裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建

李天鵬 宣兆龍 何益艷

摘要：在分析裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建原則的基礎(chǔ)上，梳理了教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的資料來源，研究了裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的具體項(xiàng)目和基本內(nèi)涵，為裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的順利開展奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：裝備；環(huán)境實(shí)驗(yàn)；教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0154-02

隨著高新技術(shù)大量應(yīng)用于武器裝備的研發(fā)生產(chǎn)，裝備的環(huán)境適應(yīng)性逐漸成為影響裝備性能和質(zhì)量的重要因素，這一方面知識體系恰恰是裝備環(huán)境工程課程的核心內(nèi)容。裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)作為裝備環(huán)境工程的重要組成部分，主要涉及裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)概述、力學(xué)環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法、電磁環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法等內(nèi)容，但目前并沒有形成一個完善的教學(xué)內(nèi)容體系。如何更好地滿足裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)需求，提升裝備環(huán)境適應(yīng)性、可靠性和安全性，是裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建的發(fā)展目標(biāo)取向。筆者圍繞培養(yǎng)高素質(zhì)新型裝備人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容新體系，進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系功能模塊，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

一、教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建原則

裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系以培養(yǎng)應(yīng)用型軍事人才為教學(xué)目標(biāo)，突出學(xué)員能力和素質(zhì)的核心地位，形成“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式。其中，“寬口徑、厚基礎(chǔ)”主要培養(yǎng)學(xué)員的通識能力，“強(qiáng)能力”主要培養(yǎng)學(xué)員的專業(yè)能力，“高素質(zhì)”主要通過學(xué)員的綜合能力來體現(xiàn)。裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建過程中堅(jiān)持面向裝備環(huán)境工程人才培養(yǎng)需求，貫徹“理論引導(dǎo)，注重基礎(chǔ)；結(jié)構(gòu)完善，突出系統(tǒng)；立足實(shí)用，兼顧前沿”的原則。

理論引導(dǎo)，注重基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容針對武器系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)、裝備運(yùn)用環(huán)境及作戰(zhàn)保障要求，全面分析裝備運(yùn)用環(huán)境構(gòu)成，并分別對自然環(huán)境及效應(yīng)和誘發(fā)環(huán)境及效應(yīng)進(jìn)行深入研究，針對裝備儲運(yùn)環(huán)境分析及裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)評估等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)研究。

結(jié)構(gòu)完善，突出系統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容基于裝備儲存質(zhì)量和生存安全的影響因素和重要度，以構(gòu)建裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)體系為目標(biāo)，以環(huán)境“實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)—實(shí)驗(yàn)技術(shù)—實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)—實(shí)驗(yàn)評價(jià)—實(shí)驗(yàn)實(shí)踐”為主線，系統(tǒng)闡述裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)施設(shè)備、分析評估及典型實(shí)踐，構(gòu)建裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)的框架和內(nèi)容體系。

立足實(shí)用，兼顧前沿。教學(xué)內(nèi)容圍繞有效提高我軍武器裝備的長期儲存壽命和戰(zhàn)場生存能力的根本目標(biāo)，梳理裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)相關(guān)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)等成果，吸取國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的理論和技術(shù)，尤其是總結(jié)我軍彈藥保障與安全性評估領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，對我軍裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)作用。

二、教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建基礎(chǔ)

裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建過程中，系統(tǒng)梳理美軍《環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法和工程導(dǎo)則》（MIL-STD-810G）、英軍頒《國防裝備環(huán)境手冊》（DEF STAN 00-35）、我軍《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法》（GJB150A-2009）、《地雷爆破器材環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法》（GJB797-1990）等國家軍用標(biāo)準(zhǔn)；跟蹤武器裝備發(fā)展前沿技術(shù)，積極推進(jìn)裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)小子樣理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及傳感測試技術(shù)向教學(xué)轉(zhuǎn)化；將科研成果及時(shí)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究的協(xié)調(diào)發(fā)展；為適應(yīng)部隊(duì)訓(xùn)練、保障的迫切需求，針對信息化裝備的保障環(huán)境要求高、構(gòu)造組成復(fù)雜的特點(diǎn)，開發(fā)了保障環(huán)境實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，為開展信息化裝備實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供支撐。

三、教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建內(nèi)容

從裝備全壽命角度出發(fā)，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建基礎(chǔ)，構(gòu)建裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，主要包括裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)技術(shù)、裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)評價(jià)、裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等五個模塊。模塊內(nèi)部自成體系，模塊之間互相聯(lián)系，共同構(gòu)建裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系。

1.裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的基礎(chǔ)部分，主要包括自然環(huán)境、誘發(fā)環(huán)境以及兩種環(huán)境產(chǎn)生的各種效應(yīng)等內(nèi)容。（1）自然環(huán)境及效應(yīng)。自然環(huán)境及效應(yīng)主要介紹世界各地自然環(huán)境條件，具體涉及溫度、太陽輻射、濕度、風(fēng)、雨、砂塵等因素在不同時(shí)間不同地點(diǎn)的變化規(guī)律以及各種環(huán)境對裝備的影響，重點(diǎn)針對金屬、塑料、裝藥三種典型裝備組成材料的自然環(huán)境效應(yīng)展開探討，為確定裝備處于貯存、運(yùn)輸和使用條件下的自然環(huán)境因素提供依據(jù)，同時(shí)提供了自然環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法所需要的實(shí)驗(yàn)嚴(yán)酷度。（2）誘發(fā)環(huán)境及效應(yīng)。誘發(fā)環(huán)境及效應(yīng)主要涉及誘發(fā)力學(xué)環(huán)境和誘發(fā)電磁環(huán)境，圍繞振動與沖擊兩類力學(xué)環(huán)境，分別介紹振動系統(tǒng)分析、振動環(huán)境效應(yīng)分析等理論；基于復(fù)雜電磁環(huán)境對武器裝備的作用效應(yīng)，介紹自然干擾、人為干擾等電磁環(huán)境構(gòu)成，復(fù)雜電磁環(huán)境下裝備毀傷機(jī)理與失效模式，其中重點(diǎn)針對靜電效應(yīng)、雷電效應(yīng)及電磁脈沖效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)闡述。誘發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)是按照裝備壽命周期中各階段以及使用平臺類型進(jìn)行描述的，從裝備生產(chǎn)一直到使用或報(bào)廢之間各階段，裝備因自身的結(jié)構(gòu)型式、工作條件以及使用平臺如車輛、潛艇、彈藥等而遇到的環(huán)境，為模擬誘發(fā)環(huán)境、選擇實(shí)驗(yàn)方法以及指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)酷度提供依據(jù)。

2.裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)技術(shù)。裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)技術(shù)是裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的核心部分，主要包括環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理等內(nèi)容。（1）環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法。從裝備環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、安全性評定需求出發(fā)，圍繞“裝備—環(huán)境”體系，針對常用裝備運(yùn)用環(huán)境特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹低氣壓實(shí)驗(yàn)和鹽霧實(shí)驗(yàn)等大氣環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法，振動實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)等力學(xué)環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法，以及靜電電位、電量的測量和電磁兼容實(shí)驗(yàn)等電磁環(huán)境的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法。（2）實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)。介紹關(guān)于設(shè)計(jì)連續(xù)性實(shí)驗(yàn)程序的方法，闡述設(shè)計(jì)連續(xù)性實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的工程原理，并提出了一系列理想的常用使用剖面，以及評價(jià)裝備貯存、運(yùn)輸和使用要求的環(huán)境信息，使設(shè)計(jì)具體環(huán)境工程項(xiàng)目時(shí)能夠最大程度地減少重復(fù)。實(shí)驗(yàn)程序是確定裝備使用剖面和實(shí)驗(yàn)順序的依據(jù)，同時(shí)為評價(jià)裝備滿足延長壽命需求能力提供相關(guān)方法。（3）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理。裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，通過采用工程項(xiàng)目管理的方法，有效地組織和運(yùn)用各種實(shí)驗(yàn)資源，縮短實(shí)驗(yàn)周期，提高實(shí)驗(yàn)效益。從裝備環(huán)境工程的角度對裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行控制和管理，分析裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理的一般過程，具體包括項(xiàng)目起始過程、項(xiàng)目計(jì)劃過程、項(xiàng)目執(zhí)行過程、項(xiàng)目控制過程和項(xiàng)目結(jié)束過程；介紹裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)管理知識體系，并對其中的計(jì)劃管理、成本管理、風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

3.裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的硬件部分，主要包括環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和環(huán)境實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)等內(nèi)容。（1）環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要介紹各種環(huán)境設(shè)備的組成、功能以及系統(tǒng)的可靠性。針對氣候環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，闡述供氣系統(tǒng)設(shè)備組成和操作、空氣制冷原理和設(shè)備組成、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備以及自動控制原理與系統(tǒng)等內(nèi)容；針對力學(xué)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，闡述振動和沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)的類型和特性、振動臺和沖擊臺控制系統(tǒng)以及振動和沖擊實(shí)驗(yàn)相關(guān)夾具；針對電磁環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，闡述靜電電位測量系統(tǒng)、電場強(qiáng)度測量系統(tǒng)、電阻測量系統(tǒng)、靜電電量測量系統(tǒng)以及電磁兼容相關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。（2）環(huán)境實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)。環(huán)境實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)由測試設(shè)備和被測對象組成，測試設(shè)備一般由傳感器、變換器、傳輸通道和數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備組成。主要介紹測試方法和程序、測試誤差和不確定度分析以及裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)響應(yīng)測試用的傳感器類型和相關(guān)參數(shù)，信號記錄儀的類型和選擇以及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的組成和設(shè)置等。涉及數(shù)字信號處理和自動測試技術(shù)等內(nèi)容。結(jié)合具體的環(huán)境實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，針對性的進(jìn)行闡述。

4.裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)評價(jià)。沒有評價(jià)的教學(xué)活動是沒有生命力的。裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)評價(jià)是裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的分析部分，主要包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和實(shí)驗(yàn)分析評估技術(shù)等內(nèi)容。（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。重點(diǎn)闡述數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，包括基本概念、參數(shù)估計(jì)與應(yīng)用、回歸分析與應(yīng)用等內(nèi)容；介紹小子樣理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法在裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用，包括相關(guān)方法理論與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件等。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析，既可以研究裝備的環(huán)境行為規(guī)律，也可以對其環(huán)境行為進(jìn)行預(yù)測。（2）實(shí)驗(yàn)分析評估技術(shù)。實(shí)驗(yàn)分析評估技術(shù)主要涉及仿真、相關(guān)性評價(jià)和圖像處理分析等技術(shù)。介紹仿真技術(shù)在裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)中的作用、特點(diǎn)、研究內(nèi)容以及仿真基本流程，并通過示例介紹仿真技術(shù)在裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)中的作用；介紹相關(guān)性評價(jià)的特點(diǎn)、研究步驟以及相關(guān)加速實(shí)驗(yàn)方法的示例；介紹相容性實(shí)驗(yàn)技術(shù)在火炸藥等含能材料之間、含能材料與聚合物之間的應(yīng)用；介紹圖像處理分析在材料腐蝕中的應(yīng)用。

5.裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。認(rèn)知心理學(xué)家布魯納曾說過：學(xué)習(xí)知識的最佳方式就是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。體驗(yàn)式的教學(xué)模式正體現(xiàn)了這一理念，即在教學(xué)過程中，教員以一定的理論為基礎(chǔ)，有目的地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)員情感，并對學(xué)員進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)員親自去感知、領(lǐng)悟知識，并在實(shí)踐中得到證實(shí)。根據(jù)教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的需求，建立知識強(qiáng)化、技能培訓(xùn)、綜合應(yīng)用、研究創(chuàng)新等四種類型的裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容。知識強(qiáng)化類實(shí)驗(yàn)，深化對所學(xué)知識的理解與掌握，打牢專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)；技能培訓(xùn)類實(shí)驗(yàn)，針對彈藥燃爆特性和彈藥保障“嚴(yán)慎細(xì)實(shí)”的工作特點(diǎn)，培養(yǎng)崗位實(shí)踐操作技能，強(qiáng)化彈藥工作的規(guī)范意識和安全意識；綜合應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)員綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識分析解決實(shí)際問題的能力；研究創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)，根據(jù)軍隊(duì)院校教育必須遵循“源于部隊(duì)、高于部隊(duì)、用于部隊(duì)”的要求，培養(yǎng)學(xué)員的探索與創(chuàng)新能力。

裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建，體現(xiàn)了裝備環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本思路，為深入開展裝備環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)分析、實(shí)驗(yàn)及評價(jià)提供了重要支撐，對培養(yǎng)學(xué)員的“裝備—環(huán)境”體系意識，提高學(xué)員的創(chuàng)新能力和動手技能具有一定的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

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