仿真技術(shù)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考與實(shí)踐

邱麗原，孫偉超

仿真技術(shù)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考與實(shí)踐

邱麗原，孫偉超

（海軍航空大學(xué)，山東 煙臺(tái) 264001）

數(shù)字化教學(xué)條件建設(shè)基本完成后，工作重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移到數(shù)字化教學(xué)的內(nèi)化上來。該文分析了目前數(shù)字化教學(xué)條件下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要問題，闡述了仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)；為適應(yīng)信息化社會(huì)發(fā)展軟件應(yīng)用能力培養(yǎng)的重要性提出利用仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)用于雷達(dá)干擾專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，設(shè)計(jì)了具有針對(duì)性的綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了應(yīng)用，取得較好的應(yīng)用效果。

數(shù)字化教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；系統(tǒng)仿真；仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)；綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

數(shù)字化教學(xué)是信息化社會(huì)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)在教育領(lǐng)域的體現(xiàn)，其理念、優(yōu)勢(shì)、目標(biāo)、技術(shù)、方法等早已為人們熟知并接受。21世紀(jì)的前10年，在多方努力下，通過構(gòu)建數(shù)字化校園，我國(guó)高校基本完成了數(shù)字化教學(xué)條件的建設(shè)[1]。

數(shù)字化教學(xué)條件建設(shè)基本完成后，數(shù)字化教學(xué)工作的重點(diǎn)就轉(zhuǎn)移到“內(nèi)化”上來了。即要深入把握數(shù)字化教學(xué)的本質(zhì)內(nèi)涵，創(chuàng)新性地利用數(shù)字化教學(xué)條件，調(diào)動(dòng)教師主導(dǎo)和學(xué)生主體兩個(gè)方面的積極性，從質(zhì)和量?jī)蓚€(gè)方面提高教學(xué)水平和學(xué)習(xí)效率，努力培養(yǎng)出知識(shí)豐富、能力突出、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展、勇于并善于創(chuàng)新的學(xué)生。

數(shù)字化教學(xué)的內(nèi)化是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、長(zhǎng)期性和經(jīng)常性的工作，相較于數(shù)字化教學(xué)條件建設(shè)更艱難、更具挑戰(zhàn)性，更依賴于高校教師深入、細(xì)致、艱苦，很多時(shí)候又是默默無聞的創(chuàng)造性勞動(dòng)。

數(shù)字化教學(xué)的內(nèi)化具有非常豐富的內(nèi)容，本文結(jié)合教學(xué)工作實(shí)踐對(duì)將仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革問題進(jìn)行研究。

1 目前數(shù)字化教學(xué)條件下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要問題

目前數(shù)字化教學(xué)條件下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要問題[2-3]是，往往把數(shù)字化教學(xué)條件作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的包裝，所謂“新瓶裝舊酒”，沒有貫徹落實(shí)與數(shù)字化教學(xué)條件相適應(yīng)的先進(jìn)教學(xué)理念，沒有充分挖掘數(shù)字化教學(xué)條件下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的潛力，甚至在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也沒有用好、用足數(shù)字化教學(xué)條件本身。具體表現(xiàn)包括：

（1）過程、方法方面的問題。從目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程/方法上看，仍然是三步曲。第一步，教師編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；第二步，教師照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟；第三步，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和教師的講解進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中，對(duì)實(shí)驗(yàn)涉及的所有方面，都進(jìn)行了詳盡的規(guī)定和詳細(xì)的說明，雖然有“實(shí)驗(yàn)思考”部分，但也是指令性的，其內(nèi)容具體而明確。就學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)操作是按部就班的標(biāo)準(zhǔn)化操作，產(chǎn)生的是標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是按照標(biāo)準(zhǔn)化的格式填寫的標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（2）類型、內(nèi)容方面的問題。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少，這種在傳統(tǒng)教學(xué)條件下的普遍情況沒有得到根本性的改變。一些所謂的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有的只是幾個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單組合，有的僅是表面化地加入了一些新技術(shù)，使用了一些新設(shè)備[4-5]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上，沒能跳出或打破原有的在人才培養(yǎng)需求、課程內(nèi)容設(shè)計(jì)等方面的框框、慣性以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面的限制。集中表現(xiàn)在，一是對(duì)于通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)、提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的理解停留在表面，只關(guān)注硬件而不重視軟件；二是不能跨越一門課程不同章節(jié)之間、一個(gè)專業(yè)不同課程之間、密切關(guān)聯(lián)的不同專業(yè)之間的界限，因而不可能設(shè)計(jì)出新的、能夠從內(nèi)容上反映人才培養(yǎng)需求的、高水平的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

（3）數(shù)字化教學(xué)條件應(yīng)用方面的問題[6]?？梢杂糜趯?shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化教學(xué)條件的內(nèi)容十分豐富，屬于虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱仿真技術(shù)）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用非常多樣。但由于多種原因，仿真技術(shù)遠(yuǎn)沒有得到足夠重視。目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，仿真技術(shù)主要被用來做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，利用較多的是仿真系統(tǒng)的可視化功能。

由于上述問題的存在，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形成如下局面：

（1）大多只有教師單方面的積極性，學(xué)生感受不到自己是學(xué)習(xí)的主體，只是被動(dòng)地接受各種安排，機(jī)械地完成各種規(guī)定動(dòng)作，不能也不愿發(fā)表自己的想法。

（2）學(xué)生與學(xué)生之間缺乏交流、交互、協(xié)同、合作的動(dòng)力、機(jī)會(huì)和契機(jī)，難以培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同工作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

（3）教師與學(xué)生之間缺乏相互了解和互動(dòng)，學(xué)生很難從較深層次或更大視角去理解教師的意圖，教師也很難了解甚至難以知道學(xué)生的問題和困惑。

（4）起不到使學(xué)生知識(shí)融會(huì)貫通及系統(tǒng)化，并在更深層次和更廣范圍形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和意義構(gòu)建的作用。

（5）起不到培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題能力的作用，更談不上培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用多課程、多專業(yè)知識(shí)解決較大范圍的系統(tǒng)性問題的能力。

（6）不能活躍學(xué)生思維，不能引導(dǎo)學(xué)生積極探索，不能使學(xué)生產(chǎn)生創(chuàng)新沖動(dòng)，不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

（7）尤其嚴(yán)重的是，不能使學(xué)生在軟件掌握、運(yùn)用方面的能力得到提高。學(xué)生認(rèn)為軟件僅僅是一個(gè)輔助工具，體會(huì)不到也理解不了軟件（包括仿真和仿真軟件）在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中日益強(qiáng)化的主導(dǎo)作用，從而難以融入信息化社會(huì)，難以適應(yīng)信息化社會(huì)的發(fā)展需求。

2 仿真技術(shù)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本思考

仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)即仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)屬于虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)范疇。這里所說的仿真，主要指數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真。

2.1 仿真技術(shù)本身就是一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)

仿真的本質(zhì)內(nèi)涵是模型實(shí)驗(yàn)，換句話說，仿真技術(shù)本身就是一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)[7]。

隨著人類社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)越來越深入、細(xì)致和系統(tǒng)，最重要的一個(gè)標(biāo)志就是對(duì)客觀事物的定量化描述，也就是模型。隨著模型研究、模型積累的廣度和深度的不斷發(fā)展，以模型實(shí)驗(yàn)為其本質(zhì)內(nèi)涵的仿真在科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐中的重要性越來越為人們所認(rèn)識(shí)、所接受，應(yīng)用越來越廣泛、深入，所獲得的效益也越來越大。模型從實(shí)踐中來，是認(rèn)識(shí)世界的結(jié)果和產(chǎn)物；而作為模型實(shí)驗(yàn)，以應(yīng)用模型為基本特點(diǎn)的仿真又反過來成為人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)世界、改造世界，甚至預(yù)測(cè)未知事物的強(qiáng)有力的手段和工具。仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并與以實(shí)物操作為基本特點(diǎn)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)形成相互補(bǔ)充，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.2 仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)于軟件應(yīng)用能力的培養(yǎng)至關(guān)重要

20世紀(jì)90年代以來，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，一定程度上出現(xiàn)了硬件工作減少、弱化，軟件工作增多、強(qiáng)化的趨勢(shì)。在很多時(shí)候，兩個(gè)不同的產(chǎn)品或系統(tǒng)，可能在硬件上差別不大，但由于軟件發(fā)生了較大變化，二者在功能、性能等很多方面就可能發(fā)生巨大的變化。所謂“軟件無線電”“軟件雷達(dá)”等概念的提出、實(shí)踐和實(shí)現(xiàn)，都是軟件趨于強(qiáng)化的例子。面對(duì)軟件強(qiáng)化趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須在兩個(gè)方面進(jìn)行深刻變革：在理念上，不應(yīng)再把實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)局限在硬件操作能力的培養(yǎng)上，而應(yīng)把軟件應(yīng)用能力的培養(yǎng)放在足夠重要的地位；在操作層面上，軟件應(yīng)用能力的培養(yǎng)不應(yīng)僅滿足于計(jì)算機(jī)語言課程（如C語言課程）的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)貫穿于所有可應(yīng)用軟件的實(shí)驗(yàn)課程中。仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)是有代表性的軟件應(yīng)用技術(shù)，能夠把軟件技術(shù)和專業(yè)應(yīng)用很好地結(jié)合在一起，對(duì)學(xué)生軟件應(yīng)用能力的培養(yǎng)發(fā)揮重要作用。

2.3 仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)[8-9]的根源在于打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的3大障礙：（1）時(shí)間、空間等無形的物理障礙；（2）房屋、設(shè)備、儀器等有形的硬件障礙；（3）虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的邏輯障礙。

理論分析和應(yīng)用實(shí)踐表明，仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮巨大的、在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)條件下難以想象的作用。

3 仿真技術(shù)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐

在電子對(duì)抗專業(yè)的雷達(dá)干擾課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了解決前述的目前數(shù)字化教學(xué)條件下實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的諸多共性問題以及與專業(yè)相關(guān)的特有問題，應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)設(shè)計(jì)了雷達(dá)/雷達(dá)干擾/雷達(dá)抗干擾/評(píng)估綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)試點(diǎn)，取得了較好的效果。

3.1 電子對(duì)抗專業(yè)的特點(diǎn)及目前在人才培養(yǎng)上存在的特有問題

電子對(duì)抗與作為其對(duì)抗對(duì)象的無線電設(shè)備之間構(gòu)成了攻防對(duì)抗的矛盾關(guān)系。這種關(guān)系反映在教學(xué)上，就是相關(guān)課程內(nèi)容之間和相關(guān)專業(yè)之間的相互作用和相互影響，從而形成了電子對(duì)抗專業(yè)在教學(xué)上的鮮明特點(diǎn)和獨(dú)特需求。以下以雷達(dá)和雷達(dá)干擾為例進(jìn)行說明。

雷達(dá)與雷達(dá)干擾這對(duì)矛盾中的基本方面是作為防御方的雷達(dá)和作為進(jìn)攻方的雷達(dá)干擾，所涉及的技術(shù)內(nèi)容包括：（1）雷達(dá)；（2）雷達(dá)干擾；（3）雷達(dá)抗干擾；（4）雷達(dá)、雷達(dá)干擾、雷達(dá)抗干擾的性能、效能評(píng)估（以下簡(jiǎn)稱評(píng)估）。

雷達(dá)干擾與雷達(dá)的攻防對(duì)抗通過上述4個(gè)方面的技術(shù)內(nèi)容構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)的、完整的體系。作為高素質(zhì)新型雷達(dá)干擾專業(yè)人才，需要對(duì)這4個(gè)方面的知識(shí)有深入的理解和把握，還需要就這4個(gè)方面的相互作用、相互影響形成深刻的體系化的認(rèn)知。只有這樣，才能夠適應(yīng)現(xiàn)代信息化武器裝備及武器裝備體系的發(fā)展，才能夠適應(yīng)打贏現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。

目前國(guó)內(nèi)高校雷達(dá)干擾專業(yè)的教學(xué)安排通常是，先學(xué)習(xí)雷達(dá)課程，再學(xué)習(xí)雷達(dá)干擾課程，一般不會(huì)再有雷達(dá)抗干擾課程，也沒有評(píng)估課程。教學(xué)過程中，各門課程相互獨(dú)立，在雷達(dá)課程中，不涉及雷達(dá)干擾、雷達(dá)抗干擾和評(píng)估的內(nèi)容；在雷達(dá)干擾課程中，不涉及雷達(dá)抗干擾和評(píng)估的內(nèi)容，也很少涉及雷達(dá)的具體內(nèi)容。這樣的教學(xué)安排，不可能培養(yǎng)出高素質(zhì)的新型雷達(dá)干擾專業(yè)人才。

要改變雷達(dá)干擾專業(yè)教學(xué)的這一狀況，需要解決相關(guān)的共性問題以及本專業(yè)的特有問題。除了應(yīng)對(duì)相關(guān)的理論課程進(jìn)行合理、優(yōu)化的安排和改革外，還應(yīng)利用仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。要使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠彌補(bǔ)理論課程的不足，使學(xué)生在知識(shí)的深化、內(nèi)化、系統(tǒng)化，創(chuàng)想精神和能力，以及體系化的高度和視野等方面得到培訓(xùn)和提高。

我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐主要著眼于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容擴(kuò)展和融合兩個(gè)方面。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展指的是對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，即在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入雷達(dá)抗干擾、性能評(píng)估和效能評(píng)估等內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的融合指的是使相關(guān)技術(shù)內(nèi)容在學(xué)生頭腦中得以活化、內(nèi)化以及系統(tǒng)化、體系化。為此，設(shè)計(jì)和研制了雷達(dá)/雷達(dá)干擾/雷達(dá)抗干擾/評(píng)估綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)），并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了應(yīng)用。

3.2 基于仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1 仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)和仿真環(huán)境選擇

在實(shí)際裝備上進(jìn)行雷達(dá)、雷達(dá)干擾、雷達(dá)抗干擾實(shí)驗(yàn)以及評(píng)估，所涉及的硬件設(shè)備數(shù)量多、體積大、價(jià)格昂貴，操作需要專門技能，展開、使用、保障、維護(hù)等都需要專門條件，并需要很大的人力、物力和財(cái)力，對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)室，開展這樣大規(guī)模、綜合性、對(duì)抗性、多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)而言，可行的實(shí)驗(yàn)技術(shù)只能是仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)。為此，選擇在國(guó)內(nèi)高校廣泛應(yīng)用的Matlab、Simulink構(gòu)成了仿真實(shí)驗(yàn)所需的仿真環(huán)境[10]。

從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度看，Matlab+Simulink具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）模型庫優(yōu)勢(shì)；（2）模塊應(yīng)用方式優(yōu)勢(shì)； （3）自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)；（4）V&V（Verification & Validation，校核和確認(rèn)）優(yōu)勢(shì)；（5）可視化優(yōu)勢(shì)；（6）評(píng)估和分析優(yōu)勢(shì)。

3.2.2 結(jié)構(gòu)、組成及開放性設(shè)計(jì)

綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成如圖1所示。綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以雷達(dá)為核心，以對(duì)應(yīng)于雷達(dá)、雷達(dá)干擾、雷達(dá)抗干擾3門課程的雷達(dá)技術(shù)、雷達(dá)干擾技術(shù)、雷達(dá)抗干擾技術(shù)為主要內(nèi)容，以評(píng)估為監(jiān)測(cè)和檢測(cè)手段，突出各技術(shù)內(nèi)容之間的相互作用，可以對(duì)雷達(dá)干擾專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行內(nèi)容較為全面、體系化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，雷達(dá)、雷達(dá)干擾、雷達(dá)抗干擾、環(huán)境、目標(biāo)等構(gòu)成了其骨架，雷達(dá)技術(shù)庫、雷達(dá)干擾庫、雷達(dá)抗干擾技術(shù)庫、雷達(dá)評(píng)估、雷達(dá)干擾評(píng)估以及雷達(dá)抗干擾評(píng)估等構(gòu)成了對(duì)骨架的支撐。雷達(dá)技術(shù)庫、雷達(dá)干擾庫、雷達(dá)抗干擾技術(shù)庫以及雷達(dá)評(píng)估、雷達(dá)干擾評(píng)估、雷達(dá)抗干擾評(píng)估均被設(shè)計(jì)為開放式、可擴(kuò)充，其中的各項(xiàng)技術(shù)方法、規(guī)則等均可選擇、可增加、可修改。

圖1 綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成

3.2.3 應(yīng)用模式設(shè)計(jì)

為綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了以下幾種主要的應(yīng)用模式：（1）用于雷達(dá)對(duì)抗專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，此為主要應(yīng)用模式；（2）鼓勵(lì)學(xué)有余力的雷達(dá)對(duì)抗專業(yè)學(xué)生利用課余時(shí)間，自主提出并完成相關(guān)的、特別是綜合性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；（3）鼓勵(lì)專業(yè)成績(jī)較好、Matlab+ Simuliink掌握較好的學(xué)生修改、優(yōu)化雷達(dá)技術(shù)庫等的已有內(nèi)容，并向其中增加新的技術(shù)內(nèi)容；（4）為雷達(dá)對(duì)抗專業(yè)的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)提供服務(wù)。

3.3 綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐及其效果

3.3.1 各類型實(shí)驗(yàn)的開設(shè)及其內(nèi)涵變化[2]

在以前的條件下，只能開出數(shù)量很少、內(nèi)容非常簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不僅開出了可供學(xué)生選擇的內(nèi)容較為豐富的多項(xiàng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還開出了2個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)和1個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，而且仍有很大潛力可挖。

雖然實(shí)驗(yàn)名稱沿用原先的，但由于指導(dǎo)思想和物質(zhì)條件（仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)）發(fā)生了變化，實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵已發(fā)生了變化[11]。

3.3.1.1 關(guān)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的變化

以“噪聲調(diào)頻干擾的產(chǎn)生及檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)[12]為例，相對(duì)于以前，該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容在以下方面有明顯不同。

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書僅列出了基本的、核心的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如限帶白噪聲模塊和調(diào)頻通帶調(diào)制器模塊。所需的其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求自定、自找，必要時(shí)用已有模塊自行搭建。

（2）實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書沒有給出具體的實(shí)驗(yàn)方案，而是要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。所謂設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)即給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。按此定義，由于實(shí)驗(yàn)方案要由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，“噪聲調(diào)頻干擾的產(chǎn)生及檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)等也就具有了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵和意義。加之實(shí)驗(yàn)設(shè)備也要由學(xué)生自行準(zhǔn)備，因此具有比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)更高的要求。

3.3.1.2 關(guān)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的變化

如上所述，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)在于由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)技能和技術(shù)的提高。對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由于在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)中充分關(guān)注了實(shí)驗(yàn)技能和技術(shù)的提高，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中即可把更多的精力放在達(dá)成專業(yè)目的的專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)上。例如，開設(shè)了“提高信干比抗有源干擾方法設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)總要求為：“雷達(dá)接收機(jī)輸入端的信干比為–10 dB，要求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)多種抗干擾技術(shù)措施，使雷達(dá)接收機(jī)輸出端的信干比不小于5 dB；對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并對(duì)各項(xiàng)技術(shù)措施進(jìn)行比較?！痹擁?xiàng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是為抗有源干擾提高信干比設(shè)計(jì)多種專業(yè)技術(shù)方法，而不再局限于實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)技術(shù)了。

3.3.2 綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用效果

綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用1年多來，取得了較好的效果。通過觀察和收集學(xué)生的反應(yīng)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在以下方面取得了成功，達(dá)到了預(yù)期的效果：

（1）數(shù)字化教學(xué)條件得到了較為充分的利用，顯著提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率；

（2）教師主導(dǎo)和學(xué)生主體兩個(gè)方面的積極性都得到了較好的發(fā)揮；

（3）學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握更加深入，將專業(yè)知識(shí)相互聯(lián)系，形成了系統(tǒng)化的專業(yè)知識(shí)意義構(gòu)建；

（4）學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)得到了完善和優(yōu)化，樹立并強(qiáng)化了現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中至關(guān)重要的雷達(dá)/雷達(dá)干擾/雷達(dá)抗干擾/評(píng)估的體系化概念；

（5）在一定程度上培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)換為發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力[13]；

（6）學(xué)生的軟件應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高，為融入并適應(yīng)信息化社會(huì)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

結(jié)合本職工作，在應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)培養(yǎng)高素質(zhì)新型專業(yè)人才方面進(jìn)行了一些有益的嘗試。主要工作思路是，充分利用已具備的數(shù)字化教學(xué)條件，將仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)深入應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，解決與現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)不相適應(yīng)的電子對(duì)抗專業(yè)人才培養(yǎng)問題。接下來，我們將進(jìn)一步提升仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的理論和實(shí)踐水平，改進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制，擴(kuò)展具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用，希望得到同行的關(guān)注、批評(píng)和指正。

[1] 季義明.數(shù)字化教學(xué)轉(zhuǎn)向“內(nèi)化”[J].中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)，2010（增刊1）: 70–71.

[2] 劉世熙，曹秋娥，馬志剛，等.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，彰顯實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心特色[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012, 29(3): 15–17.

[3] 王翔.數(shù)字化教學(xué)的誤區(qū)與探究[J].中國(guó)教育信息化，2015(13): 9–11.

[4] 原渭蘭，邱杰.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與思考[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011, 28(7): 138–140.

[5] 陳玉霞，林峰，陳文，等.激發(fā)學(xué)生主體性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011, 28(7): 147–150.

[6] 陳芳，水清華.物理仿真實(shí)驗(yàn)在士官物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用研究[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究（電子版），2018(7): 24–25.

[7] 任兆香，谷海青，張倩，等.仿真實(shí)驗(yàn)在“電路”課程理論教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014, 31(5): 112–114, 126.

[8] 藺智挺.基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的模擬集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016, 33(1): 122–126.

[9] 郭惠玲，張麗.利用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)電工學(xué)研究型教學(xué)法的探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009, 26(11): 83–85.

[10] 趙海濱，劉沖，陸志國(guó)，等.基于Matlab/Simulink的TORA系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018, 35(5): 119–121, 125.

[11] 董欣.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011, 28(9): 142–144.

[12] 趙國(guó)慶.雷達(dá)對(duì)抗原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.

[13] 王香婷，劉濤，張曉春，等.電工技術(shù)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013, 30(4): 112–115.

Thinking and practice on application of simulation technology in experimental teaching reform

QIU Liyuan, SUN Weichao

(Naval Aeronautical University, Yantai 264001, China)

After the basic completion of the construction of digital teaching conditions, the focus of work should be shifted to the internalization of digital teaching. This paper analyzes the main problems of experimental teaching under the condition of digital teaching and expounds upon the trend of application of simulation technology in experimental teaching. Based on the advantages of simulation experimental technology, this paper puts forward the reform of experimental teaching for Radar Jamming specialty by using simulation experimental technology, designs a comprehensive experiment system with pertinence and applies it in the teaching, achieving better application effect.

digital teaching; experimental teaching; system simulation;simulation experiment technology; comprehensive experimental system

G642.0

A

1002-4956(2019)12-0157-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.037

2019-04-01

邱麗原（1986—），女，重慶，碩士，講師，主要從事電子戰(zhàn)、系統(tǒng)仿真研究。E-mail: qiujieqlywl@163.com