雷達操縱模擬器在士官學員機上練習課程中的應用研究

查秀峰 王學科 蘇建新

［摘? ? ? ? ? ?要］? 機上練習作為士官學員戰(zhàn)斗操作訓練的重要課程，對于提升雷達專業(yè)士官學員崗位任職能力、培養(yǎng)合格士官人才具有重要的支撐作用。通過介紹雷達操縱模擬器的主要功能與優(yōu)勢，提出了基于模擬器的機上練習課程改革思路，為提升課程建設水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量提供理論支持。

［關? ? 鍵? ?詞］? 雷達操縱模擬器；士官學員；機上練習

［中圖分類號］? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）13-0117-04

模擬器教學具有“崗位指向性明確、教學實踐性突出、組訓方式靈活、訓練效益較高、操作安全可靠”的顯著優(yōu)勢。目前，美、俄、英、法等主要軍事強國均已構建完善的模擬訓練體系，基本做到了教學訓練的全領域、全對象和全過程覆蓋，其中，美軍在開展模擬訓練研究和應用層面處于世界領先水平，美軍專門成立國家模擬中心，負責研制、開發(fā)、管理模擬訓練系統(tǒng)及其技術，通過計算機模擬、分布式交互、虛擬現(xiàn)實等先進技術運用，形成了比較完備的模擬訓練系統(tǒng)技術體系，目前已在飛行人員訓練、戰(zhàn)術指揮訓練、模擬對抗演練等諸多領域廣泛應用，為提升教學訓練效益發(fā)揮了積極作用。

機上練習是雷達專業(yè)士官學員戰(zhàn)斗操作訓練的重要課程，學員通過該課程的學習和訓練，鞏固前期所學理論知識，檢驗機下練習訓練成果，為雷達實裝操作奠定堅實基礎。機上練習課程對于提高士官學員雷達裝備操作能力，滿足崗位任職要求，提高戰(zhàn)備值班和遂行任務能力具有重要的支撐作用。近些年來，由于雷達裝備的加速迭代更新，新型雷達操縱模擬器建設的相對滯后，傳統(tǒng)的機上練習課程教學仍以實地實裝方式為主，這種教學方式雖然可以讓士官學員直接接觸現(xiàn)實裝備，獲取直觀的受訓體驗，但也存在“訓練效益不高、安全隱患較大、機少人多矛盾突出、考核評價不夠科學”等諸多問題，嚴重制約了課程建設的質(zhì)量和士官人才培養(yǎng)的效益。

近年來，我們通過教學條件科研立項，研制開發(fā)了部分新型雷達操縱模擬器，并在機上練習課程中組織試用，取得了一些可供借鑒的經(jīng)驗做法。本文根據(jù)機上練習課程教學需要和雷達操縱模擬器教學的比較優(yōu)勢，從介紹雷達操縱模擬器的主要功能及其優(yōu)勢入手，提出了機上練習課程運用模擬器教學的實施方法和組織方式。

一、雷達操縱模擬器的主要功能

雷達操縱模擬器是對雷達裝備的操作錄取終端、系統(tǒng)監(jiān)控、顯示界面和人機交互控制邏輯進行全功能的計算機軟件仿真，并基于作戰(zhàn)想定模擬生成目標環(huán)境與訓練場景，為士官學員提供一種逼真、高效的雷達模擬操作訓練、作業(yè)考核與綜合評估的軟件平臺。該模擬器主要包括想定擬制、想定推演、數(shù)據(jù)分發(fā)、雷達終端錄取操作、監(jiān)控操作以及訓練評估等軟件模塊，如圖1所示。雷達操縱模擬器主要可實現(xiàn)以下功能。

（一）空中目標模擬仿真

根據(jù)空中目標的飛行速度、飛行高度、航向航程、運動軌跡、目標散射特性等基本參數(shù)，運用先進的計算機圖形圖像處理與多媒體技術，模擬仿真各類空中飛行目標的運動模型和飛行軌跡，為雷達操縱模擬器的教學訓練提供仿真的模擬空情。

（二）雷達裝備全功能操作

通過建立雷達裝備的常用功能操作、系統(tǒng)參數(shù)設置、工作模式選擇等基本模型，構建仿真的雷達裝備戰(zhàn)備值班工作場景，為參訓的士官學員提供近似真實的人機交互環(huán)境，開展基于雷達操縱模擬器的空中目標搜索發(fā)現(xiàn)、跟蹤監(jiān)視、參數(shù)錄取、目標判斷和反干擾等操作訓練，最大限度地實現(xiàn)雷達裝備全功能操作的模擬仿真。

（三）操作能力模擬考核

雷達操縱模擬器實時記錄參訓學員的參數(shù)輸入、模式選擇和操作步驟，及時提示錯誤操作，并進行記錄存儲和自動評分，同時提供后臺數(shù)據(jù)的查詢、分發(fā)和打印功能，實現(xiàn)對參訓人員操作能力的模擬考核。

（四）想定擬制與推演

采取基于三維地理信息系統(tǒng)（GIS）場景仿真地圖的方式，進行地理場景繪制和空間分析，實現(xiàn)兵力對象的標記和運動過程顯示，繪制戰(zhàn)場空間的氣候條件和電磁環(huán)境，模擬生成地理位置、氣候條件、電磁環(huán)境等戰(zhàn)場要素，擬制不同戰(zhàn)術背景和訓練難度的想定，使士官學員置身于逼真的值班場景和戰(zhàn)場環(huán)境，開展基于全作戰(zhàn)流程的想定推演，鍛煉士官學員的戰(zhàn)斗操作、戰(zhàn)備值班和完成任務的能力。

二、雷達操縱模擬器在機上練習課程教學中的主要優(yōu)勢

相比于傳統(tǒng)的實裝教學，雷達操縱模擬器具有下列優(yōu)勢。

（一）提升教學訓練效益

近年來，由于院校教學裝備配發(fā)數(shù)量有限，加上實習方艙空間狹小，操作席位有限，室外教學場地受氣候、環(huán)境影響大，機上練習課程教學一定程度上存在“少數(shù)學員擠著練、多數(shù)學員圍著看”和“看天吃飯”的現(xiàn)象，課堂教學主要以教員示范操作為主，士官學員自主訓練時間十分有限，致使機上練習部分教學內(nèi)容走馬觀花、淺嘗輒止，士官學員訓練不夠充分，戰(zhàn)斗操作要領掌握不夠牢固。引入雷達操縱模擬器輔助課程教學后，可在室內(nèi)訓練室實現(xiàn)“一人一機位”的教學模式，單位時間內(nèi)訓練次數(shù)大幅增加，受訓者能快速掌握動作要領和操作技能，縮短培訓周期，提升訓練效益。雷達操縱模擬器直觀生動的操作界面和趣味十足的人機交互，不僅極大地調(diào)動了士官學員的學習興趣和訓練熱情，達到事半功倍的效果，還將教員從繁重的實裝教學中解放出來，實現(xiàn)對課程教學的科學管控和有序組織。

（二）節(jié)約裝備保障資源

機上練習實裝操作對教員的課堂組織、學員的操作技能和機務作風要求較高。在開展實裝教學時，教員既要講解知識，又要操作示范；既要維持實習秩序，又要注意安全事項，難以對每名士官學員實施一對一的精準指導。另外，由于一些士官學員對操作界面、方法步驟和注意事項不熟悉，容易出現(xiàn)因操作不當而導致的各種人為失誤，造成雷達裝備訓練損耗，甚至發(fā)生嚴重故障和安全事故，給正常的教學訓練帶來安全隱患，造成不利影響。采用計算機軟件的雷達操縱模擬器教學，可從根本上解決該問題。教員可設置不同難度、各種復雜條件下的戰(zhàn)斗操作訓練內(nèi)容，士官學員可以大膽操作、從容訓練，對重難點內(nèi)容反復練習，這樣就降低了教學訓練成本，大幅提高了安全系數(shù)。

（三）實現(xiàn)科學精準評價

利用實裝開展機上練習課程教學，士官學員的工作模式選擇是否正確、操作步驟是否合理、訓練方法是否科學，主要依據(jù)教員的主觀判斷和現(xiàn)場糾正，難以實現(xiàn)科學精準的評價和事后的總結復盤，難以為教員改進課程教學、學員改進訓練方法提供科學的參考依據(jù)。而雷達操縱模擬器通過“訓練評估”模塊記錄士官學員的操作步驟，自主分析判斷，自動給出科學、客觀、實時的定量評價結果，為士官學員改進訓練方法提供意見建議。教員通過雷達操縱模擬器終端，實時掌握每名士官學員的操作情況、訓練進度和階段考核成績，分析士官學員的學習效果，據(jù)此來持續(xù)改進課程教學進度和教學方法。通過對士官學員錯誤操作的記錄重演，教員總結分析士官學員學習中的薄弱環(huán)節(jié)，開展針對性的查漏補缺，對共性問題集中講解，對個性問題單獨輔導，幫助士官學員快速提高整體訓練水平。

三、基于雷達操縱模擬器的機上練習課程教學改革

機上練習課程涵蓋雷達基本操作，搜索、判斷、測定空中目標四個教學內(nèi)容，課程教學目標是掌握雷達開關機步驟，熟悉監(jiān)控、顯示界面操作方法；能正確選擇雷達工作模式；掌握搜索、監(jiān)視空中目標的基本方法，會測定、錄取目標的方位、距離、高度、速度等；能正確判斷目標的真?zhèn)?、屬性、?shù)量、威脅程度等信息。將雷達操縱模擬器引入機上練習后，有利于該課程教學目標的實現(xiàn)。具體做法如下：

（一）搭建模擬訓練平臺

將雷達操縱模擬器客戶端安裝于訓練室計算機上，通過局域網(wǎng)連接系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器，將裝備模型、模擬空情、想定規(guī)劃、學員信息等數(shù)據(jù)存儲于服務器，供客戶端的想定推演、終端操作、數(shù)據(jù)分發(fā)等功能模塊檢索使用。對各客戶端用戶進行角色和權限區(qū)分，賦予不同的數(shù)據(jù)級訪問權限。訓練管理員由課程教學組長擔任，可執(zhí)行系統(tǒng)功能配置、數(shù)據(jù)修改、仿真推演控制和作戰(zhàn)想定規(guī)劃管理等功能；教練員由授課教員擔任，負責訓練科目設置、教學組織、考核實施、學員管理等功能的操作；參訓的士官學員作為雷達操縱模擬器的終端用戶，可通過系統(tǒng)分配的用戶名和密碼登錄模擬器訓練系統(tǒng)，在授課教員的統(tǒng)一組織下開展學習、訓練和考核，也可利用課后時間開展自主訓練和測試。

（二）優(yōu)化課程教學設計

針對機上練習課程教學期班多、訓練時間有限的實際，將整個教學過程劃分為“雷達基本操作、搜索空中目標、判斷空中目標、測定空中目標”四個階段，采取“理—虛—實”一體的教學策略，按照“精講多練、虛實結合”的設計思路，將每個教學階段均劃分為“理論教學—模擬器訓練—實裝操作”三個步驟，采取分組滾動、流水作業(yè)、依次遞進的方式實施。機下練習課程內(nèi)容設計如圖2所示。

以第一教學階段“雷達基本操作”為例，該階段的第一步驟“理論教學”部分主要講解雷達裝備的基本情況、主要技術性能和工作模式，介紹雷達開關機步驟，監(jiān)控與終端界面操作方法等；第二步驟“模擬器訓練”部分以雷達操縱模擬器的“監(jiān)控操作”“終端錄取操作”軟件模塊為訓練重點，教員利用“數(shù)據(jù)分發(fā)”軟件模塊向士官學員發(fā)送訓練內(nèi)容，通過系統(tǒng)終端監(jiān)控士官學員訓練過程，并給予必要的現(xiàn)場指導。模擬器訓練成績達到要求后，再轉(zhuǎn)入第三步驟“實裝操作”環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)由教員介紹實際裝備與模擬器之間的細微差異，講解實裝操作的方法步驟、動作要領和安全注意事項，組織士官學員逐一開展機上實裝操作訓練。在完成第一教學階段“雷達基本操作”訓練，并且經(jīng)過考核合格后，再轉(zhuǎn)入下一階段“搜索空中目標”的教學，同樣按照“理論教學—模擬器訓練—實裝操作”三個步驟進行。四個教學階段依次類推、滾動進行。

（三）合理安排教學方法

基于雷達操縱模擬器的機上練習課程教學，除采用傳統(tǒng)的理論講授法、實裝演示法之外，為激發(fā)士官學員學習興趣，提升課堂教學效果，還可采取下列教學方法。

1.案例式教學法

由教員根據(jù)課程教學需要收集一些典型的戰(zhàn)訓案例，進行合理化的加工設計，制成模擬的訓練想定，供士官學員操作模擬器訓練使用。例如，在第二教學階段“搜索空中目標”的雷達操縱模擬器訓練時，以“某型空中目標搜索掌握要領”為想定背景，將該案例發(fā)生的時間、地點、裝備、場景等要素，加工處理后真實再現(xiàn)于訓練想定中，移植于雷達操作模擬器，引導士官學員運用戰(zhàn)斗操作技能，開展基于真實案例的該型空中目標搜索發(fā)現(xiàn)的訓練，使士官學員逐漸掌握該型空中目標的搜索方法和操作要領。通過案例式教學，實現(xiàn)了院校與部隊、訓練與實戰(zhàn)的有機結合，增強了士官學員模擬器訓練教學時的沉浸感和興奮度，有效調(diào)動了士官學員的學習積極性。

2.分層式教學法

由于士官學員在學歷層次、專業(yè)知識、訓練態(tài)度等方面存在一定程度的個體差異，學習基礎參差不齊，教學進度難以絕對統(tǒng)一。為解決這一問題，在機上練習課程教學開始前，以士官學員機下練習等前期結業(yè)課程的考核成績?yōu)閰⒖家罁?jù)，將同一期班的參訓士官學員按訓練水平劃分為“火箭組”“平行組”“加油組”三個小組，采取分層施教的方法，在確保全部達成教學目標的前提下，利用雷達操縱模擬器設置三種不同的訓練難度，激發(fā)士官學員的挑戰(zhàn)欲望，精準對接不同訓練水平士官學員的學習需求，實現(xiàn)分層式的精準教學。

3.競賽式教學法

廣泛開展“攻守擂臺”“爭先創(chuàng)優(yōu)”活動，營造比學趕幫超的濃厚氛圍，在保證三個小組成員相對穩(wěn)定的基礎上，對學習成績突出、訓練水平冒尖的“火箭組”士官學員，在完成模擬器既定訓練目標后，可提前發(fā)放實裝操作“通行卡”，先行一步開展實裝教學訓練；對訓練水平進步明顯的士官學員，可升一級或直接跨級到“火箭組”訓練；對基礎較差、學習有困難的“加油組”士官學員，也可采取留級的方式，編入下一教學期班繼續(xù)訓練，確保全部達成訓練目標。

（四）創(chuàng)新課程考核方式

傳統(tǒng)的機上練習課程結業(yè)考核采取的是單一的實裝操作考核方式，由于士官學員平時上機實裝操作機會少，訓練時間有限，對裝備操作不熟練，考試時受臨場發(fā)揮影響大，存在考核不夠精準科學、“一局決勝負”的問題。在引入雷達操縱模擬器教學后，機上練習課程結業(yè)考核形式變革為形成性考核和終結性考核兩部分。

形成性考核由雷達操縱模擬器輔助完成，主要包括“模擬器訓練時間”、四個教學階段的“測試成績”和“教員綜合評價”等，占總成績比重為50%?！澳M器訓練時間”由系統(tǒng)自動記錄士官學員的課后自主訓練時間，并按照一定的規(guī)則換算為平時成績。“測試成績”由教員通過雷達操縱模擬器“訓練評估”模塊向士官學員發(fā)送考試題目，士官學員完成測試后，成績自動回傳至教員客戶端。四個教學階段的每個階段學習結束后，都要進行一次測試，各階段測試成績不僅按一定權重計入形成性考核成績，而且作為士官學員能否轉(zhuǎn)入下一階段學習的評估依據(jù)?！敖虇T綜合評價”由教員根據(jù)士官學員的課堂回答問題、平時訓練態(tài)度和課后作業(yè)完成質(zhì)量等情況綜合評定?！澳M器訓練時間”“測試成績”“教員綜合評價”在形成性考核中所占的比重，由教員根據(jù)機上練習課程教學需要設置。

課程的終結性考核占總成績比重為50%，在完成機上練習課程全部四個教學階段的學習后進行，采取實裝操作的方式，組織士官學員逐一上機開展操作考核。當終結性考核成績不及格時，教員仍然給出形成性考核成績，但課程結業(yè)成績以終結性考核成績?yōu)橐罁?jù)，直接判定為不及格。

四、教學改革實踐成效

2022年，我們在雷達操縱專業(yè)士官學員培訓的部分教學期班中開展了機上練習課程某型雷達操縱模擬器的教學改革，取得了一些經(jīng)驗做法和初步成效，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）課堂組織更加有序

通過機上練習課程模擬器教學，實現(xiàn)了小組化的教學模式，四個教學階段環(huán)環(huán)相扣、循序漸進、互為支撐。在完成雷達操縱模擬器訓練后，士官學員的機上實裝操作更多的是一種體驗、檢驗性質(zhì)的訓練，節(jié)省了大量的實裝教學時間，有效解決了由“人多裝備少”導致的教學“梗阻”問題，大幅提升了教學效益，減輕了教員組織教學的難度，使得課堂教學組織更加正規(guī)、有序。

（二）操作技能更加熟練

雷達操縱模擬器拉近了實裝教學與模擬訓練的距離。通過反復多次的模擬器仿真訓練，士官學員對雷達裝備的開關機、系統(tǒng)監(jiān)控和顯示界面操作、參數(shù)設置、工作模式選擇等技能更加熟練，搜索、判斷、測定空中目標的能力明顯提升。據(jù)調(diào)研了解，接受過雷達操縱模擬器訓練的士官學員，畢業(yè)后參加工作崗位，經(jīng)過簡單的崗前適應性訓練后，即可在短時間內(nèi)具備獨立擔負值班任務的能力，實現(xiàn)了院校教學和部隊崗位的無縫對接。

（三）訓練成績有所提高

通過對比分析雷達操縱專業(yè)士官學員實裝操作考核成績，相較于傳統(tǒng)的單一式實裝教學模式，引入雷達操縱模擬器輔助教學后，士官學員的平均分、及格率和優(yōu)秀率均有一定程度的提升。實裝操作考核時，由于事先接受了系統(tǒng)的模擬器訓練，士官學員表現(xiàn)得更加沉著、自信，操作更加嫻熟，全部在規(guī)定時限內(nèi)完成了實裝操作考核，平均考核時間明顯縮短，部分士官學員甚至提前20分鐘完成機上考核，反映了士官學員操作技能和熟練度的顯著提升。

上述表明，以雷達操縱模擬器為牽引的教學模式改革，對機上練習課程建設和士官人才培養(yǎng)質(zhì)量提升具有積極推動作用。

五、下一步努力方向

模擬器訓練教學是促進院校實戰(zhàn)化水平提升的重要舉措，是今后一段時期院校教學改革的重點領域和努力方向。本文對雷達操縱模擬器在機上練習課程中的應用問題進行了分析研究，提出了系統(tǒng)的運用方法，為開展基于模擬器的教學訓練提供了參考借鑒。下一步，我們將根據(jù)雷達操縱模擬器試用情況，深入查找問題和不足，優(yōu)化改進功能設計，努力提高通用化程度，持續(xù)在模擬器系統(tǒng)的裝備、環(huán)境的逼真度和操作界面的友好度上下功夫，不斷改進模擬器訓練評估的科學性和準確度。同時，在深入總結機上練習課程教學改革經(jīng)驗的基礎上，在士官學員其他課程教學中推廣應用雷達操縱模擬器教學訓練模式。通過教學改革實踐，不斷總結完善模擬器教學方式，促進課程建設和士官人才培養(yǎng)質(zhì)量的穩(wěn)定提升。

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◎編輯 栗國花