教育教学论坛_2022年第3期

马聪慧 肖龙龙 潘显俊

[关键词] 雷达原理;课程教学;教学方法

[基金项目] 2020年度全军重点院校建设精品课程建设工程“情报获取技术基础”（4142ZK314）

[作者简介] 马聪慧（1987—），女，湖北襄阳人，博士，航天工程大学航天指挥学院讲师，主要从事雷达原理、遥感信息获取、合成孔径雷达自动目标识别研究;肖龙龙（1984—），男，湖南邵阳人，博士，航天工程大学航天指挥学院副教授，主要从事遥感信息获取、信息支援研究;潘显俊（1980—），男，安徽六安人，博士，航天工程大学航天指挥学院副教授，主要从事雷达信号处理、电子对抗研究。

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）03-0129-04 [收稿日期] 2021-09-17

“雷达原理”是电子信息工程雷达专业的基础课程，着眼于培养学生扎实的雷达理论功底和创新实践能力，通过课程学习，使学生了解雷达的发展现状与应用，掌握雷达的基本概念与组成、雷达工作的基本原理、雷达的距离向高分辨与方位向高分辨、合成孔径雷达基本原理等内容[1，2]，使学生具备运用雷达相关原理分析解决实际问题的专业技能和专业素养。该课程具有理论性深、系统性强、知识面广等特点。

传统“以教师为主”的课堂讲解教学模式强调学生对知识点的掌握，学生多处于被动接受状态，学习兴趣不高，不利于创新能力的培养。针对上述特点，本文以激发学生的学习兴趣为出发点，结合教学内容实际，探讨了如何提升课程的授课效果。

一、现有课程教学特点

（一）以教师讲授为主，学生被动接受

“雷达原理”传统的课程教学，通常以教师讲授知识点为主，学生记笔记被动接受。教师作为学生单一来源的教育资源的提供者，通常按照“基本概念+理论公式推导”的形式展开，该教学模式的优点是信息量大、效率高，但对学生来说，需记忆的内容较多，且学习过程中多处于被动接受的状态。

（二）课程理论性强，抽象思维复杂

“雷达原理”课程中涉及较多的雷达基本概念与术语，理论知识点多，抽象性思维多。对于同学们来说，雷达在日常生活中并不常见，初次接触时对其概念的理解存在一定难度。由于该课程的系统性强，学生学习过程中一旦对某些知识理解不透，后续课程可能跟不上，久而久之，学习热情和效率可能大大降低。

（三）注重学生对知识点的掌握，对知识运用能力的培养有待提高

“雷达原理”课程的综合性强，内容多，且由于课时时长的限制，为保证教学效果和教学内容的完整性，课堂上一般更注重学生对知识点的掌握，较少发散展开。学生对自己所学理论知识能干什么、该如何运用存在疑惑，不利于对知识的主动探索及运用能力的培养。

针对以上特点，教学中需切实以学生为本，激发学生的学习兴趣和学习积极性，培养其分析和解决问题的能力，从多方面引导、引领和影响学生，从而达到改善“雷达原理”课程教学效果的目标。

二、提高“雷达原理”授课成效的方法

（一）坚持立德树人，注重课程思政

国无德不兴，人无德不立[3]。在“雷达原理”专业课程的授课中，需全面落实立德树人的根本任务，坚持做好课堂思政，强化课堂育人效果，培养有理想、有本领、有担当的高素质雷达领域的专门人才。做好课程思政教育，就是要把做人做事的基本道理、社会主义核心价值观要求和实现民族复兴的理想和责任，有机融入专业课程教学中，激励学生爱国、励志、求真、力行，增强学生的社会责任感。

例如，在合成孔径雷达部分关于雷达方位向高分辨的讲解中，由于单个天线方位分辨率有限，若采用大尺寸天线，会受到真实物理尺寸的限制，实际天线不可能做成无限大。该问题的具体解决方法可以将小天线排成很长的线性阵列，即一维线性阵列，以此提高雷达的分辨率，即依靠多个天线的团队协作来实现（图1）。通俗来讲，这就是“独木不成林，一花难成春”的基本道理，科研和做事是这样，实现中华民族的伟大复兴的中国梦同样也离不开“团队合作”，需要通过每位同学的努力而凝聚强大力量。如此，可以通过课堂思政潜移默化地跟同学们强调团队协作的重要性，培养学生的爱国情怀和社会责任感。

（二）坚持以学生为中心，广泛联系

针对课程中特定概念的理解较为抽象的特点，在授课过程中可广泛联系其他常见或易于理解的事物，通过类比或者对比的方式加深学生的认识，激发学生的兴趣和潜能，提升授课效率。

1.雷达工作的基本原理。对雷达工作基本原理的介绍，可通过蝙蝠黑夜中捕食的过程类比引入，见图2。蝙蝠为什么能在黑暗中飞行和捕食却不会撞墙？蝙蝠其实并没有特别的夜间视觉，它是通过嘴和耳朵配合起来探路的，嘴巴发出人耳无法感知的高频声波，超声波向周围传播，遇到障碍物就反射回来，蝙蝠耳朵接收返回的回声，然后快速分析周围环境，判断障碍物的方向，进而规划飞行路线。这其实是“回声定位”的古老原理。雷达探测目标的原理与蝙蝠用超声波探路的原理类似。雷达通过天线发射电磁波，无线电波遇到障碍物反射回來被雷达天线接收。通过分析回波返回的方向的延迟时间，可实现利用无线电对目标的探测和测距。这样生动形象地让学生理解了雷达工作的基本原理。

2.合成孔径的基本原理。在合成孔径雷达基本原理的教学中，关于合成孔径的概念，单从文字和原理来理解比较困难。合成孔径，通俗来讲其实质是“以时间换空间”，也即单个小天线通过运动等效为一个物理上的大孔径阵列天线。在合成阵列情况下是用一个阵元（辐射单元）在各个位置发射和接收信号，这里的“阵元”在实际中就是一天线孔径较小的一般相干雷达[2]。天线沿一直线依次在若干个位置平移，且在每个位置上发射一次信号，接收相应发射位置的雷达回波信号并储存起来。当天线移动一段距离后，储存的信号和实际线性阵列天线的每一个单元所接收的信号非常相似，因此，若对储存的信号进行与实际线性阵列天线相同的处理，就可获得长天线孔径的效果。这就是合成孔径的含义。

对该问题的讲解可以联系天文观测中的事件视界望远镜的原理进行类比对照，见图3。2019年4月，人类历史上首张黑洞照片面世，引起了广泛的关注。首张黑洞照片是通过事件视界望远镜（Event Horizon Telescope， EHT）拍摄的，事件视界望远镜是由许多无线电观测台或射电望远镜设施组成的，这些设施横跨地球直径分布在世界各地。拍摄时，协同使用这些分布在包括西班牙、美国和南极等多地的8个独立射电望远镜联合观测同一目标源并记录下数据，通过强强联手形成口径等效于地球有效直径大小的虚拟望远镜。这里合成孔径的概念与虚拟望远镜的孔径进行对照，既加深了同学们对合成孔径雷达的理解，又加深了学生对探索浩瀚宇宙的兴趣和对航天事业的热爱。

类似这种广泛联系的方式，既将抽象的专业知识生动形象地展示出来，又扩展了同学们的视野，激发了同学们的兴趣。课程中其他内容的教学中，也可采用广泛联系的方式。

（三）注重学生对知识运用能力的培养

知识很重要，但仅仅拥有知识是不够的。在当前移动互联网便利的条件下，借助网络，任何人随时都能够找到需要的知识和内容，但如何运用所掌握的知识解决实际问题，是需要掌握的技能。古希腊先哲苏格拉底认为：老师教的不是学科，而是学习方法，学生从而学到学科的知识。“学”是有成果的，“教”则是虚假的。教学最后的产物，不是看老师教了什么，而是学生到底学到了什么。从这个意义上来讲，教学的成果应以学生的收获来衡量，学习必须要学以致用。

“雷达原理”课程的授课过程，除了具体知识点的介绍，更重要的是对学生分析解决问题能力及对知识运用能力的培养。在授课中，需注重培养学生如何厘清问题，如何分析问题，进而解决复杂问题的能力[4]。只有厘清問题，弄清楚需要解决什么问题，才能以新的方式提出并回答复杂问题，运用新的思维方式来创造性地解决问题。譬如，通过课程实验或实践环节，让学生自己动手，调动学生的主观能动性，切实加深学生对所学知识的理解，强化对所学知识的主动探寻。以此有效避免学生课上死记硬背掌握了一些知识点，而课程结束后所学知识所剩无几的现象。

（四）积极探索教学模式改革

以互联网为代表的现代信息技术的发展进步给教育带来了强烈冲击，促使传统教育向信息化和现代化变革，并逐步迈向智能化[5]。尤其2020年上半年新冠肺炎疫情的爆发，加快推进了信息技术与教育教学的深度融合[6]。利用新技术手段和方法改造教学，是实现以学生为中心教育的必然要求，也是对高校和每位教师的重大考验与挑战。当前亟待认清教学形势与任务，积极推进在“互联网+”环境下的以学生为中心的教学模式改革。

在当今移动互联网时代，世界顶尖大学和教育机构纷纷建立形式多样的网上教学平台，譬如慕课、微课、精品开放课等。这种情形下，优质教育资源不再稀缺，学生主动获取知识的能力和意愿显著增强，只要有互联网，在世界的各个角落都能够及时便捷地获取优质教育。

针对这一特点，可以结合学生需求，推进线上+线下混合式的教学模式，教师身份由教育资源提供者向学生高效高质量学习的促进者开始转变。具体可充分利用网络上的优质教育资源，使课堂教学与网络教学相互支撑，灵活采用“云课堂”“雨课堂”等多样化的小班教学翻转课堂理念，为学生提供多样化的学习形式，强化泛在学习，最大限度地释放教与学的能量，引导学生学会学习，激发学生的自主学习兴趣与自主学习能力，使学生时时处处能学，形成性评价，多通道互动，实现科学教学，线上与线下教育的相得益彰，切实提高“雷达原理”课程的教学效果。

在当今“互联网+”环境下的以学生为中心的教学背景条件下，如何高效地开展“雷达原理”课程的教学工作，对于培养学生的雷达专业技能和专业素养具有十分重要的现实意义。本文以此为出发点，对“雷达原理”课程的授课特点和学生学习现状进行了简单分析，重点针对如何立德树人、如何激发学生的学习兴趣、如何形象化教学、如何提升学生动手创新能力等，进行深入思考并提出了相应的可行性建议。全文所述仅为作者一己之见，难免有失偏颇，权当抛砖引玉，期冀在教学实践中不断探索新的更好的教学方法，更好地提升“雷达原理”课程的教学成效。