“電子系統(tǒng)仿真”課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)

趙 鋒，畢 莉，王 偉，肖順平

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073)

“電子系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)”作為我校電子工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性的特點(diǎn)。該課程主要針對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)及雷達(dá)對(duì)抗過(guò)程的建模和仿真實(shí)現(xiàn)展開(kāi)教學(xué)實(shí)踐，它不僅綜合了“雷達(dá)原理與系統(tǒng)”、“雷達(dá)對(duì)抗原理”、“離散數(shù)字信號(hào)處理”、“隨機(jī)信號(hào)分析”以及“信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)”等課程的相關(guān)理論，還要求學(xué)生具備一定的軟件設(shè)計(jì)和編程開(kāi)發(fā)能力。為了使學(xué)生充分掌握分析問(wèn)題的有用工具，切實(shí)提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題能力以及理論和應(yīng)用創(chuàng)新能力，在電子工程專業(yè)本科生培養(yǎng)體系中，“電子系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)”課程占有非常重要的地位。

目前，電子系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)方面主要存在以下問(wèn)題:①偏重于單項(xiàng)訓(xùn)練，缺乏綜合性訓(xùn)練;②主要集中于成熟技術(shù)的驗(yàn)證，缺少對(duì)理論和技術(shù)創(chuàng)新的探索;③以教科書(shū)為主，與科研實(shí)踐結(jié)合不緊;④訓(xùn)練科目偏少，學(xué)生選擇面窄;⑤考核手段和標(biāo)準(zhǔn)缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建

針對(duì)上述問(wèn)題，我們對(duì)“電子系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行改革，構(gòu)建了層次化的“三+三+三”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系框圖如圖1所示。主要有三個(gè)部分組成，即單項(xiàng)科目、綜合性科目以及創(chuàng)新性科目。每個(gè)科目分別對(duì)應(yīng)三個(gè)不同的內(nèi)容設(shè)置、三個(gè)選做方式和三個(gè)考核評(píng)分方法，如此構(gòu)成“三+三+三”的體系結(jié)構(gòu)。

圖1 “電子系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

1)單項(xiàng)科目

單項(xiàng)科目主要幫助學(xué)生加深雷達(dá)及雷達(dá)對(duì)抗方面的知識(shí)點(diǎn)的理解，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，為學(xué)生必需完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在內(nèi)容設(shè)置上，以雷達(dá)系統(tǒng)處理的單個(gè)環(huán)節(jié)以及雷達(dá)對(duì)抗(主要是干擾)的單個(gè)環(huán)節(jié)過(guò)程仿真為主，如天線方向圖模擬、信號(hào)產(chǎn)生、脈沖壓縮以及干擾信號(hào)產(chǎn)生等[1，2]。單項(xiàng)科目的所有內(nèi)容構(gòu)成單項(xiàng)科目題庫(kù)，每年將從中抽取一定數(shù)量的子集構(gòu)成該屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)科目?jī)?nèi)容。各單項(xiàng)科目?jī)?nèi)容考核時(shí)分?jǐn)?shù)分配平均，考核標(biāo)準(zhǔn)固定。

2)綜合性科目

綜合性科目鍛煉學(xué)生綜合利用各知識(shí)點(diǎn)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，并在單項(xiàng)科目的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。在內(nèi)容設(shè)置上以系統(tǒng)級(jí)的處理為主，即以復(fù)雜對(duì)抗環(huán)境下雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)性能分析為主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如雜波條件下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、壓制性干擾效果及對(duì)抗性能、欺騙性干擾效果及對(duì)抗性能等。綜合性科目?jī)?nèi)容也構(gòu)成相應(yīng)的題庫(kù)，題庫(kù)中的科目劃分為不同的難易程度，要求學(xué)生選取一定數(shù)量的科目完成(如一個(gè)或者兩個(gè))，具體選擇哪個(gè)科目由學(xué)生自己根據(jù)實(shí)際情況決定。考核時(shí)，每個(gè)科目將在基本分的基礎(chǔ)上根據(jù)科目的難易程度適當(dāng)乘以加權(quán)系數(shù)。

3)創(chuàng)新性科目

創(chuàng)新性科目主要鍛煉學(xué)生進(jìn)行雷達(dá)及雷達(dá)對(duì)抗領(lǐng)域理論和應(yīng)用創(chuàng)新的能力。在內(nèi)容設(shè)置上，不同于前兩個(gè)科目固定具體問(wèn)題的方式，只設(shè)置大的方向，而不設(shè)置具體問(wèn)題。如機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤、“低小慢”目標(biāo)檢測(cè)等，具體的方法和技術(shù)由學(xué)生自己決定。該科目難度較大，因此只鼓勵(lì)學(xué)生參與，不做硬性要求，相應(yīng)的評(píng)分?jǐn)?shù)占比例較小。考核時(shí)，對(duì)選擇該科目的學(xué)生依據(jù)完成質(zhì)量予以獎(jiǎng)勵(lì)加分。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

“電子系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源建設(shè)包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)編寫(xiě)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)和電子工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)編寫(xiě)匯集了課程主講教師、助教以及“雷達(dá)原理與系統(tǒng)”課程和“雷達(dá)對(duì)抗原理”課程的教師團(tuán)隊(duì)成員的參與，結(jié)合教師科研項(xiàng)目的研制成果，保證指導(dǎo)書(shū)的系統(tǒng)性、可行性和實(shí)用性。

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房配備了高性能計(jì)算機(jī)以及課程實(shí)驗(yàn)所需的工具軟件。電子工程實(shí)驗(yàn)室配備了實(shí)際雷達(dá)裝備、雷達(dá)對(duì)抗全數(shù)字仿真平臺(tái)[3]以及信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理與管理、示波器和頻譜儀等相關(guān)的硬件和軟件，為學(xué)生的綜合性科目實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性科目實(shí)驗(yàn)提供了良好的平臺(tái)支撐[4]。

3 教學(xué)方法改革

本課程的授課方式采用多種方式相結(jié)合[5]，包括課堂講授、學(xué)生自學(xué)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和課后交流等，還注重利用相關(guān)的科研項(xiàng)目實(shí)例講解問(wèn)題的解決思路和流程。在授課過(guò)程中，涉及到的編程語(yǔ)言主要讓學(xué)生自學(xué);在機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作時(shí)以學(xué)生為主，成組討論。

考核方法主要采用實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式，并采用圖1所示的評(píng)分方法，即按照考核總分=固定評(píng)分+加權(quán)評(píng)分+獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)分的公式進(jìn)行計(jì)算。三部分的分?jǐn)?shù)分配比例為:固定評(píng)分60%，加權(quán)評(píng)分30%，獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)分10%。

4 結(jié)語(yǔ)

“電子系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)”課程通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)，課程內(nèi)容的設(shè)置更加系統(tǒng)化和層次化，課程實(shí)驗(yàn)的綜合性和創(chuàng)新性不斷增強(qiáng)，考核方式更加科學(xué)、全面，與科研項(xiàng)目研究聯(lián)系更加緊密，學(xué)生的選擇面也不斷拓寬。幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，該課程在鞏固學(xué)生基礎(chǔ)理論、提高學(xué)生實(shí)踐能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力、增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力等方面均取得了非常顯著的成果。

[1]丁鷺飛，耿富錄.雷達(dá)原理(第三版)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2009

[2]趙國(guó)慶.雷達(dá)對(duì)抗原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2009

[3]王國(guó)玉，汪連棟等.雷達(dá)電子戰(zhàn)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真與評(píng)估[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2004

[4]王偉，徐振海，傅其祥，肖順平.“雷達(dá)原理與系統(tǒng)”課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010

[5]王朋.“單片機(jī)原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010