“微波技术与天线”课程的教学改革研究

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“ 微波技术与天线” 课程的教学改革研究
仲 伟 志
（ 南京航 空航 天大学， 江苏 南京 ２ ０ １ ） １０ ６ 摘 要 ：微 波技术 与天线” 一 门理论 性强、 象并且难于理解的课程。通过分析 “ “ 是 抽 微波技术与 天线” 课程的特点及传统教 学方式存 在的 问题 ， 对该课 程教学 中的教 学方法、 学手段进行探讨 ， 出在利 用多媒 体技术 的基 础上 ， 教 提 将课 堂理论讲 解与课后 实验 、 课后 实习以 及项 目实践相结合的教 学方法 ， 通过理论与 实验的 穿插进行 ， 课后 实习￣． 项 目实践的配合 ， 学生理性分析 与感性认识相结合 ， ７ ５ Ｌ 使 在提 高 学生学 习积极性的同时加 深学生对微 波天线理论 的理解 ， 高教 学效果 。 提 关键 词 ： 微波技术与天线 ； 学实验 ； 学改革 教 教
性。 ２传统彭 功 躯宦 ３ 基础理论教学 喜捌透 占比重车 ／。由于课 变Ｊ 、 随着信息技术的飞速发展， 作为信息主要载体的高频电磁波——微 程内容较多滩度 较 因此， 在有限的课时内仅 波 已渗透到 ＾ 类生活、 工业、 科研、 军事等各个 域。如卫星通信、 蜂窝电 法教授给学生， 而对微波技术的实际应用、 发展前沿以及更深层次的具有 话、 无线局域网、 雷达、 冁 统【。因此对于通信与电子专业的学 探索性的专业问题涉及较少。 ３微波元器件和天线部分都是偏重于微波 全列 １ 】 ３ 生来 沈 微波技术与天线类课程的学习在 目前乃至今 后都占据着重要地 的应用， 因此课堂只注重大量理论讲解会导致学生不能够理论联系实际， 位。 不免觉得枯燥乏味 Ｕ 于提高学生的学习兴趣和对微波技术的认识。因 ２课程 主要特点 此擞 师应根据课程牦 ， 对授课方法和授课内容安排做出调整 濠 以现 “ 微波技术与天线’ Ｉ 是电子与通信类专业本科生必修的一门专业基础 代 技术为基础的新型教学方法和教学漠式 发 挥学生学习的积极 课程朔葫 盖的内容是电子与通信类专业学生所具备知 懿 蝴 的重要组 性和自主能动陛从而提高教学质量。 成部分日 微波技术与天线” ｎ “ 是一门理论与工程 陛、 实践性较强的课程， 主要 ４教 学改革 包括微波技术和天线两部分。通过这门课程的学习学 生应掌握微波和天 ４ 针对传统微波技术与天线教学过程中存在的第—个问题 应采用 ． １ 线技术的基本概念、 基本理论和基本分析、 设计方法。该课程着重培养学 多媒体与板书相结合的方式来解决。在教学中要根据教学内容 用最适 生分析问题和解决实际问题的能力， 为今后从事微波理论研究 、 微波通信 合 的教 学手段 和最好 的教 学方法 。如‘ 锉 与天线 ’ 程 中的—些教 ， ｛ 果 设备的研发和嗷波电路设汁等工作打下坚实的基础。 此外， ‘ 波技术与天 学 内容， 只适合于用传统板书式教学方法进行教学， 如微波部分的广义传 线’ 为一门重要的专业基 ’ 作 踝 也是“ 卫星ｊ信 ’ 榜 瓤 、雷ｉ 置 、 “ “ ” 输线方程的推演过程而—些教学内容则适合于采用多媒体与板书相结合 等后续课程的重要基础刘后续课程的学习起着至关重要的作用。 的方式取 长补短， 如微波部分的均匀无耗长线的工作状态分为行波、 驻波 “ 微波技术与天线’ 具有如下 兀 维 介特点．１理沦Ｉ 对学生数学 和行驻波三种， ２ 煳 电压电流表达式的推导过程需要板书讲解， 而电压、 电流分 基础要求较高。本课 程以电磁 哩 沦为基础， Ｍ ｘ ｅ 方程组为核 布图以及三种传输状态则需要多媒体澡件动态地表现出来， 以 ａ ｌ ｗｌ 摊 既生动又形 寸 述原 导出传输线方程和广 义 传输线方程并 以此为基础列论 电磁波在理想传 象 学 生在理论学习的基础— 所学内容有更直观的认识。遵 从 匕 输ｉ 、 线 导波系统以及 自由空间中的传播特 性。通过对 电磁翘 瀚 特 眭的描 则有利于克服多媒体手段和传统板书式教学方法的不足最大限度地发挥 以收事半功倍之效。４ ． ２针对传统 述另１ 人天线辐射与接收原理。这—过 程中涉吸 量的数 撕 因此要求 各 自的优势强调两者组合的整体功能， 学生熟练掌握高等数 复变函数和矩阵理论等课程知识。 ２课程内容复 微波与天线教学过程中存在的第二个问题应 采用工程应用背景与教学内 ２ 杂而抽象。传输线理论是暾波技＝ 妻 之 ＿一厂 定条件下可以采用电 容相结合的方式来解决。微波技术课程内容比铰抽象学 生在学习中不易 路的方法推导传输线方程 即在—定条件下“ 化场为路 ’ 研究电磁波传输特 建立拇埝 也 会因怀疑课程的实用性从而减少学习的动力。针列越些 问题 性 。波导理 主要讨论矩形波导 、 圆波导、 同轴线等的物理构成及工作原 应多注重对于课程内容实际应用背景以及最新前沿技术的介绍， 以应用为 理。其理论 基础是广 义 传输线方程’ 义 而广 传输线方程是三维空间内求解 主线和重点进行教学内容的设计麒 与实践密切联系增 强学生学习的 Ｍａｗ ｌ ｘ ｅ 力程组。 ｌ 课程中的铹 己 ｆ 帮 分主要讨论名－ 利 各种元件 争 Ｊ 拇 生极大 ｝ 动学生自兴趣和积陂性。Ｅ女 Ｉ ｉ 调 ｇ 匕魄 鼓 术授 程 中涉 及 根据其功能的不同可 以通ｌ Ａ网络和 Ｓ 过 网络ｉ 形 。天缎涪 的学习 微波在介质中传输ｌ 盼 ， 在良导体内迅速衰减音 分时可以以微波炉不采用金属 主要基于微波建立的电磁波传播特 引入各种形式的天线 蛞 线天线、 容器以及我国“ 蛟龙号’ ’ 潜水艇水下ｊ信为背景进行讲解霹 建立于实际 匝 面天线等， 天线的发射和接收涉及到馈电技术和阻抗匹配原理。而天线的 应用 Ｅ 学生的学习兴趣。３ 剥传统微波技术与天线教学过程 更台 ４ 辐身则涉及到方向图理 。无论是礁《 寸 仑 波中的“ 化场为路” 、 义传输线 中存在的第三个问题可以采用配合实验教学、实习参观和项 目实践相结 方法 广 理论 、 网络技术’ 是天线 中的馈 电原理、 ｉ 丕 阻抗匹配原理、 寸 向图等都 合的方法加以解决。 辐身方 首先需要 加强实验谓 学 。 由于该澡毡 坦 程 课 比较拈ｌ 要求学生有＿定的空间想象能力和抽象思维能力。 象。 因此， 何让 内容抽象难于理解。单纯理论授课学生不易接受 因此实验课是— 至关 女 Ⅱ 、 学生在课程的学习中掌握理论与工程结合、抽象思维和形象思维结合是 重要的环节。如胡 桷 的驻波传输状态时， 可配合进行驻波测量实 非 常重要 的。 ３ 课程 工程 『 。 课程与工程 应用紧密联 系具 有很强 的 验课教学课 堂讲解微波传输衰减时， ２ 生 本 强 可配合ｉ 亍 衰减测量实验课教学 果 工程应用背景。如： 导航、 雷达遥感 、 微波通信等系统， 都是基于微波理论 堂讲解无耗双 口网络应用时， 可配合遄行 单螺钉调配器实验教学。理论授 的。 课配合实验教学学 生可 宙 过观察形象、 生动的实验现象 寻找产生该现 象的本质理论基础涵过理论联系实际加深对课堂昕学知识的理解。 此外， ３传锄激 学 中存在 的 问题 传统微波与天线教学过程中存在的问题主要表现为三个方面。．教 解决实验课中意外发生的实际问题不 仅培养了学生实践能力， ３ １ 同时激发 其次需要增设工程实习环节。 由于该课程 学模式存在问题。目 前很多高校依然采甩ｆ统的板书式教学舨 书所占 专 课 学生了解泱 问题的兴趣和热 情。 生 因此学生会对课程在实际中的应用性产生质疑， 强 遇到实际问题 时的比萝菠大。这对于微波技术与天线这种理论推导比较严谨的课程有 理论『 ， 助于让学生充分理解公式的由 但无法扩充教学 内 来， 容敷 率无法充分提 时又无从下手。为了解决这一问题 可配合增加学生工程实习环节。如习 戋 为学生提供 高。在ｌ 莹 匕 Ｈ ． 赢玢 校选择采用全多媒体式教 即依靠多媒体课件授 院与中国卫星海上测控部共建实践基地刑 用学生假期时间， 黜 课 这种教学方式需要提前备 。 课堂授课时教师只需要根据 基地实习参 会 。授课教师和基地教 员带领学生参 憧 砌 见 ｌ 程 讲稿进行扩充讲解即可， 因此效率较高。该方式下教师能够在规定课时内 中联 系课堂所学知识为学生讲解仪器设备的基本工作流程， 并实地操作 根据需要扩充和丰富教学内容胆 由于多媒体课件通常条 目简单’ 多数靠 加深学生印象。实践证明ｊ 过增设工程实习环节 吐将课程内容很好地 百 教师讲解训桶｜ 过程中