《空間電子信息獲取與處理技術導論》教學思考

黃海風++鄧彬

摘要：本文從《空間電子信息獲取與處理技術導論》課程性質和特點著手，針對工程碩士和學歷碩士的區別，結合作者多年從教經驗，給出了工程碩士《空間電子信息獲取與處理技術導論》課程教學目標和要求，并提出了提高教學質量的一些建議，為工程碩士《空間電子信息獲取與處理技術導論》課程的教學工作提供參考。

關鍵詞：空間電子；工程碩士；學歷碩士

一、引言

空間電子學是電子學與空間科學技術相結合的交叉學科，是為各種航天系統的開發和建設在電子學領域提供支持和服務的理論和技術交叉學科。參考電子學的學科分類方法，從空間電子學為航天工程服務的宗旨出發，空間電子學屬于航天工程系統與大系統技術類的分支學科有：空間通信、天基遙感、導航定位、天基預警、天基偵察、空間電子對抗和空間探測等，體現了空間電子學在實現航天系統中的應用。此外，還有屬于基礎理論和基礎技術類、元器件與材料工藝類的主要分支學科。

進入二十一世紀，隨著我國在載人航天、北斗導航、嫦娥探月等重大航天工程取得成功，我國的空間電子技術得到了蓬勃的發展。高校和研究所在其中發揮了重要作用，相應的學科和科研方向也取得了長足地進步。以我校為例，在空間電子領域的深空探測、衛星應用、空天圖像測量與視覺導航、精確制導與控制、衛星導航技術、空間儀器與信息偵測、天基雷達、空間目標監視、攝影測量與遙感、空間通信、網絡空間安全、星載計算機等專業方向都有較強的研究基礎和科研優勢，因此空間電子技術在我校已成為重要學科和科研方向。《空間電子信息獲取與處理導論》課程從2010年開設以來，選修人數逐年增加，也可見一斑。

近二十年來，國家對工程碩士的需求則呈現蓬勃發展的趨勢。我校與時俱進，在1997年4月經國務院學位委員會批準，成為了全國首批招收工程碩士的院校之一，且對工程碩士的招生比例逐年增加。為此在2014年，《空間電子信息獲取與處理導論》課程也針對學歷碩士和工程碩士進行了分設，以更好地針對兩類研究生的特點因材施教。

二、課程教學要求

從空間電子學的含義及其發展來看，本課程具有專業面寬且相關技術更新快的特點，由此帶來的教學難點是在有限的課時內既要照顧到“深入”，又要考慮到“淺出”。經過幾年的教學總結，考慮到學歷碩士專業知識扎實的特點，針對學歷碩士的教學按照空間對地面觀測（即空對地）和地面對空間目標監視（即地對空）兩個方面，重點選取天基成像雷達和空間目標監視兩個具體的方向來講解，主要往“深入”的方向授課，以使學生能掌握兩個典型應用中的目標特性分析和信號處理方法，進而為拓展到其它空間電子系統的學習奠定基礎。

對于工程碩士，這一教學思路就不能照搬了。工程碩士專業知識相對薄弱，學生的專業面雜而廣，對于課程的需求主要側重于應用和拓展知識面，因此課程設置的目標是通過本課程學習，促使學生掌握空間電子信息獲取與處理研究中的基礎知識，理解空間電子對地觀測系統，典型空間電子系統（天基遙感、衛星導航定位系統、空間通信、空間目標監視系統等）的工作原理、系統組成、發展現狀和趨勢，空間電子系統的應用等，著重培養學生的空間電子學素養，為學生將來從事信息化條件下空間電子系統應用等工作奠定基礎。

三、對提高教學質量的幾點思考

通過教學實踐總結，為進一步增強針對工程碩士的《空間電子信息獲取與處理技術導論》課程的教學效果、提高教學質量，需要從以下五個方面著手：

1.打牢基礎

工程碩士的生源絕大部分是在職人員，本科專業包括管理學、理學、工學等各個學科，但也有著參差不齊的理論功底。考慮到大部分工程碩士生沒有學習過與空間電子技術相關的基礎課程，因此在課程前幾講對相關專業基礎知識進行講授。首先是介紹空間電子學的內涵，使學生從宏觀方面了解空間電子學的定義、分類、內涵，有利于對課程涉及的領域和相關學科有基本的了解。其次講述空間目標軌道和姿態基礎、電磁波與信號基礎、信息技術與系統基礎等內容，使學生打牢空間幾何、電磁波、信號與信息等專業基礎，為進一步學些典型空間電子系統和處理知識做好鋪墊。

2.案例式教學

本課程采用講座式教學方法，每個典型空間電子系統用一次課（3個課時）上完，除介紹空間電子系統的工作原理、系統組成、國內外研究現狀、系統應用等一般性知識外，為了使學生能夠更直觀地理解概念和原理，每一講都選取具體案例來講解。比如，天基雷達成像系統與技術選取加拿大的Radarsat衛星系統作為案例，介紹合成孔徑成像雷達（SAR）的工作過程、成像處理流程和結果、雷達圖像的特點、雷達圖像的應用。天基雷達干涉測量系統與技術選取德國的TanDEM-X衛星編隊系統作為案例，介紹雷達干涉相干、處理流程、World DEM產品等。衛星導航技術選取我國的北斗導航衛星系統作為案例，介紹一代、二代北斗導航系統的組成、導航電文的含義、定位誤差的來源、北斗導航的具體應用等。

3.研討式教學

傳統的以講授為主的教學方式無法充分調動學生的積極性，學生長期處于被動接受的學習狀態，不利于發現問題、分析問題、解決問題的能力的鍛煉，不利于創新意識和創新能力的培養，無法達到工程碩士培養的目標。結合工程碩士具有思維活躍，參與意識較強、組織管理能力強的優點，且大都有工作實踐經驗，能夠有意識地將理論與實踐聯系起來，比較適合進行研討式教學。在上課前統計各個學生的以往專業和目前課題方向，有了這些先驗信息后，在研討課前針對學生的專業特長布置研討課題，由學生查詢相關文獻資料后，撰寫學術報告并進行課堂講述，教師引導學生進行討論，使學生在研討中學到了更多的知識，并加深了理解，也培養了學生的綜合素質。

4.教學內容創新

空間電子技術發展十分迅速，各種新技術、新系統層出不窮。為拓寬學生學術視野、緊跟雷達技術國際前沿，在課程中設立了太赫茲技術、量子雷達、認知雷達等教學內容。以太赫茲技術為例，從太赫茲概述、太赫茲雷達系統、太赫茲目標特性、太赫茲雷達成像四個方面進行講授。教學中首先講解基本概念，介紹太赫茲雷達與傳統雷達的異同，展示國外太赫茲雷達的最新成果，展示出的自行車、坦克模型等厘米級極高分辨率圖像能夠從中看出車輪輻條、履帶焊接點等細節，具有很強的視覺沖擊，激發了學生對太赫茲技術、太赫茲雷達的興趣。通過引導學生快速接受和學習新的技術熱點，提高教學質量，同時也為碩士選題和科研提供新的思路。

5.實踐教學

在理論教學的基礎上，我們把實踐課堂設到太赫茲雷達實驗現場，結合正在搭建的學校首套220GHz目標成像和RCS測量雷達系統，讓學生親身體驗和感受了太赫茲雷達從倍頻、放大、混頻直至頻譜儀接收處理的全過程，收到了較好的效果，對學生今后從事課題選題和學術研究起到了良好的引導作用。

四、結束語

課程教學是工程碩士教育的重要環節，工程碩士應確立“基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高”的人才培養模式。針對工程碩士《空間電子信息獲取與處理技術導論》課程性質和學生特點，提出課程教學目標和要求，從打牢基礎、案例式教學、研討式教學、教學內容創新、實踐教學等方面，探索提高教學質量的教學方法，以緊貼工程碩士培養的需要，以期對于高等院校工程碩士的培養具有一定的參考價值。

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