構(gòu)建微帶天線雙語M+N+K模式的教學(xué)改革初探

摘要：《微帶天線》雙語課程是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。本文根據(jù)該課程的特點(diǎn)，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用M+N+K模式進(jìn)行了有益的教學(xué)改革和探索。文章圍繞教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新課題等方面對(duì)該教學(xué)模式進(jìn)行了初步探討，提出了一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

關(guān)鍵詞：微帶天線；M+N+K模式；課程設(shè)計(jì)；創(chuàng)新課題

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）18-0079-02

一、引言

《微帶天線》課程是為電磁場無線技術(shù)專業(yè)和電波傳播與天線專業(yè)開設(shè)的重要專業(yè)課程，是在學(xué)習(xí)《電磁場與電磁波》、《天線原理與設(shè)計(jì)》等課程基礎(chǔ)上，結(jié)合無線通信領(lǐng)域的具體需求，深入學(xué)習(xí)和探究微帶天線和陣列的理論與設(shè)計(jì)，是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程[1-2]。為了培養(yǎng)復(fù)合型國際化人才，迅速提高學(xué)生的專業(yè)英語應(yīng)用水平，《微帶天線》課程的教學(xué)采用原版英文教材并輔之以英文講授。在前期的雙語教學(xué)中對(duì)教材選擇和部分教學(xué)方法進(jìn)行了改革探索，但多集中在如何合理運(yùn)用案例教學(xué)法等以激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)實(shí)踐和動(dòng)手能力的培養(yǎng)有待改進(jìn)[3]。學(xué)時(shí)分配多注重課堂教學(xué)和課后作業(yè)，對(duì)應(yīng)用性的課程設(shè)計(jì)及課外學(xué)習(xí)沒有相關(guān)的學(xué)時(shí)分配。

為結(jié)合學(xué)校教學(xué)綜合改革試點(diǎn)工作，對(duì)《微帶天線》雙語課程進(jìn)行M+N+K模式的改革探索，即教學(xué)方式按照M（課內(nèi)學(xué)時(shí)）+N（課程設(shè)計(jì)）+K（課外學(xué)時(shí)）進(jìn)行。目前《微帶天線》雙語課程是32學(xué)時(shí)，30學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)，2學(xué)時(shí)習(xí)題學(xué)時(shí)。根據(jù)課程內(nèi)容和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，可調(diào)整相應(yīng)課時(shí)安排，即課內(nèi)學(xué)時(shí)28學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)4學(xué)時(shí)，課外學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)進(jìn)行課程改革探索。下文將針對(duì)該課程的特點(diǎn)，分析目前存在的問題，結(jié)合M+N+K模式進(jìn)行相應(yīng)的初步改革探索和實(shí)踐。

二、M+N+K教學(xué)模式

1.存在的問題?！段炀€》是一門理論豐富、實(shí)踐性強(qiáng)的課程，主要涉及微帶天線輻射與接收的基本原理，微帶天線的基本分析方法，圓極化微帶天線分析與設(shè)計(jì)，典型微帶天線及陣列的基本特性等內(nèi)容。該課程理論性較強(qiáng)，對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高；內(nèi)容復(fù)雜且抽象，需要有較強(qiáng)的空間想象力和抽象思維能力；同時(shí)在工程領(lǐng)域中應(yīng)用性強(qiáng)?；谏鲜稣n程的特點(diǎn)，結(jié)合近年來雙語教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)目前存在的問題總結(jié)如下：

一是教學(xué)內(nèi)容多，更新不及時(shí)。在學(xué)時(shí)較少的情況下要讓學(xué)生較好地掌握微帶天線發(fā)射與接收原理，各類微帶天線、天線陣的分析方法與設(shè)計(jì)原理等知識(shí)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。同時(shí)教學(xué)內(nèi)容多年來變化不大，對(duì)新技術(shù)的更新不及時(shí)。部分學(xué)生對(duì)全英文教材、教案及教輔材料理解有困難。

二是理論教學(xué)偏多，與實(shí)例結(jié)合較少。由于微帶天線分析不可避免涉及較多數(shù)學(xué)知識(shí)，如復(fù)變函數(shù)、數(shù)學(xué)物理方程等。教學(xué)中一般會(huì)通過大量的推導(dǎo)，獲得天線的輻射特性，加之學(xué)時(shí)有限，和工程運(yùn)用中的實(shí)例結(jié)合講解不夠充分。

三是缺乏實(shí)踐與創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容。由于理論分析占據(jù)了較多的學(xué)時(shí)，結(jié)合實(shí)踐的課程設(shè)計(jì)很少甚至沒有，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的創(chuàng)新課題更是沒有開設(shè)，這樣很難有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

針對(duì)上述問題，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，提出對(duì)《微帶天線》雙語課程進(jìn)行M+N+K模式的教學(xué)改革探索。即教學(xué)方式按照M（課內(nèi)學(xué)時(shí)）+N（課程設(shè)計(jì)）+K（課外學(xué)時(shí)）進(jìn)行。在夯實(shí)基礎(chǔ)的前提下，為學(xué)生提供更多實(shí)踐和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)

2.課內(nèi)學(xué)時(shí)-M。M+N+K模式中的M對(duì)應(yīng)28學(xué)時(shí)的課內(nèi)學(xué)時(shí)。首先，由于理論學(xué)時(shí)比之前減少4學(xué)時(shí)，同時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)增加新技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，因此必須對(duì)已有的內(nèi)容進(jìn)行必要的精簡。例如在學(xué)習(xí)線極化微帶天線時(shí)，可以只介紹矩形貼片天線分析與設(shè)計(jì)，而把圓形貼片天線的分析與設(shè)計(jì)調(diào)整到課程設(shè)計(jì)中，這樣既減少了理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，又增加了實(shí)踐動(dòng)手的環(huán)節(jié)；又如在學(xué)習(xí)圓極化微帶天線時(shí)可以將圓極化微帶行波天線的分析與設(shè)計(jì)調(diào)整到課外學(xué)時(shí)中，這樣可以利用課外分組學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

其次，在保證基礎(chǔ)理論和重點(diǎn)部分學(xué)習(xí)的前提下，需要結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用需要，適度增加新的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行吐故納新，及時(shí)動(dòng)態(tài)更新課程內(nèi)容。由于本課程是一門專業(yè)課，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，會(huì)不斷出現(xiàn)新的微帶天線形式、新的分析方法和設(shè)計(jì)理論，所以必須保持教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)更新，例如增加智能天線、MIMO天線、超寬帶天線、可重構(gòu)天線等教學(xué)內(nèi)容。在學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)理論和重點(diǎn)技術(shù)后，學(xué)生對(duì)無線通信領(lǐng)域的新技術(shù)興趣濃厚，因此，為提高他們的學(xué)習(xí)熱情和積極性，多開展講座形式的前沿技術(shù)介紹更能吸引他們的關(guān)注。講座中可以預(yù)設(shè)開放式問題讓學(xué)生參與討論，讓他們在思考中提升專業(yè)水平。

再次，學(xué)習(xí)仿真軟件的使用，讓學(xué)生具備仿真分析的能力。目前相關(guān)用人單位需要具有研發(fā)能力，具備多種仿真軟件應(yīng)用能力的人才。因此在課堂教學(xué)中有必要將如Ansoft HFSS、CST、ADS等仿真軟件介紹給學(xué)生，并讓他們學(xué)習(xí)使用[4]。教學(xué)實(shí)踐表明，在講授了相關(guān)內(nèi)容后，通過仿真軟件，不僅可以使學(xué)生更好地理解課程的基本原理，掌握分析方法，還可以通過直觀的三維結(jié)構(gòu)和多種性能分析圖表，提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)習(xí)積極性。

最后，針對(duì)雙語教學(xué)進(jìn)行教學(xué)方式的改進(jìn)。對(duì)英文教材內(nèi)容進(jìn)行分解，使學(xué)生更容易理解；豐富多媒體教學(xué)課件，適度增加動(dòng)畫與視頻教學(xué)資料，如天線的三維方向圖，動(dòng)態(tài)電場和電流分布圖，使教學(xué)手段多樣化；開展互動(dòng)式教學(xué)，備課時(shí)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，做出合理規(guī)劃，事先做好與學(xué)生互動(dòng)的方案，讓被動(dòng)的接收變成主動(dòng)的思考與總結(jié)，發(fā)揮學(xué)生的主體地位。

3.課程設(shè)計(jì)-N。M+N+K模式中的N對(duì)應(yīng)4個(gè)學(xué)時(shí)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。《微帶天線》課程是一個(gè)與無線通信領(lǐng)域應(yīng)用結(jié)合緊密的專業(yè)課程，在之前的教學(xué)中，學(xué)生在完成了32學(xué)時(shí)的理論學(xué)習(xí)后對(duì)理論分析比較清楚，應(yīng)用范圍和實(shí)例也有一些了解，但對(duì)于如何將理論分析真正應(yīng)用到具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中卻不甚明了。

因此通過教學(xué)改革，增設(shè)了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，希望通過實(shí)踐教學(xué)有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力[5]。實(shí)踐教學(xué)是實(shí)施創(chuàng)新教育的重要環(huán)節(jié)，教學(xué)是為實(shí)踐服務(wù)，實(shí)踐是目的，教學(xué)是手段，從而體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的特點(diǎn)。

首先，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及其延伸內(nèi)容，設(shè)計(jì)了多組實(shí)踐課題，包括微帶矩形天線、微帶圓形天線、正交饋電微帶圓極化天線、單點(diǎn)饋電微帶圓極化天線、微帶行波梳形天線等8種不同天線設(shè)計(jì)。其次，讓學(xué)生自行組合，每組3～4人，選擇好題目后組內(nèi)人員分工合作，完成資料收集與分析、設(shè)計(jì)仿真、性能分析、撰寫報(bào)告等工作；授課教師和多名研究生組成輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行過程輔導(dǎo)。最后每組選派一名代表做口頭陳述，介紹各自的設(shè)計(jì)方案與性能，教師對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行講解和評(píng)價(jià)打分，并按比例記錄入最終成績。教學(xué)實(shí)踐表明，通過完整的參與課程設(shè)計(jì)過程，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐精神都得到了良好的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了課堂學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用的較好結(jié)合。

4.課外學(xué)時(shí)-K。M+N+K模式中的K對(duì)應(yīng)4個(gè)學(xué)時(shí)課外學(xué)時(shí)。結(jié)合學(xué)校開展的創(chuàng)新教育，將課外學(xué)時(shí)設(shè)置為創(chuàng)新課題，讓學(xué)生自愿組合參與其中，提升創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力[6]。許多研究型大學(xué)已經(jīng)開始對(duì)本科生參加科研的探索，將教學(xué)重點(diǎn)從過去知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)移到以研究、探索為基礎(chǔ)的教學(xué)上來，使學(xué)生從單純的知識(shí)接受者變成探索者，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與研究相統(tǒng)一的目標(biāo)。

首先，從教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，調(diào)研科技研究發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)了多組創(chuàng)新課題，如可重構(gòu)微帶天線設(shè)計(jì)，基于基片集成波導(dǎo)的微帶天線設(shè)計(jì)，基于異向介質(zhì)的微帶天線設(shè)計(jì)等。創(chuàng)新課題屬于開放式課題，只給出研究的方向，具體的性能要求需要學(xué)生從最新的科技資料中尋找并確定。其次，在自愿參與的原則下，學(xué)生自由組合成研究團(tuán)隊(duì)，完成背景資料收集與分析、確定設(shè)計(jì)的具體要求和指標(biāo)，進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化，制作天線實(shí)物，開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測量工作，并撰寫研究報(bào)告。教師進(jìn)行過程輔導(dǎo)，最后對(duì)各組研究情況做評(píng)價(jià)和打分，并按比例記錄入最終成績。

本科生參加創(chuàng)新課題對(duì)于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)來說具有重要的意義和作用?？梢允箤W(xué)生直接接觸最新的科研動(dòng)態(tài)，這對(duì)于開闊學(xué)生的思維空間、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與合作精神很有幫助。

三、結(jié)束語

本文從《微帶天線》雙語課程的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，采用M+N+K模式進(jìn)行了有益的教學(xué)改革和探索，將課內(nèi)學(xué)時(shí)（M）、課程設(shè)計(jì)（N）與課外學(xué)時(shí)（K）有機(jī)地結(jié)合在一起。通過初步探索與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了課堂學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用的良好結(jié)合，較好地激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識(shí)。課程的教學(xué)改革還需要進(jìn)行不斷的探索與完善，使教學(xué)更好地服務(wù)于實(shí)踐，才能為我國的現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)更多更好的創(chuàng)新型人才。

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