基于卓越工程師培養的“微波技術”課程教學改革研究

欒秀珍+譚克俊+姜山

摘 要：文章針對當前“微波技術”課程教學存在的問題，從充實教學內容、變革考核方式與開發“微波技術”設計題庫等三個方面，提出了基于卓越工程師培養的“微波技術”課程教學改革策略。

關鍵詞：卓越工程師；微波技術；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）11-0026-02

教育部于2009年提出了實行“卓越工程師教育培養計劃”。卓越工程師的培養目標是培養具有工程師基本能力、具有國際視野的行業領軍人才， 國際認可的高級工程技術人才和創業、 研發型高端人才[1-3]。目前，關于卓越工程師培養的研究報道很多，但大多數是從加強實驗環節和校企聯合的角度進行討論的。然而實際上，卓越工程師的培養目標并不是簡單地通過增加實驗、進行校外實習等環節就可以實現的，卓越工程師培養的關鍵是要進行創新性設計思維的培養，同時還需要進行大量的實際訓練。“微波技術”課程是電子信息類專業學生的一門專業基礎課，目前，國內各高校的“微波技術”課程大多是側重學生掌握理論基礎知識，對理論分析和結論十分注重， 但是忽略了學生從事微波器件設計能力的培養，授課內容中很少涉及所講知識點的應用問題，設計器件的實例寥寥無幾，習題也往往都是停留在單純的分析、計算水平上，設計器件類習題嚴重不足。這種現狀已經成為實現卓越工程師培養目標的嚴重障礙。因此，研究面向卓越工程師培養的“微波技術”課程的教學改革方法迫在眉睫[4-5]。面向卓越工程師培養的“微波技術”課程理論教學改革可以從以下幾個方面進行。

一、改革教學內容

在實際教學過程中，大幅增加應用實例、設計實例和設計類訓練題目，改變目前重分析、輕設計的傳統教學模式。鑒于“微波技術”課程教材版面有限、課時有限的現狀，可以建立面向卓越工程師培養的“微波技術”課程“應用實例庫”“設計實例庫”和“設計訓練題庫”等作為補充教學內容。通過大量增加應用實例、設計實例和設計訓練題目的方法，從多個環節對學生進行創新性設計思維的培養，提高學生創新性設計能力，為實現卓越工程師的培養目標打好理論基礎。

目前，“微波技術”課程中的應用實例、設計實例及設計類訓練題目都是少之又少，因此，應用實例、設計實例及設計訓練題目的收集、整理和編制是首先需要解決的關鍵問題。我們在遼寧省教改項目和大連海事大學教改項目的支持下，建立了“微波技術”課程的“應用實例庫”“設計實例庫”和“設計訓練題庫”等。下面簡述開發這幾個題庫的意義。

（一）應用實例庫

當今社會，微波技術已經滲透到我們生活的各個方面。一大批商業應用，包括無線局域網、衛星通信、全球定位系統、射頻識別技術、超寬帶無線通信和雷達系統等均與微波技術密切相關，“微波技術”課程中的很多知識點在這些系統中都有應用。然而，目前將“微波技術”課程中的知識點與實際應用相結合的實例卻很少被開發出來，因此，建立應用實例庫是非常必要的。應用實例庫的開發不僅可以使學生體會到學習本課程的意義，提高學習興趣，也可以通過這些實例，學到一些解決實際問題的方法，培養學生的創新性設計思維。

（二）設計實例庫

在實際教學中我們發現，盡管教學中已經介紹了設計某種器件所需的相關知識，但多數學生在遇到一個實際的設計問題時，還是感到無從下手，因為他們沒有完整的設計思路，所以，以設計實例的方式介紹器件的實際設計過程是非常必要的。

（三）設計訓練題庫

學而時習之。只有通過實際訓練，才能真正掌握器件設計的方法，因此，建立設計訓練題庫是非常必要的。

二、改革考核方式

“微波技術”課程屬于工程技術類，因此要求學生能夠掌握一定的設計能力。然而，目前國內多數高校都是以學習理論知識為教學目標，考核的也是分析能力，缺乏設計能力的考核，與培養目標嚴重脫節。因此，本文提出，通過針對設計能力進行考核的方式，促進學生設計能力的培養和提高。

由于在設計微波器件的過程中，需要查閱資料，需要借助計算機等工具進行計算，因此，學生的設計能力不能在課堂上集中進行。為了杜絕抄襲現象，客觀地考查學生的個人設計能力，考核的設計題目數量要足夠多，最好每人一題，且難度要相當。然而，目前業已存在的“微波技術”教材和參考文獻中，設計類題目甚少，所以，編制足量的設計類題目迫在眉睫。我們在參考大量教材和論文的基礎上，編制了足夠多的設計類題目，建立了課程設計題庫。考核時，讓學生在題庫中隨機抽取，盡可能降低重復率，真正考核每個學生的真實設計能力。

三、開發微波技術設計題庫

基于上述思路，我們開發了“微波技術設計題庫”，下面介紹題庫的主要內容。

圖1 微波技術設計題庫登錄界面

圖1是本文開發的題庫的登錄界面。該題庫包含教師主頁和學生主頁兩部分。選中“教師”，輸入用戶賬號和用戶密碼，點擊“進入”后，便進入教師主頁了，如圖2所示。

圖2 教師主頁及“應用實例”庫截圖

在教師主頁中，共設置了10個按鈕，有“應用實例庫”“設計實例庫”“設計訓練庫”“課程設計庫”“創新性設計庫”和“設計資料”等，教師可以點擊相應的按鈕，在彈出來的對話框中輸入相關內容。通常，開設“微波技術”課程的專業有“通信工程”、“電子信息工程”和“電子科學與技術”三個專業，所以在主頁中還設置了這三個專業的按鈕。

點擊相應的按鈕，在彈出來的對話框中，可加載選修該課程的相應專業學生的名單。在學生名單中，含有學生姓名、學號、班級等信息。另外，在學生名單中，還為每個學生隨機設置了課程設計題目的序號，供學生抽取課程設計題目時用。

圖2中同時顯示了應用實例庫中的一個界面截圖。該應用實例在應用實例庫中的序號是“6”，相關內容對應教材中的“第6章 微波定向耦合器”[6]。選其他章節或序號時，可以查看更多應用實例的內容。在設計實例庫、設計訓練題庫、課程設計題庫、設計資料庫中也有類似的功能。

在圖1中選擇“學生”，并輸入用戶賬號和用戶密碼后，便進入了學生主頁，如圖3所示。在學生主頁中設置了6個按鈕，有“應用實例”、“設計實例”、“設計訓練”、“創新性設計”、“設計資料”和“選題查詢”。點擊相應按鈕，可查看相關內容。

圖3 學生主頁中的課設“選題查詢”界面

在“應用實例”中，針對某些知識點，介紹了其在某些實際系統中的應用，包括應用過程、方法、解決問題的思路、效果和前景等。在“設計實例”中，包含了相關內容的設計問題、設計思路、設計方法和設計結果等，包含了各種典型問題的設計實例。在“設計訓練”題庫中，包含了與各知識點相關的設計題目庫和設計思路庫。利用設計訓練題庫，學生可根據題目要求和所學知識自行設計。若遇到困難，或設計完成后不知結果如何，可以查看“設計思路庫”，其中包括設計思路，設計所需要的公式、圖表，設計結果等。

圖3中還展示了考核用的課程設計“選題查詢”界面。輸入用戶賬號和用戶密碼后，點擊“確定”，便出現“選題序號”。點擊“課程設計選題”按鈕，便出現了所對應的課程設計題目內容。學生可下載該課設題目內容，在規定的時間內完成設計任務。為了避免作弊現象發生，在“課程設計”題庫中，設置了50多個不同類型、不同內容的題目，這樣可以保證在同一專業中選中同一題目的學生數不超過3個。另外，還可以通過抽查、答辯的方式，進一步考查學生的實際設計能力。

本文以“微波技術”課程的理論教學為例，提出了加強培養學生設計能力的幾點思想、方法和措施。在此基礎上，開發了“微波技術設計題庫”。課程設計的成績應作為學生本門課程成績的一個重要的組成部分。學生在后續的專業課程設計中，可將自己設計的器件進行加工、測試，從而完成整個設計流程。

由于考核用的設計題目很容易外泄，所以，需要每年更新設計題目。為了使所有題目在更新后能快速得到新的設計結果，需要為任課教師編制通用的設計軟件，這將是本課題的一個后續研究內容。另外，本題庫中的“創新性設計”題庫部分也是后續工作中有待開發的內容。

參考文獻：

[1]林健.卓越工程師創新能力的培養[J].高等工程教育研

究，2012，（5）.

[2]林健.面向“卓越工程師”培養的課程體系和教學內容改

革[J]，高等工程教育研究，2011，（5）.

[3]楊智等.電子信息類卓越工程師培養模式探討[J].武漢

大學學報：理學版，2012，（10）.

[4]Junying ZENG，Junying GAN，Zilu YING，Xinyi ZHANG.

The Teaching Optimization of Electromagnetic

Field and Microwave Technique based on Excellent

Engineers Project//[C]The 3rd International

Annual Conference on Teaching Management and

Curriculum Construction，978-988-16309-5-7？2012

EduRes.pp：143-146.

[5]袁海軍等.微波天線應用型人才培養模式探索[J].科技

創新導報，2009，（11）.

[6]欒秀珍等.微波技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2009.