也会一知半解．除了算法之间的相互关联外，算法的更新速度很快．对航迹融合算法，先后提出了凸组合航迹融合算法、协方差加权航迹融合算法、Kalman加权融合算法、最优分布式航迹融合算法、模糊航迹融合算法、自适应航迹融合算法等[2]．航迹融合的精度和速度都在不断增强．这就需要学员的学习不间断．

1.2教学存在的问题

1)理论教学与实践教学分离．目前，该课程的授课方式为先由1名教员进行理论讲授，理论授课全部完毕后，将学员分组，每组学员安排1名教员进行实验课的教学．这种方式带来的问题是，学员实验验证所学方法时，由于与理论学习的间隔时间过长，学员对前期所学知识有所遗忘，需要实习教员重新讲解要点，学员也需要重新进行消化理解，这样不仅耽误了时间，而且降低了学员对知识获取的兴趣，不利于学员对知识的深层次理解，大大降低了实践的效果．

2)理论教学手段单一．该课程理论授课多以教员为主进行讲解，结合PPT、板书等形式．受条件所限，教员只能通过文字、公式、流程图、简单的动画、图片等形式静态地展现情报处理过程和各种算法的实现过程，学员无法直观、真切地感受到情报处理流程和方法，无法体验到算法的中间实现过程，这导致教员在讲授过程中，学员积极性不高，互动较少，教学效果不理想．

3)教学资料有限．雷达情报组网系统是中电集团某研究所研发，主要作用是对雷达情报进行获取、传递、处理、决策、对部队实施指挥控制及战场管理等．数据处理是该系统的主要任务，也是这门课的主要教学内容．由于该系统组成单元多，开发周期长；研发人员多，人员流动性大；保密要求高，升级改造频繁等因素，教员无法顺畅地获取到该装备的有关资料，尤其无法在第一时间获取到该装备的设计开发文档．再加上教员自身并未参与该系统的研发，导致教员教学资料匮乏，对算法的理解不深入、不透彻．

2课程教学改革

2.1重构教学内容体系

在重新规划教学内容时，从学员掌握知识的认知角度出发，依据雷达情报组网系统装备情报处理的信息流程，在明确知识点和前后衔接关系的基础上，将理论教学内容划分为基础知识、雷达数据处理、雷达网数据预处理、雷达网数据综合处理、雷达网数据显示处理、辅助决策6个模块．每个模块的教学内容按总体概述和具体实现两类进行二次划分．①总体概述类主要介绍该模块所用到的基本概念、基本功能、基本流程等入门必备知识．通过课堂讲授，使学员全面掌握该模块情报处理的内涵和外延．一般由教员主讲；②具体实现类则主要介绍该模块情报处理中的具体实现方法，可以采用研讨的方式．一般以学员为主、教员为辅进行精讲．对部分重要性高但较抽象的精讲内容，安排了相应的实验验证，以帮助学员理解．实验内容贯穿理论教学6个模块，主要包括航迹建立、目标跟踪、情报格式、坐标变换、航迹相关、人干命令、航迹及参数显示、冲突探测、威胁估计等9个实验．在每个模块的课堂讲授内容全部结束后，进行实验课的学习．通过重新构建教学内容体系及实验课与理论课穿插进行的教学方式，真正达到使学员“知其然，知其所以然”的目的．

2.2改进理论教学方法

针对雷达网情报处理技术课程理论教学中存在的问题，结合士官学员理论学习积极性不高、实践操作兴趣较大的特点，在课堂教学实施过程中应注重理论与实践的有机结合，注重合理选择教学方法，以调动学员学习的积极性、主动性．1)任务驱动式教学法．任务驱动是一种建立在建构主义理论基础上的教学方法[3-5]，就是让学员在一个情报处理任务的驱动下，开展教学．在该过程中，启发学员思维，引导学员独立自主分析问题，由浅入深，由简入繁，循序渐进地完成一系列任务．该教学法主要分成5步：①提出任务．任务设置要具有兴趣性，挑战性．②分析任务．分析任务应在教员指导下进行，采用讨论、问答等方式．也可以视具体情况把任务分解细化成几个子任务．③自主学习．让学员自行阅读教材相关内容或查找相关课外资料，也可以学员之间进行讨论交流．④完成任务．该步是最重要的一步．教员应该在该过程中有目的地进行指点，起到督促、点拨的作用．⑤教员点评．教员对学员完成任务情况作出评价，根据具体情况决定是否要对某些环节重新讲解和示范．例如在讲解航迹建立时，设置的任务是“新点迹如何与已有航迹判相关”．在本任务中，以分析某学员在操场上跑步，已知2个时刻所经过的位置，判断该学员在未来某时刻的位置为例进行讲解，将该任务划分成进行外推、设置波门、相关判断3个子任务．然后让学员查阅教材，自学外推算法、波门设置方法、相关判断算法等内容，学员分组进行讨论交流，画出各个算法的流程图，写出数学公式．并请每组推荐3名学员对上述3个算法分别进行讲解．最后，教员根据学员的共性问题、重点问题及注意事项进行示范讲解．2)形象化教学法．形象化教学法指用学员日常熟悉的、容易理解的问题解释复杂、抽象、不易理解的概念，或应用视频、动画等多媒体技术将复杂的算法和抽象的概念形象化地展示出来[6-7]．采用的手段包括：①用生活中事例，讲解抽象概念．如可以应用飞机在空中飞行时留下的白线为例讲解目标航迹概念；应用学员队卫生区域讲解雷达网的责任区域概念．②利用视频、动画等多媒体技术将情报处理过程形象化展示出来．如可以将雷达录取器中点迹和航迹相关的过程录制成视频让学员观看，使学员增加感性认识，便于学员理解．③利用模拟软件，模拟各个情报处理关键技术，展示情报处理的中间环节．如目标跟踪教学，通过让学员在课堂上计算多个时刻的预测值、量测值、滤波值，增加学员对目标跟踪的理解．

2.3创新实践教学环节

实践教学是理论联系实际的重要环节，它与理论课教学相辅相成．学员通过动手操作，不仅可以对所学知识进行验证，提高对知识的理解及掌握程度，而且可以培养科学素养、实验能力以及实事求是的学习态度[8]．1)应用情境教学法，提高学员对理论知识的理解程度．目的是提高学员学习的参与度，促进其对所学内容意义建构的同时，减少知识与解决问题之间的差距，提高学员知识迁移的能力．具体做法是：①创设仿真型教学情境．在课堂上，通过播放实际操作的现场录像片，讲解实习操作过程，可增加对操作过程的感性认识，有助于做好实习前的准备，提高实习效率．②创设真实型教学情境，即模拟实装操作实验．每一章理论课结束后，安排学员进行模拟实装实习操作，加深学员对理论知识的理解和掌握．例如，对于“背景地图显示”这一教学重点，通过进行地图显示实验，学员印象更深，记得更牢．同时，模拟实装体验，能进一步激发学员的学习热情，增强自信心．2)引入竞技PK游戏，提高学习效率．引入竞技PK的目的是激发学员的学习兴趣，让学员在玩中练，在练中学，形成愉悦的课堂氛围，培养学员的竞争意识．例如，在进行人干命令实验时，由于需要记忆的指令较多，且对指令输入的准确性、快速性、连续性有很高的要求，利用模拟训练系统在学员之间开展指令输入个数及准确度PK，学员兴趣大大提高．3)学员互帮互助，提高学员参与能力．采用学员分组进行实验的模式．分组时，尽量按成绩好坏搭配，有利于发挥团队合作精神．动手能力强的学员担任小组长，帮助指导其他学员完成实验．这样既使学得好的学员有成就感，激发他们的学习兴趣和热情，又可以增进学员间的互助，还可以减轻教员逐个指导学员带来的时间不足的问题．

2.4与装备研制单位建立合作关系

教研室一方面可以安排授课教员到装备研制单位进行交流访学，也可以安排教员参与部分模块的研发，在实践中提高授课教员对算法的理解程度及软件保障能力[9]．同时，教员也可以获得相关研发资料，并充实到教学内容中，使得教学更有针对性．另一方面，也可以聘请装备研制单位相关研发人员参与到教学活动中，为学员授课或进行扩展性讲座．扩大学员的知识面．

3结束语

本文在分析了雷达网情报处理技术课程的特点及存在的教学问题的基础上，提出了4项有针对性的改革措施，通过在2015级大专士官学员某期班的教学实践，取得了较好的教学效果．理论课上，通过动画演示，视频播放的形式展示情报处理过程，学员学习兴趣显著提高．实验课上，通过与模拟软件互动的方式，完成情报处理的中间环节的计算，大大提高了学员对情报处理方法与技术的理解．与同专业上一期学员的考试成绩相比，优秀率和及格率都有较大的提高．下一步将研究如何提炼教学内容使之更贴近部队的实战化要求，如何更形象更直观地展示情报处理过程便于学员理解，如何更好的改进教学方法提高学员积极性，如何与部队及装备研制单位进行联教联训．

参考文献：

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[2]方刚.分布式多舰载地波超视距雷达数据融合算法的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013:1-5.

[3]严军鹏.任务驱动教学法在计算机教学中的应用[J].湖北函授大学学报,2015,28(22):113-114.

[4]汤景棉,张辉,向虎,等.基于教研融合的任务驱动教学法的应用[J].空军预警学院学报,2017,31(4):307-309.

[5]向虎,吴长飞,肖兵,等.任务驱动教学法在地理信息系统课程中的应用[J].空军预警学院学报,2016,30(6):457-459.

[6]孙婷婷.浅谈形象化教学在“光学”课程中的应用[J].中国电力教育,2012(4):78-79.

[7]张东霞,刘幸,田菲.士官发射原理与实践课程教学方法探讨[J].空军预警学院学报,2016,30(2):147-149.

[8]张怀梅.中职计算机实验课教学效果的研究与对策[J].江苏科技信息,2015(18):13-15.

[9]李灵芝,金宏斌,张辉,等.雷达组网探测系统装备教学改革探析[J].空军预警学院学报,2016,30(2):140-144.

作者：吴彩华；马建朝；焦晓丽；吴华新 单位：空军预警学院