国防生卓越工程专业的实验条件建设
吕波+张宏伟+马俊涛+梁四洋+史林
[摘 要]未来战争是高科技信息化的战争，按照强军目标、战斗力标准要求，军队院校在卓越工程师培养方面必须充分利用各类信息化技术和手段，开发和建设各类综合性实验室和实验设备，进一步完善教学条件，丰富教学手段，提高教学效果。实验教学改革作为卓越工程师人才培养教学改革的重要一环，在提高人才培养质量方面将具有显著的军事效益。
[关键词]实验室建设；实践教学；卓越计划；国防生
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）04-0038-02
2013年教育部和总参谋部、总政治部、总后勤部、总装备部联合下发《关于实施国防生卓越工程师教育培养计划的通知》，确定从2013年起选拔优秀国防生实施卓越工程师教育培养计划（下称“卓越计划”）。该计划旨在通过普通高校与军队单位的联合培养，集成利用军地优质培养资源，提升国防生军事工程能力和实践创新能力，加紧培养高层次工程技术后备力量。
卓越计划实行“3+1”培养模式，前3年在地方普通高校进行学习，第4年到军队院校、科研单位、新装备部队或武器装备生产企业进行军事工程实践教育。军械工程学院的雷达工程专业从2013年起首批承担国防生卓越工程师的“+1”培养任务。由于国防生卓越工程师培养十分重视学员的实践动手能力和创新能力，我院在国防生一年期培养中，增加了开放实验、科研小组、综合演练、部队实习、参观见习等形式多样的实践教学环节，大大提高了国防生卓越工程师的实践创新能力。实践实验环节对培养学员的动手能力，分析问题、解决问题的能力，正确的思维方法以及严谨的工作作风等方面起到不可替代的作用，是提高学员创新能力的重要途径。[1]
一、现有实验条件的现状
实验室是军队院校培养创新型军事人才和开展科学研究的重要场所，通过开设各类验证性、设计性实验，可以大幅提高学员的动手能力和解决工程实际问题的能力，加深学员对所学理论知识的理解，达到举一反三、活学活用的效果。然而，现有的实验系统应用于国防生卓越计划会存在以下突出问题。
（一）开设实验种类单一，综合性、系统性不强
目前，我院已建的实验室多是为某一课程服务，一套实验设备仅适用于该课程的某些章节，开设实验的目的是验证课堂上所学的基础理论。这些基础理论在后续的专业课中多有应用，而且是多个基础理论和技术的综合应用，但现有实验系统由于功能过于专一，无法满足专业课开展设计性和开放性实验的需求。比如，“微波技术与天线实验室”开设的微波放大器、频率综合、天线方向图测量等实验，基本上都是围绕教材上的理论知识展开，没有考虑该技术在实际雷达系统中的应用情况，更没有考虑与该技术相关联的其他技术，创新性、设计性、开放性和系统性不够，导致卓越计划学员的实验与其他层次学员实验教学内容区别不大、针对性不强。[2]
（二）实验内容针对基础理论，与装备衔接不够紧密
根据国防生卓越计划的培养目标，开设的实验并不仅仅是完成理论验证，更多的是体现在实践创新能力的培养方面。现有实验室开设的实验以通用性实验为主，完全没有装备背景。这些实验系统主要用于理解基本概念、基本理论，其采用的技术也较为传统，而新雷达装备中使用的技术和手段却鲜有体现。所以，现有实验内容与装备技术现状衔接不紧密，不适合于卓越工程师的培养。
（三）实验设备陈旧，无法代表雷达装备的发展现状
我军武器装备在进入21世纪后，特别是最近十年，出现了一个飞速发展的阶段，新技术不断使用，新装备不断列装，部队暂时性的出现了装备等人才的情况。因而通过国防生卓越计划的实施为部队输送急需的高科技人才显得尤为重要。但是在卓越计划的实验教学方面，很多的实验设备是上世纪末开发和研制的，所采用的技术体制只能反映20世纪80、90年代的雷达发展水平，根本无法反映近十年来雷达技术的发展现状。因此，使用这样的实验设备开展教学，难以满足卓越工程师学员的教学需求，更不能满足学员实践创新能力培养的要求。
（四）实验组织形式单一，无法充分激发学员创造性
目前国防生卓越计划下的实验组织形式仍然采用传统的模式：教员首先讲解实验目的，介绍所需的仪器设备，告诉学员实验的方法和步骤，然后学员根据老师的指导进行实验验证。由于实验方法已定，提供的仪器设备有限，学员无从思考和创新，只能按照既定的实验路线执行。这种传统的实验组织形式，对于老师来说比较容易掌控进度，便于对学员进行辅导，但是对于学员来说，由于方法固定，结果已知，实验探索的兴趣便荡然无存，实验变成了一个枯燥的任务。有些学员即使课上没有完成实验，也会根据已知的实验结果编写实验报告，完成形式上的实验。因此，传统的实验组织形式，大大限制了学员的创造力、想象力，导致实验教学质量不高。
二、针对国防生卓越计划的新型实验室建设
实验是验证、巩固和补充课堂讲授知识的必要环节。建立完善的实验教学体系，对创新型人才的成长是十分重要的。针对我院国防生卓越工程师人才培养的新任务、新需求，新建和扩建新型实验室显得尤为迫切。随着新人才培养方案的论证，一批新型综合实验室逐步提上建设日程。
（一）开设实验多样化，丰富卓越计划教学手段和模式
新型实验室既开设验证性实验，又开设设计性实验，另外特别开设与部队训练、装备维护和修理等紧密结合的实验。开发和研制雷达分系统示教系统，配备通用测试仪器、雷达便携式检测设备、综合性能测试设备，完成对雷达发射机功率、接收机灵敏度、接收机噪声系数、馈线驻波系数、动目标改善因子等主要技术指标的测试，强化学员对装备性能测试原理的理解，对设备仪器的使用，对测试数据的分析，提高装备性能测试的技能。注重与部队装备技术保障工作紧密结合，提高实践教学的针对性，依据质量检测要求和完好性标准，开展装备技术检查，确定装备的技术状态和质量等级。
（二）实验内容紧贴装备现状，真正做到学以致用
建设由各装备模拟训练器组成的模拟训练资源，开放给学员使用，用于战斗操作模拟训练；建设由装备分系统部组件组成实装训练资源，学员自己动手操作，掌握部组件结构、工作原理和维护保养方法；建设由装备整机模拟维修训练系统组成的维修训练资源，用于装备虚拟维修训练。新型实验室可以进行雷达原理与系统课程、雷达信号处理课程的演示实验，开展雷达装备构造原理、操作使用、技术检查、维护保养、装备修理、性能测试等内容的学习和训练，全面培养学员雷达装备保障技能以及装备管理、组训和保障指挥能力，为培养“精技术、会管理、能指挥”的新型装备保障人才提供教学环境和条件保障。
（三）实验实施开放化，变被动接受为主动理解
改变以往以教员为主体的集中灌输式的实验教学方式，放手让学员独立进行实验，以最大限度发挥学员在实验教学中的积极性与创造性，建立了以学员为主体、以教员为主导的开放式新装备实验教学创新体系。[3]比如，在数字信号处理课程中开设离散时间信号与系统的分析、离散时间系统的频率响应、离散傅立叶变换（DFT）、快速傅立叶变换（FFT）、数字滤波器设计等实验，在雷达信号处理课程中开设线性调频信号产生及脉冲压缩实验、动目标显示应用开发实验、动目标检测技术实验、恒虚警处理和杂波图处理实验、数字波束形成实验等，在雷达原理与系统课程中开设数字上变频实验、数字下变频实验、雷达信号处理机实验、雷达数据处理机及终端演示实验等。开设的这些实验均可编程控制，学员利用已学知识，编程实现数字信号处理、雷达信号处理、雷达信号收发、雷达数据处理和显示的全过程。这样，实验的灵活性强，学员的自主性、创造性就得到了充分体现。
（四）设计与开发功能
新建实验室不仅能完成原理性验证实验，还可以为卓越计划中的学员培养提供先进的仪器设备和坚实的技术支持，从而保证对专业前沿的跟踪，为培养高素质人才奠定基础。但是，实验室建设不能完全走“高端”路线，比如纯粹依赖采购和进口，配备安捷伦、罗德与施瓦茨、艾法斯、安立等公司生产的精密高端仪器设备，这种建设模式必然成本昂贵。由于进口设备本身操作复杂，使用条件苛刻，不太适合开展“人多手杂”的实验教学。为此，应该把学院已有的科研成果改造、升级、综合，做成方便操作、低成本的开放性、设计性的实验设备，教员还可带领学员开展实验设备的研制和开发，不断丰富实验设备，满足“装备部件级”实验和“系统级”实验的设备需求。通过改造旧设备，开发新设备，既锻炼了学员的实践创新能力，又不断的充实了实验教学内容。
三、结论
未来战争是高科技信息化的战争，按照强军目标、战斗力标准要求，军队院校在卓越工程师培养方面必须充分利用各类信息化技术和手段，开发和建设各类综合性实验室和实验设备，进一步完善教学条件，丰富教学手段，提高教学效果。实验教学改革作为卓越工程师人才培养教学改革的重要一环，在提高人才培养质量方面将具有显著的军事效益。
[ 注 释 ]
[1] 韩兆福，徐伟勤，王超勇，等.加强新装备实验教学研究[J].实验室研究与探索，2004（12）：170-173.
[2] 郭恒毅，李素梅，李春艳，等.装备电气系统维修实验教学改革浅探[J].中国教育技术装备，2012（6）：116-117.
[3] 仲启媛，黄志祥，张志利.加强军校实验室建设，促进任职教育发展[J].实验科学与技术，2013（2）：163-165.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]未来战争是高科技信息化的战争，按照强军目标、战斗力标准要求，军队院校在卓越工程师培养方面必须充分利用各类信息化技术和手段，开发和建设各类综合性实验室和实验设备，进一步完善教学条件，丰富教学手段，提高教学效果。实验教学改革作为卓越工程师人才培养教学改革的重要一环，在提高人才培养质量方面将具有显著的军事效益。
[关键词]实验室建设；实践教学；卓越计划；国防生
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）04-0038-02
2013年教育部和总参谋部、总政治部、总后勤部、总装备部联合下发《关于实施国防生卓越工程师教育培养计划的通知》，确定从2013年起选拔优秀国防生实施卓越工程师教育培养计划（下称“卓越计划”）。该计划旨在通过普通高校与军队单位的联合培养，集成利用军地优质培养资源，提升国防生军事工程能力和实践创新能力，加紧培养高层次工程技术后备力量。
卓越计划实行“3+1”培养模式，前3年在地方普通高校进行学习，第4年到军队院校、科研单位、新装备部队或武器装备生产企业进行军事工程实践教育。军械工程学院的雷达工程专业从2013年起首批承担国防生卓越工程师的“+1”培养任务。由于国防生卓越工程师培养十分重视学员的实践动手能力和创新能力，我院在国防生一年期培养中，增加了开放实验、科研小组、综合演练、部队实习、参观见习等形式多样的实践教学环节，大大提高了国防生卓越工程师的实践创新能力。实践实验环节对培养学员的动手能力，分析问题、解决问题的能力，正确的思维方法以及严谨的工作作风等方面起到不可替代的作用，是提高学员创新能力的重要途径。[1]
一、现有实验条件的现状
实验室是军队院校培养创新型军事人才和开展科学研究的重要场所，通过开设各类验证性、设计性实验，可以大幅提高学员的动手能力和解决工程实际问题的能力，加深学员对所学理论知识的理解，达到举一反三、活学活用的效果。然而，现有的实验系统应用于国防生卓越计划会存在以下突出问题。
（一）开设实验种类单一，综合性、系统性不强
目前，我院已建的实验室多是为某一课程服务，一套实验设备仅适用于该课程的某些章节，开设实验的目的是验证课堂上所学的基础理论。这些基础理论在后续的专业课中多有应用，而且是多个基础理论和技术的综合应用，但现有实验系统由于功能过于专一，无法满足专业课开展设计性和开放性实验的需求。比如，“微波技术与天线实验室”开设的微波放大器、频率综合、天线方向图测量等实验，基本上都是围绕教材上的理论知识展开，没有考虑该技术在实际雷达系统中的应用情况，更没有考虑与该技术相关联的其他技术，创新性、设计性、开放性和系统性不够，导致卓越计划学员的实验与其他层次学员实验教学内容区别不大、针对性不强。[2]
（二）实验内容针对基础理论，与装备衔接不够紧密
根据国防生卓越计划的培养目标，开设的实验并不仅仅是完成理论验证，更多的是体现在实践创新能力的培养方面。现有实验室开设的实验以通用性实验为主，完全没有装备背景。这些实验系统主要用于理解基本概念、基本理论，其采用的技术也较为传统，而新雷达装备中使用的技术和手段却鲜有体现。所以，现有实验内容与装备技术现状衔接不紧密，不适合于卓越工程师的培养。
（三）实验设备陈旧，无法代表雷达装备的发展现状
我军武器装备在进入21世纪后，特别是最近十年，出现了一个飞速发展的阶段，新技术不断使用，新装备不断列装，部队暂时性的出现了装备等人才的情况。因而通过国防生卓越计划的实施为部队输送急需的高科技人才显得尤为重要。但是在卓越计划的实验教学方面，很多的实验设备是上世纪末开发和研制的，所采用的技术体制只能反映20世纪80、90年代的雷达发展水平，根本无法反映近十年来雷达技术的发展现状。因此，使用这样的实验设备开展教学，难以满足卓越工程师学员的教学需求，更不能满足学员实践创新能力培养的要求。
（四）实验组织形式单一，无法充分激发学员创造性
目前国防生卓越计划下的实验组织形式仍然采用传统的模式：教员首先讲解实验目的，介绍所需的仪器设备，告诉学员实验的方法和步骤，然后学员根据老师的指导进行实验验证。由于实验方法已定，提供的仪器设备有限，学员无从思考和创新，只能按照既定的实验路线执行。这种传统的实验组织形式，对于老师来说比较容易掌控进度，便于对学员进行辅导，但是对于学员来说，由于方法固定，结果已知，实验探索的兴趣便荡然无存，实验变成了一个枯燥的任务。有些学员即使课上没有完成实验，也会根据已知的实验结果编写实验报告，完成形式上的实验。因此，传统的实验组织形式，大大限制了学员的创造力、想象力，导致实验教学质量不高。
二、针对国防生卓越计划的新型实验室建设
实验是验证、巩固和补充课堂讲授知识的必要环节。建立完善的实验教学体系，对创新型人才的成长是十分重要的。针对我院国防生卓越工程师人才培养的新任务、新需求，新建和扩建新型实验室显得尤为迫切。随着新人才培养方案的论证，一批新型综合实验室逐步提上建设日程。
（一）开设实验多样化，丰富卓越计划教学手段和模式
新型实验室既开设验证性实验，又开设设计性实验，另外特别开设与部队训练、装备维护和修理等紧密结合的实验。开发和研制雷达分系统示教系统，配备通用测试仪器、雷达便携式检测设备、综合性能测试设备，完成对雷达发射机功率、接收机灵敏度、接收机噪声系数、馈线驻波系数、动目标改善因子等主要技术指标的测试，强化学员对装备性能测试原理的理解，对设备仪器的使用，对测试数据的分析，提高装备性能测试的技能。注重与部队装备技术保障工作紧密结合，提高实践教学的针对性，依据质量检测要求和完好性标准，开展装备技术检查，确定装备的技术状态和质量等级。
（二）实验内容紧贴装备现状，真正做到学以致用
建设由各装备模拟训练器组成的模拟训练资源，开放给学员使用，用于战斗操作模拟训练；建设由装备分系统部组件组成实装训练资源，学员自己动手操作，掌握部组件结构、工作原理和维护保养方法；建设由装备整机模拟维修训练系统组成的维修训练资源，用于装备虚拟维修训练。新型实验室可以进行雷达原理与系统课程、雷达信号处理课程的演示实验，开展雷达装备构造原理、操作使用、技术检查、维护保养、装备修理、性能测试等内容的学习和训练，全面培养学员雷达装备保障技能以及装备管理、组训和保障指挥能力，为培养“精技术、会管理、能指挥”的新型装备保障人才提供教学环境和条件保障。
（三）实验实施开放化，变被动接受为主动理解
改变以往以教员为主体的集中灌输式的实验教学方式，放手让学员独立进行实验，以最大限度发挥学员在实验教学中的积极性与创造性，建立了以学员为主体、以教员为主导的开放式新装备实验教学创新体系。[3]比如，在数字信号处理课程中开设离散时间信号与系统的分析、离散时间系统的频率响应、离散傅立叶变换（DFT）、快速傅立叶变换（FFT）、数字滤波器设计等实验，在雷达信号处理课程中开设线性调频信号产生及脉冲压缩实验、动目标显示应用开发实验、动目标检测技术实验、恒虚警处理和杂波图处理实验、数字波束形成实验等，在雷达原理与系统课程中开设数字上变频实验、数字下变频实验、雷达信号处理机实验、雷达数据处理机及终端演示实验等。开设的这些实验均可编程控制，学员利用已学知识，编程实现数字信号处理、雷达信号处理、雷达信号收发、雷达数据处理和显示的全过程。这样，实验的灵活性强，学员的自主性、创造性就得到了充分体现。
（四）设计与开发功能
新建实验室不仅能完成原理性验证实验，还可以为卓越计划中的学员培养提供先进的仪器设备和坚实的技术支持，从而保证对专业前沿的跟踪，为培养高素质人才奠定基础。但是，实验室建设不能完全走“高端”路线，比如纯粹依赖采购和进口，配备安捷伦、罗德与施瓦茨、艾法斯、安立等公司生产的精密高端仪器设备，这种建设模式必然成本昂贵。由于进口设备本身操作复杂，使用条件苛刻，不太适合开展“人多手杂”的实验教学。为此，应该把学院已有的科研成果改造、升级、综合，做成方便操作、低成本的开放性、设计性的实验设备，教员还可带领学员开展实验设备的研制和开发，不断丰富实验设备，满足“装备部件级”实验和“系统级”实验的设备需求。通过改造旧设备，开发新设备，既锻炼了学员的实践创新能力，又不断的充实了实验教学内容。
三、结论
未来战争是高科技信息化的战争，按照强军目标、战斗力标准要求，军队院校在卓越工程师培养方面必须充分利用各类信息化技术和手段，开发和建设各类综合性实验室和实验设备，进一步完善教学条件，丰富教学手段，提高教学效果。实验教学改革作为卓越工程师人才培养教学改革的重要一环，在提高人才培养质量方面将具有显著的军事效益。
[ 注 释 ]
[1] 韩兆福，徐伟勤，王超勇，等.加强新装备实验教学研究[J].实验室研究与探索，2004（12）：170-173.
[2] 郭恒毅，李素梅，李春艳，等.装备电气系统维修实验教学改革浅探[J].中国教育技术装备，2012（6）：116-117.
[3] 仲启媛，黄志祥，张志利.加强军校实验室建设，促进任职教育发展[J].实验科学与技术，2013（2）：163-165.
[责任编辑：钟 岚]
