面向复杂装备试验的研学用并行教学研究

［摘 要］ 随着信息化技术的发展，复杂环境下的装备试验成为装备生产及应用的重点和难点环节之一。面向装备联合试验领域的科技人才培养，开展了面向复杂装备试验的研学用并行教学模式的研究，分析了“联合试验技术”课程在理论知识体系、工程应用结合与思想价值引领方面的难点与挑战，提出了对“联合试验技术”课程教学设计理念及研学用并行模式的新探索，为“联合试验技术”课程的设计与实践提供了一种新颖的视角，为今后面向复杂装备试验领域的研究和教学提供有益的参考。

［关键词］ 复杂装备试验；联合试验技术；并行教学

［基金项目］ 2022年度哈尔滨工业大学第九批课程思政教育教学改革项目（研究生）“联合试验技术”（XYSZ202202）

［作者简介］ 杨京礼（1984—），男，山东日照人，博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院教授，博士生导师，主要从事智能测试与诊断及联合试验技术研究；孙 超（1978—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院副教授，博士生导师，主要从事联合试验技术及自动测试技术研究；姜守达（1964—），男，黑龙江伊春人，博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院教授，博士生导师，主要从事联合试验技术及运维保障技术研究。

［中图分类号］ G643.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）09-0048-04 ［收稿日期］ 2023-12-15

装备试验是装备管理决策的基本依据，是保证装备研制的质量、提升装备可靠性和综合性能的重要环节，在降低武器装备制造生产风险、缩短研发周期、提高战斗力转化效率等方面有重要作用［1］。一般装备和系统的试验鉴定工作由专业的试验室完成，随着以信息化为核心的高新技术迅猛发展，装备和系统复杂化、协同化、智能化已是大势所趋，面向新型应用环境的复杂与分布式协同装备因具有空间大、移动距离长、环境适应能力要求高等特点，其试验与鉴定工作已经很难在一个专业试验室内完成，使得装备试验面临一系列新问题和前所未有的挑战［2］。针对目前形势，本文以复杂装备试验的“联合试验技术”课程为例，根据复杂装备的试验需求与联合试验技术的特点，分析了课程教学中普遍存在的难点与挑战，并结合实际科研与教学经验，对其解决思路与方法进行了研究。

一、面向复杂装备试验的“联合试验技术”课程与教学难点

联合试验技术是将分布在不同区域、不同专业特点的试验室联合起来协同工作，形成跨地域、多专业的装备试验体系，并根据具体的装备试验目标构建联合试验系统，完成各类复杂装备试验任务的技术。哈尔滨工业大学针对复杂装备试验的实际工程需求而开设的“联合试验技术”课程面向信息与通信工程、仪器科学与技术等学科研究生，学生大多具有计算机软件基础或工程软件技术基础方面的知识储备，初步具备了设计联合试验系统的前置能力，并且由于联合试验技术具有广泛的应用前景，学生对该课程知识的兴趣较强，便于较好地发挥学生的主观能动性，有利于培养研究生阶段须具备的科研探索能力。开设“联合试验技术”课程的目的是引导学生系统地掌握分布式仿真、试验设计方法和联合试验体系结构等概念、理论和方法，培养联合试验系统的设计和开发能力，为后续的科学研究和工程开发提供坚实的理论基础和知识体系，同时加深学生对于专业知识及其在国家相关建设领域的认识，激发学生对自身专业的认可和家国情怀，但课程还存在以下方面的难点与挑战。

（一）理论知识结合工程应用的难度较大

“联合试验技术”课程对学生的理论联系实际的能力要求较高，课程面向的研究生虽然完成了电子信息与仪器科学相关的专业课程的学习，具备了学习所需的前置理论知识基础，但普遍对于解决实际需求的工程应用了解不够充分。故在课程教学设计中要注重配合工程实例，引导学生从解决问题的角度选择和应用理论技术，降低从学习到工程的过渡困难程度，培养学生对复杂装备试验工程问题的识别和解决能力，期望学生能够更好地适应实际工程挑战，提高其在工程实践中的综合素养。

（二）对教学资源与教师经验水平要求较高

实施装备联合试验要求对复杂的实际应用背景有深入了解，熟悉不同领域装备的运行机理，并且需要获取装备性能参数等真实数据。首先，是对课题组实力与教师实际工程经验的挑战。我校测控工程系在联合试验技术领域已经深耕多年，积累了丰富的科研成果。为提升教学质量，在课程教学中将科研实践中的经验和实例融入课堂，帮助学生突破技术与数据壁垒。通过全方位地了解新技术和实际资料，学生能够体验复杂装备联合试验的真实流程，并通过研学结合培养学生的工程思维。以科研成果中面向典型船舶装备海上实物试验的案例为例，设计人员在课堂中详细阐述装备实物试验面临的成本高、周期长和风险大等问题。通过对比分析，提出了低成本、敏捷化、无风险的分布式装备联合试验仿真技术的设计方案。这一设计不仅仅是从技术的角度出发，更是从真实背景、需求与装备的角度出发，旨在帮助学生深刻理解并掌握联合试验技术的基本思想与方法。基于科研实例的教学设计能够解决当前课程面临的教学资源与教师经验不足的难点，这样的教学方式能够使学生更全面地了解装备联合试验的挑战与解决方案，培养其实际问题解决的能力。

（三）须注重将教育和研究同党和国家事业发展相结合

武器装备试验是国防领域的重大需求，联合试验技术是国防领域的重大技术，所以在课堂教学中应避免仅有知识与技术，而要同时将思想价值观引领融入课程教学的全过程。这意味着在培养学生的每一阶段都要使知识传递与价值引领同向同行，以实现人才培养全面发展的目标。从课程知识体系中深入挖掘家国情怀、民族自豪感、辩证唯物主义、使命感和责任感、科研严谨性、精益求精的工匠精神、强国意识教育等元素，引导学生体会科技发展的家国意义，激发学生的爱国主义情怀和坚定为党和国家事业发展而奋斗的信念。要求全面而深入的教学理念不仅能够强化知识传授，更注重对学生的思想品质和社会责任感的培养，能够为培养具备综合素养的国防科研人才奠定坚实的基础。

二、“联合试验技术”课程的研学用并行教学模式研究

为充分发挥面向复杂装备试验的专题课的特点，“联合试验技术”课程在讲述联合试验技术基本知识的基础上，坚持“以科研促教学”的理念，结合科研团队多年来在联合试验领域从事科学研究工作中积累的前沿技术和经典案例，将实际科研项目中的新应用实例带到课堂，以带领学生前往参观联合试验技术实验室的方式，辅助教师讲解联合试验技术在实际工程中的应用目标和解决问题的思路，同时提供完备的联合试验技术试验条件，鼓励学生亲自动手设计、搭建联合试验平台，由一贯的知识输入转变为从输入到内化最终能够有效输出的教学模式，采用多维可视化手段增强学生对于课程知识的理解程度，并帮助学生积累工程经验，通过研学用并行的教学模式建立了课程内容与实际工程紧密结合的教学指导思想，着重表现在以下三方面。

（一）基于科研成果提高教学质量

在教学过程中积极充分利用授课教师多年来所积累的丰富科研成果，将这些成果有机融入课堂教学，以达到丰富教学内容、提高教学质量，以及促进课程建设的目的。授课教师的科研经验不仅为学生提供了新的学科动态，还为他们呈现了实际问题的解决方法和创新思维的应用。例如，在深入挖掘每节课的重点知识点方面，注重将工程案例有机地引入课堂教学中。通过实际工程案例的讲解，学生能够更直观地理解并应用所学知识，增加课堂的生动性，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。这种教学方法不仅使学生从理论层面理解知识，而且能够将知识与实际应用相结合，培养学生对问题的解决能力和创新能力。

（二）注重锤炼学生实际动手能力

在讲授数据分发服务联合试验技术基础知识的同时，着重培养学生亲自操作解决实际工程问题的能力，课程中合理设计了上机实验环节，确保实验内容与理论讲授内容的紧密结合，并同步展开。上机实验的内容以具体的工程案例为基础，通过启发式引导，激发学生使用在课堂讲授中获得的知识和方法解决实际扩展功能需求。这样的设计有助于学生深入理解理论知识的应用，促使学生在实际情境中灵活运用所学概念。通过实验，学生不仅从理论上掌握联合试验系统的设计与开发方法，还能够培养实际动手能力，提高在工程实践中的应变和解决问题的能力。

（三）坚持学以致用的教学思想

在教学环节中，以解决联合试验系统的设计与开发问题为目标，注重强化与联合试验技术相关的多个知识领域，包括分布式仿真、试验设计方法和联合试验体系结构等。该部分学以致用的重点在于帮助学生在这一领域内完善知识体系结构，建立学习—理解—应用—掌握—再应用的循环学习模式。

教学设计中强调引导学生以应用所学技术解决实际问题为出发点（如图1）。在教学过程中注重激发学生的主观能动性，鼓励学生积极参与问题解决的过程，以此提升整体教学质量。学生将有机会通过实践经验深化对课程内容的理解，从而更好地掌握知识和技能。此外，注重将教学与实际应用场景相结合，使学生在真实环境中能够更好地运用所学知识，培养学生在联合试验系统设计与开发领域的实际应用能力。

三、“联合试验技术”课程的教学设计研究

“联合试验技术”课程的总体设计涵盖四个章节，系统阐述了分布式仿真、试验设计方法及联合试验体系结构等相关概念、理论和方法，可使学生能够全面理解联合试验技术的内涵。在课程中采用同步进行联合试验系统构建与运行实验的方式，旨在确保实验内容与讲授内容紧密结合、同步推进，从而使学生能够熟练掌握使用CERTI、H-JTP等相关工具软件进行联合试验系统构建与运行的技能，真正做到学以致用。

为更好地整合科研成果应用实例、知识体系教学和实验，从授课经验出发，将科研成果应用实例、知识体系教学和实验的课程内容分配比例设计为2∶3∶1，旨在平衡理论学习、实践应用和科研应用的重要性，确保学生在课程学习过程中既能够深入理解科学理论，又能够通过实验实际运用所学知识。

联合试验技术知识体系的教学从试验与实验的概念入手，讲述联合试验的定义和特征，介绍联合试验技术的用途。围绕当前研究热点，重点阐述联合试验技术的主要发展方向。再通过分布式仿真技术发展历程讲述基于分布式仿真的联合试验技术，重点要求学生理解分布式交互仿真DIS、仿真与建模高层体系结构HLA等核心理念。在此基础上，讲述HLA运行支撑环境RTI的组成结构和使用方法，其中重点对联合试验设计方法的相关概念进行阐述，接着按照能力试验方法分别介绍联合试验系统需求分析规范化方法和以需求分析结果为基础的联合试验系统设计过程，应用设计方法建立联合试验体系结构，分析联合任务环境JME，讲述联合试验体系结构TENA的组成和运行原理，介绍TENA对象模型原理和典型实例，阐述TENA中间件运行原理。

在教学过程中将团队新的及最具有代表性的科研成果融入其中。例如，向学生讲述联合试验技术涉及的主要技术领域内容时以科研团队多年积累的联合试验结构H-JTP为例，介绍目前联合试验技术在国内外的应用情况时，着重介绍科研团队实际工程案例——分布式联合试验系统，并结合动画播放对系统进行深入的解析。简述HLA的管理服务时，可从一个多部雷达实现对某导弹飞行过程监测的场景，强调对象实例所有权管理的必要性，进而引出所有权管理服务的定义。讲述基于H-JTP的试验系统设计过程时，根据H-JTA联合试验结构，讲述联合试验体系的组成，介绍其中关于逻辑靶场和试验方案的概念和试验系统的实现方法，从资源建模、构建逻辑靶场、编辑试验方案、制订采集计划、试验运行控制等方面详细介绍试验系统的实现过程。

结语

在复杂装备试验领域的人才培养中，“联合试验技术”是一门关键课程。本文深入分析当前教学面临的理论与工程融合难点，凸显了“以研促学”理念的重要性，引入了研学用并行的教学模式，通过实验和科研成果的融入，全方位提升了学生对联合试验技术的理解和实践能力。研学用并行模式指导下的教学设计中，科研成果的融入不仅丰富了教学内容，更为学生提供了新的科研前沿，培养了学生的创新思维和解决实际问题的能力，工程实验的引入为学生提供了理论知识与实际需求相结合的平台，强化了理论联系实际的能力。研学用并行的教学模式以其多角度的教学方式，有利于激发学生对于课程的浓厚兴趣，能够提高学生对复杂技术内容的理解深度。