雷达故障快速检修训练方法研究

　　当前，军队对装备经费投入大幅提升，基层雷达兵部队装备日新月异，更新换代速度、数量大大增加。在此大背景下，院校教学必须紧跟部队实战需求，摸索一套新的训练方法，使学员和装备保障技术人员快速成长，以满足部队岗位任职能力和作战需求。

　　1 军校雷达装备教学现状和部队实战需求分析

　　当前，院校新装备的技术保障、人才高效训练一直是个难题。对于如何提高雷达装备教学的效率和质量，近年来总结的一些教学方法和模式值得借鉴。文献[1]提出理实一体化教学模式，强调了理论与实践如何有机结合，并给出了实践教学的具体步骤和案例；文献[2-3]中都提出系列化雷达联合组训装备教学模式，对同一系列不同型号装备以新装备教学为主、老装备教学为辅，并增加装备学习的一般方法和规律等教学内容；文献[4-5]提出以开放式和虚拟现实技术为支撑的雷达装备教学模式，核心是完成雷达装备教员和学员在教学活动中角色的转变，拓展了教学的内容、平台、过程；文献[6]提出了基于认知心理学和人本主义理论的雷达故障维修案例教学法，可活跃教学气氛、提升学员积极性。运用以上给出的方法，可以使学员既掌握知识又培养思维，达到增强动手能力和创新能力的目的，在一定程度上解决了人多机少的现实问题，提高了训练效率和质量。

　　从目前对雷达装备教学方法的研究内容来看，普遍向传统教学方法外围拓展，而传统教学方法始终是教学的基础和根本，不可或缺，但对其内部资源优化组合运用、纵深拓展的研究较少。例如，对外围拓展平台的方法，模拟训练、双现场、虚拟现实技术支撑等应用效果较好，但开发软、硬件及推广时间长、效费比较低；对外围拓展内容的方法，系列化雷达联合组训装备教学模式内容丰富，但对装备数量要求较高；基于认知心理学和人本主义理论的雷达故障维修案例教学法，可提升学员对装备学习的热情，但心理和人本因素的影响和渗透周期长、可操作性不强。在当前的现实条件下，以上方法都难以快速适应部队和实战需求。

　　部队当前实战化的需求是：①装备保障要求越来越高，雷达新装备技术、原理比较复杂，图纸、连接关系不易掌握，维修保障效率低下，要在实战情况下做到排除故障"快速、准确、合理"难度较大；②装备保障人才培训机制模式相对滞后，人员培训周期长、效费比低，培训结果通常存在"通而不精、会而不熟"的尴尬局面。因此，院校要从雷达装备保障人才培训组织模式和人才实战检修效果2个方面，贴近部队实战化需求，实现教学方法手段创新，完成实战化教学改革问题研究。

　　2 基于信号流程的雷达故障快速检修训练方法

　　2.1 基本思想

　　1） 以人为本。将以人为本作为核心指导思想贯穿始终，发挥出人的主观能动性，充分调动学员学习积极性，强调学员的主体作用和教员的主导作用。

　　2）贴近实战。通过调研收集基层雷达兵部队常见雷达故障，并研究其维修保障人员对故障的检修流程，结合教学需求，编写典型故障库、总结维修流程，为实现"军队训练要向实战靠拢、院校教学要向部队靠拢"的总要求打下良好基础。

　　3） 立足现有。充分利用已有的教学资源，包括雷达装备、仪器仪表、教材、技术（使用）说明书、维修图册、多媒体资料和模拟训练平台等，不额外增加其它装备、设备及费用，针对传统教学方法，完成教学训练及纵深拓展研究工作。

　　4） 教研并行。为提升研究效率，根据教学时间节点，制定合理的研究计划，在完成教学任务的同时，使学员间接参与课题研究，达到事半功倍的效果。

　　5） 资源优化。将已有的、内容复杂多元的、数量庞大的教学资源通过信号流程图自然、有机地组织在一起，将一些视频、音频、图片、文本等素材，根据典型故障检修需要，分类优化处理，编辑成多媒体课件。

　　6） 流程优化。以形象直观的信号流程为基础，将雷达故障检修思路优化，使检修过程明晰化、流程化；将教学组织过程优化，使教学易操作、可控性强、效率高，呈现出一种开放的、发散的、交互式的和探索式的学习环境。

　　7）提升效益。按照以上 6 点实施，雷达装备课的课堂教学信息量将更加饱满、结构更加紧凑、内容更易理解；课外时间也可以有效利用，由于本教学方法的操作性较强，在教员带领学员掌握总体操作流程，熟悉教学要素后，以典型故障为案例，在课外复制课堂内容，培养"小教员"（装备学习成绩较好的学员），实现"好帮差"一对一或者一对多帮带，使得学员自学、复习十分方便。

　　2.2 组织实施方法

　　雷达故障快速检修训练方法实施过程通常包括典型故障案例精选、多媒体资料收集、信号流程图绘制、多媒体课件制作、典型故障上机实装排故实习、典型故障机下虚拟排故实习等步骤。

　　1）典型故障案例精选

　　雷达故障快速检修训练方法成功与否，与选择典型故障案例密切相关，典型故障案例精选由教员完成。典型故障案例选择的原则是能够覆盖较多具有逻辑关系的知识点，体现雷达故障检修的基本思想，紧贴实际应用，难易适中，从部队收集来的大量雷达装备实际故障案例为首选。针对雷达各分系统，分别精选 6~10 个典型故障案例，结合教学实际作适当修改，要注意涵盖分系统的主要原理知识、三大信号流程，能够达到训练学员的故障检修分析思路、动手能力的目的。选择的典型故障案例也要有一定的延展性，能够给学员提供思考和探索空间。

　　2）多媒体资料收集

　　多媒体资料收集主要通过实装的工作原理、结构线路、操作运用、参数测试等教学实践过程，得到第一手素材，包括动态录像、动画、照片和文本或对话，其内容主要包括雷达的结构、面板、线缆、管脚及参数测量过程和典型故障检修过程。

　　3）信号流程图的绘制

　　信号流程图的绘制包括 2 个部分：①关键线路跑图习题集。学员掌握《某雷达随机维修图册》跑图规律后，教员以习题的形式，带领学员跑通雷达整机及各分系统的关键线路。关键线路图中各连接点上标有转接板编号、接头编号、线路管脚编号、在某雷达随机维修图册中的页码，各连接点之间标有线缆编号。由此，可绘制出整部雷达的所有关键线路图，并按照"信号、电源、监控"三大流程分类，形成《某雷达关键线路跑图习题集图册》。②在完成理论教学和实装操作/观测教学之后，总结出一种以三大流程为划分、贴近雷达实物结构的电气连接与信号传递的关系图（简称三大流程连接关系图），它的详细程度介于雷达原理框图和关键线路图之间，其框图内部要素贴近雷达实物结构和布局，并依据《某雷达关键线路跑图习题集图册》逐个连接，多条关键线路可组成一幅反映电气连接与信号传递的关系图。将以上做法应用到雷达各分系统，形成《某雷达三大流程连接关系图图册》，并结合《某雷达关键线路跑图习题集图册》使用。以上 2 种信号流程图可作为后续期班教学及基层部队雷达保障训练及检修的重要素材，对于教员、学员和基层雷达技师快速掌握雷达工作原理、框图结构、线缆流程、参数测试及故障分析检修思路具有较强的操作性和实用性。

　　4）多媒体课件制作

　　多媒体课件制作是对已有多媒体资料优化的过程。

　　将已经收集的多媒体资料根据典型故障案例进行理论升华处理，优化成为优质的多媒体教学资源，将雷达结构、面板、线缆、管脚及参数测量过程和典型故障检修过程呈现出来，以简化问题，增强说服力，增强和丰富学员正确观察和解释事物相互关系的能力。多媒体内容应该遵循雷达分系统结构框架，以文件形式分层存储，便于在课堂教学时快速查阅。

　　5）典型故障上机实装排故实习

　　教员运用"雷达故障检修通用流程[7]",严格控制教学过程，以教材和信号流程图为基本教学资料，组织学员进行实际雷达装备典型故障的现场检修，培养学员综合运用理论知识和实装操作观测学习环节所学知识进行故障综合分析、故障定位到系统和现场可更换单元的能力，使学员具有雷达检修的基本技能、独立学习和掌握新型雷达装备的能力和进一步发展与创新的潜力。

　　6）典型故障机下虚拟排故实习

　　典型故障机下虚拟排故实习必须在上机实装排故实习之后进行，其组织流程与上机实装排故实习类似，教学基本资料增加了针对典型故障制作的多媒体课件和模拟软件，教学场所为配备电脑的教室，将上机实装排故实习的故障分析环节复制到课堂或者课外，在多个教室由多个教员或"小教员"带领，并行开展 5~8 人小组的雷达机下虚拟检修训练，提升学员典型故障检修的熟练程度及教学的效率和质量。

　　2.3 需要注意的问题

　　1）课题研究与装备教学一体化

　　基于信号流程的雷达故障快速检修训练方法如表1 所示，课题研究与装备教学的关系如图 1 所示。以教员为核心，在现有某型雷达教材、教案、毕业设计成果的基础上，以"某型雷达设备原理与维修"课程教学实践为牵引，以计算机多媒体技术为依托，带领学员完成相关研究工作。

　　2）理论与实践一体化

　　采用理论与实践一体化的研究方法，可有效避免理论研究与实际情况相互脱节的问题[1].例如图 1 中：①图册的绘制优化过程。可先以理论习题的形式给学员布置任务，完成书面作业，然后再上机实习验证，最终绘制形成简单、形象、直观的《某雷达三大流程连接关系图图册》、《某雷达关键线路跑图习题集图册》[7];②多媒体课件制作优化过程。完成实践教学，再进行理论升华处理，优化成为优质的多媒体教学资源。多媒体的表现方式具有简化问题、增强说服力、增强和丰富学生正确观察和解释事物相互关系的能力。采用理论与实践一体化的研究方法，在培养学员动手能力的同时，提升其抽象总结能力。

　　3）教员和学员一体化

　　采用教员和学员一体化的研究方法，可实现教学相长，促进课题研究的实战性和高效性。①实战性。通过教员与学员共同在实际的课程教与学的过程中研究问题，可以发现和掌握教与学互动过程中存在的关键问题，摸索出一套实用的机制模式，其成果对后继训练工作具有实践指导性；②高效性。通过教员总结规律、制定计划、分配任务，引导学员共同完成表 1 中大量的研究任务，以提高研究效率。在实践应用过程中，雷达检修教学组织，以形象直观的实装信号流程图为核心，学员思维被图中贴近实物的电气连接与信号传递线路和结构所牵引，能有效激发学员的学习兴趣。教员通过实装信号流程图引导学员由被动变为主动学习，从而使学习效率得到很大提高。

　　4）实装检修与虚拟检修一体化

　　采用基于信号流程的雷达故障实装检修和虚拟检修结合的教学是本课题的关键和目标所在，教学过程按照"雷达故障检修通用流程[7]"严格控制，优化组织教学实施中的人员、装备和资料，使得课堂教学信息量更加饱满、结构更加紧凑、内容更易理解。这在一定程度上解决了长期以来雷达装备教学中存在的装备少、学员多、实习周期短、自习时间长的矛盾，同时也对教员、学员、雷达装备、教学资料和场所都提出了一系列要求。

　　对教员的要求有：①有丰富的雷达装备教学实践经验。以中级以上职称的教员较为合适，要求独立承担过 1~2 个某专业（本科班）的雷达装备课程的教学任务，且至少完成了雷达装备中 1 个或多个分系统 40 学时以上的教学任务；②针对承担教学任务的装备，深入开展"九个一遍"实践"（机电结构查看一遍、电气结构对应一遍、原理电路精跑一遍、信号流程梳理一遍、灵敏点参数测试一遍、检查调整操作一遍、装备维护组织一遍、作战运用演练一遍、典型故障检修一遍"）。

　　对学员的要求有：教学实施的对象为某专业本科班学员，对其要求有：①基本要求。能较好掌握前期学习过的模拟和数字电子线路、计算机软件和硬件、微波技术与天线、仪器仪表使用、雷达收发原理、雷达信号处理、雷达系统和机械制图等众多基础课和专业基础课的知识；②专业要求。熟悉所学雷达装备的基本原理、跑图方法、结构线路、操作运用、参数测量和雷达故障检修基本方法。

　　对雷达装备的要求包括：①雷达装备性能良好，《某雷达技术说明书》、《某雷达随机维修图册》等随机资料、随机仪器仪表、备件和工具等配备完整；②教学培训使用的雷达装备数量为 1-2 部，并可方便进行上机实习。对教学资料的要求是指实装检修与虚拟检修教学所需要调用的相关资料，如表 2 所示。

　　对教学场所的要求有：①雷达故障实装检修教学场所。包括雷达阵地及具体型号雷达装备；②雷达故障虚拟检修教学场所。布置教学场所时，所有教学资源、教学用具都围绕教员或小教员布置展开。需要电脑 1 台、投影 1 套（可选择）、桌子 3 张、椅子 9 把、教学资料 9 套。

　　3 应用效果评估
　　
　　3.1 教学内容及课时对比

　　以某型号新、老装备为例，表 3 给出了本科层次具体教学内容及课时的变化情况。由表 3 可知，老装备教学的理论和实习学时数比为 1∶2;到了 2010 年左右，学习新装备，教学内容增加了约 1 倍，而总的教学时数却只增加了 1/8,且理论与实习教学比例不变。新型雷达装备的教学内容大大增加，而理论教学和实习教学时间增加太少。在新型雷达装备教学中，这种矛盾表现尖锐，教学课时捉襟见肘。在只增加原来教学时数1/8 时间的情况下，利用本文提出的基于信号流程的雷达故障快速检修训练方法，完成原来教学约 2 倍的内容是可行的。

　　3.2 实习教学效果对比

　　到实际雷达装备上上机实习是装备课教学的实践性教学环节，是学员严谨的机务作风养成、准确的检调操作训练、熟练仪器仪表使用技能的重要培养环节。

　　可是，由于新型雷达装备教学中存在的受训人员多、训练实装少的突出矛盾，使得受训者人均上机实习时间严重不足。为此，教员可以利用多媒体教室开展虚拟检修，自习的学员可以以"小教员"为核心进行虚拟检修，使得机下开展规模化虚拟检修训练成为可能。

　　表 4 给出了运用基于信号流程的实装检修与虚拟检修结合的教学方法前后，学员实习课时数对比情况。

　　表中教员和"小教员"组织的机下虚拟检修效果预期分别约为上机检修的 70%和 30%.运用本文教学方法前，人均实装实习总学时的计算方法为：实习总学时÷分组数=180÷6=30,这里不考虑机上每名学员轮流操作的情况。运用本文教学方法后，每名学员的实装上机实习总学时仍为 30 学时，但由于有了雷达故障虚拟检修教学场所，学员可以在辅导教员的指导下开展虚拟故障检修。依照分组，在教员组织下的虚拟检修时间仍为人均 30 学时，余下的时间由小教员组织。综合起来，运用本文教学方法的人均实习效益学时为：30+30 × 0.7 +120 × 0.3 = 87.虽然雷达故障虚拟检修效果较之上机实装检修效果有所减弱，但总的来看学员实习课时数相当于成倍增加了，从而大大提高了实习效果。

　　4 结束语

　　本文提出了基于信号流程的雷达故障快速检修训练方法，采用雷达故障实装检修与虚拟检修相结合的教学模式，并对其应用效果进行了评估。经过多个本科毕业期班教学实践和考核，各期班学员的优良率都在 95%以上，这表明了该方法的科学性、高效性和经济性，对提高雷达装备教学效益是有效的。本文研究成果可在其他型号雷达及其他电子设备课程中推广应用，所总结的相关雷达检修资料也可在雷达兵部队中推广运用。

　　参考文献：
　　[1] 罗玉文，单财良。雷达装备教学模式探索与实践[J].空军雷达学院学报，2010,24（4）：296-300.
　　[2] 张朝伟，花良发，王红。系列化雷达联合组训教学模式研究[J].空军雷达学院学报，2009,23（4）：309-310.
　　[3] 曾泰，邓斌，孙知建。雷达装备教学改革的思考[J].空军雷达学院学报，2010,24（1）：76-78.
　　[4] 孟藏珍，孙合敏，闫抒升。雷达装备开放式教学模式探究[J].空军雷达学院学报，2010,24（5）：379-385.
　　[5] 鲁千红，文小乔，祁炜。虚拟现实技术在装备教学中的应用[J].空军预警学院学报，2015,29（1）：65-67.
　　[6] 武文，鲁千红，单财良。案例教学法在雷达维修课中的应用[J].空军雷达学院学报，2010,24（3）：232-234.
　　[7] 万凡兵，俞志强，程东升。基于方法论的雷达装备教学一体化框架研究[J].空军预警学院学报，2014,28（6）：443-446.