雷达原理课程教学模式创新改革探索研究

2025-02-13金伟赵建伟贾维敏李义红王连锋

高教学刊 2025年4期

摘" 要：新军事变革要求雷达专业岗位人员必须具备更高的能力素质，雷达原理课程迫切需要开展教学创新改革探索研究，以适应新型军事人才培养需要。为此，该文紧盯教学模式创新改革，围绕交互式教学方法、问题驱动式课堂教学、分类教学手段、思政教学、AI赋能教学及支撑教改的教学资源建设等开展探索研究与实践。该研究将有助于学生创新能力生成，提升雷达专业人才培养质量，促进战斗力生成。

关键词：教学改革;雷达原理;教学模式;AI赋能教学;课程思政

中图分类号：G642" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2096-000X（2025）04-0138-05

Abstract： The new military reform requires radar professionals to possess higher abilities and qualities. The course of radar principles urgently needs to carry out teaching innovation， reform and exploration research to meet the needs of cultivating new military talents. Therefore， this article focuses on the innovation and reform of teaching modes， and explores research and practice around interactive teaching methods， problem-driven classroom teaching， classified teaching methods， ideological and political education， AI empowered teaching， and the construction of teaching resources to support educational reform. This study will contribute to the generation of students' innovative abilities， improve the quality of radar professional talent training， and promote the generation of combat effectiveness.

Keywords： teaching reform; radar principle; teaching mode; AI empowered teaching; curriculum ideology and politics

当前，我国新时期军队建设正在向信息化跨越式发展，大量复杂新型装备列装部队，必须有高素质的官兵队伍与之相匹配，才能准确高效地驾驭新装备，发挥装备的最大效能[1]。新军事变革下，需要军队进行专业化的军事人才培养。军事人才专业化培养，是按照人才专业能力素质目标规格，遵循现代军事教育教学规律，依托系统完整的办学条件和科学规范规章制度，实施严谨正规专门教育培训[2]。

雷达被誉为现代战争的千里眼，在目标侦察探测等领域发挥着重要作用。对雷达原理课程进行教学改革探索研究，对于提高雷达专业人才素养，提升实战能力具有重要意义。针对雷达原理等课程的教学改革，不少学者进行了探索实践[3-6]。信息社会时代对教师专业水平的要求越来越高，生成式人工智能因其普适性、进步性和创新性，在教育领域引起了广泛关注，AI助教作为生成式人工智能的创新应用，具备卓越的技术能力[7]。同时，有学者针对数字教学资源建设路径进行了探索研究与实践[8]。

在思政教学方面，专业课程、专业课教师与学生的联系最为紧密，这是专业课程开展思政教育的坚实基础和优势所在，把握这种优势有助于更好地理解课程思政和推进课程思政[9]。雷达原理知识专业性强、理论体系复杂、内容抽象晦涩，与人文课程存在着明显的差异，其思想政治教育的推动和作用发挥存在一定困难，相关课程思政教学的设计案例还较为缺乏[10]。本文以雷达原理课程为基础，开展了关于交互式教学方法、问题驱动式课堂教学、基于知识特点的分类教学手段、思政教学、教学资源建设、AI赋能教学等研究，给出了我们在教学中的具体探索研究和实践做法。

一" 基于问题驱动的“生生、师生”交互式教学方法

结合课堂教学现状和重塑内容原则的分析，教学组提出并实践了基于问题驱动的“生生、师生”交互式的教学方法，即在课前、课中和课后都紧紧围绕相关问题，开展师生互动和生生互动形式的探究教学，力求做到“教为学，学为用”。

（一）" 课前交互确定教学内容

课前按照“先学后教”的教学思想，依据课程标准初步选择教学内容，再根据内容特点确定先直观、再理论分析的教学思路，主要做法如下。

一是教师上传视频或资料到雨课堂等平台，也可以直接推送相关慕课、视频链接或微信公众号，让学生观看，结合教材对有关知识点自学，使学生对课堂有关原理的内容有一直观了解，或者是直接要求掌握。

二是教师通过问卷星等方式将学生的问题进行搜集整理，对课堂将要讲授的内容进行梳理、增删和重组，尽量满足学生对知识点的需求，并能在思维上有一定的训练。

三是深入挖掘课程，深层促进学生知识、智慧、情感、行为全方位发展的内在动因，合理设计课程思政。

（二）" 课中交互实施多形式教学

课中是课堂教学的重中之重，教学组主要以发现问题—分析问题—解决问题的问题驱动形式开展课堂教学，但融合了以下多种形式的教学方法，以最大限度地提高教学效率。

一是按照问题驱动的思路组织课堂教学，每完结一个知识点，就紧跟一个问题，供学生思考，并转到下一知识点。通过学生对问题的回答，实现师生互动，如此有助于教师了解学生对前面所讲内容的掌握程度，也有助于教师接下来更专注于学生的困惑所在。

二是尽可能运用图形描述，降低理论性，使复杂问题简单化，重在思路引导和训练，充分采用启发式、逆向式、类比式等思维方式阐述原理，使学生能在思维层面与教师产生互动。当然这其中也可让学生直接归纳结论性的概念或原理，公式推导部分可由学生课下完成，突出对结论的分析和应用。教学中，尽可能利用新近发生事件，剖析事件与所讲述内容在原理层面上的关联，引导学生对基本原理的多角度思考。

三是通过讨论提高学生课堂参与度。根据内容需要，设置多样化讨论形式，既有传统的大家共同讨论，也有按照学生以后可能从事的岗位设计成白方、红方和蓝方三个小组的形式。白方负责评判或根据红蓝双方的回答临时进行提问，红方和白方是对抗性或竞争性的小组，对教师所提出或者是白方临时提出的问题进行解答，教师负责整个讨论的组织及关键问题的释疑。这种形式特别适合于开放式问题、矛盾类问题及应用拓展类问题的探究，总体上实现师生互动，生生互动，充分调动学生的积极性，活跃课堂氛围。

（三）" 课后交互交流拓展

课堂时间有限，但课下时间还可以高效利用，课后交流拓展是课堂教学的再延伸，特别是在线平台的发展，课后交流不再受时空限制，理论上可以随时随地交流，目前教学组主要依托雨课堂、微信群、智慧课堂等平台实现在线交流互动。

一是通过在线交流，学生反馈教师布置的作业，这些作业有时是课堂知识掌握程度的测验，有时是知识的扩展，学生还需要通过中国知网等学术网站查阅相关文献才能做出有深度或有意义的结论。

二是在教师的主持下，学生之间的交流也更加有意义，很多时候，学生也不再是简单的知识消费者，而可能是知识的创造者，能力强的学生可以通过分享自己的经验提高其他学生的学习效果，甚或是启发教师的教学，如此也有利于教学相长。

（四）" 进阶性任务设计

教学改革中布置的任务，应考虑如何在不增加学生负担的情况下，让学生有难度、有挑战、有收获，不是纯粹地出几道难题让学生答不上来，而是让学生实实在在地感觉到自己的综合能力有所欠缺，但是通过自己的适当强化学习，运用自己的前修知识，可以基本完成教师所布置的任务，而且通过进一步努力，可以将布置的任务完成得更漂亮。所以，教师在设置任务的时候要有层次性预想，这确实很考验教师的能力。而且，在任务完成的形式上也要充分考虑，不能只是交个大作业，把任务考核当成一锤子买卖的事，干好干不好就这样了，而是最好要有一个迭代性问题，我们在教学实践中一般将其称为进阶性任务或者迭代性任务。

二" 问题驱动式课堂教学样例

以我们在教学中的实际，给出一个关于相控阵雷达波束扫描的教学样例。

（一）" 教学目标

1" 知识与技能

了解相控阵雷达特点，掌握相位扫描基本原理，熟悉相位扫描波束特性及与机械扫描波束特性的区别，掌握相控阵雷达不同应用。

2" 过程与方法

通过课程讲授、自学和讨论相结合的方式，使学生能够解释物理现象、掌握基本理论、分析现象实质、解决应用问题。

3" 情感态度与价值观

一是通过讨论、质疑、分析、实验探究，培养学生怀疑和批判、探索与创新的精神，使学生勇于和善于提出新问题、新思路和新见解。

二是通过相控阵多阵元高度协同的扫描原理讲解，结合阅兵方阵与相控阵雷达阵面的相似之处，从步调高度一致的角度阐述矢量合力最大的成因，切入课堂思政，培养学生的集体协同意识，激发学生的强军兴军担当。

（二）" 教学内容分析

1" 内容分析

本节课内容来自本课程的“相控阵雷达”部分，主要包括相位扫描的基本原理、相位扫描的波束特性分析、如何解决波束变宽的问题等部分。

2" 重点、难点分析

本节课教学重点为相位扫描的基本原理，教学难点为相位扫描的基本原理、相位扫描的波束特性分析。为破解重难点，将相位扫描过程和波束变化以实验形式扫描展示给学生，通过理论分析和结合生活实例类比阐述，提高课堂的授课效率，增强学生真实体验感。

3" 学情分析

学生之前已经学习了角度测量和机械扫描的基本知识，在发射机部分学习了主振放大式发射，对信号相参的概念有了基本掌握。在雷达应用中，了解到相控阵雷达是比较先进的新体制雷达，在国防军事中得到广泛应用，具有扫描速度快的优点。

但是相控阵雷达如何扫描？扫描时其天线波束特性与机械扫描是否还相同？在布设雷达时有哪些考虑？学生对这些问题说不清，缺乏必要的思路和逻辑分析方法，这也是本节课要探究的问题，有必要从学生认知初步出发，引导学生一步步加深认识。

4" 教学策略选择与设计

1）课前预习：寻找机械式雷达天线扫描的实例，观察其特点，查找相控阵天线的优点。

2）采用问题驱动式教学方法，使学生基本掌握对工程应用问题进行剖析、解决问题的方法。

3）布置课后开放性作业进行探究。

4）强化军校学生的使命感，教师相当于指挥员，将课堂教学内容分解为各个子任务，激发学生完成任务的主动性。

三" 基于知识特点分类教学手段

（一）" 流程类知识点教学

一是首先交待好总体概貌，讲清总体流程的输入与输出，即具备的基本条件要达到的目的。为此，可能要结合基本理论讲一下原理。

二是要按照一定的逻辑把流程中涉及的各个步骤或者分系统串起来。这个逻辑线应结合具体的知识点找准，以便学生形成一个总体印象，避免落入碎片知识形不成系统总体的困境，不利于学深学透。

三是要抓住流程中的关键和要害，有所侧重。例如供电只是一个必备步骤，好理解，但是从流程总体上可以不作为重点（但并非一直这样）。抓关键要建立在对知识的深入理解和把握，掌握知识的产生缘起、知识的左邻右舍和前村后店、知识的运用技巧等基础上。

四是要注意讲解中的语言表述和方法引导。语言既要具备科学性，又要结合流程类知识特点，充分利用举例、类比、设包袱等喜闻乐见方式展现，把复杂的问题以通俗化展现表达，便于理解。

（二）" 性能参数类知识点教学

一是善用启发式教学。首先引导学生从基本思维认知角度，根据功能作用自然地去思考，要完成该功能，把活干好，把功能发挥好，需要如何来表征和描述？可充分采用类比，贴近生活的语言，比如要看一个手机是一个高性能手机，如何从性能指标来描述？华为的“捅破天”卫通功能描述就很形象。

二是应该关注性能参数中的关键和要害，特别对于在应用中可调节的参数应予以重点考虑，引导学生在学习时清楚理解该性能参数对整体功能作用发挥的影响程度，以及不同参数对于不同场合应用应该有各自不同的情况。

（三）" 结构组成类知识点教学

一是要注意描述清楚各分系统间的连接关系，用庖丁解牛的方式进行逐步细化解构。

二是注意对不同类型的组成进行讲解时，要侧重启发思考为什么采用这些不同的结构组成？其逻辑出发点是什么？这些不同的结构组成在功能实现的时候有什么区别？

三是注意对同类型的结构进行讲解时，要注意进行对比。例如在很多地方都会讲到天线，那么需要讲清楚相同之处都是为了完成电信号与电磁波信号的转换，但是还需要结合系统的具体功用讲清楚其不同之处，比如天线的增益、口径、天线的具体类型、方向图等不同点。应充分应用对比和类比教学，例如雷达发射机功率大，接收机功率小，可将发射机类比为“猛虎下山，百兽俱惊”，接收机类比为猛虎“细嗅蔷薇”，就比较便于学生理解。

（四）" 公式类知识点教学

这类知识点要注意讲清问题的背景，引导好推导逻辑，阐明公式参量的物理意义，注意分析公式间的制约关系，并运用大白话、接地气的解释，用通俗易懂的语言利于形象理解。

四" 思政教学

（一）" 课程思政的基本依据

课程思政是当前课堂教学重点关注的领域，具体到雷达课程，可设计的思政点非常多，因为雷达就是战争的产物，是现代战争的千里眼，我国在雷达技术上从无到有、从弱到强，具有非常多的感人故事和人物，涌现出几十名无线电领域的“两院”院士，家国情怀非常浓厚，教学组基于上述分析，在思政设计上主要依据了以下几点。

一是体现系统工程思维，雷达是一种技术非常复杂的无线电装备，本身就是带有强烈的系统特色，加之与作战运用密切相关，因此，可充分挖掘雷达原理中的系统元素溶于教学。

二是突出军事工程思维，作为现代战争中重要的军事装备，雷达在目标测量、情报侦察等军事行动中作用非常突出，原理在向工程应用的转化过程中，存在非常多的思政元素，如许多院士都是成功运用原理知识解决实际问题的专家。

三是追求“盐溶于水”的思政效果，尽量避免为思政而思政，在教学问题的提出、分析、解决中贯穿全程思政的理念，不刻意设置思政点，力求授课结束而又回味无穷的效果。

（二）" 课堂思政教学的示例

第一，在讲解关于动态范围指标，以及系统结构中涉及AGC时，有如下比喻性的思政设计：①动态范围，好比传统语言中讲“上得厅堂，下得厨房”，能够接受和容纳的东西大，胸襟宽广，在面对大起大落时都能够适应和正确处理，得意时淡然，失意时坦然。②在讲AGC时，把自动增益控制始终保持恒定输出这一特性，用成语里的“宠辱不惊”进行阐述，不管外部影响如何，自己始终能够做到淡定平和，自身始终能够做到稳定。

第二，在讲解相控阵天线波束方向图时，从单个阵元出发，慢慢推导出相控阵天线波束方向图，一堆公式看似纷繁复杂，最终结论却是简洁优美、大道至简。①从学生对难点进行理解和攻克的过程，类比到长征，结合引申《金色的鱼钩》《丰碑》，以及毛主席的《七律·长征》，经历了痛苦的磨难之后，当看到丰美的结果时，颇有种“更喜岷山千里雪，三军过后尽开颜”的感觉。②另一个思政点为，若是光看相控阵天线波束方向图的结论，似乎不难，但是从这一结论得出的思想过程来看，那就是非常不易了，从而引申出创新创造的过程确实不易，科学思想理论的争论与消亡是在一场场无形的刀光剑影中厮杀拼斗出来的，最终留给我们的都是精华。所以，在学习这些理论时要抱有景仰之心。

五" AI赋能教学

（一）" AI出题助手

教师基于授课PPT、教案等教学资料智能生成5种以上类型的测试题，推送给学生测试。AI通过收集和分析学习数据，生成学生个性化学习路径，根据学生学习效果，可智能推荐针对性题目，自动实现章节和阶段性强化测试，帮助学生固强补弱，助力学生自主和高效学习。

（二）" AI编程助教

基于文心大模型4.0的辅助编程模块，教师根据雷达信号的传输流程，设计了从雷达信号产生、信号传输到接收处理的50余个仿真模块，将每个功能模块中的相关算法借助AI生成基础代码框架，学生在此基础上进行算法仿真实验，并借助AI程序代码调试帮助快速查找编程问题，教师借助AI程序代码测试对学生的仿真程序进行基本的测试评估。在有限学时内快速构造一个基本的仿真环境，给出一个基本的仿真程序规范，让学生集中精力在算法本身的理解、测试，提高教与学的效率。

（三）" AI思政助教

教师对课程设计4大类32种思政元素，借助AI进行深度挖掘和资源整合，生成文字、音频、图片等类型思政素材，教师进行精选和加工，丰富思政元素的形式和数量，学生在专业知识学习的同时达到自然感悟、认同，实现情感共鸣和价值塑造。

六" 教学资源建设

（一）" 建设案例资源，充实教学内容

通过调研、合作科研等多种途径实现与雷达具体应用的深度理解，以雷达真实应用实例为范本，并结合雷达专业技术基础，构设贴近岗位任职的雷达应用案例，建设成层次分明、衔接匹配、丰富多样的实践教学案例库、雷达原理仿真算法库，有力支撑学生的理论知识转化为实战化能力。基于调研情况，在教学中，结合教学内容，重点建设了一系列关于雷达参数测量的案例资源，比如主要用于开展雷达最大作用距离引导和分析的AN/TPY-2雷达探测距离案例，以天问一号测角系统为引子的雷达测角案例，以典型相控阵雷达为对象开展的距离分辨率分析案例等。

（二）" 建设实践仿真平台，构建实践仿真教学环境

针对课程团队雷达实践仿真平台欠缺实际，建设雷达模拟仿真训练系统，辅助学生开展雷达侦察测量环境构设、典型应用模式模拟、效果评估等模拟训练，通过构建的实践仿真教学环境，让学生尽可能真实地了解雷达的实际应用，搭建理论内容与实际应用之间的桥梁。

（三）" 建设MOOC、微课等信息化网络资源，构建线上教学环境

团队结合授课内容和岗位背景编写了相关教材，为适应雷达岗位能力人才培养提供特色内容支撑，当前，该教材已作为本专业本科教学的基本教材。为丰富课程信息化网络资源，团队大力加强适应新时代学习特点的资源建设，以相关在线课程建设任务为依托，以军事职业教育课程建设为契机建设了MOOC，雷达距离分辨率、合成孔径原理、单脉冲雷达、相控阵雷达等微课，形成了较为丰富的信息化网络资源。

为开展混合式教学，精选了网络上优秀雷达原理课程学习资源推送给学生，促进学生课外自学与能力拓展，协调教务部门将学堂在线平台中相关雷达原理课程引入大学教学训练平台，连续2期在教学中作为线上资源支撑开展混合式教学。为进一步提高军校本专业混合式教学中在线课程资源的精准性，自2022年起连续申请建设了2门针对性更强的军事职业教育在线开放课程，其中1门已经建设完毕，上线运行2期，团队持续做好上线后的在线服务工作。

此外，课程团队还共同制作完成了内容丰富、形象生动的多媒体课件，收集制作了上百个动画，编写完成了标准、规范的课程教案，教案中突出了课程总体设计、章节设计，突出了授课中的重点、难点内容，采用雨课堂、微信等平台给学生推送优秀的雷达课件、雷达装备、雷达技术等资料，以供学生课程学习和拓展。

七" 结束语

为适应新型军事人才培养需要，雷达原理课程教学迫切需要面向能力培养的教学改革。为此，我们以教学模式创新改革为指导，开展了基于问题驱动的“生生、师生”交互式教学方法研究，给出了问题驱动式课堂教学样例，进行了基于知识特点的分类教学手段设计研究，对思政教学和AI赋能教学开展了研究实践，并对支撑教学模式改革的资源建设问题进行了探索研究，以期对提升雷达专业人才培养质量贡献力量。

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基金项目：陕西省高等教育教学改革研究项目“面向军事职业教育的慕课建设研究与实践——以遥测课程为例”（21BY208）