裝備環(huán)境實驗教學內容體系的構建

李天鵬 宣兆龍 何益艷

摘要：在分析裝備環(huán)境實驗教學內容體系構建原則的基礎上，梳理了教學內容相關的資料來源，研究了裝備環(huán)境實驗教學內容的具體項目和基本內涵，為裝備環(huán)境實驗教學活動的順利開展奠定了基礎。

關鍵詞：裝備；環(huán)境實驗；教學內容

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0154-02

隨著高新技術大量應用于武器裝備的研發(fā)生產，裝備的環(huán)境適應性逐漸成為影響裝備性能和質量的重要因素，這一方面知識體系恰恰是裝備環(huán)境工程課程的核心內容。裝備環(huán)境實驗作為裝備環(huán)境工程的重要組成部分，主要涉及裝備環(huán)境實驗概述、力學環(huán)境實驗方法、電磁環(huán)境實驗方法等內容，但目前并沒有形成一個完善的教學內容體系。如何更好地滿足裝備環(huán)境實驗需求，提升裝備環(huán)境適應性、可靠性和安全性，是裝備環(huán)境實驗教學內容體系構建的發(fā)展目標取向。筆者圍繞培養(yǎng)高素質新型裝備人才培養(yǎng)目標，構建裝備環(huán)境實驗教學內容新體系，進一步拓展實驗教學體系功能模塊，豐富實驗教學內容。

一、教學內容體系的構建原則

裝備環(huán)境實驗教學內容體系以培養(yǎng)應用型軍事人才為教學目標，突出學員能力和素質的核心地位，形成“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的人才培養(yǎng)模式。其中，“寬口徑、厚基礎”主要培養(yǎng)學員的通識能力，“強能力”主要培養(yǎng)學員的專業(yè)能力，“高素質”主要通過學員的綜合能力來體現(xiàn)。裝備環(huán)境實驗教學內容體系構建過程中堅持面向裝備環(huán)境工程人才培養(yǎng)需求，貫徹“理論引導，注重基礎；結構完善，突出系統(tǒng)；立足實用，兼顧前沿”的原則。

理論引導，注重基礎。教學內容針對武器系統(tǒng)技術特點、裝備運用環(huán)境及作戰(zhàn)保障要求，全面分析裝備運用環(huán)境構成，并分別對自然環(huán)境及效應和誘發(fā)環(huán)境及效應進行深入研究，針對裝備儲運環(huán)境分析及裝備環(huán)境實驗評估等關鍵技術進行基礎研究。

結構完善，突出系統(tǒng)。教學內容基于裝備儲存質量和生存安全的影響因素和重要度，以構建裝備環(huán)境實驗體系為目標，以環(huán)境“實驗基礎—實驗技術—實驗系統(tǒng)—實驗評價—實驗實踐”為主線，系統(tǒng)闡述裝備環(huán)境實驗的基本內容、關鍵技術、設施設備、分析評估及典型實踐，構建裝備環(huán)境實驗的框架和內容體系。

立足實用，兼顧前沿。教學內容圍繞有效提高我軍武器裝備的長期儲存壽命和戰(zhàn)場生存能力的根本目標，梳理裝備環(huán)境實驗相關基礎理論和關鍵技術等成果，吸取國內外相關領域的理論和技術，尤其是總結我軍彈藥保障與安全性評估領域的成功經驗，對我軍裝備環(huán)境實驗具有重要的實踐指導作用。

二、教學內容體系的構建基礎

裝備環(huán)境實驗教學內容體系構建過程中，系統(tǒng)梳理美軍《環(huán)境實驗方法和工程導則》（MIL-STD-810G）、英軍頒《國防裝備環(huán)境手冊》（DEF STAN 00-35）、我軍《軍用裝備實驗室環(huán)境實驗方法》（GJB150A-2009）、《地雷爆破器材環(huán)境實驗方法》（GJB797-1990）等國家軍用標準；跟蹤武器裝備發(fā)展前沿技術，積極推進裝備環(huán)境實驗小子樣理論、神經網絡理論及傳感測試技術向教學轉化；將科研成果及時引入到實驗教學活動中，促進實驗教學與科學研究的協(xié)調發(fā)展；為適應部隊訓練、保障的迫切需求，針對信息化裝備的保障環(huán)境要求高、構造組成復雜的特點，開發(fā)了保障環(huán)境實驗和虛擬仿真實驗教學內容，為開展信息化裝備實驗教學提供支撐。

三、教學內容體系的構建內容

從裝備全壽命角度出發(fā)，依據(jù)教學內容體系的構建基礎，構建裝備環(huán)境實驗教學內容體系，主要包括裝備環(huán)境實驗基礎、裝備環(huán)境實驗技術、裝備環(huán)境實驗系統(tǒng)、裝備環(huán)境實驗評價、裝備環(huán)境實驗實踐等五個模塊。模塊內部自成體系，模塊之間互相聯(lián)系，共同構建裝備環(huán)境實驗教學內容體系。

1.裝備環(huán)境實驗基礎。裝備環(huán)境實驗基礎是裝備環(huán)境實驗教學內容體系的基礎部分，主要包括自然環(huán)境、誘發(fā)環(huán)境以及兩種環(huán)境產生的各種效應等內容。（1）自然環(huán)境及效應。自然環(huán)境及效應主要介紹世界各地自然環(huán)境條件，具體涉及溫度、太陽輻射、濕度、風、雨、砂塵等因素在不同時間不同地點的變化規(guī)律以及各種環(huán)境對裝備的影響，重點針對金屬、塑料、裝藥三種典型裝備組成材料的自然環(huán)境效應展開探討，為確定裝備處于貯存、運輸和使用條件下的自然環(huán)境因素提供依據(jù)，同時提供了自然環(huán)境實驗方法所需要的實驗嚴酷度。（2）誘發(fā)環(huán)境及效應。誘發(fā)環(huán)境及效應主要涉及誘發(fā)力學環(huán)境和誘發(fā)電磁環(huán)境，圍繞振動與沖擊兩類力學環(huán)境，分別介紹振動系統(tǒng)分析、振動環(huán)境效應分析等理論；基于復雜電磁環(huán)境對武器裝備的作用效應，介紹自然干擾、人為干擾等電磁環(huán)境構成，復雜電磁環(huán)境下裝備毀傷機理與失效模式，其中重點針對靜電效應、雷電效應及電磁脈沖效應進行系統(tǒng)闡述。誘發(fā)環(huán)境的特點是按照裝備壽命周期中各階段以及使用平臺類型進行描述的，從裝備生產一直到使用或報廢之間各階段，裝備因自身的結構型式、工作條件以及使用平臺如車輛、潛艇、彈藥等而遇到的環(huán)境，為模擬誘發(fā)環(huán)境、選擇實驗方法以及指導實驗嚴酷度提供依據(jù)。

2.裝備環(huán)境實驗技術。裝備環(huán)境實驗技術是裝備環(huán)境實驗教學內容體系的核心部分，主要包括環(huán)境實驗方法、實驗程序設計和實驗項目管理等內容。（1）環(huán)境實驗方法。從裝備環(huán)境適應性、可靠性、安全性評定需求出發(fā)，圍繞“裝備—環(huán)境”體系，針對常用裝備運用環(huán)境特點，重點介紹低氣壓實驗和鹽霧實驗等大氣環(huán)境實驗方法，振動實驗、沖擊實驗等力學環(huán)境實驗方法，以及靜電電位、電量的測量和電磁兼容實驗等電磁環(huán)境的相關實驗方法。（2）實驗程序設計。介紹關于設計連續(xù)性實驗程序的方法，闡述設計連續(xù)性實驗時所需的工程原理，并提出了一系列理想的常用使用剖面，以及評價裝備貯存、運輸和使用要求的環(huán)境信息，使設計具體環(huán)境工程項目時能夠最大程度地減少重復。實驗程序是確定裝備使用剖面和實驗順序的依據(jù)，同時為評價裝備滿足延長壽命需求能力提供相關方法。（3）實驗項目管理。裝備環(huán)境實驗是一項復雜的系統(tǒng)工程，通過采用工程項目管理的方法，有效地組織和運用各種實驗資源，縮短實驗周期，提高實驗效益。從裝備環(huán)境工程的角度對裝備環(huán)境實驗任務進行控制和管理，分析裝備環(huán)境實驗項目管理的一般過程，具體包括項目起始過程、項目計劃過程、項目執(zhí)行過程、項目控制過程和項目結束過程；介紹裝備環(huán)境實驗管理知識體系，并對其中的計劃管理、成本管理、風險管理進行重點闡述。

3.裝備環(huán)境實驗系統(tǒng)。裝備環(huán)境實驗系統(tǒng)是裝備環(huán)境實驗教學內容體系的硬件部分，主要包括環(huán)境模擬實驗系統(tǒng)和環(huán)境實驗測試系統(tǒng)等內容。（1）環(huán)境模擬實驗系統(tǒng)。環(huán)境模擬實驗系統(tǒng)主要介紹各種環(huán)境設備的組成、功能以及系統(tǒng)的可靠性。針對氣候環(huán)境模擬實驗系統(tǒng)，闡述供氣系統(tǒng)設備組成和操作、空氣制冷原理和設備組成、空氣調節(jié)設備以及自動控制原理與系統(tǒng)等內容；針對力學環(huán)境模擬實驗系統(tǒng)，闡述振動和沖擊實驗機的類型和特性、振動臺和沖擊臺控制系統(tǒng)以及振動和沖擊實驗相關夾具；針對電磁環(huán)境模擬實驗系統(tǒng)，闡述靜電電位測量系統(tǒng)、電場強度測量系統(tǒng)、電阻測量系統(tǒng)、靜電電量測量系統(tǒng)以及電磁兼容相關實驗系統(tǒng)。（2）環(huán)境實驗測試系統(tǒng)。環(huán)境實驗測試系統(tǒng)由測試設備和被測對象組成，測試設備一般由傳感器、變換器、傳輸通道和數(shù)據(jù)處理顯示設備組成。主要介紹測試方法和程序、測試誤差和不確定度分析以及裝備環(huán)境實驗響應測試用的傳感器類型和相關參數(shù)，信號記錄儀的類型和選擇以及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的組成和設置等。涉及數(shù)字信號處理和自動測試技術等內容。結合具體的環(huán)境實驗測試系統(tǒng)，針對性的進行闡述。

4.裝備環(huán)境實驗評價。沒有評價的教學活動是沒有生命力的。裝備環(huán)境實驗評價是裝備環(huán)境實驗教學內容體系的分析部分，主要包括實驗數(shù)據(jù)處理技術和實驗分析評估技術等內容。（1）實驗數(shù)據(jù)處理技術。重點闡述數(shù)理統(tǒng)計方法，包括基本概念、參數(shù)估計與應用、回歸分析與應用等內容；介紹小子樣理論、神經網絡分析等現(xiàn)代數(shù)學方法在裝備環(huán)境實驗數(shù)據(jù)處理中的應用，包括相關方法理論與數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件等。通過對實驗數(shù)據(jù)的處理與分析，既可以研究裝備的環(huán)境行為規(guī)律，也可以對其環(huán)境行為進行預測。（2）實驗分析評估技術。實驗分析評估技術主要涉及仿真、相關性評價和圖像處理分析等技術。介紹仿真技術在裝備環(huán)境實驗中的作用、特點、研究內容以及仿真基本流程，并通過示例介紹仿真技術在裝備環(huán)境實驗中的作用；介紹相關性評價的特點、研究步驟以及相關加速實驗方法的示例；介紹相容性實驗技術在火炸藥等含能材料之間、含能材料與聚合物之間的應用；介紹圖像處理分析在材料腐蝕中的應用。

5.裝備環(huán)境實驗實踐。認知心理學家布魯納曾說過：學習知識的最佳方式就是發(fā)現(xiàn)學習。體驗式的教學模式正體現(xiàn)了這一理念，即在教學過程中，教員以一定的理論為基礎，有目的地創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學員情感，并對學員進行引導，讓學員親自去感知、領悟知識，并在實踐中得到證實。根據(jù)教學模式和教學內容的需求，建立知識強化、技能培訓、綜合應用、研究創(chuàng)新等四種類型的裝備環(huán)境實驗實踐內容。知識強化類實驗，深化對所學知識的理解與掌握，打牢專業(yè)技術基礎；技能培訓類實驗，針對彈藥燃爆特性和彈藥保障“嚴慎細實”的工作特點，培養(yǎng)崗位實踐操作技能，強化彈藥工作的規(guī)范意識和安全意識；綜合應用類實驗，培養(yǎng)學員綜合運用所學基礎理論和專業(yè)知識分析解決實際問題的能力；研究創(chuàng)新類實驗，根據(jù)軍隊院校教育必須遵循“源于部隊、高于部隊、用于部隊”的要求，培養(yǎng)學員的探索與創(chuàng)新能力。

裝備環(huán)境實驗教學內容體系的構建，體現(xiàn)了裝備環(huán)境實驗教學的基本思路，為深入開展裝備環(huán)境適應性設計分析、實驗及評價提供了重要支撐，對培養(yǎng)學員的“裝備—環(huán)境”體系意識，提高學員的創(chuàng)新能力和動手技能具有一定的理論意義和實踐價值。

參考文獻：

[1]宣兆龍，易建政.裝備環(huán)境工程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011.

[2]曲繼方.談創(chuàng)新型人才的個性培養(yǎng)[J].教學研究，2013，36（3）：1-8.