雷达专业课教学的探索与实践
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作者:位寅生 李鸿志 陆波 刘佳
【摘要】“雷达信号分析与处理”是电子信息工程雷达专业的重要课程，本文根据面对本科生开设的“雷达信号分析与处理”课程的情况，分析了课程的现状和面临的问题，然后按照理论教学和实验教学两方面，分别进行课程教学的改进探讨，以此激发学生的科研兴趣和对本专业的好奇心，亦可以培养学生良好的科学思维和工程思维。
【关键词】雷达信号分析与处理 电子信息工程 工程思维
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）09-0239-01
随着电子信息技术的不断发展，雷达系统设计、分析及研制逐渐从军事扩展为民用，包括车载雷达、探地雷达、测绘遥感、气象雷达、航管雷达等。雷达系统分析与建模是门理论性和实践性很强的课程，内容丰富而广泛，是从事雷达工程、雷达信号处理教学和科研人员的必修课程[1]。该课程与本科生课程《无线电定位原理与技术》、研究生课程《雷达系统导论》课程构成从基本探测原理—系统概述——系统分析与建模的课程体系[2]。
讲授雷达系统分析与建模的理论知识，教学重点是提高学生对雷达系统分析的实践能力，使得学生掌握雷达系统建模的基本理论和方法，掌握雷达系统分析的方法和理论。哈尔滨工业大学电子工程系所在研究所的有关新体制雷达研制的科研项目2015年获国防科技进步特等奖，2017年获国家进步一等奖，形成了具有哈工大特色的学科方向，在科研活动中总结了雷达系统分析的一系列研究成果，并应用在教学活动中，为国家国防事业输送了大量的具有创新能力的拔尖人才。目前研究型大学教师肩负着教学与科研的双重角色。高等教育机构以培养人才为中心，在育人这个目标下教学和科研承担不同的功能，为我们搭建了教学与科研并举的平台：从教书育人上来讲，再不是仅仅侧重于系统地传播科学知识的传统教育理念，而是对知识具有更深入地理解，充分发挥创造性，科学研究和实践是教学的坚实基础和知识不断发展的驱动力。教学与科研相互渗透和融合，在科学研究的同时开展教学活动，以科研成果支持教学改革，教学与科研互动，教学与科研相长，并不断的提炼科学研究成果以及教学过程经验，不断的完善课程的教材，使其适应对高校高端人才的培养。
本专业拟建设《雷达信号分析与处理》课程的教材，编著研究生教材，综合分析目前有关雷达系统以及雷达系统分析和建模方面的研究生教材，并结合实际科学研究成果，编著适合研究生的雷达系统理论、分析与建模教材。该教材可适用于研究生、科研人员以及高年级本科生使用。
一、课程教学现状
“雷达信号分析与处理”课程理论性很强，算法深奥抽象，学生不易掌握与理解。教学中重理论轻实装：虽然雷达信号处理与终端技术课程教学上有数十年的积累，教材也多次更新、修订，但是教材中公式繁多，推导复杂，学习基础一般或是较差的学员容易产生畏难情绪，影响学员的学习积极性[3-4]。而即使是学员理论学得很好，如果不结合具体应用背景，在面对实际问题时，仍然会是茫然无措，摸不着头脑。由于理论教学和实践应用脱节，学生大多一知半解，课堂教学效果不够理想[5-7]。
二、拟解决的关键问题
1.雷达信号分析与处理与实际工程应用相结合
教材内容结合实际工程案例，对概念、理论进行更加深入和有针对性地介绍，培养学生解决复杂工程问题能力。
2.开发教学软件系统
设计知识点覆盖面较全的习题库，基于SystemVue电子系统仿真软件进行虚拟仿真实验系统设计，并基于雷达系统基本原理和实验室仪器设备，搭建雷达系统分析与建模平台系统，覆盖雷达系统性能分析和数学模型建设，内容系统、完整。
三、教材建设方案
本教材建设中的主要工作包括：雷达系统设计基本概念和基本理论，从雷达系统的分析和仿真方法上介绍;编写工具软件使用说明;对实际工程应用举例的选取;课后习题设计等。
建设内容主要包括四部分：
1.雷达系统设计理论的基本概念与基础理论，包括：由基本雷达方程推导的双基地雷达方程、搜索雷达方程、干扰下的雷达方程、杂波特性与雷达方程。
2.雷达系统建模与分析，包括主要几种体制雷达的系统设计及参数选择：监视雷达系统、双基地雷达系统、毫米波末制导雷达、穿墙雷达系统、成像雷达系统、相控阵雷达等。
3.雷达系统的实际应用举例，包括：雷达系统设计的一般流程、某地面制导雷达系统设计、某末制导雷达系统设计、SAR成像雷达系统设计以及经典的Balke图设计。
4.教学软件系统开发和习题，包含软件介绍SystemVue电子系统仿真软件、雷达系统分析软件（自主研制开发）等，覆盖雷达系统性能分析和数学模型建设，内容系统、完整。每章后都附有参考文献、习题、仿真程序及其说明。
四、结论
雷达探测技术和信息处理的专业知识是比较枯燥的，如何调动学生的学习兴趣一直是教学中最头痛的问题。虽然目前有很多很好的教材可供参考，但在教学过程中我们应该避免只停留在表面上，应将理论与实践结合起来，在课堂上引入科研工作的实例，如实际的雷达系统，可以用来丰富教学内容，教学活动就会更加生动和充满活力。同时建设精品教材可以学生更好地理解雷达原理。
参考文献：
[1]朱信荣.电子技术应用课程设置与教学方法初探[J].中国科教创新导刊，2009（11）：60.
[2]李忠国.研究生课程教学的探讨[J].中国科教创新导刊，2009（2）：58.
[3]孙蓓雄.“双师型”背景下的高职院校青年教师培养机制研究[A].黑龙江高教研究，2012（2）.
[4]杨华庚，颜速亮，符常明，等.研究型实验的教学实践与体会[J].科教文汇，2009（23）：95-96.
[5]汪枫，刘润华，张荣华.雷达收发原理课程教学改革探究 [J].空军预警学院学报，2013（5）：384-385.
[6]饶翚，王力宝，王党卫，徐向东.雷达信號处理与终端技术课程实战化教学的思考[J].空军预警学院学报，2015（6）：441-446.
[7]刘琴.开放式实验教学研究现状与展望[J].实验科学与技术，2010（4）：81-82.
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