試論《微波技術與天線》課程中的研究性教學

高喜 于新華 劉小蓉

摘要：研究性教學已成為各高校提高教學質量的新思路和新舉措。研究性教學是在借鑒國內外諸多知名高校并結合本校的實際情況下，推行的教學改革措施。本人作為桂林電子科技大學電子科學與技術專業的一線教師、課程負責人，以“電子科學技術”這門專業課程中的《微波技術與天線》的課程教學為例，從“上好第一堂課”、教學內容的組織以及實踐教學這三個方面闡述開展研究性教學的心得體會。

關鍵詞：研究性教學；微波技術與天線；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0166-02 研究性教學是指通過組織和引導學生對給定問題進行研究或探究，從而達到教學目的的一種教學方法和教學手段。研究性教學以學生為主體，用于培養學生的科學素質和創新意識。它不僅是一種教學模式，更是一種教學思想。

最近，研究性教學在全國高等教育界十分流行，主管教育的行政部門也大力提倡大學向研究性教學轉變，不但要給學生傳輸知識，更要培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。從教育學上看，研究性教學是在教師的啟發誘導下，以學生為主體，充分開展自主學習和相互交流討論，以學生身邊的事物和生活實際為參照，以教材基本內容為探究對象，讓學生通過自由表達、質疑、探究、討論等方式參與到解難釋疑的活動中，并利用所學知識去發現問題、分析問題，最終達到解決問題的目的。也就是說，通過讓學生主動參與、親身體驗來獲取實踐經驗，促進學生對知識的“動態構建”，改變“讀死書、死讀書”的現狀。對于當代大學生來講，讀大學不僅是單純地獲取書本知識，而是通過學習，鍛煉判斷問題、發現問題的能力，并能提出解決方案。這就要求我們高等教育工作者采用探究式教學手段，以問題為載體，以探究為動力，把問題教學和探究學習有機融合；給學生機會，通過教師引導、學生參與等手段，激發學生的求知欲、提高分析問題、解決問題的能力。

《微波技術與天線》這門課程是桂林電子科技大學電子信息專業的專業課之一，課程中存在很多利用數學方法來解決物理問題的內容，而該專業的本科生并沒有開設《數學物理方程》，從一定程度上看，學生從數學角度來理解物理問題的能力相對薄弱。增加了畏難情緒。為解決這一問題，針對這門課程以及本校學生的特點，本人對《微波技術與天線》課程開展了研究性教學。在此，談一談自己的看法和體會。

一、上好第一堂課

一般來講，學生在每門課程的開始都是充滿好奇和興趣的，教師精彩的“緒論”課能激發起學生的學習興趣和求知欲；反之，學生則會失去興趣，甚至產生厭學情緒。尤其對于《微波技術與天線》這門課程，它通常在大三的第二個學期開設。雖然此前學生也已接觸過《電磁場與電磁波》這一課程，但是由于《微波技術與天線》課程的難度比較大，導致一部分學生對此課程的學習產生畏懼心理。因此，做好《微波技術與天線》的“緒論”課就顯得尤為重要。為了在第一堂課上掃除學生的心理障礙，我們除了要向學生介紹“什么是微波技術”這些基本概念以及傳授正確有效的學習方法之外，更應重點列舉一些被學生所熟知的例子來說明微波技術與天線在實際生活中的應用，讓學生對《微波技術與天線》這門課程中將要學習的內容做一個大概的了解，讓學生明白為什么必須學習這門課程，即讓學生體會到學習這門課程的必要性和重要性。對此，我們在教學的過程中開展了“上好第一堂課”活動，以此來增加老師對第一堂課的重視程度。老師們都積極參與到活動中，改變以往傳統、死板的上課方式，充分利用現實生活中真實存在的例子，通過設疑、尋找答案、得出結論這種循序漸進的方式，來闡述《微波技術與天線》課程的基本內容以及該學科的重要性。這在很大程度上激發了學生的求知欲和學習興趣，取得了良好的教學效果。

二、研究課程教學特點，利用新興教學手段精心組織教學內容

《微波技術與天線》這門課程存在大量的數學公式推導，而且像傳輸線理論、波導理論等這些內容需要在數學公式推導的基礎上去理解其抽象的概念。如果學生在學習中不能夠借助數學公式來理解抽象的物理概念，就大大降低了學習興趣。針對課堂教學中出現的問題，任課教師應從學生的角度考慮，認真分析和對比，并根據本校學科和專業特點，選擇一本結構相對合理、內容體系符合實際，同時又能體現學科的發展水平和發展態勢的教材。教師在教學過程中，不能只局限于教學材料，更重要的是要學會對教學內容進行取舍。例如，桂林電子科技大學是一所工程應用性較強的專業性學校，因此在講解這門課程時，我們盡量回避大量的數學公式推導，將數學問題轉化為具體、形象的圖形并展現在學生面前，讓其理解。例如講解波導結構中不同模式的場分布特點時，我們可以不采用數學方法對場的表達式進行推導，而是可以經過簡單講解給出結論性的公式，最后利用CST軟件將波導結構中不同模式的場分布用電場線的形式畫出來，甚至結合動畫效果，讓學生從直觀圖形中理解數學公式，最后升華到對物理概念理解的層面上。同時，我們還可以根據生活中經常碰到的與微波技術、天線等相關的問題，讓學生課后通過自行查閱資料、分組討論、提出相應的解決方案來解決遺留問題，并將學生對問題的完成情況適量的計入到期末總評成績考核中。這種方式對學生進行了分流培養，同時又降低了學生對期末考試的壓力，減少了學生對學習該課程的畏懼感，意義深遠。

三、將實驗實踐教學與學生的研究性學習相結合

桂林電子科技大學是一所培養應用型人才為目標的專業性學校，我們在教學過程中，除了理論教學外，還開展了大量的實踐性教學，培養學生的動手能力和自學能力。實驗教學既是學生深入理解課堂理論教學內容的重要環節，又是應用理論知識解決實際問題的重要途徑。因此，我們對實驗實踐教學要引起足夠的重視，并根據實際情況合理選取實驗教學內容。同時我們提出將研究性教學應用到實踐教學中，讓學生在實踐中發現問題、解決問題。根據此課程的特點，我們將實驗大體分為以下三種類型。

1.驗證性實驗。驗證性實驗主要是對書本上提出的物理現象進行驗證，這類實驗用來增加對教材基本知識的理解。例如我們設計的偶極子天線輻射方向圖的實驗測試就是屬于驗證性實驗，即通過學生自己對偶極子輻射的遠場測試，提高學生對偶極子輻射方向圖的直觀認識，既增強動手能力，又加深對物理概念的理解和認識。當然還有其他許多方面，例如波導理論、傳輸線理論等，我們都設計了在計算機上進行模擬實驗，極大激勵了學生的學習興趣。事實證明，學生通過自己親自動手實驗后，問題也多了，通過老師的正確引導，學生解決問題的能力得到了較大幅度的提高。

2.自主設計型實驗。為了讓學生能進一步學習探討，提高獨立解決問題的能力，我們在教學過程中涉及了一些自主設計型實驗。讓學生自學一些專門的EDA軟件（Microwave Office、HFSS、CST等），對微帶線、矩形波導等一些簡單的傳輸線進行建模、仿真，通過參數修改讓學生發現哪些結構參數會影響微帶線的結構參數，哪些參數會影響波導模式的截止頻率等。通過設計一些問題，讓學生自行去分析、解決。在這一過程中能使同學們有效的將理論知識融會貫通，進而解決實際問題，同時提高了學生實際的動手操作能力。

3.綜合性實踐。對于有較強學習能力的學生，我們將課本上的內容與課程設計或者畢業設計相結合，或根據老師本身的科研實際，設計一些具有一定難度又在其能力范圍內的工程性問題，讓學生通過查閱資料、走訪企業的生產車間等方式進行探索解決。近幾年來，桂林電子科技大學充分和企業合作，讓學有余力的同學進入到老師的研究小組，進行一些力所能及的模擬仿真，或者讓其參與到天線的生產過程當中去，在參與、觀察、實際操作的基礎上，去研究產品的各個部件。通過生生之間、師生之間、學生與企業技術人員間對可能或實際出現的問題進行討論，讓學生學會及時發現問題、分析問題，并結合自己所學的理論知識提出見解和解決問題的新方案，最終達到解決問題的目的。這種現場指導教學的方式，是提高探究式教學效果的最有效的方式，通過改進教學方式，讓學生能夠知道工程來源于書本知識但同時又高于書本知識，教會學生學會利用書本知識來解決實際問題。

總之，研究性教學是一個“發現問題、提出問題、分析問題、解決問題、總結歸納”探究的過程，在這個過程中，學生的學習積極性和自覺參與熱情能得到極大限度的激勵，而且通過自行分析問題和解決問題，能很好地鍛煉學生的發散思維能力和創造力。這種教學模式不但保護了學生的求知欲、探索欲，更保障了發現、探索活動沿著一定的目標問題，圍繞一定的教學中心有序高效地進行。因此，我們應該根據不同學科、不同課程的特點，充分利用“發現問題、提出問題、分析問題、解決問題、總結歸納”這一“教”和“學”的主線，來挖掘研究性教學的潛力。

參考文獻：

[1]劉學觀，郭輝萍.微波技術與天線[M].第二版.西安電子科技大學出版社，2006.

[2]李素萍，吳偉.“微波技術與天線”課程教學改革探討[J].中國電力教育，2011，（3）：108-109.

[3]夏祖學，李少甫，胥磊.《天線與微波技術》課程的教學改革研究與實踐[J].實驗科學與技術，2013，（12）：49-51.

[4]江秀紅，李軒，曹陽.探究式教學在模擬電路中的應用[J].中國電力教育，2014，（7）：60-61.