《微波技術(shù)與天線》教學(xué)改革分析

時(shí)間:2022-03-02 04:35:22

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《微波技術(shù)與天線》教學(xué)改革分析

摘要:微波作為信息的主體已經(jīng)蔓延到各個(gè)領(lǐng)域,甚至在人們的生活中也扮演著重要角色。但是由于學(xué)生在校學(xué)習(xí)時(shí)間有限,不可能像過去那樣設(shè)置多門大課時(shí)課程,所以本文主要研究如何在有限時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)地讓學(xué)生學(xué)習(xí)電磁場和微波電路的基礎(chǔ)知識(shí),提高《微波技術(shù)天線》課程的教學(xué)質(zhì)量。通過分析如今教學(xué)中存在的問題以及對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革,以適應(yīng)培養(yǎng)從事電子工程系統(tǒng)研究專業(yè)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)的需要,為今后從事這方面的工作提供一個(gè)“接口”。

關(guān)鍵詞:《微波技術(shù)與天線》;教學(xué)質(zhì)量;教學(xué)改革

微波作為信息傳輸?shù)闹饕d體,在通信技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于電子與通信工程專業(yè)的學(xué)生來講,《微波技術(shù)與天線》課程是該專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)劃中最重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程之一。這門課主要分為微波技術(shù)、天線兩大部分,微波技術(shù)這部分重點(diǎn)突出“路”的分析方法,無源元件也以常用平面電路元件為主,通過開設(shè)實(shí)驗(yàn)課,讓學(xué)生對(duì)微波系統(tǒng)有一定的感性認(rèn)識(shí)。天線部分主要介紹一些天線的性能特點(diǎn)以及性能指標(biāo)。針對(duì)這門課程的重難點(diǎn)以及當(dāng)代大學(xué)生獲取知識(shí)的重要途徑,為了讓學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)高效地學(xué)到更多知識(shí),本文主要從現(xiàn)如今教學(xué)中存在的問題和教學(xué)方法改革兩大方面進(jìn)行講述。

一、存在的問題

(一)不留“消化”時(shí)間。一節(jié)課的時(shí)間是有限的,有些教師喜歡一邊講新的知識(shí)點(diǎn)一邊對(duì)學(xué)生在課堂上是否完全接收新知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn),但是如果教師不能在提出問題之后給學(xué)生一些時(shí)間去思考,那么不但達(dá)不到檢驗(yàn)的效果而且這種做法也是一種無效的教學(xué)特征。對(duì)于《微波技術(shù)與天線》這門課,本身就比較抽象,大多數(shù)學(xué)生并不能做到一聽就會(huì),例如,重難點(diǎn)知識(shí)Smith圓圖,本身Smith圓圖是一種輔助圖形,對(duì)于求解傳輸線問題很有幫助。雖然還有一些其他的阻抗和反射系數(shù)圓圖可以用于類似的問題[1],但是學(xué)生初步學(xué)習(xí)的時(shí)候會(huì)比較難理解,甚至好多同學(xué)會(huì)把導(dǎo)納圓圖和阻抗圓圖混淆。如果教師在課堂上講完知識(shí)點(diǎn)不給學(xué)生“消化”的時(shí)間,或者直接提問問題讓某個(gè)同學(xué)回答而不給學(xué)生思考的時(shí)間,這種做法顯然達(dá)不到高效課堂的效果。如果教師能夠多一些耐心,多給學(xué)生一些思考的時(shí)間,顯然這樣可以讓學(xué)生整理思路,“消化”知識(shí)點(diǎn),使課堂變得更輕松高效。(二)過度依賴多媒體技術(shù)。科技的發(fā)展給人們帶來了便捷,各高校教室也安裝了多媒體,傳統(tǒng)的教學(xué)模式漸漸被多媒體教學(xué)取代。但是先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)也帶來了很多弊端,一些教師過度依賴多媒體,甚至把多媒體教學(xué)放到第一位。把教學(xué)課件做得很美觀,不僅有文字和圖片,還有音頻、視頻等,他們減少了必要的課堂書寫,一些重要知識(shí)點(diǎn)也幾乎被課件上的文字取代,有些需要學(xué)生自己聯(lián)想和推理的內(nèi)容也在教學(xué)課件上被展示出來了。很多教師忽略了這些先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)只是一種輔助手段,如果使用的好能夠提高課堂質(zhì)量,但如果過度依賴,不僅不能凸顯教師的教學(xué)基本功底和講課魅力,學(xué)生的思維和想象空間也被限制了。(三)言無激情,課堂死氣沉沉。不可否認(rèn),像《微波技術(shù)與天線》這類學(xué)科本身就比較抽象難懂[2-3],很容易讓學(xué)生在課堂上失去興趣。如果教師講課再缺少激情,那么課堂就變得死氣沉沉沒有生機(jī),甚至?xí)霈F(xiàn)整個(gè)課堂只有教師在講、學(xué)生幾乎完全處于聽不懂的狀態(tài)。這樣的課堂學(xué)生注意力不能完全集中,思維也不能得到發(fā)散,直接影響教學(xué)質(zhì)量。在課堂上,教師應(yīng)該充分發(fā)揮自己的聰明才智,盡可能地把課程講得生動(dòng)形象易于理解,當(dāng)然也要調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言并發(fā)表自己的看法,教師與學(xué)生的互動(dòng)會(huì)使課堂充滿活力。學(xué)生的踴躍發(fā)言不僅營造了良好的課堂氛圍,而且還加深了后續(xù)教師講微波知識(shí)點(diǎn)的印象,這樣能夠提高教學(xué)質(zhì)量。

二、方法改革

(一)提高教師的教學(xué)技能。首先學(xué)校應(yīng)該為高校教師提供一個(gè)學(xué)習(xí)交流的平臺(tái)。可聯(lián)合幾所高校定期舉辦一些相互學(xué)習(xí)交流的活動(dòng)以促進(jìn)教師之間的共同進(jìn)步和相互學(xué)習(xí)。其次,為了提高教師的專業(yè)教學(xué)水平,學(xué)校可以聘請(qǐng)知名教授講座并定期為教師開展學(xué)習(xí)培訓(xùn)。最后,針對(duì)教師上課用到的多媒體課件,也需進(jìn)行一定的專業(yè)培訓(xùn),同時(shí)應(yīng)培養(yǎng)教師合理應(yīng)用多媒體課件的能力。總之,教師教學(xué)技能的培養(yǎng)是一個(gè)艱巨任務(wù),作為一名優(yōu)秀教師要緊跟時(shí)代步伐,摒棄舊的教學(xué)觀念,要有不斷學(xué)習(xí)的意識(shí),不斷補(bǔ)充自己的專業(yè)知識(shí),樹立終身學(xué)習(xí)的理念。平時(shí)工作中,教師之間要互相學(xué)習(xí)交流共同進(jìn)步,取長補(bǔ)短,爭取做到把課程講得發(fā)人深省,有趣易懂,能給學(xué)生帶來很大興趣。教師還應(yīng)盡可能多學(xué)習(xí)多媒體技能,在豐富多媒體課件的同時(shí)對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)著重講解,切不可過于依賴多媒體。在課堂上,切不可全程只有講授式教學(xué),這樣學(xué)生在課堂上毫無參與感,還很容易走神。課堂上應(yīng)加強(qiáng)師生之間的互動(dòng),不僅能活躍課堂氣氛,同時(shí)還能使教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題,有利于提高課堂效率,增進(jìn)師生之間的感情。最后,因?yàn)榇髮W(xué)生幾乎都已成年,他們有更多自己的想法和主見。作為一名優(yōu)秀的高校教師,要有良好的語言表達(dá)能力,對(duì)在課堂上要講述的知識(shí)點(diǎn)提前做好準(zhǔn)備,同時(shí)講課時(shí)也應(yīng)具有一定的邏輯性。(二)合理安排教學(xué)內(nèi)容。《微波技術(shù)與天線》這門課主要有48個(gè)學(xué)時(shí),其中理論課為42個(gè)學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課為6個(gè)學(xué)時(shí)。教學(xué)重點(diǎn)在于:長線理論;轉(zhuǎn)移參數(shù)及其歸一化參數(shù)、散射參數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算;阻抗變換元件、定向耦合元件與微波濾波器;天線電參數(shù)的基本概念、半波振子的輻射場、二元陣、均勻直線陣。教學(xué)難點(diǎn)在于特性參數(shù)、等效阻抗、反射系數(shù)的物理含義及計(jì)算方法、阻抗圓圖用法、單枝節(jié)匹配原理與方法等。針對(duì)具體教學(xué)內(nèi)容,教師應(yīng)采用歸納式教學(xué)或演繹式教學(xué),體現(xiàn)“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)思想。運(yùn)用課堂講授、學(xué)生自學(xué)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程專題座談等教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生用基礎(chǔ)理論知識(shí)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行處理的能力,使學(xué)生了解微波技術(shù)與天線的應(yīng)用技術(shù),加強(qiáng)學(xué)生認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的能力。同時(shí),教學(xué)中,突出物理概念,逐漸引導(dǎo)學(xué)生,由著重對(duì)場和路物理模型理解的相互轉(zhuǎn)化上升到對(duì)其數(shù)學(xué)模型性質(zhì)的了解和掌握,利用多媒體課件使學(xué)生建立場和路的概念。精選例題,結(jié)合實(shí)例,加強(qiáng)具體事例與抽象理論的緊密結(jié)合。另外,實(shí)驗(yàn)是為培養(yǎng)應(yīng)用電子技術(shù)高等專業(yè)人才的需要而設(shè)置的。通過實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí),提高學(xué)生動(dòng)手能力和分析解決實(shí)際問題的能力。(三)恰當(dāng)使用多媒體。《微波技術(shù)與天線》課程概念眾多,且抽象難理解,如果教師在課堂上只是照本宣科,或者只是文字描述,那么大多數(shù)學(xué)生是很難理解的。越來越多的教師喜歡在教學(xué)中使用多媒體,多媒體的充分使用能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。例如,這門課的一個(gè)重點(diǎn)知識(shí)“矩形波導(dǎo)”的場分布,如果教師一味地用文字或者靜態(tài)圖片講述,學(xué)生很難去理解這個(gè)看不見摸不著的物質(zhì),但是如果能用多媒體給學(xué)生展示三維動(dòng)態(tài)場分布,那么學(xué)生就能夠加深理解并能把該知識(shí)點(diǎn)印在腦海中,從而提高教學(xué)質(zhì)量[4]。(四)引入電磁仿真軟件。《微波技術(shù)與天線》對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力也有較高要求,但是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴且不能保證每位同學(xué)都能在有限的課堂時(shí)間操作一遍,因此使用電磁仿真軟件來模擬就顯得至關(guān)重要。其中最常用的仿真軟件有AnsoftHFSS,CST。AnsoftHFSS是基于有限元法的仿真軟件,CST是基于矩量法的仿真軟件,這兩個(gè)仿真軟件都能對(duì)沖能用的天線進(jìn)行仿真,例如,微帶天線。同時(shí)也可以查看S參數(shù)、電流、電場分布、天線方向圖等結(jié)果。這樣有利于學(xué)生對(duì)天線理論的理解。(五)合理分配時(shí)間。研究表明,學(xué)生在上課后前十分鐘左右思維最活躍,因此教師可以根據(jù)要講授知識(shí)的重要程度合理分配課堂時(shí)間,同時(shí)還應(yīng)在保證課程內(nèi)容講完的前提下多留給學(xué)生一些思考時(shí)間。當(dāng)然為了保證課堂效率,在課前教師也可以制定詳細(xì)的計(jì)劃,精確到每個(gè)知識(shí)點(diǎn)需要講授多長時(shí)間,做好充分的準(zhǔn)備有利于提高講課質(zhì)量。教師根據(jù)教學(xué)情況布置課后作業(yè),每章可以布置作業(yè)1~2次。作業(yè)由學(xué)生課外時(shí)間完成。在課程理論授課期間到期末考試前可以安排1~2次習(xí)題課,也可以每周安排1次輔導(dǎo)答疑,同時(shí)開通網(wǎng)絡(luò)答疑,就學(xué)生在學(xué)習(xí)、作業(yè)中遇到的問題進(jìn)行探討交流。在課程的開始、期中和期末也可以分別安排1次師生交流座談,就教與學(xué)方面的問題進(jìn)行溝通,那么學(xué)生就能夠更好地掌握知識(shí)。三、結(jié)語綜上所述,本文主要分析了《微波技術(shù)與天線》這門課程的教學(xué)內(nèi)容以及傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題和教學(xué)方法改革,文中提出的教學(xué)改革能夠打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高教學(xué)質(zhì)量,從而為國家培養(yǎng)出真正的技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn):

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[2]夏祖學(xué),李少甫,胥磊.《天線與微波技術(shù)》課程的教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2013(6):49-51.

[3]蔣鐵珍,廖同慶.《微波技術(shù)與天線》教學(xué):與工程應(yīng)用相結(jié)合[J].教育與教學(xué)研究,2014(6):84-86.

[4]李素萍,吳偉.《微波技術(shù)與天線》課程教學(xué)改革探討[J].中國電力教育,2011(8):108-109.

作者:王宜穎 單位:桂林電子科技大學(xué)