電磁場與電磁波、微波技術和移動通信課程群實踐環節教學改革

陳宇　白雪梅　蔡立娟　李洪祚

摘 要 以“路、場、波”為主線，面向通信工程專業學生，為他們提供電磁場、微波技術和移動通信的基本理論和基本分析方法，保持實驗實踐教學內容的新穎性、強化基本技能和綜合素質的培養。

關鍵詞 課程群 實踐環節 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.02.057

0 前言

電磁場與電磁波、微波技術和移動通信課程群實踐環節改革的出發點是為電氣信息類學生提供寬厚扎實的電磁場、微波和移動通信的基本理論和基本分析方法，保持實驗實踐教學內容的新穎性、強化基本技能和綜合素質的培養，實現將強調針對性的專業教育轉變為突出適應性的工程基礎教育的目標作為《電磁場與電磁波》、《微波與天線》和《移動通信原理》課程群的實踐教學改革的基本點。加強實踐創新性項目改革旨在加深學生對理論教學內容的理解，鞏固所學知識并進一步培養學生動手能力，提高學生創新意識。

加強實踐教學環節的改革主要有以下幾點意義：（1）完善實驗教學體系，擴充實驗教學內容，可以提高學生的學習興趣，激發學生的學習自主性；（2）提高綜合性、設計性實驗比例。將多年電子設計競賽題目及教師科研成果進行轉化，根據現有實驗設備設計實驗題目，可以增加實驗項目的多樣性和應用性；（3）充分利用仿真技術，尤其是一些在實驗室現有實驗設備不能滿足實驗要求的前提下，進行仿真實驗，分析實驗效果和誤差，從而不斷改進實驗方式；（4）開發反映現代化科技進展的實驗。學校現有實驗題目已使用多年，更新較少。開發反映理論發展前沿或工程應用最新動態的實驗，一方面使學生視野更加開闊，同時，提高實驗教師隊伍業務水平；（5）提高實驗設備的利用率。電磁場與電磁波、微波技術和移動通信原理課程群如圖1所示，通信工程專業實驗課程群如圖2所示。本研究的主要內容包括：課程群實踐環節的教學體系和內容改革、課程群實踐環節教學方法與手段改革、師資隊伍建設。本課程群實踐環節體系改革和培養方案的調整與實踐同步進行，獲得了豐富的實踐素材，取得了一定的研究成果。

1 教學體系與內容改革

1.1 教學體系改革

以“路”為主線，創建了通信電路功能實驗室，整合原有高頻電子線路實驗室與通信原理實驗室。以“場”、“波”為主線，將電磁場與電磁波實驗室和微波技術與天線實驗室整合為電波傳輸實驗室。

在課程群建設過程中，注重理論教學與實踐教學的緊密結合，以創新能力培養為先導，從人才培養體系整體出發，充分體現實驗教學在人才培養和教學工作中的重要作用，以學生能力培養為核心，以學生為主開展實驗，注重實驗過程，鼓勵自主性實驗。建立新型的適應學生能力培養、鼓勵探索和創新的多元化實驗考核方法和實驗教學模式，有利于學生自主性學習、合作性學習和研究性學習。采取學生自主互動教學、科技創新培訓和競賽、參與科學研究、自制儀器等多樣化的教學模式。

1.2 教學內容改革

在課程群實踐環節教學內容改革上，我們主要是注重通信工程專業多門課程之間的內容協調與結構體系調整，注重課程邏輯順序與銜接，注重理論與實踐關系的處理。

課程群實踐環節學時和內容在課程群建設后進行了更新。調整前后，實踐環節更注重學生實驗動手能力和創新能力的培養。以下是課程群中實驗課程的內容和知識點。（1）通信原理實驗：對脈沖幅度調制（PAM）實驗增加了系統實驗的內容；在PCM編譯碼實驗中增加了時分復用（TDM）的內容；將2DPSK調制實驗和解調實驗整合為2DPSK調制解調實驗；新增CMI、曼徹斯特編譯碼實驗。調整后的實驗內容更加充實，突出了通信原理作為通信工程專業的基礎理論課的地位，體現了“寬口徑、強基礎”的特點。實驗更新率為37.5%。（2）電磁場與電磁波實驗：“電磁場與電磁波”是電氣信息類專業的專業基礎課程，實驗內容調整如下：刪除了均勻無耗媒質參量的研究實驗，增加了電磁波參量的測量實驗，并根據理論課進度對實驗順序進行了相應的調整。實驗更新率為25%。（3）微波與天線實驗：“微波與天線”是“電磁場與電磁波”課程的延伸。考慮學時數的限制，整合了部分經典實驗的內容，將圓錐喇叭天線設計和角錐喇叭天線設計整合為基于HFSS的喇叭天線設計，刪除了角錐喇叭天線方向圖測量，新增了基于HFSS的縫隙天線設計，突出了利用HFSS設計天線的相關內容。實驗更新率為50%。（4）移動通信實驗：根據移動通信課程與時俱進的特殊性，調整了部分傳統實驗內容，刪除了QPSK在IS-95系統中的應用實驗、卷積碼編碼與譯碼實驗和MIMO與空時編碼技術仿真實驗，增加了信源編解碼實驗、QPSK與DQPSK通信系統實驗，對GSM系統中GMSK調制實驗內容進行了修改和充實，擴展為GSM/GPRS移動通信網絡實驗和GMSK通信系統實驗。實驗更新率為75%。

2 教學方法與手段改革

（1）運用現代教學技術、方法與手段，充分調動學生學習積極性和參與性，實現傳統教學手段和現代教育技術的結合教學課件的開發。目前制作完成“電磁場與電磁波”、“雷達原理”、“微波與天線”和“移動通信”等實驗課程的多媒體課件，并實際運用于課堂教學。

（2）重視課程內容的先進性：開展教師集體備課制度，發現新問題，解決新問題，結合國內外通信專業課程的最新研究成果和教學思想確定課程實驗內容，修改實驗教學大綱，不斷更新和完善實驗內容。

（3）重視課程教學的實踐性：注重理論與實踐的結合，依托電工電子實驗教學示范中心，加強開放性實驗教學，培養學生的實踐能力和創新能力。

（4）為了促進學生主動學習、提高學生學習的積極性，采用“以賽促學”和“以評促學”的兩種教學改革模式，獲得很好的教學效果。“以賽促學”主要是組織學生參加全國大學生電子設計大賽、吉林省大學生電子設計大賽以及飛思卡爾杯智能車控制大賽等大型比賽，學生通過獲獎驅動，自主學習積極性大大提高；“以評促學”主要是對實驗課程改革不采用試卷考試的方式，而是采用作品設計與制作的方式，大大促進了學習對實驗學習的積極性。

（5）體現以學生為中心的教學思想：網絡教學是以學生為中心開展的自學為主的學習方式，因此充分利用網絡教學平臺-在校園網支持下構建的現代化教學環境，使實驗課程體現出開放性、交互性、共享性、自主性和協作性等特點，制定適合學生學習和有利于學生能力培養的教學模式。同時實驗教學內容面向工程，激發學生實驗興趣。

（6）實驗運行方式采取多樣化：完全開放自主探索性實驗、預約開放設計性實驗、部分開放基礎性實驗。

3 師資隊伍建設

幾年來，始終堅持引進與培養相結合的師資隊伍建設思路進行該課程群的教學隊伍建設。目前，該課程群已建成了一支教學成果豐富、教學水平高、科研能力強、協同能力高的教學團隊。該教學團隊年齡、職稱、學歷結構合理，與建設初期相比，該課程群師資隊伍的數量、職稱結構、學歷結構等發生顯著的變化并具有良好的發展態勢。

隨著該課程群教學團隊思想素質和業務素質的大幅提高，使得其教學與科研能力大為增強。幾年來，我們通過集體備課、相互聽課與評課、合作開展課題研究、教改項目研究、精品課程與課程群建設等，無論在科研上，還是在教學上，都取得了豐碩的成果。

4 結論

在優化課程體系、整合課程內容的過程中形成了課程群，而課程群的建設又為站在整體優化的高度對群內課程的建設創造了有利的環境。各課程分工更加明確，減少了交叉重復，在整個教學過程中，以電磁場與電磁波、微波技術、為主線，結合移動通信、數字通信原理和雷達原理，把這些知識模塊有機地融為一體，使學生掌握知識的線條更加明確，重點更加突出，經過近4年的教學實踐，證明課程群的改革與建設思路正確，體現提高教學質量和培養優秀人才的宗旨，取得了顯著的教學改革成果。

實驗教學是高等學校教學活動中的重要組成部分，它是通過學生對理論知識的理解，從而掌握一定的操作技能，養成嚴謹、認真和實事求是的科學態度的一種教學方法。實驗教學可以通過開拓學生的思維空間，使他們具備一定的觀察、分析和解決問題的能力，即培養學生的實踐能力、創新能力和科學素質。其中實驗項目的選取和設置對實驗效果來說是至關重要的，它必須要符合教育規律，要考慮學生接受知識的能力，最終要達到良好的教學效果。因而實驗項目的開發和建設應是實驗教學建設的重點。

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