《空間電子信息獲取與處理技術(shù)導(dǎo)論》教學(xué)思考

黃海風(fēng)++鄧彬

摘要：本文從《空間電子信息獲取與處理技術(shù)導(dǎo)論》課程性質(zhì)和特點(diǎn)著手，針對(duì)工程碩士和學(xué)歷碩士的區(qū)別，結(jié)合作者多年從教經(jīng)驗(yàn)，給出了工程碩士《空間電子信息獲取與處理技術(shù)導(dǎo)論》課程教學(xué)目標(biāo)和要求，并提出了提高教學(xué)質(zhì)量的一些建議，為工程碩士《空間電子信息獲取與處理技術(shù)導(dǎo)論》課程的教學(xué)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：空間電子；工程碩士；學(xué)歷碩士

一、引言

空間電子學(xué)是電子學(xué)與空間科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的交叉學(xué)科，是為各種航天系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)在電子學(xué)領(lǐng)域提供支持和服務(wù)的理論和技術(shù)交叉學(xué)科。參考電子學(xué)的學(xué)科分類方法，從空間電子學(xué)為航天工程服務(wù)的宗旨出發(fā)，空間電子學(xué)屬于航天工程系統(tǒng)與大系統(tǒng)技術(shù)類的分支學(xué)科有：空間通信、天基遙感、導(dǎo)航定位、天基預(yù)警、天基偵察、空間電子對(duì)抗和空間探測等，體現(xiàn)了空間電子學(xué)在實(shí)現(xiàn)航天系統(tǒng)中的應(yīng)用。此外，還有屬于基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)類、元器件與材料工藝類的主要分支學(xué)科。

進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著我國在載人航天、北斗導(dǎo)航、嫦娥探月等重大航天工程取得成功，我國的空間電子技術(shù)得到了蓬勃的發(fā)展。高校和研究所在其中發(fā)揮了重要作用，相應(yīng)的學(xué)科和科研方向也取得了長足地進(jìn)步。以我校為例，在空間電子領(lǐng)域的深空探測、衛(wèi)星應(yīng)用、空天圖像測量與視覺導(dǎo)航、精確制導(dǎo)與控制、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、空間儀器與信息偵測、天基雷達(dá)、空間目標(biāo)監(jiān)視、攝影測量與遙感、空間通信、網(wǎng)絡(luò)空間安全、星載計(jì)算機(jī)等專業(yè)方向都有較強(qiáng)的研究基礎(chǔ)和科研優(yōu)勢，因此空間電子技術(shù)在我校已成為重要學(xué)科和科研方向?！犊臻g電子信息獲取與處理導(dǎo)論》課程從2010年開設(shè)以來，選修人數(shù)逐年增加，也可見一斑。

近二十年來，國家對(duì)工程碩士的需求則呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢。我校與時(shí)俱進(jìn)，在1997年4月經(jīng)國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)批準(zhǔn)，成為了全國首批招收工程碩士的院校之一，且對(duì)工程碩士的招生比例逐年增加。為此在2014年，《空間電子信息獲取與處理導(dǎo)論》課程也針對(duì)學(xué)歷碩士和工程碩士進(jìn)行了分設(shè)，以更好地針對(duì)兩類研究生的特點(diǎn)因材施教。

二、課程教學(xué)要求

從空間電子學(xué)的含義及其發(fā)展來看，本課程具有專業(yè)面寬且相關(guān)技術(shù)更新快的特點(diǎn)，由此帶來的教學(xué)難點(diǎn)是在有限的課時(shí)內(nèi)既要照顧到“深入”，又要考慮到“淺出”。經(jīng)過幾年的教學(xué)總結(jié)，考慮到學(xué)歷碩士專業(yè)知識(shí)扎實(shí)的特點(diǎn)，針對(duì)學(xué)歷碩士的教學(xué)按照空間對(duì)地面觀測（即空對(duì)地）和地面對(duì)空間目標(biāo)監(jiān)視（即地對(duì)空）兩個(gè)方面，重點(diǎn)選取天基成像雷達(dá)和空間目標(biāo)監(jiān)視兩個(gè)具體的方向來講解，主要往“深入”的方向授課，以使學(xué)生能掌握兩個(gè)典型應(yīng)用中的目標(biāo)特性分析和信號(hào)處理方法，進(jìn)而為拓展到其它空間電子系統(tǒng)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

對(duì)于工程碩士，這一教學(xué)思路就不能照搬了。工程碩士專業(yè)知識(shí)相對(duì)薄弱，學(xué)生的專業(yè)面雜而廣，對(duì)于課程的需求主要側(cè)重于應(yīng)用和拓展知識(shí)面，因此課程設(shè)置的目標(biāo)是通過本課程學(xué)習(xí)，促使學(xué)生掌握空間電子信息獲取與處理研究中的基礎(chǔ)知識(shí)，理解空間電子對(duì)地觀測系統(tǒng)，典型空間電子系統(tǒng)（天基遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、空間通信、空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)等）的工作原理、系統(tǒng)組成、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，空間電子系統(tǒng)的應(yīng)用等，著重培養(yǎng)學(xué)生的空間電子學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生將來從事信息化條件下空間電子系統(tǒng)應(yīng)用等工作奠定基礎(chǔ)。

三、對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)思考

通過教學(xué)實(shí)踐總結(jié)，為進(jìn)一步增強(qiáng)針對(duì)工程碩士的《空間電子信息獲取與處理技術(shù)導(dǎo)論》課程的教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量，需要從以下五個(gè)方面著手：

1.打牢基礎(chǔ)

工程碩士的生源絕大部分是在職人員，本科專業(yè)包括管理學(xué)、理學(xué)、工學(xué)等各個(gè)學(xué)科，但也有著參差不齊的理論功底?？紤]到大部分工程碩士生沒有學(xué)習(xí)過與空間電子技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)課程，因此在課程前幾講對(duì)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行講授。首先是介紹空間電子學(xué)的內(nèi)涵，使學(xué)生從宏觀方面了解空間電子學(xué)的定義、分類、內(nèi)涵，有利于對(duì)課程涉及的領(lǐng)域和相關(guān)學(xué)科有基本的了解。其次講述空間目標(biāo)軌道和姿態(tài)基礎(chǔ)、電磁波與信號(hào)基礎(chǔ)、信息技術(shù)與系統(tǒng)基礎(chǔ)等內(nèi)容，使學(xué)生打牢空間幾何、電磁波、信號(hào)與信息等專業(yè)基礎(chǔ)，為進(jìn)一步學(xué)些典型空間電子系統(tǒng)和處理知識(shí)做好鋪墊。

2.案例式教學(xué)

本課程采用講座式教學(xué)方法，每個(gè)典型空間電子系統(tǒng)用一次課（3個(gè)課時(shí)）上完，除介紹空間電子系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)組成、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、系統(tǒng)應(yīng)用等一般性知識(shí)外，為了使學(xué)生能夠更直觀地理解概念和原理，每一講都選取具體案例來講解。比如，天基雷達(dá)成像系統(tǒng)與技術(shù)選取加拿大的Radarsat衛(wèi)星系統(tǒng)作為案例，介紹合成孔徑成像雷達(dá)（SAR）的工作過程、成像處理流程和結(jié)果、雷達(dá)圖像的特點(diǎn)、雷達(dá)圖像的應(yīng)用。天基雷達(dá)干涉測量系統(tǒng)與技術(shù)選取德國的TanDEM-X衛(wèi)星編隊(duì)系統(tǒng)作為案例，介紹雷達(dá)干涉相干、處理流程、World DEM產(chǎn)品等。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)選取我國的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)作為案例，介紹一代、二代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的組成、導(dǎo)航電文的含義、定位誤差的來源、北斗導(dǎo)航的具體應(yīng)用等。

3.研討式教學(xué)

傳統(tǒng)的以講授為主的教學(xué)方式無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生長期處于被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)狀態(tài)，不利于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力的鍛煉，不利于創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，無法達(dá)到工程碩士培養(yǎng)的目標(biāo)。結(jié)合工程碩士具有思維活躍，參與意識(shí)較強(qiáng)、組織管理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且大都有工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠有意識(shí)地將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，比較適合進(jìn)行研討式教學(xué)。在上課前統(tǒng)計(jì)各個(gè)學(xué)生的以往專業(yè)和目前課題方向，有了這些先驗(yàn)信息后，在研討課前針對(duì)學(xué)生的專業(yè)特長布置研討課題，由學(xué)生查詢相關(guān)文獻(xiàn)資料后，撰寫學(xué)術(shù)報(bào)告并進(jìn)行課堂講述，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，使學(xué)生在研討中學(xué)到了更多的知識(shí)，并加深了理解，也培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

4.教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

空間電子技術(shù)發(fā)展十分迅速，各種新技術(shù)、新系統(tǒng)層出不窮。為拓寬學(xué)生學(xué)術(shù)視野、緊跟雷達(dá)技術(shù)國際前沿，在課程中設(shè)立了太赫茲技術(shù)、量子雷達(dá)、認(rèn)知雷達(dá)等教學(xué)內(nèi)容。以太赫茲技術(shù)為例，從太赫茲概述、太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)、太赫茲目標(biāo)特性、太赫茲雷達(dá)成像四個(gè)方面進(jìn)行講授。教學(xué)中首先講解基本概念，介紹太赫茲雷達(dá)與傳統(tǒng)雷達(dá)的異同，展示國外太赫茲雷達(dá)的最新成果，展示出的自行車、坦克模型等厘米級(jí)極高分辨率圖像能夠從中看出車輪輻條、履帶焊接點(diǎn)等細(xì)節(jié)，具有很強(qiáng)的視覺沖擊，激發(fā)了學(xué)生對(duì)太赫茲技術(shù)、太赫茲雷達(dá)的興趣。通過引導(dǎo)學(xué)生快速接受和學(xué)習(xí)新的技術(shù)熱點(diǎn)，提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也為碩士選題和科研提供新的思路。

5.實(shí)踐教學(xué)

在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，我們把實(shí)踐課堂設(shè)到太赫茲雷達(dá)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，結(jié)合正在搭建的學(xué)校首套220GHz目標(biāo)成像和RCS測量雷達(dá)系統(tǒng)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)和感受了太赫茲雷達(dá)從倍頻、放大、混頻直至頻譜儀接收處理的全過程，收到了較好的效果，對(duì)學(xué)生今后從事課題選題和學(xué)術(shù)研究起到了良好的引導(dǎo)作用。

四、結(jié)束語

課程教學(xué)是工程碩士教育的重要環(huán)節(jié)，工程碩士應(yīng)確立“基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高”的人才培養(yǎng)模式。針對(duì)工程碩士《空間電子信息獲取與處理技術(shù)導(dǎo)論》課程性質(zhì)和學(xué)生特點(diǎn)，提出課程教學(xué)目標(biāo)和要求，從打牢基礎(chǔ)、案例式教學(xué)、研討式教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新、實(shí)踐教學(xué)等方面，探索提高教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)方法，以緊貼工程碩士培養(yǎng)的需要，以期對(duì)于高等院校工程碩士的培養(yǎng)具有一定的參考價(jià)值。

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