劉宏波,劉琴濤,孟 進(jìn),馬俊凱
(1.海軍工程大學(xué) 艦船綜合電力技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430033;2.海軍工程大學(xué) 電子工程學(xué)院,武漢 430033)
以習(xí)主席關(guān)于“要全面實(shí)施人才強(qiáng)軍戰(zhàn)略,全面深化我軍院校改革創(chuàng)新”重要論述為指導(dǎo),圍繞數(shù)據(jù)鏈新型人才能力培養(yǎng)為主線,以提升學(xué)員“全方位能力”(創(chuàng)新能力、指揮能力、專業(yè)技術(shù)能力、管理能力和任職能力)為途徑,以培養(yǎng)適應(yīng)信息化建設(shè)的“懂技術(shù)、會(huì)管理、能指揮”的復(fù)合型人才目標(biāo),開展數(shù)據(jù)鏈人才培養(yǎng)模式改革與探索。
針對(duì)數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)力量的戰(zhàn)斗力生成問題,構(gòu)建充分完備的數(shù)據(jù)鏈通信人才培養(yǎng)體系,培養(yǎng)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮領(lǐng)域的新型軍事人才,遵循“育人為本、目標(biāo)導(dǎo)向、強(qiáng)化績效、追求卓越”的建設(shè)原則,面向信息化建設(shè)與海上軍事斗爭準(zhǔn)備的國家重大需求,不斷提升優(yōu)勢(shì)學(xué)科的原始創(chuàng)新能力和解決戰(zhàn)略發(fā)展重大科技問題的能力;同時(shí),加強(qiáng)對(duì)軍事需求較大、與數(shù)據(jù)鏈通信學(xué)科密切相關(guān)且互相支撐的新興交叉學(xué)科的建設(shè),力求形成特色鮮明、優(yōu)勢(shì)突出、互相促進(jìn)、互為補(bǔ)充的學(xué)科生態(tài)體系,有效提升數(shù)據(jù)鏈人才的任職能力和對(duì)國家軍事戰(zhàn)略發(fā)展的貢獻(xiàn)力。
改革總體思路是圍繞數(shù)據(jù)鏈通信學(xué)科專業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),著眼于學(xué)員首次任職崗位培訓(xùn)和軍事職業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃,構(gòu)建“裝備技術(shù)-指揮管理”數(shù)據(jù)鏈人才培養(yǎng)模式;構(gòu)建具有軍校特色的“多層次、共享型、軍用型”實(shí)踐教學(xué)體系,使學(xué)員掌握數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和技術(shù),優(yōu)化現(xiàn)行的實(shí)踐課程教學(xué)體系,解決教學(xué)中理論課程與實(shí)踐課程結(jié)合不緊密的問題,確保學(xué)員的“全方位”能力提升;構(gòu)建并實(shí)施“半實(shí)物仿真、人在回路”的數(shù)據(jù)鏈裝備訓(xùn)練體系,使學(xué)員熟悉數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng),培養(yǎng)學(xué)員專用數(shù)據(jù)鏈和全軍通用數(shù)據(jù)鏈的裝備操作和維護(hù)管理技能,提升學(xué)員對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用和組織運(yùn)用工作能力。
在培養(yǎng)數(shù)據(jù)鏈新型人才的過程中,仍然存在許多亟待研究和探索解決的問題。一是數(shù)據(jù)鏈體系思維和信息素養(yǎng)培養(yǎng)不夠全面。缺乏對(duì)數(shù)據(jù)鏈聯(lián)合作戰(zhàn)體系的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí),欠缺對(duì)信息作用和功能的具體性了解和感受,造成學(xué)員的體系思維不強(qiáng),信息素養(yǎng)不高。二是數(shù)據(jù)鏈裝備的實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用能力培養(yǎng)不夠深入。課堂理論學(xué)習(xí)與裝備實(shí)踐脫節(jié),面向使用需求的系統(tǒng)性運(yùn)用、實(shí)戰(zhàn)化運(yùn)用能力培養(yǎng)不夠。三是崗位綜合任職能力培養(yǎng)不夠合理。學(xué)員對(duì)數(shù)據(jù)鏈裝備操作技能學(xué)習(xí)多,但是對(duì)擔(dān)任初級(jí)指揮軍官所應(yīng)具備的組訓(xùn)、指揮和管理等技能鍛煉學(xué)習(xí)偏少,綜合能力欠缺。因此,緊密結(jié)合各級(jí)數(shù)據(jù)鏈崗位的作戰(zhàn)和訓(xùn)練需求,從數(shù)據(jù)鏈專業(yè)設(shè)置入手,設(shè)計(jì)課程體系、人才培養(yǎng)和配套設(shè)施的規(guī)劃方案,結(jié)合數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂昧鞒毯图夹g(shù)特點(diǎn),研究制定合理的培訓(xùn)機(jī)制,開展數(shù)據(jù)鏈人才培養(yǎng)的全面規(guī)劃。
數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是適應(yīng)作戰(zhàn)平臺(tái)高速化、指揮手段實(shí)時(shí)化、打擊方式精確化發(fā)展的產(chǎn)物,涉及信息獲取、傳輸和交換、信息網(wǎng)絡(luò)、信息安全和管理維護(hù)等多個(gè)技術(shù)層面,是最具指技結(jié)合特色的研究方向,也是當(dāng)前各國軍隊(duì)研究的熱點(diǎn)。數(shù)據(jù)鏈方向研究將著眼人才培養(yǎng)和使用需求,強(qiáng)調(diào)指技融合、突出應(yīng)用;著力解決數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)實(shí)際戰(zhàn)斗力生成中的技術(shù)問題。研究內(nèi)容主要包括:數(shù)據(jù)鏈技術(shù)體制和標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)鏈協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)運(yùn)用模式、數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)應(yīng)用、數(shù)據(jù)鏈集成標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,以及數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)訓(xùn)練模擬等方面。開展數(shù)據(jù)鏈方向建設(shè)論證符合軍隊(duì)通信院校通信與信息系統(tǒng)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要,能進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)科研究的深度和廣度,拓展學(xué)科研究領(lǐng)域,豐富學(xué)科內(nèi)涵,對(duì)創(chuàng)新與發(fā)展學(xué)科體系具有十分重要的作用。
創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式即具備開放式、動(dòng)態(tài)式和縱橫式知識(shí)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型教師,選用能提高學(xué)生創(chuàng)造能力的教材,運(yùn)用創(chuàng)造性的教學(xué)方法,使學(xué)生在良好的文化和社會(huì)環(huán)境中,掌握好創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)方法,最終使學(xué)生具有豐富的知識(shí)、全面綜合的素質(zhì)及較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。因此數(shù)據(jù)鏈專業(yè)人才培養(yǎng)模式高度重視實(shí)踐環(huán)節(jié),構(gòu)建了“軍用型、共享型、多層次”軟件無線電實(shí)踐教學(xué)體系,構(gòu)建了基于“半實(shí)物仿真、人在回路”的數(shù)據(jù)鏈裝備訓(xùn)練體系,加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力,提高學(xué)生探究性教學(xué)和獨(dú)立思考的能力。
數(shù)據(jù)鏈人才的培訓(xùn)內(nèi)容,劃分為工程技術(shù)、裝備運(yùn)用和指揮管理三大類。其中工程技術(shù)類培訓(xùn),應(yīng)突出數(shù)據(jù)鏈技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)鏈裝備原理的教學(xué),使受訓(xùn)學(xué)員初步具備工程實(shí)踐、學(xué)術(shù)研究及技術(shù)創(chuàng)新能力;裝備運(yùn)用培訓(xùn),應(yīng)突出數(shù)據(jù)鏈裝備原理、操作使用、管理維護(hù)和組織運(yùn)用的教學(xué),使受訓(xùn)學(xué)員掌握數(shù)據(jù)鏈裝備運(yùn)用所需的規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行機(jī)理、信息安全、裝備操作或技術(shù)保障等所必需的技術(shù);指揮管理培訓(xùn),應(yīng)突出任務(wù)規(guī)劃、運(yùn)行管理、組織協(xié)調(diào)、運(yùn)行管理和裝備管理的教學(xué)。使受訓(xùn)學(xué)員具備組織運(yùn)用數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)所必需的各類指揮管理才能。
可考慮從通信、指控和對(duì)抗等相關(guān)研究領(lǐng)域選拔有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、具有開拓進(jìn)取精神的教員,組建數(shù)據(jù)鏈專業(yè)教研隊(duì)伍,按照建設(shè)目標(biāo)有計(jì)劃地開展數(shù)據(jù)鏈教學(xué)和學(xué)術(shù)研究,培養(yǎng)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)組織運(yùn)用、數(shù)據(jù)鏈裝備操作使用及相關(guān)組織管理工作的數(shù)據(jù)鏈人才。
加強(qiáng)數(shù)據(jù)鏈實(shí)驗(yàn)室的配套設(shè)施建設(shè),設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈仿真訓(xùn)練系統(tǒng),可幫助教員靈活控制和顯示數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)和裝備中的數(shù)據(jù)流程、控制流程、歷史紀(jì)錄,以及相關(guān)的格式化數(shù)據(jù)和信息。有利于受訓(xùn)學(xué)員對(duì)數(shù)據(jù)鏈裝備原理和運(yùn)用方法、流程等的理解和掌握。因此,應(yīng)規(guī)劃數(shù)據(jù)鏈訓(xùn)練平臺(tái)建設(shè),保證數(shù)據(jù)鏈裝備運(yùn)用教學(xué)的效果,構(gòu)建基于硬件在環(huán)、人在回路的數(shù)據(jù)鏈半實(shí)物訓(xùn)練系統(tǒng),創(chuàng)造一個(gè)貼近實(shí)戰(zhàn)的數(shù)據(jù)鏈裝備運(yùn)用訓(xùn)練環(huán)境。
1.完善體系建設(shè)
完善對(duì)數(shù)據(jù)鏈通信人才培養(yǎng)的教育教學(xué)體系,提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。充分吸收學(xué)科發(fā)展的新成果,更新課程內(nèi)容和教材體系,組建以首席教授為核心的教學(xué)團(tuán)隊(duì),拓展軍事實(shí)習(xí)基地,組建實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)。支持研究生參加高水平學(xué)術(shù)交流和國際合作,提升研究生的國際化水平。完成數(shù)據(jù)鏈通信與裝備、數(shù)據(jù)鏈組織與應(yīng)用、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈通信分隊(duì)長業(yè)務(wù)等課程和教材的建設(shè),構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定、創(chuàng)新、發(fā)展的人才培養(yǎng)環(huán)境。進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮人才培養(yǎng)方案,建設(shè)數(shù)據(jù)鏈通信裝備專業(yè)大型案例庫,支持教學(xué)方法探討與創(chuàng)新。
2.推進(jìn)科研創(chuàng)新
瞄準(zhǔn)軍事科學(xué)前沿和技術(shù)方法創(chuàng)新,推動(dòng)學(xué)科交叉融合和理論成果突破。以關(guān)鍵科學(xué)問題和國家重大需求為導(dǎo)向,以科研基地與技術(shù)平臺(tái)為支撐,開展學(xué)科前沿基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)鏈、短波、超短波、衛(wèi)星等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)理論方法創(chuàng)新和新手段應(yīng)用,形成新的優(yōu)勢(shì)研究領(lǐng)域。積極鼓勵(lì)學(xué)科成員開展前沿技術(shù)的研究。進(jìn)一步提高學(xué)術(shù)成果質(zhì)量,積極推進(jìn)成果的轉(zhuǎn)化和推廣工作,提升數(shù)據(jù)鏈專業(yè)在軍內(nèi)外科研與學(xué)術(shù)領(lǐng)域的影響力。
3.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
落實(shí)人才發(fā)展戰(zhàn)略,著力打造具有軍事特色、國際視野的師資隊(duì)伍,加強(qiáng)杰出青年人才的培養(yǎng)和引進(jìn),著力構(gòu)建人才金字塔的上層,培植戰(zhàn)略科學(xué)家。以學(xué)科團(tuán)隊(duì)構(gòu)建為導(dǎo)向,形成知識(shí)結(jié)構(gòu)合理的人才梯隊(duì)和教學(xué)科研團(tuán)隊(duì),打造素質(zhì)優(yōu)良、團(tuán)結(jié)合作、學(xué)術(shù)卓越,具有國際學(xué)術(shù)視野的人才隊(duì)伍。
4.完善教學(xué)科研條件
圍繞現(xiàn)有信息對(duì)抗模擬訓(xùn)練中心教學(xué)訓(xùn)練平臺(tái)、通信裝備實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)鏈通信裝備實(shí)驗(yàn)室等實(shí)驗(yàn)室,以數(shù)據(jù)鏈通信科研創(chuàng)新和人才培養(yǎng)為指引,本學(xué)科專業(yè)擬建成建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)科研訓(xùn)練平臺(tái)。
數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)作為新興專業(yè),在專業(yè)建設(shè)方面的總體設(shè)計(jì)是:(1)構(gòu)建“裝備技術(shù)-指揮管理”教育模式。根據(jù)軍隊(duì)對(duì)于數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮人才需求,加強(qiáng)數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)與通信指揮的結(jié)合,提升數(shù)據(jù)鏈人才的任職能力。(2)建設(shè)一支高素質(zhì)的復(fù)合型師資隊(duì)伍,使數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)的師資隊(duì)伍在年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)和學(xué)科結(jié)構(gòu)上更加合理。(3)構(gòu)建“裝備運(yùn)用-體系訓(xùn)練”相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),合理規(guī)劃,加大投入,切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。(4)加強(qiáng)教學(xué)平臺(tái)和科研平臺(tái)同步建設(shè),夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ),促進(jìn)學(xué)科發(fā)展,積極申報(bào)并承擔(dān)科研和教研教改項(xiàng)目。(5)建立穩(wěn)定的校內(nèi)外數(shù)據(jù)鏈專業(yè)實(shí)習(xí)基地,建立理論與實(shí)踐教學(xué)的并行體系。加強(qiáng)本專業(yè)學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)鏈理論與組織應(yīng)用能力的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)。
1.課程建設(shè)
(1)主要課程及要求。根據(jù)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)教學(xué)大綱,配套制定核心課程的課程標(biāo)準(zhǔn),選用或編寫數(shù)據(jù)鏈教材;建設(shè)通用數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃訓(xùn)練分系統(tǒng),聯(lián)合軍地科研院所聘請(qǐng)數(shù)據(jù)鏈專家授課,同時(shí)申請(qǐng)調(diào)撥數(shù)據(jù)鏈實(shí)際裝備,基本形成教學(xué)能力。專業(yè)課程體系由專業(yè)背景和首次任職培訓(xùn)兩個(gè)部分構(gòu)成,針對(duì)任職培訓(xùn)課程內(nèi)容要點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)、考核方式、授課方法和教學(xué)條件開展設(shè)計(jì)。
(2)課程內(nèi)容設(shè)置。數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)主要課程見表1,專業(yè)課程體系的首次任職培訓(xùn)包括分隊(duì)指揮與組訓(xùn)管理、操作技能和主要實(shí)踐環(huán)節(jié)3 個(gè)課程模塊,分隊(duì)指揮與組訓(xùn)管理包括數(shù)據(jù)鏈組織與運(yùn)用和數(shù)據(jù)鏈分隊(duì)業(yè)務(wù),操作技能包括數(shù)據(jù)鏈通信原理與技術(shù)和數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與裝備,主要實(shí)踐環(huán)節(jié)包括通信綜合演練和崗位實(shí)習(xí)。
表1 數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)主要課程
2.教材建設(shè)
數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)立足于使用需求,教材及教學(xué)資源庫的建設(shè)以專業(yè)發(fā)展方向?yàn)橐罁?jù)。組織人力編寫滿足核心課程教學(xué)需要的教材,或選用軍內(nèi)院校高質(zhì)量專業(yè)教材,或者采用編寫講義等形式,解決專業(yè)發(fā)展急需的教材難題。
(1)核心課程教材。數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)核心課程的教材計(jì)劃見表2,包括數(shù)據(jù)鏈通信原理與技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與裝備、數(shù)據(jù)鏈組織與運(yùn)用和數(shù)據(jù)鏈分隊(duì)業(yè)務(wù)核心課程,并編寫配套教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書;同時(shí),鼓勵(lì)教師開發(fā)研制與課程配套的電子教材和MOOC 在線教程等,促進(jìn)教學(xué)方法與手段的多元化;加大課程建設(shè)特別是精品課程建設(shè)力度,打造精品課程。
表2 數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)核心課程教材計(jì)劃
(2)教學(xué)資源。建設(shè)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與裝備等MOOC 課程開發(fā),建設(shè)精品課程的內(nèi)容包括電子教案、素材庫、電子試卷、教學(xué)視頻、在線考核等。通過精品課程、網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè),力爭在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、教材建設(shè)、教學(xué)效果等方面進(jìn)一步改善,全面帶動(dòng)專業(yè)課程建設(shè)水平的提升和教學(xué)質(zhì)量的提高。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)
數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)將以現(xiàn)有設(shè)施為基礎(chǔ),堅(jiān)持利用多種資源,拓寬加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)途徑。為了提高基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)水平,要將現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施管好、用好,最大限度發(fā)揮其作用;對(duì)需要改造的項(xiàng)目,要充分地利用現(xiàn)有資源,擴(kuò)展其功能,以適應(yīng)學(xué)科建設(shè)的需要。同時(shí),積極依托科研院所和一線單位開展調(diào)研學(xué)習(xí),及時(shí)了解實(shí)際需求。
根據(jù)本專業(yè)特色建設(shè)包括數(shù)據(jù)鏈模擬訓(xùn)練平臺(tái)和實(shí)裝環(huán)境,持續(xù)建設(shè)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)鏈原理與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和數(shù)據(jù)鏈裝備實(shí)驗(yàn)室,新建數(shù)據(jù)鏈地面聯(lián)網(wǎng)綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室,提高實(shí)驗(yàn)室裝備訓(xùn)練水平。建設(shè)FPGA、DSP、ARM 等嵌入式平臺(tái)和數(shù)據(jù)鏈協(xié)議仿真平臺(tái),拓展學(xué)員在新型通信領(lǐng)域知識(shí)面廣度與深度,提高本專業(yè)學(xué)員培養(yǎng)層次。
4.師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)
聯(lián)合軍地科研院所,聘用思想素質(zhì)好、業(yè)務(wù)水平高,從事數(shù)據(jù)鏈通信的專家來校授課;同時(shí),聘請(qǐng)數(shù)據(jù)鏈專業(yè)骨干來校授課。形成一套以學(xué)科帶頭人、教授和副教授牽頭的專業(yè)建設(shè)型、課程建設(shè)型、實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)型和教學(xué)改革與教學(xué)研究型為主的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。增加教員在數(shù)據(jù)鏈崗位的代職經(jīng)歷,提高在職教員的學(xué)歷層次和業(yè)務(wù)水平,加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)各研究方向之間和教員之間的交流和合作研究。
通過教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)使數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)的師資隊(duì)伍能夠成為一支年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)均較為合理的優(yōu)秀隊(duì)伍,具體舉措為引進(jìn)數(shù)據(jù)鏈方面的教員,同時(shí),聯(lián)合軍隊(duì)科研院所,聘用從事數(shù)據(jù)鏈專業(yè)的專家,壯大專業(yè)師資隊(duì)伍、優(yōu)化專業(yè)師資結(jié)構(gòu),滿足本科、研究生和培訓(xùn)班等多個(gè)層次的教學(xué)科研任務(wù)。
5.聯(lián)合培養(yǎng)模式改革探索
依托科研院所,聯(lián)合建立數(shù)據(jù)鏈教學(xué)科研實(shí)習(xí)基地;依托數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂脝挝?,建立?shù)據(jù)鏈崗位實(shí)習(xí)基地,使教學(xué)更加貼近任職需要。
數(shù)據(jù)鏈專業(yè)課程涉及通信、電磁場、指控和雷達(dá)等學(xué)科。針對(duì)單學(xué)科定制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備常常導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一化,開發(fā)新實(shí)驗(yàn)常常需要更多的資源,并難以與其他課程共享。因此,結(jié)合數(shù)據(jù)鏈專業(yè)課程特點(diǎn),需構(gòu)建“軍用型、共享型、多層次”實(shí)踐教學(xué)體系。基于軟件無線電的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈波形仿真,多學(xué)科、多專業(yè)課程平臺(tái)資源共享,能夠支持本科、研究生和任職培訓(xùn)等多層次教學(xué)與科研。
專業(yè)實(shí)踐課程利用軍用軟件無線電技術(shù)建立無線電系統(tǒng)的通用硬件平臺(tái),以軟件方式實(shí)現(xiàn)功能的重構(gòu),使多類課程能夠共享相同的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。學(xué)生利用軟件無線電平臺(tái),建立信號(hào)處理模塊,快速搭建無線電通信系統(tǒng),包括短波、超短波、微波通信收發(fā)系統(tǒng)及雷達(dá)、頻譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng),從系統(tǒng)的層面掌握數(shù)據(jù)鏈通信的工程化設(shè)計(jì),加深對(duì)理論的理解和掌握。因此,在數(shù)據(jù)鏈課程中,基于軟件無線電平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)、課程應(yīng)用和教學(xué)實(shí)踐非常有意義。
1.平臺(tái)總體設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)鏈課程中采用軟件無線電教學(xué)平臺(tái),面向通信與信息系統(tǒng)專業(yè)的系統(tǒng)化、軟件化、網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括自主開發(fā)的高性能通用軟件無線電硬件平臺(tái)、自主開發(fā)的教學(xué)軟件,以及根據(jù)課程體系編撰的課程實(shí)驗(yàn)案例庫與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)案例庫。
軟件無線電系統(tǒng)是一個(gè)面向軟件編程的可重構(gòu)系統(tǒng),經(jīng)過多年的發(fā)展,該平臺(tái)在軟件無線電領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,在教學(xué)科研上的應(yīng)用也逐漸活躍。美國斯坦福大學(xué)、德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校、弗吉尼亞理工大學(xué)和羅格斯大學(xué)等將該平臺(tái)引入通信與信息類課程的教學(xué),國內(nèi)上海交通大學(xué)和電子科技大學(xué)也在軟件無線電、通信原理等課程的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用該平臺(tái)。國內(nèi)許多科研院所也使用軟件無線電平臺(tái)做前期的原型樣機(jī)研制或原理性驗(yàn)證,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了5G 通信、艦載綜合通信系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng),因此,軟件無線電技術(shù)在未來的數(shù)據(jù)鏈裝備中必將得到廣泛的應(yīng)用。
2.數(shù)據(jù)鏈實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建
(1)平臺(tái)軟件化,可作為多種課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?;谲浖o線電體系架構(gòu),在通用硬件平臺(tái)上通過加載不同的軟件算法,即可完成多種課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。信號(hào)生成和信號(hào)觀察都可通過軟件模塊進(jìn)行,可以在電腦上靈活設(shè)置,觀察信號(hào)種類多樣,可擴(kuò)展性強(qiáng)。突破傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)備受硬件限制只能提供有限功能的局面,為用戶提供一個(gè)可擴(kuò)展的創(chuàng)新平臺(tái)。
(2)突出對(duì)學(xué)員綜合素質(zhì)的培養(yǎng),面向?qū)W生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)。支持常用通信設(shè)備無線信號(hào)的收發(fā)功能,學(xué)員可接收自己產(chǎn)生的信號(hào),也可接收外部的無線電波,增加學(xué)員的感性認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)興趣。支持學(xué)員設(shè)計(jì)創(chuàng)新案例,通過將案例下載到硬件平臺(tái)上,可直接作為創(chuàng)新算法和技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng),建立完整的電子信息系統(tǒng)概念,培養(yǎng)學(xué)員的綜合素質(zhì)。
(3)可適應(yīng)多層次學(xué)生培養(yǎng)類型。支持從基礎(chǔ)概念驗(yàn)證型、深入理解創(chuàng)新型到綜合設(shè)計(jì)型等多種學(xué)生培養(yǎng)類型?;A(chǔ)概念驗(yàn)證型為基于軟件環(huán)境搭建原理性相關(guān)實(shí)驗(yàn),對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,觀察信號(hào)變化;深入理解創(chuàng)新型為基于C++語言或者Python 語言,開發(fā)自定義波形組件,并觀察新組件對(duì)性能的影響;綜合設(shè)計(jì)型為設(shè)計(jì)新的創(chuàng)新案例,并進(jìn)行驗(yàn)證。
(4)可重構(gòu)和可升級(jí)。新的教學(xué)案例及通信算法可從網(wǎng)絡(luò)下載,以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代。例如,要為戰(zhàn)術(shù)物聯(lián)網(wǎng),5G 網(wǎng)絡(luò)開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程,無需重新購買新的硬件設(shè)備,只需要開發(fā)新的教學(xué)案例即可。可結(jié)合MOOC 課程進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。
(5)兼顧軟硬件設(shè)計(jì),適應(yīng)數(shù)據(jù)鏈課程特點(diǎn)。圖形化的軟件編程,豐富的運(yùn)行結(jié)果顯示方式,既能輕松建立不同的無線電系統(tǒng),又能用多種工具分析結(jié)果。兼顧學(xué)生對(duì)硬件、軟件或理論的偏好。做硬件的學(xué)生可以不用天線,外接其他信號(hào)源,可以直接編寫FPGA 程序改變硬件功能。做軟件的學(xué)生可以通過軟件編程駕馭硬件系統(tǒng),不必過多擔(dān)心對(duì)硬件和儀器的陌生。做算法的學(xué)生可以將算法編成模塊,可以從平臺(tái)上獲取分析的數(shù)據(jù)源,驗(yàn)證算法的可用性。
數(shù)據(jù)鏈裝備是我國各型水面艦艇、潛艇、岸基指揮所及飛機(jī)之間無縫連接的紐帶,是實(shí)現(xiàn)信息共享、武器共用及扁平化指揮的基礎(chǔ),是提高信息化建設(shè)水平的重要裝備。在各類作戰(zhàn)平臺(tái)上加裝了多型數(shù)據(jù)鏈裝備,是全軍數(shù)據(jù)鏈加裝平臺(tái)最多,種類最齊全的軍兵種。
依托工程類院校豐富教學(xué)資源,構(gòu)建“裝備運(yùn)用-體系訓(xùn)練”相結(jié)合的訓(xùn)練平臺(tái),構(gòu)建基于人在回路的數(shù)據(jù)鏈虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng),目的是提供數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的仿真訓(xùn)練環(huán)境,方便組織數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的單機(jī)和組網(wǎng)操作訓(xùn)練,并通過考核對(duì)訓(xùn)練效果進(jìn)行評(píng)估,從而提高訓(xùn)練效率,降低訓(xùn)練成本和風(fēng)險(xiǎn),掌握數(shù)據(jù)鏈在通信系統(tǒng)中的地位和作用,以及數(shù)據(jù)鏈的組織運(yùn)用流程需求。同時(shí),還可以在不動(dòng)用兵力的情況下,開展數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的訓(xùn)練和考核,增強(qiáng)數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)保障能力。
采取半實(shí)物和軟硬件結(jié)合的方式設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)基于人在回路的數(shù)據(jù)鏈虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng),如圖1 所示。
圖1 人在回路的數(shù)據(jù)鏈虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)信息流程圖
其中,模擬指控模塊仿真指控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈功能,顯示實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)圖,實(shí)現(xiàn)各種目標(biāo)信息顯示及控制信息傳送;仿真數(shù)據(jù)鏈終端實(shí)現(xiàn)的功能、外觀和操作方式與實(shí)裝完全相同;常見無線信道設(shè)備在計(jì)算機(jī)上模擬,采用觸摸屏加強(qiáng)操作的真實(shí)感;無線信道用網(wǎng)絡(luò)媒質(zhì)和交換設(shè)備模擬,由監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)控制,模擬無線信道參數(shù)變化的影響。整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)流程和使用方法與實(shí)裝完全相同,通過模擬任務(wù)的訓(xùn)練和考核可使官兵加深對(duì)數(shù)據(jù)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)流程及各部分作用的理解,熟練掌握數(shù)據(jù)鏈設(shè)備的單機(jī)和組網(wǎng)操作使用,用于數(shù)據(jù)鏈裝備的訓(xùn)練和考核。
1.主要功能
系統(tǒng)具有三種功能,分別是數(shù)據(jù)鏈裝備單機(jī)訓(xùn)練、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)組網(wǎng)訓(xùn)練和數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)運(yùn)用考核。
(1)數(shù)據(jù)鏈裝備單機(jī)訓(xùn)練。單機(jī)操作訓(xùn)練主要是單臺(tái)數(shù)據(jù)鏈設(shè)備的參數(shù)設(shè)置及指控設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈終端設(shè)備、信道設(shè)備的協(xié)同操作訓(xùn)練。單機(jī)操作訓(xùn)練的參與者為單個(gè)數(shù)據(jù)鏈操作員或單套站上的幾名操作員。
(2)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)組網(wǎng)訓(xùn)練。通過組網(wǎng),可以對(duì)多戰(zhàn)位上的操作員進(jìn)行偵察信息收發(fā)、戰(zhàn)術(shù)命令收發(fā)等數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的協(xié)同訓(xùn)練。組網(wǎng)訓(xùn)練的參訓(xùn)人員為若干戰(zhàn)位上的數(shù)據(jù)鏈操作員。
(3)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)運(yùn)用考核。監(jiān)控計(jì)算機(jī)布置考題后,各戰(zhàn)位上的操作員都會(huì)在屏幕上接收到自己應(yīng)當(dāng)完成的操作指示。按照正常系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制,各操作員完成分配的任務(wù)后,系統(tǒng)自動(dòng)收集各站位操作記錄,打包發(fā)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行評(píng)判和訓(xùn)練效果評(píng)估。
2.總體布局
專用數(shù)據(jù)鏈虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室平面示意圖如圖2 所示,其中數(shù)據(jù)鏈設(shè)備模擬器、短波電臺(tái)模擬器和超短波電臺(tái)模擬器放入機(jī)柜。
圖2 專用數(shù)據(jù)鏈虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室平面示意圖
2017 年院校改革首次設(shè)置了數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè),目前海軍工程大學(xué)招收數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè),近五年高考數(shù)據(jù)鏈專業(yè)招生人數(shù)計(jì)劃見表3。
表3 近五年高考數(shù)據(jù)鏈專業(yè)招生人數(shù)計(jì)劃 人
海軍工程大學(xué)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)是數(shù)據(jù)鏈人才培養(yǎng)的主基地,在論證設(shè)計(jì)、組織使用和維修保障等方面需要發(fā)揮專家作用,共同應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)鏈保障作戰(zhàn)和新型數(shù)據(jù)鏈發(fā)展帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)。
針對(duì)2017 級(jí)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)進(jìn)行課程教學(xué)改革,實(shí)施計(jì)劃如下。
1.教學(xué)目標(biāo)分析
根據(jù)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案,在“以學(xué)生為中心”等教育教學(xué)理念指導(dǎo)下,修訂《數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)技術(shù)課程綜合設(shè)計(jì)》課程標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步明確教學(xué)目的,調(diào)整教學(xué)實(shí)施方案。
2.教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
根據(jù)修訂后的《數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)技術(shù)課程綜合設(shè)計(jì)》課程標(biāo)準(zhǔn),以數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)和典型功能模塊技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為核心內(nèi)容,設(shè)計(jì)基于MATLAB 語言的數(shù)字信號(hào)處理編程實(shí)踐、系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)等單元,并且將學(xué)員領(lǐng)導(dǎo)力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)也融入綜合課程設(shè)計(jì)過程中。
3.考核評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)制定
從“綜合課程設(shè)計(jì)”教學(xué)目標(biāo)出發(fā),采用逆向設(shè)計(jì)法,針對(duì)每個(gè)教學(xué)單元,設(shè)計(jì)合適的教學(xué)評(píng)估活動(dòng)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等,以便學(xué)員自評(píng)和教員評(píng)測(cè)學(xué)員學(xué)習(xí)情況。
4.課程組織實(shí)施
課程教學(xué)實(shí)施流程如圖3 所示。
圖3 課程教學(xué)組織流程圖
(1)課程動(dòng)員及課題下達(dá)。課程開始前兩個(gè)月左右,召開一次師生座談會(huì),了解學(xué)員前導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)情況,向?qū)W員介紹往屆綜合課程設(shè)計(jì)的基本情況及課程教學(xué)模式等,演示設(shè)計(jì)成果,將此次設(shè)計(jì)課題下達(dá)給學(xué)員,明確綜合設(shè)計(jì)目標(biāo)、考核方法及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等。
(2)計(jì)算機(jī)語言基礎(chǔ)測(cè)評(píng)。課程動(dòng)員后,組織一次MATLAB 語言基礎(chǔ)測(cè)評(píng),了解每個(gè)學(xué)員的編程技能掌握情況,并將測(cè)評(píng)結(jié)果反饋給學(xué)員,自行對(duì)照單元評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),補(bǔ)齊語言短板。
(3)學(xué)員選題與分組。課題下達(dá)后一周內(nèi),學(xué)員根據(jù)課題情況,自行分組,課代表負(fù)責(zé)選題和分組工作,并將最終的選題和分組情況匯總上報(bào)給教員。
(4)課前小組自主學(xué)習(xí)與研討。在選題和分組明確后,平時(shí)以小組為單位組長牽頭組織課題涉及理論知識(shí)的復(fù)習(xí)與研討,遇到問題也可通過各種手段向教員請(qǐng)教。
(5)裝備技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)與評(píng)審。在課程正式開始后,每名學(xué)員根據(jù)教員給出的數(shù)據(jù)鏈裝備戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求,開展數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì),期間可相互研討。指標(biāo)設(shè)計(jì)完成后,按要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告并提交。
(6)裝備功能模塊設(shè)計(jì)與評(píng)審。以小組為單位組長牽頭組織所選功能模塊的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì),按要求撰寫技術(shù)方案,并申請(qǐng)教員評(píng)審。
(7)裝備功能模塊實(shí)現(xiàn)與測(cè)試。以小組為單位組長安排組內(nèi)分工,各自實(shí)現(xiàn)模塊的編程實(shí)現(xiàn)。小組所有分模塊都編程實(shí)現(xiàn)后,利用數(shù)據(jù)鏈陣元域仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行模塊調(diào)試與測(cè)試,撰寫功能模塊綜合設(shè)計(jì)報(bào)告。小組確認(rèn)功能模塊調(diào)試測(cè)試完畢且綜合設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫完畢,申請(qǐng)教員驗(yàn)收。
(8)裝備功能模塊設(shè)計(jì)成果交流與展示。每個(gè)小組設(shè)計(jì)成果申請(qǐng)驗(yàn)收合格后,制作成果交流PPT,并在最終的交流展示環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)匯報(bào)與成果演示,針對(duì)存在的問題進(jìn)行研討。
5.課程教學(xué)總結(jié)
以問卷調(diào)查、座談等方式收集學(xué)員對(duì)于課程教學(xué)的意見和建議,統(tǒng)計(jì)分析課程綜合設(shè)計(jì)教學(xué)改革方案下的學(xué)員學(xué)習(xí)表現(xiàn)、滿意度及收獲等,收集同行對(duì)于課程教學(xué)的意見建議,總結(jié)所提出教學(xué)模式在學(xué)員專業(yè)能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)方面的教學(xué)效果,提出課程設(shè)計(jì)改進(jìn)辦法。
2020—2021 年數(shù)據(jù)鏈專業(yè)課程平均分見表4,2017級(jí)數(shù)據(jù)鏈專業(yè)學(xué)員在2020 年的平均分為78 分,2018級(jí)數(shù)據(jù)鏈專業(yè)學(xué)員在2021 年的平均分為82 分。按照上述步驟完成數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)教學(xué)改革試點(diǎn)后,根據(jù)2017 級(jí)教學(xué)總結(jié)情況調(diào)整優(yōu)化教改實(shí)施方案,在數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)繼續(xù)實(shí)施教學(xué)改革方案。
表4 2020—2021 年數(shù)據(jù)鏈專業(yè)課程平均分
數(shù)據(jù)鏈人才培養(yǎng)的整體水平和質(zhì)量效益得到全面提升,在課程體系、人才培養(yǎng)、配套設(shè)施和成果專著等方面處于院校數(shù)據(jù)鏈研究方向的前列。首先,形成適應(yīng)培養(yǎng)高水平數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)方向人才的課程體系和教材體系,有一套檢驗(yàn)不同培訓(xùn)層次裝備能力的標(biāo)準(zhǔn)、有一套提高學(xué)員實(shí)際動(dòng)手能力的訓(xùn)練方法、有一套既符合數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì),又貼近實(shí)際的教材體系;其次,形成完善配套,適應(yīng)科研和人才培養(yǎng)需要的基礎(chǔ)設(shè)施體系,有一套利于高層次人才培養(yǎng)的研究環(huán)境、有一套接近實(shí)際的訓(xùn)練環(huán)境;最后,緊緊圍繞軍事難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題開展課題研究工作,特別是針對(duì)數(shù)據(jù)鏈組織運(yùn)用、數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)應(yīng)用方面課題的研究,力爭出一批促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量、指導(dǎo)裝備建設(shè)的科研成果和理論專著。下一步,繼續(xù)檢驗(yàn)“專業(yè)教學(xué)與素質(zhì)培養(yǎng)”相融合的綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)。
針對(duì)新型數(shù)據(jù)鏈人才培養(yǎng)特點(diǎn),圍繞數(shù)據(jù)鏈指揮技術(shù)人才的總體需求,重點(diǎn)結(jié)合海軍工程大學(xué)在數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)的建設(shè)情況,研究和探索數(shù)據(jù)鏈技術(shù)與指揮專業(yè)人才培養(yǎng)模式,分析裝備運(yùn)用和指揮管理等關(guān)鍵問題。針對(duì)籌劃數(shù)據(jù)鏈課程體系、運(yùn)行管理和配套設(shè)施建設(shè)等難題,開展新型數(shù)據(jù)鏈人才培養(yǎng)的模式和建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行研究,保證數(shù)據(jù)鏈人才培訓(xùn)工作和數(shù)據(jù)鏈運(yùn)用所需崗位體系同步,為各級(jí)用人單位培養(yǎng)相應(yīng)的優(yōu)秀人才,對(duì)于發(fā)揮數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)作戰(zhàn)效能具有重要意義。