21

ФГАОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНОЙ ФИЗИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра «Радиоэлектронные системы»

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

_________ И.Н.Сушкин

«____» ____________ 2012 г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

для проведения лабораторного занятия №1

по учебной дисциплине «Радиолокационные системы (210304)»

«Исследование частотно-временных характеристик радиолокационных сигналов»

Обсуждено на заседании

кафедры РЭС

"____"____________2012г.

Протокол №___

Красноярск 2012

Учебные и воспитательные цели:

1. Углубление и закрепление знания теоретического курса путем практического освоения изложенных в лекциях законов и научно-теоретических положений в лабораторных условиях по аналитическому и графическому представлению радиолокационных сигналов во временной и частотной области, овладение техникой экспериментальных на ЭВМ.

2. Приобретение навыков в научном экспериментировании, формирование первичных навыков организации, планирования и проведения научных исследований, исследовании частотно-временных характеристик простых и сложных радиолокационных сигналов, анализе полученных результатов.

3. Практическое ознакомление с измерительной аппаратурой и методами работы на ней.

4. Стимулирование активной познавательной деятельности курсантов в области радиолокации и развитие их творческих способностей.

Время: 2 часа.

Место: аудитория 1-03 (лаборатория радиолокации).

Учебно-материальное обеспечение: малый презентационный комплекс, презентация, рабочие места на базе ПЭВМ, программное обеспечения для выполнения лабораторной работы.

1. Учебные вопросы и расчет времени

№ п/п	Учебные вопросы	Время, мин
1 2 3	Вступительная часть Проверка готовности курсантов к занятию Учебные вопросы Исследование частотно-временных характеристик узкополосных сигналов. Исследование частотно-временных характеристик широкополосных сигналов. Заключительная часть Подведение итогов занятия и выдача задания на самоподготовку.	5 80 5

2. Методические указания

Лабораторный практикум – существенный элемент учебного процесса в военном вузе, в ходе которого курсанты фактически впервые сталкиваются с самостоятельной практической деятельностью в конкретной области. Лабораторные занятия, как и другие виды практических занятий, являются средним звеном между углубленной теоретической работой обучающихся на лекциях, семинарах и применением знаний на практике. Эти занятия удачно сочетают элементы теоретического исследования и практической работы.

Построение лабораторного практикума должно способствовать установлению логических связей профилирующего курса с другими учебными дисциплинами с тем, чтобы курсанты усвоили его как целостную систему со всей структурой, отражающей изучаемую науку.

Выполняя лабораторные работы, курсанты лучше усваивают программный материал, так как многие расчеты и формулы, казавшиеся отвлеченными, становятся вполне конкретными, происходит соприкосновение теории с практикой, что в целом содействует уяснению сложных вопросов науки и становлению курсантов как будущих профессиональных военных специалистов.

Само значение слов “лаборатория”, “лабораторный” (от латинского labor – труд, работа, трудность, laboro – трудиться, стараться, хлопотать, преодолевать затруднения) указывает на сложившиеся понятия, связанные с применением умственных и физических усилий к изысканию ранее неизвестных путей и средств для разрешения научных и прикладных задач.

Не случайно слово “практикум”, применяемое для обозначения определенной системы практических (преимущественно лабораторных) учебных работ, выражает ту же основную мысль (греческое praktikos) деятельный, следовательно, предполагаются такие виды учебных занятий, которые требуют от курсантов усиленной мыслительной деятельности.

Ни одна из форм учебной работы не требует от обучающихся такого проявления инициативы, наблюдательности и самостоятельности в принимаемых решениях, как работа в лаборатории.

Лабораторные занятия – это один из видов самостоятельной практической работы курсантов, на которых путем проведения экспериментов происходит углубление и закрепление теоретических знаний в интересах их военно-профессиональной подготовки.

Перед курсантами при выполнении лабораторной работы ставится задача овладеть в ходе обучения двумя группами навыков: общенаучными и общеинженерными.

Общенаучные навыки (преимущественно эмпирические – наблюдение, эксперимент, измерение) включают постановку проблемы, выдвижение гипотезы, выбор физической или математической модели, проведение эксперимента, правильную запись результатов измерений, их обработку и анализ, оценку возможных погрешностей и границ применения используемой модели.

Общеинженерные навыки – это навыки правильного выбора приборов, необходимых для проведения эксперимента, его планирования, освоения незнакомой аппаратуры, сборки установки, регулирования и калибровки приборов, изменения пределов их измерений, графического и аналитического представления результатов экспериментов. Их формирование осуществляется в ходе выполнения системы лабораторных работ по всем учебным курсам.

Подготовка к лабораторному занятию производится в два этапа.

Первый этап. Заранее за 10-15 дней преподаватель доводит до сведения обучаемых задание на лабораторную работу, в котором указан порядок её выполнения и отчётность, ссылается на разработанный методическую разработку по лабораторному практикуму по дисциплине «Радиолокационные системы» (в библиотеке и Интернете).

Курсантами в классе для самостоятельной подготовки осуществляется:

• изучение основных теоретических положений по теме выполняемой лабораторной работы;

• изучение описания лабораторных работ (методики моделирования процессов формирования и обработки радиолокационных сигналов в РЛС);

• изучение задания на лабораторную работу, методики проведения исследований и анализа полученных результатов;

• производство необходимых расчетов;

• подготовка к контрольному опросу.

Второй этап. Заранее за 3-5 дней преподаватель проводит в лаборатории радиолокации целевую консультацию, которая включает в себя:

• доведение до курсантов правил техники безопасности на рабочем месте при выполнении лабораторной работы;

• изучение устройства и принципа действия лабораторной установки (запуск программы, её интерфейс, изменение режимов работы), особенностями выполнения работы на ПЭВМ;

• изучение порядка выполнения лабораторной работы (уяснение последовательности выполнения операций).

• установление ожидаемых результатов и их связи с выводами теории.

При проведении занятия преподаватель объявляет тему лабораторной работы, вопросы и план проведения, кратко проводятся инструктаж по технике безопасности на рабочем месте, напоминание эвакуационных действий личного состава при возникновении чрезвычайных ситуаций, доводятся требования по оформлению и порядок защиты отчётов. Затем проверяется готовность обучаемых к занятию, определяется допуск каждого курсанта к выполнению лабораторной работы путём проведения коллоквиума по результатам письменного текущего контроля успеваемости по заранее выданным индивидуальным ключевым вопросам пройденной темы.

Коллоквиум (от лат. colloquium – разговор, беседа) – собеседование преподавателя с обучающимися.

Цель коллоквиума – контроль глубины усвоения теоретического материала изучаемого раздела учебной дисциплины; контроль понимания физической сущности явлений, иллюстрируемых данной лабораторной работой; проверка знания приборов и аппаратуры, используемых при проведении лабораторной работы; проверка знания порядка проведения эксперимента и его обоснования, представлений об ожидаемых результатах, умения их обрабатывать и анализировать; проверка знания правил эксплуатации оборудования и техники безопасности при проведении работ.

Таким образом, проводя коллоквиум, как правило, путем индивидуального собеседования, военный преподаватель прежде всего контролирует, в какой мере курсанты изучили лекционный материал и рекомендуемую литературу, насколько глубоко усвоили теоретический материал, поняли физическую сущность рассматриваемых явлений.

Проверка знания приборов, порядка проведения эксперимента и представлений курсантов об ожидаемых результатах, умения обрабатывать и анализировать экспериментальные данные позволяет, во-первых, исключить грубые ошибки в ходе эксперимента; во-вторых, вырабатывать у курсантов навыки качественных и количественных обобщений при проведении научных исследований; в-третьих, оценивать допустимые разбросы результатов экспериментов и в целом способствовать развитию необходимой культуры работы.

Коллоквиум, как форма учебного контроля отличается от экзамена (зачета) следующим: охватывает не всю дисциплину в целом и даже не часть ее, изученную в течение семестра, а только ее раздел или даже тему; может и должен принимать форму собеседования, т. е. диалога; это вид индивидуальной методической помощи, разъяснение обучающемуся тех вопросов, неверное или недостаточное понимание которых он обнаружил в собеседовании.

Следовательно, коллоквиум это форма контроля, вид помощи курсанту и метод стимулирования его самостоятельной работы. В зависимости от возможностей и напряженности учебного плана коллоквиумы могут проводиться в плановое учебное время, в период самостоятельной подготовки и во время лабораторной работы.

К выполнению лабораторной работы допускаются курсанты, получившие положительную оценку по результатам коллоквиума.

В соответствии с тематическим планом дисциплины в цикле лабораторных занятий курсанты проводят экспериментальные исследования различных видов зондирующих сигналов, их функций рассогласования (тел неопределённости), показателей качества их обнаружения, а также устройств их согласованной обработки на фоне различных помех. В процессе занятий курсанты закрепляют знания теории, проверяют соответствие теоретических положений экспериментальным результатам, получают навыки в использовании имитационных моделей когерентно-импульсной аппаратуры РЛС на ПЭВМ.

Форма проведения лабораторных занятий по дисциплине «Радиолокационные системы» – фронтальная, предполагает одновременное выполнение одной и той же работы всеми курсантами. Ее применение способствует более глубокому усвоению учебного материала, поскольку график выполнения лабораторных работ поставлен в четкое соответствие с лекциями и упражнениями. При этом обеспечивается высокий методический уровень проведения работ, так как на каждом занятии внимание преподавателя сосредоточивается лишь на одной работе.

При проведении лабораторных работ возможны три подхода к их выполнению:

• на базе рецептурных действий курсантов, когда они проявляют умение работать преимущественно в стандартных условиях, отраженных в руководстве по лабораторному практикуму;

• частично поисковых действий обучающихся, когда они уже могут действовать достаточно самостоятельно, решать несложные творческие задачи при подсказке или непосредственном руководстве преподавателя;

• активных творческих действий курсантов, когда они проявляют способность действовать в условиях, близких к реальным, используя запас приобретенных знаний.

Разумеется, в современных условиях интенсификации обучения должен преобладать третий подход, но полностью отказаться от первого и второго тоже нельзя.

В этой связи лабораторные работы рекомендуется планировать следующим образом:

• для курсантов и слушателей первых курсов – с жесткой регламентацией деятельности;

• для обучающихся вторых и третьих курсов – с ослабленной регламентацией деятельности, с использованием частично-поискового метода;

• для курсантов и слушателей старших курсов – лабораторные работы исследовательского характера в условиях полной самостоятельности, лишь при косвенном контроле преподавателя.

Порядок выполнения работы определяется заданием на выполнение лабораторной работы. Курсанты получают задание заранее в библиотеке или из Интернета по доведенной до них на первом этапе подготовки ссылке.

Лабораторные работы выполняются курсантами самостоятельно либо в составе микрогрупп. Это значит, что преподаватель и инженерно-технический состав учебной лаборатории в ходе занятия должны не столько контролировать, сколько осуществлять научное и методическое руководство действиями обучающихся.

Руководство действиями ведется так, чтобы, с одной стороны, обеспечить проявление инициативы и самостоятельности курсантов, а с другой – держать непрерывно в поле зрения работу каждого, тактично и без навязчивости в самых необходимых случаях приходить на помощь в нужный момент. Однако в этом случае военный преподаватель должен ограничиться только направляющими вопросами, а не прямой помощью. Прямая помощь, советы и указания обучающимся должны даваться только в безотлагательных случаях. Педагогу необходимо постоянно иметь в виду, что он – научный руководитель, а не контролер, хотя в его обязанности, естественно, входит и наблюдение за работой курсантов.

Разумеется, на младших курсах преподаватель, осуществляя жесткую регламентацию работы обучающихся в лаборатории, выступает в своей обычной педагогической роли. Чем старше курс, тем больше снижается степень регламентации и роль военного педагога сводится к обязанностям консультанта. При всех обстоятельствах курсанты должны знать, что преподаватель, оказывая им педагогически целесообразную помощь своим советом, никогда не будет вести занятия школьного типа с подробными объяснениями необходимых действий.

Приступая к выполнению лабораторной работы, курсанты знакомятся с приборами, проверяют все ли необходимое имеется на рабочих местах. Затем в соответствии с планом работы они самостоятельно проводят исследования. Преподаватель и лаборантский состав следят за работой курсантов, дают практические указания, а в необходимых случаях оказывают индивидуальную помощь. Если обнаруживается, что многие курсанты допускают типичную ошибку, преподаватель еще раз обращает внимание всех на допущенную ошибку и показывает, как следует делать это правильно. В то же время необходимо приучать курсантов к большей самостоятельности в работе и оценке результатов, поэтому нужно избегать излишней опеки. Объем работы должен быть таким, чтобы все курсанты могли нормально выполнить работу до конца и провести обработку результатов исследований.

Выполнение эксперимента – важный этап лабораторного занятия, общий ход которого целесообразно проводить в следующем порядке: подбор и размещение требуемых средств материально-технического обеспечения (приборы, имитационная программная модель и др.) на лабораторном столе (стенде); сборка соответствующих схем; контроль правильности собранной схемы; изменение параметров исследуемого элемента схемы и снятие результатов эксперимента.

В ходе эксперимента курсанты должны как можно тщательнее и точнее выполнять планируемые в данной работе измерения. Экспериментальные величины и характеристики необходимо сравнивать с величинами и характеристиками, полученными расчетным путем.

В процессе подготовки и выполнения лабораторных работ курсанты все необходимое, связанное с экспериментом, записывают в свои рабочие тетради или специальные бланки. Тут же они фиксируют поставленную перед ними экспериментальную задачу, структурную или принципиальную схему, методику выполнения измерений, поясняя записи схемами, таблицами и другими материалами. В тетрадь (бланк) заносятся все наблюдения по ходу выполнения эксперимента, а также результаты в виде выводов с соответствующими таблицами, графиками и описанием полученных результатов опытов. Обработка результатов эксперимента должна быть выполнена предпочтительно в тот же день, после чего курсанты приступают к оформлению отчета.

Отчеты оформляются на специально разработанных бланках.

Как правило, отчет по лабораторной работе состоит из трех частей.

В первой части указываются наименование и цель выполнения работы, дается описание технических данных приборов, которыми производились измерения (указываются наименование приборов и их типы, пределы шкал, цена одного деления), приводится структурная или принципиальная схема установки, используемой в работе.

Вторая часть отчета посвящается регистрации опытных данных, получаемых в ходе эксперимента (журнал (таблица) наблюдений) и результатов вычислений. По результатам наблюдений или вычислений строятся графики, позволяющие произвести анализ исследуемого явления.

В третьей части приводятся расчетные формулы и выводы по работе. В конце отчета ставятся дата, подпись исполнителя и преподавателя, принявшего лабораторную работу.

Отчеты должны быть проверены преподавателем, как с точки зрения содержания, так и с точки зрения качества оформления. Все лабораторные, как правило, необходимо оценить. Это повышает ответственность курсантов за их выполнение. Поскольку выполнение работы и оформление отчета составляет единый процесс, то за лабораторную работу должна выставляться одна общая оценка. При этом преподавателю нужно учитывать степень самостоятельности курсантов в работе, их умений, правильность и точность результатов измерений и вычислений, грамотность оформления отчета. Чтобы составить полное представление о работе курсантов во время проведения работы, преподаватель наблюдает за их действиями. При этом он отмечает для себя насколько правильно и умело организует каждый из них рабочее место, как ориентируется в выборе приборов и оборудования, собирает установки и производит измерения. Проверив отчеты и сопоставив их содержание и качество выполнения со своими наблюдениями за действиями курсантов на занятиях, преподаватель выставляет оценку. В некоторых случаях необходима краткая мотивировка выставленных оценок с указанием ошибок.

Лабораторные занятия заканчиваются защитой результатов работы и полученных выводов. Как вариант, защиту можно организовать перед всей группой обучающихся и если лабораторные работы выполнялись фронтально и вполне самостоятельно, конечно, интересно знать, к каким выводам пришли их товарищи. Они задают много вопросов, дискутируют, а это как раз то, что необходимо для глубокого уяснения изучаемой дисциплины.

В заключение преподавателю в конце занятия остается провести краткое обсуждение результатов работы. Оно имеет целью подведение общих итогов работы, выявление основных достоинств и недостатков в ней и выяснение причин допущенных ошибок.

Как правило, курсант не должен получать задание на выполнение следующей лабораторной работы, пока не отчитается за предыдущую.