雷達伺服技術實驗教學設計與探索

周偉彬 汪楓 唐文輝 謝超 方群樂

摘?要：雷達伺服技術實驗教學是提高學生創新思維和綜合實驗素質的一種與時俱進的實驗教學模式。針對我院實際情況，對雷達伺服技術實驗教學內容和方式進行設計探索。實踐表明，該實驗教學能夠充分調動學生積極性，大大提高教學實訓效果。

關鍵詞：雷達伺服技術;實驗教學;創新思維;教學模式

中圖分類號：G642?文獻標識碼：A

雷達伺服技術屬于我院本科學歷教育階段的必修課程，其對雷達工程專業人才的培育具有支撐作用。本課程的先修課程包括《高等數學》《大學物理》《電子電路》等基礎性課程，同時也為后續的《雷達基礎理論》《雷達分系統原理》等專業性課程服務。雷達伺服技術實驗依附于雷達伺服技術課程，是雷達工程教學環節中必不可少的關鍵組成部分。雷達伺服技術的實驗教學不僅能夠幫助學生理解雷達工作過程的基本原理和操作技能，還有利于學生熟悉實驗所用儀器的基本結構、基本操作和適用范圍，培養學生運用理論知識解決實際問題的能力[1-2]。

1 雷達伺服技術課程基本理念

雷達伺服技術課程以我院雷達工程人才培養方案為依據，遵循理論聯系實際、因材施教、循序漸進的教學規律，注重素質教育和創新教育，充分利用信息化手段，加強對學員自主能力和實踐技能的培養。具體的理念包括以下三點：（1）堅持學歷教育與軍事任職需求兼顧。在教學要求、內容安排、講授方法、考核標準等方面，充分考慮軍校學員的學習特點以及未來任職的需要，創建具有實用特色且快速有效的教學新模式。（2）堅持素質、能力、知識三位一體協調發展。以素質為核心、能力為本位開展教學工作，并且注重知識的內化和外延。（3）堅持理論與工程實踐并重，在內容選擇上加大知識的運用含量。遵循理論知識為工程實踐服務的原則，不再單純增加學生的知識儲備，更要注重學生在實際生產工作中對知識的運用能力。

2 雷達伺服技術實驗目標

通過對雷達伺服技術實驗課程的學習，使學生完成以下目標。

2.1 知識與技能目標

（1）熟悉雷達伺服系統的功能與要求，理解雷達伺服系統的組成與分類，了解液壓伺服系統在雷達中的應用[3]。（2）了解直流電機的基本結構，理解直流電機的工作原理，能夠讀懂并運用額定值進行相應的計算。獨立分析電機的磁場情況，掌握直流電機的基本方程式，并根據方程式來分析電機的特性及調速方法[4]。（3）了解交流電動機的基本結構，理解旋轉磁場的形成原理，獨立分析三相交流異步電動機的工作過程。掌握交流電機的基本方程式，并根據方程式來分析電機的特性及調速方法。（4）了解幾種典型特種電機的基本結構，理解其工作原理。（5）理解正余弦旋轉變壓器的工作原理和基本結構，同時分析軸角數字編碼器的功能，熟悉增量式光電編碼器與絕對式光電編碼器的異同點。（6）理解自動控制系統基本概念和伺服控制基礎，了解自動控制系統的數學模型及典型環節的動態特性。（7）理解脈寬調制的基本方法，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）熟悉典型的雷達伺服系統運用案例。

2.2 綜合素質目標

（1）掌握雷達伺服的基本原理、分析方法、關鍵技術指標及參數測量的方法，建立雷達伺服系統的整體概念。（2）與《雷達收發原理》《雷達設備原理與維修》等其他課程如相融合，形成完整的雷達系統體系概念，為復雜電磁環境中充分發揮雷達作戰效能提供理論指導和技術支撐。（3）初步具備全面分析現代雷達伺服系統性能的能力，掌握識別和調整雷達伺服系統的方法。（4）為后續裝備課程的學習打下堅實的基礎，為實際裝備操作提供理論依靠。（5）進一步激發學生對科學知識的濃厚興趣，提升自學能力。（6）通過課程實踐，提高學生探索、驗證及解決問題的能力，培養其實踐創新能力。

2.3 情感與價值觀目標

（1）激發學生對雷達工程領域的好奇心，培養學生熱愛科學、熱愛自然的情感。（2）培養學生對科學的求知欲，增強勇于探索和解決問題的能力，激發對自然科學進行探索的濃厚興趣。（3）通過對實驗方法的學習，實驗過程的培訓，樹立學生不怕失敗、認真細致的工作態度，以及良好的工作作風。（4）養成尊重科學、實事求是、不迷信盲從的科學精神。（5）通過對實驗的不斷設計和改進，培養學生愈挫愈勇、百折不撓的精神，形成堅忍不拔的科學品質。（6）加深對“科學技術是第一生產力，也是重要戰斗力”的認識，激發為國防建設而刻苦學習的指向。

3 雷達伺服技術實驗教學設計

遵循由頂層至底層、上下結合的思路，以雷達伺服系統的整體功能為牽引，劃分伺服系統各個模塊的作用，具體分析伺服執行機構、信號檢測單元、變換單元、伺服控制器及變流器的基本結構組成和工作原理，形成完整的雷達伺服系統體系。實驗設計中以物理基本定律為主導，以元件的工作原理為主線，注重理論與實踐相結合，加強工程化教學實踐，突出學生分析、解決問題能力的訓練。

課程總體框架設計如圖1所示。

教學實施過程中按照夯實基礎、注重應用的思路，深入淺出地介紹實驗內容，不刻意追求理論的完整性，強調結論及其在實際裝備中的應用;采用問題式、啟發式、討論式、案例式教學方法，注意培養學生的自主學習能力及分析、解決問題的能力。

4 實驗教學探索

雷達伺服技術實驗教學中心于2019年開始組建，目前正處于發展完善階段。自建立以來，開展實驗項目17個，實驗涉及5部教材。各實驗課程教學秩序良好，實驗平臺運行平穩，師生反映良好，其在促進學生工程實踐能力中的角色得到廣泛認同，學生能力提升明顯。鑒于教學時間和場地的限制，課內實驗不能夠很好地鍛煉學生的動手操作能力[5-6]。針對該問題，嘗試建立課外第二課堂和課程設計環節，以此作為課內實驗的補充，不同類型實驗的關系圖如圖2所示。

第二課堂建立在課內實驗的基礎上，其能夠讓學生完成一些設計性的實驗。課程設計環節主要針對一些感興趣的學生，選擇課題進行設計，這部分學生需在實驗老師的協助下搭建實驗系統，進而完成相關課題的設計。實驗課程作為教學環節中重要環節，其可以幫助學生建立起科學的實驗方法以及良好的實驗習慣，讓學生終身受益。

同時，積極開展課程教學評價，對學生和教師從兩個方面進行。通過隨堂測試、課后作業、實驗操作和實驗報告等途徑，綜合考查學生的課程學習情況;通過學科領導與教學督導專家定時聽查課制度，征詢班級主任、系領導意見等途徑，綜合考查教師的課程教學情況。

5 結語

雷達伺服技術作為空軍預警學院各專業中的一門重要課程，對于培養學生的職業能力非常重要，課程的顯著特點是實踐性較強[7-8]，所以實驗教學環節是課程的重中之重。針對我院雷達伺服技術專業特點和實驗培養體系，根據近年的教學經驗，提出可行有效的實驗教學方案，進一步提高學生的腦力手力。只有不斷地對實驗教學進行改革和創新，才能建立一套完善的實驗方案，才能與理論教學完美配合，才能進一步激發學生興趣，取得預期培養效果。

參考文獻：

[1]劉婕，朱振波，賀昌輝，等.微波技術與天線實驗的信息化教學設計[J].課程教育研究，2018，45：255-256.

[2]許海燕，蔣春輝，陸君，等.淺談我校有機化學開放實驗教學設計與探索[J].科技視界，2019，17：121-122.

[3]丁鷺飛，耿富錄.雷達原理[M].西安：西安電子科技大學出版社，2001.

[4]馮清秀，鄧星鐘.機電傳動控制[M].武漢：華中科技大學出版社，2013.

[5]徐斌，張海峰.機械工程專業微機原理及接口技術課程實驗教學改革探討[J].教育現代化，2019，6（16）：53-55.

[6]劉麗娜.淺議電子技術實驗教學網絡平臺建設[J].機電教育創新，2018，23：115.

[7]劉世挺.雷達伺服控制技術的新發展[J].火控雷達技術，2002，31：33-35.

[8]蘇珉，于明灝.軍校虛擬仿真實驗室的建設[J].實驗技術與管理，2017，34（增刊1）：155-157.

基金項目：湖北省自然科學基金項目（2019CFB263）

作者簡介：周偉彬（1991—?），男，山東煙臺人，碩士研究生，講師，空軍預警學院預警技術系，研究方向：雷達伺服技術實驗教學。