关于_雷达原理_课程理论教学的探索_汪玲

通高校对雷达原理课程的教学要求，降低授课效果对硬件资源的依赖。
【关键词】雷达原理 教学 理论教学 教材 教学方法
【中图分类号】G42
【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）3-0018-03
一、 引言 雷达原理课程涉及信号与系统、电子线路、电磁场理论、电 路、微波与天线等专业知识，是许多高等院校电子、信息、通信 相关专业的专业课程之一。 在具有雷达特色学科的高校中，雷 达原理更是重要的专业必修课之一。 由于涉及不同方面的专业 基础知识，雷达原理课程综合性强，通过该课程的学习，学生可 对前期学习的专业基础知识进行较好地巩固，同时加强所学知 识的综合应用能力，达到提高专业素养的目的。 但是另一方面， 综合性强使得该课程的授课难度较大。 不同于专业基础课程的 知识面较为集中，雷达原理课程知识面广度大，这对授课教师 不仅在学术水平，还是在教学业务能力上都提出了更高要求。
雷达原理课程的教学研究一直是雷达相关学科教师的探 讨热点[1-6]，目前大家 普遍认 识到该课 程综合性 和系统性 强 ，理 论抽象，并且认为要加强实践或实验环节，以期通过直接动手 操作让学生切实掌握理论知识。 但是，雷达原理授课内容较多， 一般包括雷达各个分机的工作原理及组成、雷达检测方法和性 能分析、测距、测角方法和动目标显示和检测原理等，学时数通 常为 40-50 学时，依据笔者近十 年的教学 经验，该 学时数是 保 证教学效果和教学内容完整性必须的授课时间，在其中添加实 验课时，势必会减少理论教学时间，最终影响教学质量，或教学 内容的减少。 若单纯增加该课程总学时数， 会牵涉到整体专业 课程安排， 也不符合当前倡导的教学模式， 即专业课程学时过
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足教师的要求之间达到一种微妙的平衡，学生可以创造出一些 对他来说是新的，而对指导者却是熟知的东西。
2.2 注重反思，促进数学化 在现实的数学化过程中, 反思是一个关键环节。 弗赖登塔 尔指出： 反思是一种重要的数学活动, 它是数学活动的核心和 动力。 数学的发现来自直觉，而分析直觉理解的原因是通向证 明的道路，必须教育学生对自己的判断与活动甚至语言表达进 行思考并加以证实, 以便使他们学会反思， 能有意识地了解自 身行为后面潜藏着的实质，只有这样，教育才能真正培养学生 的数学能力。 函数是中学里最重要的概念之一， 也是学生学习的难点。 中学代数课程到了函数阶段，是前面所学的多项式、变量、坐标 系和方程等内容进行了有机的整合，函数知识是发展学生的数 感、符号感、空间观念、统计观念以及应用意识与推力能力的良 好素材。 苏科版教材八年级上册第 6 章 "一次函数"，全章共 6 节。 6.1 节介绍了函数的概念，6.2 节和 6.3 节其实是一个整体, 分别 从不同的角度来研究一次函数.通过 6.2 节的学习，学生理解了 一次函数和正比例函数的意义，能根据已知条件用待定系数法 确定一次函数表达式，这是从代数的角度；在 6.3 节中，学生画 一次函数的图像，并能根据图像和表达式探索并理解了一次函 数的性质，这是从几何角度. 学生要理解函数，需要实现从静到 动的转变，逐渐将静态的表达式看成动态的过程，这已经是认 知上的一次飞跃了。 而在 6.3 节中，图像又将表达式和数据转化 为几何形式，学生要想"看见"相应的关系和变化情况，又得实现 从数到形的转变，又是一次强烈的认知冲突。 图像对于理解变 量之间的关系有着十分重要的意义，所以图像语言的教学是函 数教学部分的重点加难点。 在教学中，教师要教会学生运用类 比思想比较函数 y=kx＋b（k≠0）和 y=kx（k≠0）在形式上和图像 上的异同点，体现了数形结合的思想。 弗氏认为：任何数学都是数学化的结果，不存在没有数学 化的数学，不存在没有公理化的公理，也不存在没有形式化的 形式。 在教学中，教师不仅要自己具有反思的意识，更要有培养 学生随时反思的习惯：解题反思和对所学知识的反思（即回顾 小结）。 如学完一章后， 教师可指导学生对本章的内容进行梳 理，可以促进知识的公理化、系统化；解题后或学习例题后，反 思最优策略及小结解题步骤，可以促进适度形式化和题型的模 式化。 下图就是在学完本章后，学生在教师的指导下总结出的 本章的知识结构：
课程教育研究
Course Education Research
多不代表学生会学到更多， 适当留给学生以后自我发挥的空 间，关键在于扎实掌握专业基础知识。 从大多数普通高等院校 的本科生培养目标来看，雷达原理课程的学习并不要求学生学 习完毕具备雷达专业技术水平，而是加强专业基础知识在应用 层面的学习。 另外，雷达实验教学对硬件有较高要求，单纯的软 件级仿真本质仍然是信号处理的仿真，设计不停留于软件级仿 真的硬件实验在硬件资源配备上成本较高。 基于上述考虑，本 文立足于本科雷达原理课程重在教授雷达工作原理，而非雷达 系统的实现，利用当前丰富的教学资源，合理设计教学内容，探 索有效的服务于理论教学的模式， 在不开设实验教学的条件 下，仍可让学生较好地掌握雷达原理基础知识。
首先探讨教材的选择，这是理论教学必须重视的环节。 然 后思索教学方法，在传统教学方法之外，采用可激发学生学习 积极性的教学手段，给出具体实例。 最后是结论。
二、教材的选择 教材中最重要的是课本，它是学生上课和课后复习最主要 的参考资料。 笔者教授的雷达原理课程一直选用由丁鹭飞等编 著的《雷达原理》作为教材。 《雷达原理》是国家级重点教材，被 多所高等院校选为授课教材，该书涵盖知识较全面，包括雷达 系统主要分机、目标坐标测量和跟踪方法、天线波束和扫描方 式、雷达检测方法等。 目前《雷达原理》已有第四版更新，相比第 一版逐渐增加了数字化接收机、相控阵雷达，高分辨雷达等新 内容，能够基本跟踪雷达技术现状。 《雷达原理》注重介绍雷达基础知识，不会涉及过多关于雷 达系统，尤其是新型雷达的介绍，因此可以选择其它资料作为 辅助教材。 比如笔者长期订阅《雷达与探测技术动态》杂志，该 杂志能及时跟踪雷达动态，报道前沿的雷达理论和先进的雷达 技术，以及介绍最新的雷达装备。 在适当时候，不定期地为学生 介绍一种最新雷达技术， 或简要介绍一种新发布的雷达系统， 可以激发学生的学习兴趣，增加学生的知识面，同时也不会使 单纯按教材进行的教学显得枯燥。 现在网络资源日益丰富，含有巨大信息量，而且获取方式 快速，便捷，内容也多样化，必须注意到学生十分喜欢网络这种 信息获取方式，因此通过适当筛选，也可把网络中与雷达相关 的各种资料、图片作为一种辅助教材，进行有效利用，这样一方 面可以培养学生自主学习的能力，另一方面也可以充分利用大 多数网络资源"图文并茂"、通俗易懂的特点加强教学效果。 为 了保证一定的学习效率和学习质量，可以给学生提供质量较高 的网络资源链接。 另外，开放课程资料无论对于授课教师还是听课学生都是 一种宝贵资源，通常都是多年教学经验的结晶，通过借鉴和学 习，可以促进授课教师自身进步，以及学生对知识点的理解，弥 补单一教学资源的不足。 可以预测到，学生毕业若从事雷达相关技术工作，接触到 实际装备后， 会发现许多东西并未在雷达原理课程中学到，或 课本上并未涉及，感觉到技术上的跳跃性，但是雷达原理课程 学习重在教授学生基本原理，只要让学生切实掌握这些基础知 识，并经老师培养具备自学能力，就可以在此基础之上根据自 己所需进行扩展。 但是，在授课过程中应注意扩大学生知识面， 这些可通过引入其它教材进行知识扩充，这样学生在今后的自 主学习中也可以知道如何获取相关资源。 三、教学方法的选择 (一) 明确与前期所学课程的联系 雷达原理课程涉及多个专业课程知识，如电子线路、信号 与系统、数字信号处理等，这正是该课程综合性强的体现。 虽然 综合性强增加了授课难度，对授课教师提出更高要求，但是通 过该课程的学习， 可以将学生前期所学课程知识融合贯通，进 行巩固的同时加深学生对专业知识应用层面的学习，这也正式 该课程重要性的体现。 授课教师在该课程上的教学方法上也会 与一般专业基础课程有所不同。 一般专业基础课程重在介绍定义或定理、各种变换和公式 推导，同时伴随有较大量的习题来巩固这些基础知识，而雷达 原理课程更像是科学普及类课程，授课内容基本上是已学专业 基础知识的应用，无论是平时习题还是最终考核，主要都是文 字记忆类的题目，如发射机、接收机的功能是什么，如何实现目 标的自动距离跟踪，等等，这其中涉及的调制、解调，以及闭环
比如在讲调频连续波雷达可以提供附加的收发隔离这部 分内容时， 可让学生分析调频连续波雷达混频后信号的频谱 (实际为抑制载频的双边带调制，这在通信原理中学习过)；讲解 运动目标指示雷达中的杂波对消技术， 一阶递归和非递归型、 二阶递归和非递归型的特点时，可以和数字信号处理中的有限 长冲激响 应/无限 长冲激响 应(FIR/IRR)滤波器 内容 很 好 地 结 合起来； 以及等间距等幅馈电的相位扫描天线为何副瓣比较 高，以及栅瓣问题，都可以用离散等幅序列的数字傅里叶变换 来进行等效分析。 这仅是个别举例，正如前述，雷达原理课程本 身实际就是多方面知识的应用综合，只要授课教师设计好教学 内容，就可以达到该课程的授课目的，学生会对已学知识有更 明确的认识，专业素质也可获得提升，而这点并不是单纯硬件 实验可以达到的。
探讨热点。 现有研究重点着眼于加重工程实践比例，通过实验教学来弥补理论教学的不足，但是这样会缩减理论教学课时数，而且雷
达实验教学的开展依赖于较高的硬件资源配置。 本文立足于本科生"雷达原理"课程教学重在巩固学生已有专业知识，加强专业知识
应用层面理解，着重探讨如何从理论教学本身来改善教学效果，这样在不开设实验课程情况下也可力争获得较好的教学效果，达到普
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在全章学完之后，教师可抛出一个问题给学生反思： 1.（1）写出正方形的周长 y 与边长 x 之间的函数表达式。 （2）写出正方形的面积 y 与边长 x 之间的函数表达式。 （3） 写出面积 为 1 的矩形 的 宽 y 与 长 x 之 间 的 函 数 表 达 式。 （4）写出面积为 1 的矩形的周长 y 与长 x 之间的函数表达 式。 2.试 着 画 出 上 述 各 题 中 的 函 数 图 像 ，如 何 判 断 你 画 的 函 数 图像是否准确？ 3.去掉自变量的取值范围，图像会变成什么样？ 4．观 察 图 像 ，你 发 现 了 哪 些 特 点 （位 置 、增 减 性 、对 称 性 、 与 坐标轴的交点等）？ 5.你能否将上述函数分类？ 你的依据是什么？ 通过对这个问题的探究，学生就能对初中阶段所要学习的 三种函数有整体的认识， 并学会研究函数问题的一般方法，为 后续的学习打下基础。 在数学教学过程中,注意把握数学化与问题解决、建构主义 学习观的内在一致性，这不仅可以养成学生的数学化意识和提 高学生的解决问题的能力，还可以激发学生学习的主动性和积 极性. 教师要灵活地选择自我反思和引导学生反思的时机，该 由学生展示思维时不要越俎代庖， 真正实现学生的主体地位， 教师的主导地位。 参考文献： [1]弗 赖 登 塔 尔.作 为 教 育 任 务 的 数 学[M].上 海 ：上 海 教 育 出 版社，1999 [2] 中华人民共和国教育部制订.《全日制义 务教育 数学课 程 标 准 》[M].北 京 师 范 大 学 出 版 社 ，2003
2014 年 3 月 作原理等相关知识，学生均已在电子线路、通信 原理、自动控制原理等课程中学习。 因此从笔者近十年的教学 经历看，在雷达原理课程的教学过程中，最重要的就是要明确 建立起该课程与以往课程的联系，注意调动学生已有知识来分 析雷达工作原理，这样可以获得更好地教学效果。
综述·专著
课程教育研究
Course Education Research
2014 年 3 月 下旬刊
关于“雷达原理”课程理论教学的探索
汪玲 毛新华
(南京航空航天大学电子信息工程学院 江苏 南京 210016)
【摘要】 雷达原理课程是电子工程专业的代表性课程，综合性强，工程性强，涉及知识面广，如何把握好该课程的授课效果一直是