電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)專業(yè)導(dǎo)論課的新探索

徐立勤， 程 勇， 黃麗亞

(南京郵電大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院， 江蘇 南京 210023)

0 引言

剛剛進(jìn)入大學(xué)的新生大都會(huì)經(jīng)歷一段學(xué)習(xí)的迷茫期。究其原因，既有來(lái)自于高中學(xué)校生活和大學(xué)學(xué)習(xí)生活的巨大差異，也有對(duì)所學(xué)專業(yè)的一知半解[1]。

專業(yè)導(dǎo)論課作為一門協(xié)助學(xué)生更好地了解自身專業(yè)以及專業(yè)就業(yè)問題的課程，對(duì)學(xué)生的日后發(fā)展具有舉足輕重的意義。

為了盡快讓學(xué)生了解自己的專業(yè)背景，明確專業(yè)學(xué)習(xí)方向，我們?cè)诘?學(xué)期就開設(shè)了“電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)專業(yè)導(dǎo)論”這門必修課程。該課程不僅介紹本專業(yè)的特點(diǎn)、要求和發(fā)展方向，同時(shí)由多名資深教授和企業(yè)專家授課，對(duì)激發(fā)新生探索學(xué)科奧秘的興趣，引導(dǎo)和幫助新生盡快地進(jìn)入大學(xué)階段的學(xué)習(xí)狀態(tài)，起到了事半功倍的作用。

1 專業(yè)的特點(diǎn)和要求

電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)是一門既古老又新穎的學(xué)科。電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)專業(yè)是教育部高校本科專業(yè)目錄外少數(shù)高校試點(diǎn)的專業(yè)(特設(shè)專業(yè))，是為了培養(yǎng)當(dāng)前社會(huì)緊缺的射頻與無(wú)線技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的高技術(shù)人才而設(shè)置的。本專業(yè)的核心理論—電磁場(chǎng)理論和無(wú)線技術(shù)距今已經(jīng)一百多年了，其應(yīng)用也已經(jīng)深入到社會(huì)的方方面面。但是，本專業(yè)對(duì)于大部分新生而言還是很神秘的，因此他們首要解決的問題就是必須清楚地了解本專業(yè)的特點(diǎn)和要求，這正是導(dǎo)論課開設(shè)的初衷。

電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生是能夠?qū)?lái)在無(wú)線通信與微波技術(shù)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)管理等工作，成為在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和國(guó)防部門緊缺的射頻與無(wú)線技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的高技術(shù)人才。

在對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)方面，電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)專業(yè)要求學(xué)生能在運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理，計(jì)算機(jī)等科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)能力的基礎(chǔ)上，掌握電磁場(chǎng)理論、電波傳播理論、射頻電路理論和天線理論，掌握無(wú)線通信中的各種關(guān)鍵技術(shù)以及綜合系統(tǒng)的組成、運(yùn)行、管理等知識(shí)，具有分析和解決無(wú)線技術(shù)方面實(shí)際問題的基本能力。

2 專業(yè)導(dǎo)論課授課內(nèi)容的設(shè)計(jì)

眾所周知，每一個(gè)專業(yè)都有它的知識(shí)體系，而這些知識(shí)體系是建立在為數(shù)不多的“核心概念”基礎(chǔ)之上的。換句話說(shuō)，在繁多的知識(shí)之間相互銜接組成的知識(shí)體系中，很多知識(shí)內(nèi)容不過是這些“核心概念”在某種具體條件下的實(shí)例。通過對(duì)這些實(shí)例的學(xué)習(xí)加深對(duì)“核心概念”的理解和掌握，專業(yè)導(dǎo)論課授課內(nèi)容的選擇體現(xiàn)了這一思想，這決定了這門課程能夠達(dá)到事半功倍的效果[2]。

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將詳細(xì)了解本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、基本要求和課程體系，了解大學(xué)階段的學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)方法，掌握專業(yè)的核心知識(shí)，了解本專業(yè)的研究方向及特色，激發(fā)其學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的興趣，為今后的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。

本課程首先詳細(xì)解讀電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案，重點(diǎn)是本專業(yè)的課程體系和設(shè)置。在此基礎(chǔ)上，將由本專業(yè)的資深教師和企業(yè)專家分別介紹本專業(yè)的“核心概念”、研究方向及特色，內(nèi)容包括電磁場(chǎng)理論的發(fā)展和應(yīng)用、電磁波的產(chǎn)生和傳播、天線的基礎(chǔ)知識(shí)和射頻電路的基本概念以及無(wú)線新技術(shù)的介紹等。

通過學(xué)習(xí)本課程，要求學(xué)生能夠了解本專業(yè)學(xué)科的知識(shí)體系，了解電磁理論的基礎(chǔ)知識(shí)和分析方法，了解電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)的理論前沿、應(yīng)用前景和發(fā)展動(dòng)態(tài)以及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和國(guó)防部門的主要應(yīng)用。

通過本課程學(xué)習(xí)，還要求學(xué)生能樹立明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，掌握正確的學(xué)習(xí)方法，為今后的學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。為此我們確定了本課程的課程學(xué)時(shí)分配如表1所示。

表1 課程學(xué)時(shí)分配表

3 專業(yè)導(dǎo)論課的教學(xué)安排

眾所周知，導(dǎo)論課的學(xué)時(shí)有限，授課對(duì)象又缺乏基本的專業(yè)思想。能否實(shí)現(xiàn)導(dǎo)論課的教學(xué)目標(biāo)，很大程度上取決于課程的教學(xué)安排[3～4]。

首先是授課教師的確定。專業(yè)導(dǎo)論課的開設(shè)，應(yīng)有一支相對(duì)高水平、穩(wěn)固的師資隊(duì)伍作為保障。本專業(yè)有不少的資深教授，他們具有豐富的專業(yè)知識(shí)、多年的科研和教學(xué)經(jīng)歷，所以作為一項(xiàng)教學(xué)的改革和試點(diǎn)，我們采用了多名教師分別授課的教學(xué)方式。我們?cè)?jīng)對(duì)即將畢業(yè)的學(xué)生做過調(diào)查，有些學(xué)生反映現(xiàn)在有很多課程的授課教師都比較年輕，沒有工程實(shí)踐的背景。在授課的過程中更多的是理論知識(shí)的敘述，缺乏理論與實(shí)踐的結(jié)合。而且由于學(xué)生在整個(gè)大學(xué)的階段難以接觸到本專業(yè)的高水平教師，因此對(duì)專業(yè)的前景和期望的認(rèn)識(shí)也受到了影響。采用多名資深教師授課的形式不僅是保證了課程教學(xué)的高水準(zhǔn)，而且極大地提高了新生對(duì)本專業(yè)的興趣和喜愛。尤其是企業(yè)專家的講座以及與高年級(jí)學(xué)生的座談，由于其豐富的實(shí)踐知識(shí)和親身的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，明確了了學(xué)習(xí)的目標(biāo)，端正了學(xué)習(xí)的態(tài)度，找到了大學(xué)學(xué)習(xí)的方法。

其次是教學(xué)內(nèi)容的選擇。專業(yè)導(dǎo)論課應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理清學(xué)科與專業(yè)的內(nèi)在邏輯關(guān)系，形成大學(xué)—領(lǐng)域—學(xué)科—方向的脈絡(luò)關(guān)系，建立學(xué)科專業(yè)整體概貌認(rèn)知體系，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)專業(yè)。本專業(yè)課程的特點(diǎn)就是理論性較強(qiáng)，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，如何對(duì)大學(xué)一年級(jí)的新生介紹本專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，確實(shí)需要多方面的考慮和取舍。為此每個(gè)授課教師在選擇授課內(nèi)容時(shí)，都做到了化繁為簡(jiǎn)，通俗易懂。

我們從中學(xué)物理課的電磁場(chǎng)知識(shí)出發(fā)，引出電磁場(chǎng)和電磁波理論，結(jié)合電磁理論在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用的介紹，將其貫穿于電磁場(chǎng)理論的發(fā)展歷程；從學(xué)生們最感興趣的無(wú)線通信(手機(jī)、藍(lán)牙、GPS)以及通信中常遇到的一些問題出發(fā)，講述電磁波的產(chǎn)生和傳播；除了介紹天線的作用和基礎(chǔ)知識(shí)，還結(jié)合智能天線的優(yōu)點(diǎn)介紹天線在無(wú)線技術(shù)中的重要性，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；同樣，我們從中學(xué)物理課的電路知識(shí)出發(fā)，引出射頻電路的概念，對(duì)電子電路類專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)起到了很好的引導(dǎo)作用。

為了消除學(xué)生對(duì)專業(yè)課的陌生感，我們專門用一個(gè)單元介紹經(jīng)典電磁場(chǎng)問題的基本求解方法，一方面揭示電磁場(chǎng)在不同結(jié)構(gòu)中的分布與傳播規(guī)律，另一方面初步展現(xiàn)分析電磁場(chǎng)問題的基本思路。同時(shí)給出數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)在分析電磁場(chǎng)問題中的應(yīng)用。而無(wú)線新技術(shù)的介紹讓學(xué)生對(duì)專業(yè)的前景和期望更加明確。在這個(gè)單元我們不僅對(duì)無(wú)線通信的基本工作原理，無(wú)線通信中的主要特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，如無(wú)線接入方式、多徑效應(yīng)等做了詳細(xì)闡述，還對(duì)當(dāng)今在網(wǎng)使用的3G和4G移動(dòng)通信以及即將商用的5G進(jìn)行了介紹。此外，國(guó)內(nèi)外電磁場(chǎng)研究的發(fā)展和熱點(diǎn)讓學(xué)生開闊了眼界；聘請(qǐng)的相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域企業(yè)、行業(yè)精英參與的講座更是收到了全方位、較好的專業(yè)導(dǎo)論教學(xué)效果。

為了充分利用多媒體手段，我們申請(qǐng)了學(xué)校的教改課題《看不見的電磁世界精品視頻公開課》，不僅可以作為導(dǎo)論課程的配套資源，而且還可以成為本專業(yè)的招生宣傳資料。

最后是教學(xué)效果的檢查。作為一門考查課，對(duì)學(xué)生的考核重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)、專業(yè)領(lǐng)域的了解以及大學(xué)學(xué)習(xí)方法的獲取上。為此，我們采用了半命題作文的形式。要求學(xué)生根據(jù)授課內(nèi)容選擇一個(gè)專題，例如電磁場(chǎng)理論、電波傳播理論、天線基礎(chǔ)知識(shí)等，從教師的授課內(nèi)容出發(fā)，在對(duì)理論知識(shí)的了解的基礎(chǔ)上，開展對(duì)知識(shí)的應(yīng)用的擴(kuò)展。最后，撰寫出一篇1500～2000字的文章。這樣的考核方式，還對(duì)學(xué)生了解大學(xué)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)起到了拋磚引玉的作用。同時(shí)，在考核學(xué)生的過程中，還對(duì)導(dǎo)論課程的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查問卷，全面了解學(xué)生對(duì)課程的看法和意見，為下一年授課的改進(jìn)和提高以及為今后的專業(yè)課教學(xué)改革提供參考和和指導(dǎo)。此外，我們還對(duì)畢業(yè)班的學(xué)生進(jìn)行導(dǎo)論課程的回訪，了解導(dǎo)論課對(duì)學(xué)生的大學(xué)學(xué)習(xí)的影響。調(diào)查結(jié)果表明，導(dǎo)論課的開設(shè)和教學(xué)對(duì)學(xué)生整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)的規(guī)劃起到了重要的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

良好的開始是成功的一半。在新生一入學(xué)就教授專業(yè)導(dǎo)論課的重要性是不言而喻的。但是，要想讓學(xué)生通過導(dǎo)論課學(xué)習(xí)，能夠盡快的融入到大學(xué)的專業(yè)學(xué)習(xí)中，專業(yè)導(dǎo)論課授課內(nèi)容和導(dǎo)論課的教學(xué)安排都必須精心選擇，合理安排。只有這樣，才能讓學(xué)生從中學(xué)階段的學(xué)習(xí)很好地過渡到大學(xué)的學(xué)習(xí)，激發(fā)出學(xué)生探索學(xué)科奧秘的興趣，逐漸形成對(duì)未來(lái)職業(yè)的合理的規(guī)劃。