面向復雜裝備試驗的研學用并行教學研究

［摘 要］ 隨著信息化技術的發展，復雜環境下的裝備試驗成為裝備生產及應用的重點和難點環節之一。面向裝備聯合試驗領域的科技人才培養，開展了面向復雜裝備試驗的研學用并行教學模式的研究，分析了“聯合試驗技術”課程在理論知識體系、工程應用結合與思想價值引領方面的難點與挑戰，提出了對“聯合試驗技術”課程教學設計理念及研學用并行模式的新探索，為“聯合試驗技術”課程的設計與實踐提供了一種新穎的視角，為今后面向復雜裝備試驗領域的研究和教學提供有益的參考。

［關鍵詞］ 復雜裝備試驗；聯合試驗技術；并行教學

［基金項目］ 2022年度哈爾濱工業大學第九批課程思政教育教學改革項目（研究生）“聯合試驗技術”（XYSZ202202）

［作者簡介］ 楊京禮（1984—），男，山東日照人，博士，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院教授，博士生導師，主要從事智能測試與診斷及聯合試驗技術研究；孫 超（1978—），男，黑龍江哈爾濱人，博士，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院副教授，博士生導師，主要從事聯合試驗技術及自動測試技術研究；姜守達（1964—），男，黑龍江伊春人，博士，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院教授，博士生導師，主要從事聯合試驗技術及運維保障技術研究。

［中圖分類號］ G643.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）09-0048-04 ［收稿日期］ 2023-12-15

裝備試驗是裝備管理決策的基本依據，是保證裝備研制的質量、提升裝備可靠性和綜合性能的重要環節，在降低武器裝備制造生產風險、縮短研發周期、提高戰斗力轉化效率等方面有重要作用［1］。一般裝備和系統的試驗鑒定工作由專業的試驗室完成，隨著以信息化為核心的高新技術迅猛發展，裝備和系統復雜化、協同化、智能化已是大勢所趨，面向新型應用環境的復雜與分布式協同裝備因具有空間大、移動距離長、環境適應能力要求高等特點，其試驗與鑒定工作已經很難在一個專業試驗室內完成，使得裝備試驗面臨一系列新問題和前所未有的挑戰［2］。針對目前形勢，本文以復雜裝備試驗的“聯合試驗技術”課程為例，根據復雜裝備的試驗需求與聯合試驗技術的特點，分析了課程教學中普遍存在的難點與挑戰，并結合實際科研與教學經驗，對其解決思路與方法進行了研究。

一、面向復雜裝備試驗的“聯合試驗技術”課程與教學難點

聯合試驗技術是將分布在不同區域、不同專業特點的試驗室聯合起來協同工作，形成跨地域、多專業的裝備試驗體系，并根據具體的裝備試驗目標構建聯合試驗系統，完成各類復雜裝備試驗任務的技術。哈爾濱工業大學針對復雜裝備試驗的實際工程需求而開設的“聯合試驗技術”課程面向信息與通信工程、儀器科學與技術等學科研究生，學生大多具有計算機軟件基礎或工程軟件技術基礎方面的知識儲備，初步具備了設計聯合試驗系統的前置能力，并且由于聯合試驗技術具有廣泛的應用前景，學生對該課程知識的興趣較強，便于較好地發揮學生的主觀能動性，有利于培養研究生階段須具備的科研探索能力。開設“聯合試驗技術”課程的目的是引導學生系統地掌握分布式仿真、試驗設計方法和聯合試驗體系結構等概念、理論和方法，培養聯合試驗系統的設計和開發能力，為后續的科學研究和工程開發提供堅實的理論基礎和知識體系，同時加深學生對于專業知識及其在國家相關建設領域的認識，激發學生對自身專業的認可和家國情懷，但課程還存在以下方面的難點與挑戰。

（一）理論知識結合工程應用的難度較大

“聯合試驗技術”課程對學生的理論聯系實際的能力要求較高，課程面向的研究生雖然完成了電子信息與儀器科學相關的專業課程的學習，具備了學習所需的前置理論知識基礎，但普遍對于解決實際需求的工程應用了解不夠充分。故在課程教學設計中要注重配合工程實例，引導學生從解決問題的角度選擇和應用理論技術，降低從學習到工程的過渡困難程度，培養學生對復雜裝備試驗工程問題的識別和解決能力，期望學生能夠更好地適應實際工程挑戰，提高其在工程實踐中的綜合素養。

（二）對教學資源與教師經驗水平要求較高

實施裝備聯合試驗要求對復雜的實際應用背景有深入了解，熟悉不同領域裝備的運行機理，并且需要獲取裝備性能參數等真實數據。首先，是對課題組實力與教師實際工程經驗的挑戰。我校測控工程系在聯合試驗技術領域已經深耕多年，積累了豐富的科研成果。為提升教學質量，在課程教學中將科研實踐中的經驗和實例融入課堂，幫助學生突破技術與數據壁壘。通過全方位地了解新技術和實際資料，學生能夠體驗復雜裝備聯合試驗的真實流程，并通過研學結合培養學生的工程思維。以科研成果中面向典型船舶裝備海上實物試驗的案例為例，設計人員在課堂中詳細闡述裝備實物試驗面臨的成本高、周期長和風險大等問題。通過對比分析，提出了低成本、敏捷化、無風險的分布式裝備聯合試驗仿真技術的設計方案。這一設計不僅僅是從技術的角度出發，更是從真實背景、需求與裝備的角度出發，旨在幫助學生深刻理解并掌握聯合試驗技術的基本思想與方法。基于科研實例的教學設計能夠解決當前課程面臨的教學資源與教師經驗不足的難點，這樣的教學方式能夠使學生更全面地了解裝備聯合試驗的挑戰與解決方案，培養其實際問題解決的能力。

（三）須注重將教育和研究同黨和國家事業發展相結合

武器裝備試驗是國防領域的重大需求，聯合試驗技術是國防領域的重大技術，所以在課堂教學中應避免僅有知識與技術，而要同時將思想價值觀引領融入課程教學的全過程。這意味著在培養學生的每一階段都要使知識傳遞與價值引領同向同行，以實現人才培養全面發展的目標。從課程知識體系中深入挖掘家國情懷、民族自豪感、辯證唯物主義、使命感和責任感、科研嚴謹性、精益求精的工匠精神、強國意識教育等元素，引導學生體會科技發展的家國意義，激發學生的愛國主義情懷和堅定為黨和國家事業發展而奮斗的信念。要求全面而深入的教學理念不僅能夠強化知識傳授，更注重對學生的思想品質和社會責任感的培養，能夠為培養具備綜合素養的國防科研人才奠定堅實的基礎。

二、“聯合試驗技術”課程的研學用并行教學模式研究

為充分發揮面向復雜裝備試驗的專題課的特點，“聯合試驗技術”課程在講述聯合試驗技術基本知識的基礎上，堅持“以科研促教學”的理念，結合科研團隊多年來在聯合試驗領域從事科學研究工作中積累的前沿技術和經典案例，將實際科研項目中的新應用實例帶到課堂，以帶領學生前往參觀聯合試驗技術實驗室的方式，輔助教師講解聯合試驗技術在實際工程中的應用目標和解決問題的思路，同時提供完備的聯合試驗技術試驗條件，鼓勵學生親自動手設計、搭建聯合試驗平臺，由一貫的知識輸入轉變為從輸入到內化最終能夠有效輸出的教學模式，采用多維可視化手段增強學生對于課程知識的理解程度，并幫助學生積累工程經驗，通過研學用并行的教學模式建立了課程內容與實際工程緊密結合的教學指導思想，著重表現在以下三方面。

（一）基于科研成果提高教學質量

在教學過程中積極充分利用授課教師多年來所積累的豐富科研成果，將這些成果有機融入課堂教學，以達到豐富教學內容、提高教學質量，以及促進課程建設的目的。授課教師的科研經驗不僅為學生提供了新的學科動態，還為他們呈現了實際問題的解決方法和創新思維的應用。例如，在深入挖掘每節課的重點知識點方面，注重將工程案例有機地引入課堂教學中。通過實際工程案例的講解，學生能夠更直觀地理解并應用所學知識，增加課堂的生動性，激發學生的學習興趣，提高教學效果。這種教學方法不僅使學生從理論層面理解知識，而且能夠將知識與實際應用相結合，培養學生對問題的解決能力和創新能力。

（二）注重錘煉學生實際動手能力

在講授數據分發服務聯合試驗技術基礎知識的同時，著重培養學生親自操作解決實際工程問題的能力，課程中合理設計了上機實驗環節，確保實驗內容與理論講授內容的緊密結合，并同步展開。上機實驗的內容以具體的工程案例為基礎，通過啟發式引導，激發學生使用在課堂講授中獲得的知識和方法解決實際擴展功能需求。這樣的設計有助于學生深入理解理論知識的應用，促使學生在實際情境中靈活運用所學概念。通過實驗，學生不僅從理論上掌握聯合試驗系統的設計與開發方法，還能夠培養實際動手能力，提高在工程實踐中的應變和解決問題的能力。

（三）堅持學以致用的教學思想

在教學環節中，以解決聯合試驗系統的設計與開發問題為目標，注重強化與聯合試驗技術相關的多個知識領域，包括分布式仿真、試驗設計方法和聯合試驗體系結構等。該部分學以致用的重點在于幫助學生在這一領域內完善知識體系結構，建立學習—理解—應用—掌握—再應用的循環學習模式。

教學設計中強調引導學生以應用所學技術解決實際問題為出發點（如圖1）。在教學過程中注重激發學生的主觀能動性，鼓勵學生積極參與問題解決的過程，以此提升整體教學質量。學生將有機會通過實踐經驗深化對課程內容的理解，從而更好地掌握知識和技能。此外，注重將教學與實際應用場景相結合，使學生在真實環境中能夠更好地運用所學知識，培養學生在聯合試驗系統設計與開發領域的實際應用能力。

三、“聯合試驗技術”課程的教學設計研究

“聯合試驗技術”課程的總體設計涵蓋四個章節，系統闡述了分布式仿真、試驗設計方法及聯合試驗體系結構等相關概念、理論和方法，可使學生能夠全面理解聯合試驗技術的內涵。在課程中采用同步進行聯合試驗系統構建與運行實驗的方式，旨在確保實驗內容與講授內容緊密結合、同步推進，從而使學生能夠熟練掌握使用CERTI、H-JTP等相關工具軟件進行聯合試驗系統構建與運行的技能，真正做到學以致用。

為更好地整合科研成果應用實例、知識體系教學和實驗，從授課經驗出發，將科研成果應用實例、知識體系教學和實驗的課程內容分配比例設計為2∶3∶1，旨在平衡理論學習、實踐應用和科研應用的重要性，確保學生在課程學習過程中既能夠深入理解科學理論，又能夠通過實驗實際運用所學知識。

聯合試驗技術知識體系的教學從試驗與實驗的概念入手，講述聯合試驗的定義和特征，介紹聯合試驗技術的用途。圍繞當前研究熱點，重點闡述聯合試驗技術的主要發展方向。再通過分布式仿真技術發展歷程講述基于分布式仿真的聯合試驗技術，重點要求學生理解分布式交互仿真DIS、仿真與建模高層體系結構HLA等核心理念。在此基礎上，講述HLA運行支撐環境RTI的組成結構和使用方法，其中重點對聯合試驗設計方法的相關概念進行闡述，接著按照能力試驗方法分別介紹聯合試驗系統需求分析規范化方法和以需求分析結果為基礎的聯合試驗系統設計過程，應用設計方法建立聯合試驗體系結構，分析聯合任務環境JME，講述聯合試驗體系結構TENA的組成和運行原理，介紹TENA對象模型原理和典型實例，闡述TENA中間件運行原理。

在教學過程中將團隊新的及最具有代表性的科研成果融入其中。例如，向學生講述聯合試驗技術涉及的主要技術領域內容時以科研團隊多年積累的聯合試驗結構H-JTP為例，介紹目前聯合試驗技術在國內外的應用情況時，著重介紹科研團隊實際工程案例——分布式聯合試驗系統，并結合動畫播放對系統進行深入的解析。簡述HLA的管理服務時，可從一個多部雷達實現對某導彈飛行過程監測的場景，強調對象實例所有權管理的必要性，進而引出所有權管理服務的定義。講述基于H-JTP的試驗系統設計過程時，根據H-JTA聯合試驗結構，講述聯合試驗體系的組成，介紹其中關于邏輯靶場和試驗方案的概念和試驗系統的實現方法，從資源建模、構建邏輯靶場、編輯試驗方案、制訂采集計劃、試驗運行控制等方面詳細介紹試驗系統的實現過程。

結語

在復雜裝備試驗領域的人才培養中，“聯合試驗技術”是一門關鍵課程。本文深入分析當前教學面臨的理論與工程融合難點，凸顯了“以研促學”理念的重要性，引入了研學用并行的教學模式，通過實驗和科研成果的融入，全方位提升了學生對聯合試驗技術的理解和實踐能力。研學用并行模式指導下的教學設計中，科研成果的融入不僅豐富了教學內容，更為學生提供了新的科研前沿，培養了學生的創新思維和解決實際問題的能力，工程實驗的引入為學生提供了理論知識與實際需求相結合的平臺，強化了理論聯系實際的能力。研學用并行的教學模式以其多角度的教學方式，有利于激發學生對于課程的濃厚興趣，能夠提高學生對復雜技術內容的理解深度。

總體而言，本文的研究為“聯合試驗技術”課程的設計與實踐提供了新穎的視角。通過教育和科研的深度融合，旨在培養學生的家國情懷、民族自豪感、使命感和責任感、科研嚴謹性，培養更具實踐能力和綜合素養的學生，為未來我國復雜裝備試驗領域的科研與實踐注入更為強勁動力。

參考文獻

［1］宋敬華，周煥，陳昱.裝備試驗鑒定數字化轉型需求分析［J］.計算機測量與控制，2023，31（10）：312-316.

［2］王正明，劉吉英.裝備試驗系統工程的幾個重要問題［J］.國防科技，2023，44（2）：1-10.

Abstract： With the continuous development of technology centered around informatization， complex equipment testing in new application environments has become a challenging and crucial aspect of equipment production and application. In response to the need for cultivating scientific and technological talents in the field of joint testing technology for equipment testing characterized by complex mechanisms and multi-region collaboration， we conducted research on a teaching model for parallel development of research， education and application in the context of complex equipment testing. This study analyzes the difficulties and challenges in the theoretical knowledge system， the integration of engineering applications， and the guiding of ideological values in the course of joint testing technology. A new exploration of teaching design principles and the parallel model is proposed， providing a novel perspective for the design and practice of joint testing technology courses. This research offers valuable insights for future studies and teaching in the field of complex equipment testing.