電磁場與微波技術(shù)系列課程實(shí)踐教學(xué)的研究與探索

安婷 韓春輝 呂貴洲 閆紅偉 任紅偉

摘 要：結(jié)合電磁場與微波技術(shù)系列課程的特點(diǎn)，文章強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐課在該系列課程中的重要性。作者通過研究軍內(nèi)外高等院校電磁場與微波技術(shù)系列課程的教學(xué)實(shí)施情況，針對(duì)校區(qū)該系列課程的實(shí)際情況，并結(jié)合原有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)微波實(shí)踐課程的教學(xué)體系和教學(xué)模式進(jìn)行全面的研究和探索，提出了優(yōu)化微波實(shí)踐教學(xué)體系、創(chuàng)新微波實(shí)踐教學(xué)模式的新理念及具體實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞：電磁場與微波技術(shù)系列課程；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新

一、研究背景及現(xiàn)狀

電磁場與微波技術(shù)系列課程主要涉及電磁場與電磁波基本理論和微波工程基礎(chǔ)課程兩個(gè)方面。電磁場與微波技術(shù)是電子信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究方向之一，在信息類本科人才培養(yǎng)體系中具有重要意義。掌握相關(guān)知識(shí)和技能，對(duì)于學(xué)生將來從事通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等領(lǐng)域的科研和工程應(yīng)用工作具有重要作用。但是電磁場與微波技術(shù)系列課程具有理論抽象難懂、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)煩瑣復(fù)雜及實(shí)踐體系建設(shè)難度大等特點(diǎn)，是電子信息類專業(yè)課程體系中教師和學(xué)生公認(rèn)的既難教又難學(xué)的課程。

軍內(nèi)的國防科技大學(xué)李高升等研究了電磁場與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置，提出了教學(xué)實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃，并從實(shí)際出發(fā)討論了滿足教學(xué)需求前提下的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)模和成本控制方法[1]。空軍工程大學(xué)唐書娟等分析了該系列課程在教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)和教學(xué)方法上的特點(diǎn)，提出了系列課程形象化教學(xué)的基本概念[2]。哈爾濱工程大學(xué)趙春暉等重新整合各門課的知識(shí)模塊，并強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，取得了明顯的成效[3]。清華大學(xué)凌丹等為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，加深學(xué)生對(duì)“場”和“波”的概念的理解，將學(xué)生動(dòng)手操作和多媒體動(dòng)畫演示相結(jié)合，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析比較，從而使學(xué)生建立了對(duì)抽象、玄奧的理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過研究我們發(fā)現(xiàn)，軍內(nèi)外相關(guān)高校也受到微波系列課程學(xué)時(shí)數(shù)少、內(nèi)容復(fù)雜、數(shù)學(xué)知識(shí)多及理解困難的困擾限制，但是他們?cè)絹碓阶⒅匚⒉ㄏ盗兄袑?shí)踐課程在教學(xué)中所扮演的角色，這一點(diǎn)是顯而易見的。因此，本文擬在原有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)微波實(shí)踐課程的教學(xué)體系和教學(xué)模式進(jìn)行全面的研究和創(chuàng)新的探索，優(yōu)化微波實(shí)踐教學(xué)體系，創(chuàng)新微波實(shí)踐教學(xué)模式。

二、研究內(nèi)容與創(chuàng)新之處

1.樹立實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)并重的教學(xué)新理念

實(shí)踐教學(xué)是加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)教育，增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、科學(xué)思維、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)。軍內(nèi)外高校的合理論證，科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃，將為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才提供良好的依托。但是按照電磁場與微波技術(shù)系列課程的現(xiàn)有安排，根本無法突出實(shí)踐教學(xué)在專業(yè)課程中特殊而重要的作用。因此，適當(dāng)重構(gòu)課程體系的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模塊，將教研組和任課教員作為首要突破點(diǎn)，樹立微波系列課程的理論與實(shí)踐并重的教學(xué)理念就尤為重要。

2.以培養(yǎng)新時(shí)期軍事人才為目標(biāo)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

創(chuàng)新基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，降低基礎(chǔ)理論難度?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是微波技術(shù)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，過于強(qiáng)調(diào)驗(yàn)證基礎(chǔ)理論知識(shí)而缺乏創(chuàng)新性、探索性。因此，豐富基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及手段，以實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)知識(shí)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用，對(duì)微波系列課程具有重要意義。

構(gòu)建體系性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)體系化、形象化教學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有不同工作狀態(tài)的傳輸線進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和阻抗匹配，針對(duì)的是單一模塊或單元，缺乏系統(tǒng)性，不利于知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。隨著新時(shí)期裝備技術(shù)的發(fā)展，微波系列課程以新時(shí)期軍事人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以提升人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，瞄準(zhǔn)技術(shù)前沿，緊貼裝備發(fā)展，我們擬豐富綜合性和設(shè)計(jì)性等開放性的實(shí)驗(yàn)，如引入相控陣、分布式接收等系統(tǒng)級(jí)實(shí)驗(yàn)科目與內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)整體性，實(shí)現(xiàn)體系化教學(xué)；引入電磁仿真軟件、射頻電路仿真軟件等軟件實(shí)驗(yàn)手段，建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)形象化教學(xué)。

3.瞄準(zhǔn)崗位需求，注重工作實(shí)踐

傳統(tǒng)的微波系列課程主要學(xué)習(xí)電磁場理論、長線理論、導(dǎo)波系統(tǒng)和天線技術(shù)，基于雷達(dá)工程和導(dǎo)彈工程專業(yè)學(xué)員的崗位需求，我們將著重強(qiáng)調(diào)雷達(dá)裝備和導(dǎo)彈裝備通信裝備中天線與饋線的構(gòu)成以及微波在饋線中的傳輸規(guī)律和天線輻射接收特性，增強(qiáng)微波系列課程實(shí)踐教學(xué)與雷達(dá)、導(dǎo)彈、無人機(jī)等裝備相關(guān)收發(fā)系統(tǒng)的貼合程度，體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)。做到因?qū)I(yè)而異、量體裁衣，有針對(duì)性地通過實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)員的微波工程素養(yǎng)，為后續(xù)裝備的原理、系統(tǒng)、構(gòu)造、維修課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

4.教研融合創(chuàng)新，突出實(shí)戰(zhàn)化實(shí)踐訓(xùn)練

微波理論支撐很多軍內(nèi)外科研項(xiàng)目取得了高水平的研究成果，嘗試把這些研究成果及時(shí)引入教學(xué)，有利于開闊學(xué)員的視野。瞄準(zhǔn)實(shí)戰(zhàn)化，將日益精密、復(fù)雜裝備中的微波系統(tǒng)作為實(shí)例素材引入到實(shí)踐教學(xué)中，不僅能讓學(xué)員感受到微波技術(shù)創(chuàng)新對(duì)裝備進(jìn)步的有力推動(dòng)，也有利于培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)。

三、具體實(shí)施方法

1.培養(yǎng)師資隊(duì)伍的創(chuàng)新意識(shí)，樹立教學(xué)新理念

教師的創(chuàng)新意識(shí)極為重要，只有創(chuàng)新型的教師才能培養(yǎng)出創(chuàng)新型的學(xué)生，從而創(chuàng)造出嶄新的時(shí)代，因此一定要注重教師創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。創(chuàng)新始于問題，源于實(shí)踐。因此，電磁場與微波技術(shù)課程組教員要有很強(qiáng)的裝備背景，緊跟裝備發(fā)展，將相關(guān)的新技術(shù)、新理論引入理論和實(shí)踐教學(xué)，逐漸樹立理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)并重的新理念。

2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件

近年擴(kuò)建了微波傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，達(dá)到了原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)滿足一人一組循環(huán)進(jìn)行，建設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使學(xué)員可以自主設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)驗(yàn)，并能夠根據(jù)興趣選擇精密的微波網(wǎng)絡(luò)參量測(cè)量設(shè)備。進(jìn)一步完善天線波束綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成了對(duì)線天線、面天線和新型相控陣天線的設(shè)計(jì)和方向圖測(cè)量，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)?？傊瑮l件的改善有助于提高學(xué)員的工程實(shí)踐能力。

3.依據(jù)學(xué)員的崗位需求，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)手段

從實(shí)踐教學(xué)切入，依據(jù)學(xué)員崗位需求，以實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)知識(shí)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用；豐富綜合性及設(shè)計(jì)性等開放性實(shí)驗(yàn)，例如小型雷達(dá)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、小型微帶天線的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)等；引入電磁仿真軟件、射頻電路仿真軟件等軟件實(shí)驗(yàn)手段，實(shí)現(xiàn)形象化教學(xué)，提高學(xué)員微波知識(shí)的應(yīng)用能力；建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、實(shí)驗(yàn)器材不足的問題。

4.基于教學(xué)效果，探索實(shí)踐課新模式

目前微波實(shí)踐課程的綜合性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化有待改善。因此，學(xué)校有必要將微波實(shí)踐課程與裝備相結(jié)合進(jìn)行融合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)，以裝備微波組成和功能為主線串聯(lián)微波實(shí)踐課程相關(guān)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)員知識(shí)理解與應(yīng)用能力。

通過分析電磁場與微波技術(shù)系列課程的特點(diǎn)和研究軍內(nèi)外高等院校該系列課程的教學(xué)實(shí)施情況，本文強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐課在該系列課程中的重要性，針對(duì)校區(qū)該系列課程的實(shí)際情況，在原有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)微波實(shí)踐課程的教學(xué)體系和教學(xué)模式進(jìn)行全面的研究和創(chuàng)新的探索，提出了優(yōu)化微波實(shí)踐教學(xué)體系、創(chuàng)新微波實(shí)踐教學(xué)模式的新理念及具體實(shí)施方法。

參考文獻(xiàn)：

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