面向機(jī)務(wù)學(xué)生的“電磁場、微波技術(shù)與天線”教學(xué)思考

程 華 高 源

（中國民用航空飛行學(xué)院 四川廣漢 618307）

“電磁場、微波技術(shù)與天線”這門課程主要涉及微波技術(shù)理論、天線理論及電波傳播等知識，該課程既有較強(qiáng)的理論性又有較強(qiáng)的工程應(yīng)用性[1-2]。課程的先修課程比較多，主要對高等數(shù)學(xué)、電磁場與電磁波以及電路理論要求理解的多些，要求學(xué)生要有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，是通信、電子專業(yè)課程中比較難學(xué)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[3-4]。該課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)是基本概念和基本理論抽象、分析方法多樣、公式復(fù)雜[5]。單純在課堂上講授理論而不和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。往往在課程結(jié)束后，學(xué)生依然不清楚為什么學(xué)習(xí)這門課，學(xué)習(xí)這門課究竟有什么用。

同時，本校電子信息工程專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后大部分所從事工作都是機(jī)務(wù)工作。課程中太多理論性的知識在畢業(yè)后所用不大，但是會極大地降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)以致用的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及工程意識，有必要對本課程的教學(xué)展開思考及改進(jìn)。

針對課程知識點(diǎn)學(xué)習(xí)難度較大，歷屆學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)壓力較大的情況，可在授課過程中，廣泛借助精品課程視頻資源，使知識點(diǎn)更生動形象，學(xué)生易于理解和接受。在教學(xué)中引入“雨課堂”教學(xué)模式，把PPT通過微信端傳送給要上課的學(xué)生，把握學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課中學(xué)習(xí)，課下復(fù)習(xí)情況。網(wǎng)絡(luò)中搜集到的教學(xué)視頻及相關(guān)知識講解的視頻，可通過雨課堂推送給學(xué)生，學(xué)生自行觀看視頻，幫助理解相關(guān)知識。

在課程中設(shè)計引入對HFSS、FEKO等仿真軟件的學(xué)習(xí)，通過對天線、波導(dǎo)、功分器等器件的仿真，使學(xué)生直觀感受電磁波的傳播特性。通過對天線的仿真，直觀學(xué)習(xí)駐波比、方向圖等天線參數(shù)。加入matlab對電磁波的仿真，將枯燥的抽象的知識講解，轉(zhuǎn)變成直觀的生動的學(xué)習(xí)。例如，通過matlab繪制電場線、磁場線等矢量線分布，電磁波的傳播方式等。例如，圖1為通過matlab仿真得到的正電荷的切面圖，等勢圖，電勢圖。圖2為通過matlab仿真得到的電偶極子的切面圖，等勢圖，電勢圖。圖3為通電導(dǎo)線周圍的電場與磁場仿真分布。通過這些仿真，將抽象的電磁場可視化，減少繁瑣的公式及復(fù)數(shù)計算，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，所以必然引起較好的教學(xué)效果。

圖1 正電荷的切面圖，等勢圖，電勢圖

圖3 通電導(dǎo)線的電場與磁場分布

課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)不僅讓學(xué)生掌握理論驗(yàn)證、知識應(yīng)用、動手能力和實(shí)踐技能，更要注重學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的激發(fā)與培養(yǎng)。在課程學(xué)習(xí)中，綜合微波技術(shù)、無線通信、射頻電路、天線技術(shù)等課程體系，設(shè)計引入無線電定向越野活動，實(shí)驗(yàn)室提供實(shí)驗(yàn)器材模塊，學(xué)生自行設(shè)計接收機(jī)，尋找事先放置的無線電信標(biāo)。增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及應(yīng)用能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維及工程意識。

另外，針對機(jī)務(wù)維修背景的學(xué)生，有必要將“電磁場、微波技術(shù)與天線”這門課程的大綱、理論內(nèi)容和PPT做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，引入電磁場、微波技術(shù)與天線在民航飛機(jī)上的應(yīng)用實(shí)例。例如機(jī)載天線的性能、參數(shù)、工作原理等，使該門課程能夠融入民航的特色，并能夠讓學(xué)生將課堂上的知識應(yīng)用到航空電子設(shè)備維修去，切實(shí)提高學(xué)生的理論知識和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

本文結(jié)合機(jī)務(wù)學(xué)生的特點(diǎn)，針對“電磁場、微波技術(shù)與天線”課程教學(xué)展開討論，通過引入多元化的教學(xué)方式，增加設(shè)置興趣實(shí)驗(yàn)，將抽象的概念用可視化的形式展現(xiàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。