雷达原理课程教学模式创新改革探索研究

作者: 金伟 赵建伟 贾维敏 李义红 王连锋

摘  要:新军事变革要求雷达专业岗位人员必须具备更高的能力素质,雷达原理课程迫切需要开展教学创新改革探索研究,以适应新型军事人才培养需要。为此,该文紧盯教学模式创新改革,围绕交互式教学方法、问题驱动式课堂教学、分类教学手段、思政教学、AI赋能教学及支撑教改的教学资源建设等开展探索研究与实践。该研究将有助于学生创新能力生成,提升雷达专业人才培养质量,促进战斗力生成。

关键词:教学改革;雷达原理;教学模式;AI赋能教学;课程思政

中图分类号:G642      文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2025)04-0138-05

Abstract: The new military reform requires radar professionals to possess higher abilities and qualities. The course of radar principles urgently needs to carry out teaching innovation, reform and exploration research to meet the needs of cultivating new military talents. Therefore, this article focuses on the innovation and reform of teaching modes, and explores research and practice around interactive teaching methods, problem-driven classroom teaching, classified teaching methods, ideological and political education, AI empowered teaching, and the construction of teaching resources to support educational reform. This study will contribute to the generation of students' innovative abilities, improve the quality of radar professional talent training, and promote the generation of combat effectiveness.

Keywords: teaching reform; radar principle; teaching mode; AI empowered teaching; curriculum ideology and politics

当前,我国新时期军队建设正在向信息化跨越式发展,大量复杂新型装备列装部队,必须有高素质的官兵队伍与之相匹配,才能准确高效地驾驭新装备,发挥装备的最大效能[1]。新军事变革下,需要军队进行专业化的军事人才培养。军事人才专业化培养,是按照人才专业能力素质目标规格,遵循现代军事教育教学规律,依托系统完整的办学条件和科学规范规章制度,实施严谨正规专门教育培训[2]。

雷达被誉为现代战争的千里眼,在目标侦察探测等领域发挥着重要作用。对雷达原理课程进行教学改革探索研究,对于提高雷达专业人才素养,提升实战能力具有重要意义。针对雷达原理等课程的教学改革,不少学者进行了探索实践[3-6]。信息社会时代对教师专业水平的要求越来越高,生成式人工智能因其普适性、进步性和创新性,在教育领域引起了广泛关注,AI助教作为生成式人工智能的创新应用,具备卓越的技术能力[7]。同时,有学者针对数字教学资源建设路径进行了探索研究与实践[8]。

在思政教学方面,专业课程、专业课教师与学生的联系最为紧密,这是专业课程开展思政教育的坚实基础和优势所在,把握这种优势有助于更好地理解课程思政和推进课程思政[9]。雷达原理知识专业性强、理论体系复杂、内容抽象晦涩,与人文课程存在着明显的差异,其思想政治教育的推动和作用发挥存在一定困难,相关课程思政教学的设计案例还较为缺乏[10]。本文以雷达原理课程为基础,开展了关于交互式教学方法、问题驱动式课堂教学、基于知识特点的分类教学手段、思政教学、教学资源建设、AI赋能教学等研究,给出了我们在教学中的具体探索研究和实践做法。

一  基于问题驱动的“生生、师生”交互式教学方法

结合课堂教学现状和重塑内容原则的分析,教学组提出并实践了基于问题驱动的“生生、师生”交互式的教学方法,即在课前、课中和课后都紧紧围绕相关问题,开展师生互动和生生互动形式的探究教学,力求做到“教为学,学为用”。

(一)  课前交互确定教学内容

课前按照“先学后教”的教学思想,依据课程标准初步选择教学内容,再根据内容特点确定先直观、再理论分析的教学思路,主要做法如下。

一是教师上传视频或资料到雨课堂等平台,也可以直接推送相关慕课、视频链接或微信公众号,让学生观看,结合教材对有关知识点自学,使学生对课堂有关原理的内容有一直观了解,或者是直接要求掌握。

二是教师通过问卷星等方式将学生的问题进行搜集整理,对课堂将要讲授的内容进行梳理、增删和重组,尽量满足学生对知识点的需求,并能在思维上有一定的训练。

三是深入挖掘课程,深层促进学生知识、智慧、情感、行为全方位发展的内在动因,合理设计课程思政。

(二)  课中交互实施多形式教学

课中是课堂教学的重中之重,教学组主要以发现问题—分析问题—解决问题的问题驱动形式开展课堂教学,但融合了以下多种形式的教学方法,以最大限度地提高教学效率。

一是按照问题驱动的思路组织课堂教学,每完结一个知识点,就紧跟一个问题,供学生思考,并转到下一知识点。通过学生对问题的回答,实现师生互动,如此有助于教师了解学生对前面所讲内容的掌握程度,也有助于教师接下来更专注于学生的困惑所在。

二是尽可能运用图形描述,降低理论性,使复杂问题简单化,重在思路引导和训练,充分采用启发式、逆向式、类比式等思维方式阐述原理,使学生能在思维层面与教师产生互动。当然这其中也可让学生直接归纳结论性的概念或原理,公式推导部分可由学生课下完成,突出对结论的分析和应用。教学中,尽可能利用新近发生事件,剖析事件与所讲述内容在原理层面上的关联,引导学生对基本原理的多角度思考。

三是通过讨论提高学生课堂参与度。根据内容需要,设置多样化讨论形式,既有传统的大家共同讨论,也有按照学生以后可能从事的岗位设计成白方、红方和蓝方三个小组的形式。白方负责评判或根据红蓝双方的回答临时进行提问,红方和白方是对抗性或竞争性的小组,对教师所提出或者是白方临时提出的问题进行解答,教师负责整个讨论的组织及关键问题的释疑。这种形式特别适合于开放式问题、矛盾类问题及应用拓展类问题的探究,总体上实现师生互动,生生互动,充分调动学生的积极性,活跃课堂氛围。

(三)  课后交互交流拓展

课堂时间有限,但课下时间还可以高效利用,课后交流拓展是课堂教学的再延伸,特别是在线平台的发展,课后交流不再受时空限制,理论上可以随时随地交流,目前教学组主要依托雨课堂、微信群、智慧课堂等平台实现在线交流互动。

一是通过在线交流,学生反馈教师布置的作业,这些作业有时是课堂知识掌握程度的测验,有时是知识的扩展,学生还需要通过中国知网等学术网站查阅相关文献才能做出有深度或有意义的结论。

二是在教师的主持下,学生之间的交流也更加有意义,很多时候,学生也不再是简单的知识消费者,而可能是知识的创造者,能力强的学生可以通过分享自己的经验提高其他学生的学习效果,甚或是启发教师的教学,如此也有利于教学相长。

(四)  进阶性任务设计

教学改革中布置的任务,应考虑如何在不增加学生负担的情况下,让学生有难度、有挑战、有收获,不是纯粹地出几道难题让学生答不上来,而是让学生实实在在地感觉到自己的综合能力有所欠缺,但是通过自己的适当强化学习,运用自己的前修知识,可以基本完成教师所布置的任务,而且通过进一步努力,可以将布置的任务完成得更漂亮。所以,教师在设置任务的时候要有层次性预想,这确实很考验教师的能力。而且,在任务完成的形式上也要充分考虑,不能只是交个大作业,把任务考核当成一锤子买卖的事,干好干不好就这样了,而是最好要有一个迭代性问题,我们在教学实践中一般将其称为进阶性任务或者迭代性任务。

二  问题驱动式课堂教学样例

以我们在教学中的实际,给出一个关于相控阵雷达波束扫描的教学样例。

(一)  教学目标

1  知识与技能

了解相控阵雷达特点,掌握相位扫描基本原理,熟悉相位扫描波束特性及与机械扫描波束特性的区别,掌握相控阵雷达不同应用。

2  过程与方法

通过课程讲授、自学和讨论相结合的方式,使学生能够解释物理现象、掌握基本理论、分析现象实质、解决应用问题。

3  情感态度与价值观

一是通过讨论、质疑、分析、实验探究,培养学生怀疑和批判、探索与创新的精神,使学生勇于和善于提出新问题、新思路和新见解。

二是通过相控阵多阵元高度协同的扫描原理讲解,结合阅兵方阵与相控阵雷达阵面的相似之处,从步调高度一致的角度阐述矢量合力最大的成因,切入课堂思政,培养学生的集体协同意识,激发学生的强军兴军担当。

(二)  教学内容分析

1  内容分析

本节课内容来自本课程的“相控阵雷达”部分,主要包括相位扫描的基本原理、相位扫描的波束特性分析、如何解决波束变宽的问题等部分。

2  重点、难点分析

本节课教学重点为相位扫描的基本原理,教学难点为相位扫描的基本原理、相位扫描的波束特性分析。为破解重难点,将相位扫描过程和波束变化以实验形式扫描展示给学生,通过理论分析和结合生活实例类比阐述,提高课堂的授课效率,增强学生真实体验感。

3  学情分析

学生之前已经学习了角度测量和机械扫描的基本知识,在发射机部分学习了主振放大式发射,对信号相参的概念有了基本掌握。在雷达应用中,了解到相控阵雷达是比较先进的新体制雷达,在国防军事中得到广泛应用,具有扫描速度快的优点。

但是相控阵雷达如何扫描?扫描时其天线波束特性与机械扫描是否还相同?在布设雷达时有哪些考虑?学生对这些问题说不清,缺乏必要的思路和逻辑分析方法,这也是本节课要探究的问题,有必要从学生认知初步出发,引导学生一步步加深认识。

4  教学策略选择与设计

1)课前预习:寻找机械式雷达天线扫描的实例,观察其特点,查找相控阵天线的优点。

2)采用问题驱动式教学方法,使学生基本掌握对工程应用问题进行剖析、解决问题的方法。

3)布置课后开放性作业进行探究。

4)强化军校学生的使命感,教师相当于指挥员,将课堂教学内容分解为各个子任务,激发学生完成任务的主动性。

三  基于知识特点分类教学手段

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