雷达操纵模拟器在士官学员机上练习课程中的应用研究

查秀峰 王学科 苏建新

［摘           要］  机上练习作为士官学员战斗操作训练的重要课程，对于提升雷达专业士官学员岗位任职能力、培养合格士官人才具有重要的支撑作用。通过介绍雷达操纵模拟器的主要功能与优势，提出了基于模拟器的机上练习课程改革思路，为提升课程建设水平和人才培养质量提供理论支持。

［關    键   词］  雷达操纵模拟器；士官学员；机上练习

［中图分类号］  G642                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）13-0117-04

模拟器教学具有“岗位指向性明确、教学实践性突出、组训方式灵活、训练效益较高、操作安全可靠”的显著优势。目前，美、俄、英、法等主要军事强国均已构建完善的模拟训练体系，基本做到了教学训练的全领域、全对象和全过程覆盖，其中，美军在开展模拟训练研究和应用层面处于世界领先水平，美军专门成立国家模拟中心，负责研制、开发、管理模拟训练系统及其技术，通过计算机模拟、分布式交互、虚拟现实等先进技术运用，形成了比较完备的模拟训练系统技术体系，目前已在飞行人员训练、战术指挥训练、模拟对抗演练等诸多领域广泛应用，为提升教学训练效益发挥了积极作用。

机上练习是雷达专业士官学员战斗操作训练的重要课程，学员通过该课程的学习和训练，巩固前期所学理论知识，检验机下练习训练成果，为雷达实装操作奠定坚实基础。机上练习课程对于提高士官学员雷达装备操作能力，满足岗位任职要求，提高战备值班和遂行任务能力具有重要的支撑作用。近些年来，由于雷达装备的加速迭代更新，新型雷达操纵模拟器建设的相对滞后，传统的机上练习课程教学仍以实地实装方式为主，这种教学方式虽然可以让士官学员直接接触现实装备，获取直观的受训体验，但也存在“训练效益不高、安全隐患较大、机少人多矛盾突出、考核评价不够科学”等诸多问题，严重制约了课程建设的质量和士官人才培养的效益。

近年来，我们通过教学条件科研立项，研制开发了部分新型雷达操纵模拟器，并在机上练习课程中组织试用，取得了一些可供借鉴的经验做法。本文根据机上练习课程教学需要和雷达操纵模拟器教学的比较优势，从介绍雷达操纵模拟器的主要功能及其优势入手，提出了机上练习课程运用模拟器教学的实施方法和组织方式。

一、雷达操纵模拟器的主要功能

雷达操纵模拟器是对雷达装备的操作录取终端、系统监控、显示界面和人机交互控制逻辑进行全功能的计算机软件仿真，并基于作战想定模拟生成目标环境与训练场景，为士官学员提供一种逼真、高效的雷达模拟操作训练、作业考核与综合评估的软件平台。该模拟器主要包括想定拟制、想定推演、数据分发、雷达终端录取操作、监控操作以及训练评估等软件模块，如图1所示。雷达操纵模拟器主要可实现以下功能。

（一）空中目标模拟仿真

根据空中目标的飞行速度、飞行高度、航向航程、运动轨迹、目标散射特性等基本参数，运用先进的计算机图形图像处理与多媒体技术，模拟仿真各类空中飞行目标的运动模型和飞行轨迹，为雷达操纵模拟器的教学训练提供仿真的模拟空情。

（二）雷达装备全功能操作

通过建立雷达装备的常用功能操作、系统参数设置、工作模式选择等基本模型，构建仿真的雷达装备战备值班工作场景，为参训的士官学员提供近似真实的人机交互环境，开展基于雷达操纵模拟器的空中目标搜索发现、跟踪监视、参数录取、目标判断和反干扰等操作训练，最大限度地实现雷达装备全功能操作的模拟仿真。

（三）操作能力模拟考核

雷达操纵模拟器实时记录参训学员的参数输入、模式选择和操作步骤，及时提示错误操作，并进行记录存储和自动评分，同时提供后台数据的查询、分发和打印功能，实现对参训人员操作能力的模拟考核。

（四）想定拟制与推演

采取基于三维地理信息系统（GIS）场景仿真地图的方式，进行地理场景绘制和空间分析，实现兵力对象的标记和运动过程显示，绘制战场空间的气候条件和电磁环境，模拟生成地理位置、气候条件、电磁环境等战场要素，拟制不同战术背景和训练难度的想定，使士官学员置身于逼真的值班场景和战场环境，开展基于全作战流程的想定推演，锻炼士官学员的战斗操作、战备值班和完成任务的能力。

二、雷达操纵模拟器在机上练习课程教学中的主要优势

相比于传统的实装教学，雷达操纵模拟器具有下列优势。

（一）提升教学训练效益

近年来，由于院校教学装备配发数量有限，加上实习方舱空间狭小，操作席位有限，室外教学场地受气候、环境影响大，机上练习课程教学一定程度上存在“少数学员挤着练、多数学员围着看”和“看天吃饭”的现象，课堂教学主要以教员示范操作为主，士官学员自主训练时间十分有限，致使机上练习部分教学内容走马观花、浅尝辄止，士官学员训练不够充分，战斗操作要领掌握不够牢固。引入雷达操纵模拟器辅助课程教学后，可在室内训练室实现“一人一机位”的教学模式，单位时间内训练次数大幅增加，受训者能快速掌握动作要领和操作技能，缩短培训周期，提升训练效益。雷达操纵模拟器直观生动的操作界面和趣味十足的人机交互，不仅极大地调动了士官学员的学习兴趣和训练热情，达到事半功倍的效果，还将教员从繁重的实装教学中解放出来，实现对课程教学的科学管控和有序组织。

（二）节约装备保障资源

机上练习实装操作对教员的课堂组织、学员的操作技能和机务作风要求较高。在开展实装教学时，教员既要讲解知识，又要操作示范；既要维持实习秩序，又要注意安全事项，难以对每名士官学员实施一对一的精准指导。另外，由于一些士官学员对操作界面、方法步骤和注意事项不熟悉，容易出现因操作不当而导致的各种人为失误，造成雷达装备训练损耗，甚至发生严重故障和安全事故，给正常的教学训练带来安全隐患，造成不利影响。采用计算机软件的雷达操纵模拟器教学，可从根本上解决该问题。教员可设置不同难度、各种复杂条件下的战斗操作训练内容，士官学员可以大胆操作、从容训练，对重难点内容反复练习，这样就降低了教学训练成本，大幅提高了安全系数。

（三）实现科学精准评价

利用实装开展机上练习课程教学，士官学员的工作模式选择是否正确、操作步骤是否合理、训练方法是否科学，主要依据教员的主观判断和现场纠正，难以实现科学精准的评价和事后的总结复盘，难以为教员改进课程教学、学员改进训练方法提供科学的参考依据。而雷达操纵模拟器通过“训练评估”模块记录士官学员的操作步骤，自主分析判断，自动给出科学、客观、实时的定量评价结果，为士官学员改进训练方法提供意见建议。教员通过雷达操纵模拟器终端，实时掌握每名士官学员的操作情况、训练进度和阶段考核成绩，分析士官学员的学习效果，據此来持续改进课程教学进度和教学方法。通过对士官学员错误操作的记录重演，教员总结分析士官学员学习中的薄弱环节，开展针对性的查漏补缺，对共性问题集中讲解，对个性问题单独辅导，帮助士官学员快速提高整体训练水平。

三、基于雷达操纵模拟器的机上练习课程教学改革

机上练习课程涵盖雷达基本操作，搜索、判断、测定空中目标四个教学内容，课程教学目标是掌握雷达开关机步骤，熟悉监控、显示界面操作方法；能正确选择雷达工作模式；掌握搜索、监视空中目标的基本方法，会测定、录取目标的方位、距离、高度、速度等；能正确判断目标的真伪、属性、数量、威胁程度等信息。将雷达操纵模拟器引入机上练习后，有利于该课程教学目标的实现。具体做法如下：

（一）搭建模拟训练平台

将雷达操纵模拟器客户端安装于训练室计算机上，通过局域网连接系统数据库服务器，将装备模型、模拟空情、想定规划、学员信息等数据存储于服务器，供客户端的想定推演、终端操作、数据分发等功能模块检索使用。对各客户端用户进行角色和权限区分，赋予不同的数据级访问权限。训练管理员由课程教学组长担任，可执行系统功能配置、数据修改、仿真推演控制和作战想定规划管理等功能；教练员由授课教员担任，负责训练科目设置、教学组织、考核实施、学员管理等功能的操作；参训的士官学员作为雷达操纵模拟器的终端用户，可通过系统分配的用户名和密码登录模拟器训练系统，在授课教员的统一组织下开展学习、训练和考核，也可利用课后时间开展自主训练和测试。

（二）优化课程教学设计

针对机上练习课程教学期班多、训练时间有限的实际，将整个教学过程划分为“雷达基本操作、搜索空中目标、判断空中目标、测定空中目标”四个阶段，采取“理—虚—实”一体的教学策略，按照“精讲多练、虚实结合”的设计思路，将每个教学阶段均划分为“理论教学—模拟器训练—实装操作”三个步骤，采取分组滚动、流水作业、依次递进的方式实施。机下练习课程内容设计如图2所示。

以第一教学阶段“雷达基本操作”为例，该阶段的第一步骤“理论教学”部分主要讲解雷达装备的基本情况、主要技术性能和工作模式，介绍雷达开关机步骤，监控与终端界面操作方法等；第二步骤“模拟器训练”部分以雷达操纵模拟器的“监控操作”“终端录取操作”软件模块为训练重点，教员利用“数据分发”软件模块向士官学员发送训练内容，通过系统终端监控士官学员训练过程，并给予必要的现场指导。模拟器训练成绩达到要求后，再转入第三步骤“实装操作”环节，该环节由教员介绍实际装备与模拟器之间的细微差异，讲解实装操作的方法步骤、动作要领和安全注意事项，组织士官学员逐一开展机上实装操作训练。在完成第一教学阶段“雷达基本操作”训练，并且经过考核合格后，再转入下一阶段“搜索空中目标”的教学，同样按照“理论教学—模拟器训练—实装操作”三个步骤进行。四个教学阶段依次类推、滚动进行。

（三）合理安排教学方法

基于雷达操纵模拟器的机上练习课程教学，除采用传统的理论讲授法、实装演示法之外，为激发士官学员学习兴趣，提升课堂教学效果，还可采取下列教学方法。

1.案例式教学法

由教员根据课程教学需要收集一些典型的战训案例，进行合理化的加工设计，制成模拟的训练想定，供士官学员操作模拟器训练使用。例如，在第二教学阶段“搜索空中目标”的雷达操纵模拟器训练时，以“某型空中目标搜索掌握要领”为想定背景，将该案例发生的时间、地点、装备、场景等要素，加工处理后真实再现于训练想定中，移植于雷达操作模拟器，引导士官学员运用战斗操作技能，开展基于真实案例的该型空中目标搜索发现的训练，使士官学员逐渐掌握该型空中目标的搜索方法和操作要领。通过案例式教学，实现了院校与部队、训练与实战的有机结合，增强了士官学员模拟器训练教学时的沉浸感和兴奋度，有效调动了士官学员的学习积极性。

2.分层式教学法

由于士官学员在学历层次、专业知识、训练态度等方面存在一定程度的个体差异，学习基础参差不齐，教学进度难以绝对统一。为解决这一问题，在机上练习课程教学开始前，以士官学员机下练习等前期结业课程的考核成绩为参考依据，将同一期班的参训士官学员按训练水平划分为“火箭组”“平行组”“加油组”三个小组，采取分层施教的方法，在确保全部达成教学目标的前提下，利用雷达操纵模拟器设置三种不同的训练难度，激发士官学员的挑战欲望，精准对接不同训练水平士官学员的学习需求，实现分层式的精准教学。

3.竞赛式教学法

广泛开展“攻守擂台”“争先创优”活动，营造比学赶帮超的浓厚氛围，在保证三个小组成员相对稳定的基础上，对学习成绩突出、训练水平冒尖的“火箭组”士官学员，在完成模拟器既定训练目标后，可提前发放实装操作“通行卡”，先行一步开展实装教学训练；对训练水平进步明显的士官学员，可升一级或直接跨级到“火箭组”训练；对基础较差、学习有困难的“加油组”士官学员，也可采取留级的方式，编入下一教学期班继续训练，确保全部达成训练目标。

（四）创新课程考核方式

传统的机上练习课程结业考核采取的是单一的实装操作考核方式，由于士官学员平时上机实装操作机会少，训练时间有限，对装备操作不熟练，考试时受临场发挥影响大，存在考核不够精准科学、“一局决胜负”的问题。在引入雷达操纵模拟器教学后，机上练习课程结业考核形式变革为形成性考核和终结性考核两部分。

形成性考核由雷达操纵模拟器辅助完成，主要包括“模拟器训练时间”、四个教学阶段的“测试成绩”和“教员综合评价”等，占总成绩比重为50%。“模拟器训练时间”由系统自动记录士官学员的课后自主训练时间，并按照一定的规则换算为平时成绩。“测试成绩”由教员通过雷达操纵模拟器“训练评估”模块向士官学员发送考试题目，士官学员完成测试后，成绩自动回传至教员客户端。四个教学阶段的每个阶段学习结束后，都要进行一次测试，各阶段测试成绩不仅按一定权重计入形成性考核成绩，而且作为士官学员能否转入下一阶段学习的评估依据。“教员综合评价”由教员根据士官学员的课堂回答问题、平时训练态度和课后作业完成质量等情况综合评定。“模拟器训练时间”“测试成绩”“教员综合评价”在形成性考核中所占的比重，由教员根据机上练习课程教学需要设置。

课程的终结性考核占总成绩比重为50%，在完成机上练习课程全部四个教学阶段的学习后进行，采取实装操作的方式，组织士官学员逐一上机开展操作考核。当终结性考核成绩不及格时，教员仍然给出形成性考核成绩，但课程结业成绩以终结性考核成绩为依据，直接判定为不及格。

四、教学改革实践成效

2022年，我们在雷达操纵专业士官学员培训的部分教学期班中开展了机上练习课程某型雷达操纵模拟器的教学改革，取得了一些经验做法和初步成效，主要体现在以下几个方面。

（一）课堂组织更加有序

通过机上练习课程模拟器教学，实现了小组化的教学模式，四个教学阶段环环相扣、循序渐进、互为支撑。在完成雷达操纵模拟器训练后，士官学员的机上实装操作更多的是一种体验、检验性质的训练，节省了大量的实装教学时间，有效解决了由“人多装备少”导致的教学“梗阻”问题，大幅提升了教学效益，减轻了教员组织教学的难度，使得课堂教学组织更加正规、有序。

（二）操作技能更加熟练

雷达操纵模拟器拉近了实装教学与模拟训练的距离。通过反复多次的模拟器仿真训练，士官学员对雷达装备的开关机、系统监控和显示界面操作、参数设置、工作模式选择等技能更加熟练，搜索、判断、测定空中目标的能力明显提升。据调研了解，接受过雷达操纵模拟器训练的士官学员，毕业后参加工作岗位，经过简单的岗前适应性训练后，即可在短时间内具备独立担负值班任务的能力，实现了院校教学和部队岗位的无缝对接。

（三）训练成绩有所提高

通过对比分析雷达操纵专业士官学员实装操作考核成绩，相较于传统的单一式实装教学模式，引入雷达操纵模拟器辅助教学后，士官学员的平均分、及格率和优秀率均有一定程度的提升。实装操作考核时，由于事先接受了系统的模拟器训练，士官学员表现得更加沉着、自信，操作更加娴熟，全部在规定时限内完成了实装操作考核，平均考核时间明显缩短，部分士官学员甚至提前20分钟完成机上考核，反映了士官学员操作技能和熟练度的显著提升。

上述表明，以雷达操纵模拟器为牵引的教学模式改革，对机上练习课程建设和士官人才培养质量提升具有积极推动作用。

五、下一步努力方向

模拟器训练教学是促进院校实战化水平提升的重要举措，是今后一段时期院校教学改革的重点领域和努力方向。本文对雷达操纵模拟器在机上练习课程中的应用问题进行了分析研究，提出了系统的运用方法，为开展基于模拟器的教学训练提供了参考借鉴。下一步，我们将根据雷达操纵模拟器试用情况，深入查找问题和不足，优化改进功能设计，努力提高通用化程度，持续在模拟器系统的装备、环境的逼真度和操作界面的友好度上下功夫，不断改进模拟器训练评估的科学性和准确度。同时，在深入总结机上练习课程教学改革经验的基础上，在士官学员其他课程教学中推广应用雷达操纵模拟器教学训练模式。通过教学改革实践，不断总结完善模拟器教学方式，促进课程建设和士官人才培养质量的稳定提升。

參考文献：

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［2］黄晶，宋宏川，钟明华，等.飞行模拟器最新发展研究［J］.飞航导弹，2019（1）：69-73.

［3］尹康银，冯亚军，杨兆民，等.作战模拟课程改革对策探析［J］.空军预警学院学报，2015（6）：456-458.

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◎编辑 栗国花