吳迪　雷磊

摘要：分析了《雷達成像技術(shù)》課程的特點以及該該課程在提高教學質(zhì)量中存在的難點，并針對這些問題，提出了幾點思考性建議。主要包括第一節(jié)課的安排、課堂互動討論、加強實驗環(huán)節(jié)、定期綜合實踐和理論升華、引導創(chuàng)新五個方面。這五個點相互聯(lián)系、互為補充，可以有效發(fā)揮教師的主導作用和調(diào)動學生學習的主觀能動性。教學實踐結(jié)果表明，這些建議能夠有效提高了教學質(zhì)量，在培養(yǎng)學生的思維能力、實踐能力和創(chuàng)新能力方面均取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：教學方法；雷達成像技術(shù)；創(chuàng)新能力

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）01-0086-02

1 概述

近年來，我國國防事業(yè)快速發(fā)展，雷達信號處理領(lǐng)域人才需求不斷增加。因此，為以雷達研究、生產(chǎn)為主要任務(wù)的國防單位培養(yǎng)優(yōu)秀人才成為了許多高校的一項緊迫任務(wù)。在眾多雷達技術(shù)中，成像技術(shù)將傳統(tǒng)雷達中的“點”擴展為了二維圖像，使雷達具備了如同光學照相機一樣的測繪功能，是雷達技術(shù)發(fā)展的里程碑[1]。因此，近二十年內(nèi)我國多家研究單位紛紛展開了相關(guān)研究，極大地推動了此項技術(shù)的發(fā)展。在這種背景下，許多高校紛紛開設(shè)了《雷達成像技術(shù)》這一具有鮮明國防特色的專業(yè)課程。該課程主要內(nèi)容為合成孔徑雷達（SAR）成像所涉及的原理、數(shù)據(jù)采集、信號處理等，通過這一課程的學習，可以使學生初步掌握SAR這一體制雷達的基本原理以及常用的信號處理方法，為進行深入的研究打下基礎(chǔ)。

《雷達成像技術(shù)》課程體系的內(nèi)容主要包括匹配濾波器技術(shù)、合成孔徑原理、雷達成像原理、雷達成像算法等幾部分[2，3]。在雷達成像的教學和研究中，合成孔徑原理以及雷達成像原理具有專業(yè)性、理論性強的特點[4]，需要學生不僅具有扎實的信號處理基礎(chǔ)，還需了解雷達原理的部分內(nèi)容，這一點也是很多學生在該課程學習過程中信心不足的原因；同時、各種雷達成像算法涉及的信號處理流程極為復(fù)雜，抽象性很強，學生難以全面掌握該項技術(shù)。因此，作者在該課程教學實踐的基礎(chǔ)上，提出了五點提高教學質(zhì)量的建議，包括第一節(jié)課的安排、課堂互動討論、加強實驗環(huán)節(jié)、定期綜合實踐和期末理論升華，這五點建議相互補充、能夠達到推進學生對雷達成像技術(shù)的理解，并最終運用該項技術(shù)的教學目的。

2 《雷達成像技術(shù)》教學實踐存在的問題

作者在該課程的教學實踐過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有《雷達成像技術(shù)》課程的教學環(huán)節(jié)存在以下問題：

1） 學生學習興趣不高。

“雷達”一詞所帶有的濃厚軍事、國防色彩使得該課程具備很強的專業(yè)性，且雷達與無線通信課程中手機、對講機等事物相比，生活中并不常見；加之飛機、衛(wèi)星等遙不可及的雷達搭載平臺，使得學生覺得該課程和自己的生活相距甚遠，容易產(chǎn)生“不知為何為學”的觀點，直接導致學習興趣下降。

2） 學生處于被動接受知識狀態(tài)，易產(chǎn)生厭學情緒。

當前《雷達成像技術(shù)》課程的課堂教學，仍然以傳統(tǒng)的教師講授的為主，學生處于被動接受知識與理論的狀態(tài)。然而，雷達成像自身就是一項理論性極強的技術(shù)，如進行雷達回波信號建模和雷達成像算法部分內(nèi)容講解時，不可避免地要遇到大量數(shù)學推導，當整版枯燥的數(shù)學公式擺在學生面前時，厭學情緒自然容易滋生。此外，由于該課程理論前后聯(lián)系緊密，環(huán)環(huán)相扣，一個環(huán)節(jié)學的不扎實，就會直接造成此后內(nèi)容理解的困難。這些都會再次降低學生學習的興趣與積極性，導致教學效果下降。

3） 課堂內(nèi)容陳舊，顯著落后于學科前沿科技。

當前《雷達成像技術(shù)》選用教材中大部分內(nèi)容的共同特點即為技術(shù)成熟但理論陳舊，如80年代提出經(jīng)典RD成像算法，90年代提出的Chirp-scaling成像算法等。事實上，雷達成像在學術(shù)界一直是近年來的熱門技術(shù)，許多新算法、新概念層出不窮。對雷達成像及雷達信號處理領(lǐng)域?qū)W科前沿技術(shù)缺乏了解，直接導致了學生創(chuàng)新思維不活躍，難以突破現(xiàn)有理論，獲得創(chuàng)新性的成果。

3 提高《雷達成像技術(shù)》教學質(zhì)量的五點建議

針對上節(jié)提出問題，作者在該課程教學實踐的基礎(chǔ)上，提出了五點提高該課程教學質(zhì)量的建議。

3.1 上好第一節(jié)課，充分激發(fā)學生興趣

與其他傳統(tǒng)課程相比，《雷達成像技術(shù)》的第一節(jié)課尤為重要，是建立學生學習信心、培養(yǎng)興趣、激發(fā)熱情地關(guān)鍵一步。針對該課程專業(yè)性極強、內(nèi)容抽象的特點，授課者應(yīng)在第一節(jié)課安排具有極強沖擊甚至震撼效果的內(nèi)容。與其照本宣讀地介紹SAR的分辨率能夠達到哪個數(shù)量級，不如直接給學生展示一些高分辨率SAR圖像，如圖1所示的SAR圖像，且所展示的圖像最好是授課者自己的科研成果。由于現(xiàn)階段國內(nèi)高校這一課程的教學者絕大多數(shù)同時為SAR技術(shù)的研究者，故這一步并不難完成。同時，授課者要善用比喻與類比，將雷達、雷達成像過程與日常生活中的事物巧妙聯(lián)系起來，如，將雷達成像與光學照相機作對比，從各個指標進行比較，最終得出“雷達是一個很昂貴的高分辨率照相機”結(jié)論，通過這種方式可以逐步揭開雷達神秘的面紗，拉近與廣大在校學生之間的距離。

圖1 雷達圖像

3.2 課堂互動討論

《雷達成像技術(shù)》課程的學習重點是雷達成像過程的理解，雷達成像算法的掌握及應(yīng)用，在課堂教學過程中，學生厭學心理的主要來源即為大量的理論分析、數(shù)學公式推導。因此，如何改變原有的學生被動接受模式，避免填鴨式授課，讓學生真正參與到知識的傳播中來，是授課者提高課堂質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。作者認為，教師的講授時間不應(yīng)占據(jù)整個課時，應(yīng)適當在每節(jié)課留一些時間給學生，如在上課的前10分鐘，讓一些學生通過講解的方式引導大家復(fù)習與總結(jié)，這樣即可以鞏固之前所學知識，同時對新的知識也起到預(yù)習的作用。此外授課過程中的節(jié)奏也要合理把握，盡量采用一些巧妙的方式避免連續(xù)不斷的講解和大量板書，同時，要及時的針對復(fù)雜內(nèi)容提出一些具有啟發(fā)效果的問題讓學生回答，這樣既能夠讓學生更深入理解內(nèi)容，又能夠達到集中注意力的目的。

此外，在每一部分知識點學習結(jié)束后，應(yīng)安排一節(jié)專門的討論課。由教師確定主要議題，但要以學生為主角，自由發(fā)言，談對課程的理解，分享新觀點。教師最后對學生發(fā)言進行評論，梳理該部分內(nèi)容的核心理論、關(guān)鍵技術(shù)，從而實現(xiàn)進一步加深學生理解的目的。

3.3 加強實驗環(huán)節(jié)

由于課堂教學側(cè)重于理論理解，屬于“紙上談兵”階段，學生對課程知識的認識很容易隨著時間的推移而慢慢消退，難以轉(zhuǎn)化為實用的技術(shù)。因此，作者認為，實驗環(huán)節(jié)是該課程的重中之重，教學者應(yīng)給予足夠重視。受一些條件的限制，目前該課程的實驗基本以點目標的仿真為主，即在MATLAB軟件平臺上，將仿真的雷達回波數(shù)據(jù)通過成像算法變?yōu)榍逦狞c目標。針對這一方法，作者認為可以采取兩點改革。第一，實驗平臺完全可以不拘泥于MATLAB，而是讓學生自己選擇熟悉、感興趣、擅長的平臺，如C平臺，IDL平臺等，這樣可以充分發(fā)揮學生自身的特長，提高效率；第二，點目標仿真的模式雖然能夠很嚴謹?shù)尿炞C成像算法，但適當?shù)募右恍﹫鼍胺抡?，會更有利于學生學習興趣的提高，在條件允許時，授課者如果能夠提供一些實測的SAR數(shù)據(jù)，讓學生通過自己的努力得到真實雷達圖像，顯然對學生自身的提高更為有利。

3.4 定期綜合實踐

“實踐是檢驗真理的唯一標準”。經(jīng)過一段時間的學習后，學生雖然能夠?qū)Ω鞣N雷達成像算法較為熟悉，但對整個雷達成像理論的物理過程仍缺乏完整、深入的認識。學生們往往無法確定各類成像算法之間的本質(zhì)聯(lián)系、算法性能之間的差異、具體的算法的應(yīng)用條件等，更不用說自己去設(shè)計成像處理流程了。因此，必須通過實踐強化，加強學生對成像技術(shù)理解，實現(xiàn)理論到技術(shù)的真正轉(zhuǎn)化，使學生具備自主設(shè)計成像信號處理流程的能力。授課者可設(shè)定成像所需達到的性能指標（如分辨率、運算效率等）以及雷達系統(tǒng)指標（如載頻、脈沖重復(fù)頻率等），讓學生自己選擇與設(shè)計成像算法，并將不同學生算法所得結(jié)果進行對比討論，從而使學生對各種算法的優(yōu)勢與缺陷印象更為深刻，對雷達成像理論理解更為全面。

3.5 升華理論，引導創(chuàng)新

經(jīng)過一個學期的學習，學生對雷達成像技術(shù)有了一個比較深入的理解。但是，由于國防科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，雷達成像課程所授知識已近顯著落后于學科前沿。為了讓學生了解學術(shù)前沿，學期末時，應(yīng)指導學生撰寫一份該課程的技術(shù)報告。其中，調(diào)研、查新過程應(yīng)由教師進行指導，使學生能夠獲取大量最新資料。此后，應(yīng)引導學生對資料進行總結(jié)歸納，并闡述自己的認識和理解。對于在學習中表現(xiàn)出很強創(chuàng)新能力、對理論有獨特見解的學生，還可以進一步指導他們撰寫相關(guān)學術(shù)論文，申請相關(guān)專利，促進本學科的發(fā)展。

4 結(jié)束語

本文針對《雷達成像技術(shù)》教學過程中存在的若干問題展開研究，結(jié)合作者自身教學實踐，提出了五點提高該課程教學質(zhì)量的建議。實踐結(jié)果表明，建議中的方法不僅能夠顯著提高學生對該課程的理解程度，改善學習效果，還能夠引導創(chuàng)新，為學科的長久發(fā)展提供基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] D. A. Ausherman， A. Kozma，et al.Developments in radar imaging [J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，1984，20（4）：363-399.

[2] 劉永坦.雷達成像技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1999.

[3] 保錚，邢孟道，等.雷達成像技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[4] I. G. Cumming， Frank H. Wong.合成孔徑雷達成像-算法與實現(xiàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.