淺談“微波技術(shù)與天線”課程中的創(chuàng)造力培養(yǎng)

劉 云

(南京航空航天大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇南京 210016）

淺談“微波技術(shù)與天線”課程中的創(chuàng)造力培養(yǎng)

劉 云

(南京航空航天大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇南京 210016）

創(chuàng)造力培養(yǎng)已經(jīng)是高校教學(xué)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文對創(chuàng)造力的基本元素以及阻礙創(chuàng)造力發(fā)展的因素作了詳細(xì)闡述,結(jié)合“微波技術(shù)與天線”課程的內(nèi)容和特點(diǎn),對如何在課程中培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維作了探討,對創(chuàng)新思維訓(xùn)練給出了建設(shè)性意見。

創(chuàng)造力;微波技術(shù)與天線;創(chuàng)新思維

0 引言

創(chuàng)造力培養(yǎng)已經(jīng)是高校教學(xué)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)[1]。但是,當(dāng)今學(xué)生的創(chuàng)造力不足可歸結(jié)為教學(xué)方法的僵化與知識運(yùn)用的不足,主要有四大因素的作用:①思維標(biāo)準(zhǔn)化,其突出表現(xiàn)為思維功能固化和思維惰性。而這可謂時(shí)下應(yīng)試教育不可避免的后果。②知識無活力化,學(xué)生不能學(xué)以致用,不能主動(dòng)的將知識串連起來并在生活中運(yùn)用。③聚合思維與發(fā)散思維如果能夠同步發(fā)展,能使人既有知識基礎(chǔ),又有創(chuàng)新能力。但是當(dāng)今一些教育制度中,聚合思維發(fā)展往往是以犧牲發(fā)散思維為代價(jià)的。④創(chuàng)造力認(rèn)知非凡化。許多人將創(chuàng)造力與科學(xué)技術(shù)的重大突破(發(fā)明)聯(lián)系起來,認(rèn)為創(chuàng)造力是少數(shù)天才的專長,是特殊能力的表現(xiàn),因此望而卻步。

1 微波與天線課程的內(nèi)容分析

在“微波技術(shù)與天線”課程中,傳輸線的基本理論、微波網(wǎng)絡(luò)理論等內(nèi)容是最基本的理論知識,而微波器件,包括微波耦合器、功分器、濾波器和環(huán)行器等則是一些應(yīng)用知識。為了培訓(xùn)創(chuàng)造性思維,這兩類知識不能無差別地進(jìn)行講解。美國加州大學(xué)伯克利分校在本科教學(xué)中就注重基礎(chǔ)理論知識教學(xué),而把很多應(yīng)用知識以研討形式讓學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究,培養(yǎng)其獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造力[2]。

在“微波技術(shù)與天線”課程中,對于基本理論知識,教師需要力求概念的講解更清晰,概念與概念之間更具連貫性和整體性,以增強(qiáng)學(xué)生的知識活力。而應(yīng)用知識從內(nèi)容安排到講解都應(yīng)盡量廣泛引入應(yīng)用類內(nèi)容,使得學(xué)生的知識面更廣。但是具體內(nèi)容可以通過組織和安排研討,留下一些未知和需要思考的問題,由學(xué)生利用創(chuàng)造性思維去解決。比如,在講功分器時(shí),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)理論,無耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)不能同時(shí)匹配。則可以讓學(xué)生去尋找一種電路結(jié)構(gòu),使得這樣的三端口網(wǎng)絡(luò),既能實(shí)現(xiàn)功分,三個(gè)端口又能同時(shí)匹配。結(jié)果可能是多樣的,或者錯(cuò)誤或者正確,但每一個(gè)設(shè)想都意味著創(chuàng)新思維的啟動(dòng)。

2 創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

培養(yǎng)創(chuàng)新意識應(yīng)該是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的必要步驟。我們可以根據(jù)微波技術(shù)發(fā)展的歷史介紹創(chuàng)新的實(shí)例,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。比如Smith原圖創(chuàng)新性的把傳輸線上的歸一化阻抗、導(dǎo)納、反射系數(shù)、駐波比、電長度等互相關(guān)聯(lián)的量在一個(gè)圓圖里面全部表示出來,大大方便了工程設(shè)計(jì),省略了很多繁瑣的計(jì)算。我們應(yīng)讓學(xué)生知道,創(chuàng)新是科技變革和發(fā)展的必然途徑。

要鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新和奇思妙想,創(chuàng)新事例在微波學(xué)科發(fā)展歷史中有很多。如麥克斯韋超越傳統(tǒng)思維,提出位移電流假設(shè),認(rèn)為變化的電場也能產(chǎn)生磁場,這樣一種假設(shè)解決了安培環(huán)路定理從靜態(tài)情形到變化情形時(shí)遇到的矛盾,使得完備的電磁場方程組能夠建立。

很重要的是要破除創(chuàng)造力認(rèn)知非凡化心理。教師既要告訴學(xué)生創(chuàng)新的重要意義,也要讓他們增強(qiáng)自信,創(chuàng)新并非是天才所獨(dú)有的。創(chuàng)新之路盡管艱辛,但是只要勤奮,堅(jiān)持創(chuàng)新的思維,并持之以恒,就能夠作出創(chuàng)新性成果。

3 課程教學(xué)中的創(chuàng)新思維和逆向思維

創(chuàng)新思維培養(yǎng)不是獨(dú)立于課程教學(xué)之外的教學(xué)活動(dòng),而應(yīng)該是存在于課程教學(xué)之中的[3]。要在課程教學(xué)的過程中,由教師安排自由、和諧的情境,提出有意義的問題,鼓勵(lì)學(xué)生利用發(fā)散性思維、聯(lián)想性思維和逆向思維尋找最終答案,給出新的應(yīng)用。

比如在講完了微波波段的熱效應(yīng)之后組織師生互動(dòng),讓學(xué)生通過發(fā)散性思維,在各行各業(yè)中尋找微波的多種應(yīng)用。有些學(xué)生講到了微波可以在醫(yī)學(xué)上殺滅惡性細(xì)胞,治療婦科病,在農(nóng)業(yè)上催熟作物,烘干作物,在化學(xué)上進(jìn)行加熱催化。還有學(xué)生提出將微波用于保暖鞋的設(shè)計(jì)。

又如在教師介紹了微波的似聲性后,可讓學(xué)生通過類比等聯(lián)想性思維來尋找微波的電路和應(yīng)用。有個(gè)學(xué)生從B超聯(lián)想到微波也可以用來成像,也有學(xué)生從兩端固定的琴弦能夠產(chǎn)生一定的音調(diào)聯(lián)想到了兩端短路的導(dǎo)線可以產(chǎn)生微波諧振,還有學(xué)生從超聲顯微鏡想到可能設(shè)計(jì)出微波顯微鏡。

事物的任何屬性總具有兩面性,可能是弊端,但如果循著相反的方向去思考問題,能找到可能的應(yīng)用,此即逆向思維。在課堂上還可以有目的地培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力。比如在講到有耗媒質(zhì)在實(shí)現(xiàn)傳輸線時(shí)損耗系數(shù)較大的問題時(shí),可以讓學(xué)生從相反的角度來思考有耗媒質(zhì)的應(yīng)用,如戰(zhàn)斗機(jī)的隱身技術(shù),再如傳輸線上的不連續(xù)性導(dǎo)致了反射的增大,如果根據(jù)逆向思維,一個(gè)不連續(xù)性所引起的反射便可以用來抵消由另外一個(gè)不連續(xù)性所引起的反射。又如講單枝節(jié)阻抗匹配器和四分之一波長阻抗變換段。這些具有典型意義的逆向思維的實(shí)例雖然可以由教師向?qū)W生闡述和傳授,但這不如給學(xué)生足夠的思考時(shí)間,指引他們自己用逆向思維尋找到答案更有意義。

4 結(jié)語

本文根據(jù)“微波技術(shù)與天線”的課程內(nèi)容和特點(diǎn),討論了如何在本科生課程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新力,這一方面需要對課程的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用知識加以區(qū)別講授,讓學(xué)生更自主的對應(yīng)用知識作研究性學(xué)習(xí);另一方面教師要在課程中激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新欲望,破除學(xué)生的創(chuàng)新心理障礙,并將創(chuàng)新思維和逆向思維培訓(xùn)貫穿于整個(gè)課程教學(xué)之中,切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

[1] 岳曉東.大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)之我見[J].武漢:高等教育研究,2004,25(1):84-91

[2] 夏東偉.伯克利加州大學(xué)電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系本科教育及其啟示[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2001(4):22-25

[3] 趙池航.以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造力為核心的教學(xué)方法探討[J].武漢:理工高教研究,2007,26(5):80-81

Increasing Students'Creativity via the Teaching of Microwave Techniques and Antenna

LIU Yun

(College of In formation Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nan jing 210016,China)

It has become a big task to increase college students'creativity by course reforming.This paper firstly describes the key aspects of creativity,and after then gives constructions on how to imp rove students'sense of creation and how to develop their creative thinkings via the teaching of the course of M icrowave Techniques and Antenna.These constructions are based on analyzing the contents and characteristicsof this course.

creativity;microw ave techniquesand antenna;creative thinking

G40-034

A

1008-0686(2011)02-0008-02

2010-08-09;

2010-11-24

劉 云(1978-),男,博士,講師,主要從事微波電路和器件的研究工作,E-m ail:yunliu@nuaa.edu.cn