淺談“微波技術與天線”課程教學*

劉偉娜

河南師范大學物理與電子工程學院，河南 新鄉 453007

淺談“微波技術與天線”課程教學*

劉偉娜**

河南師范大學物理與電子工程學院，河南 新鄉 453007

如何有效提高“微波技術與天線”這門課的教學水平是承擔該課程老師必須面臨和解決的問題之一。通過分析“微波技術與天線”課程的特點，對該課程中的教學問題進行了探討。提出了借助于多媒體技術，適當板書，引進仿真軟件等方法提高教學效果的措施。實踐證明其能夠增強學生的學習興趣和積極性，使教學效果顯著提高。

微波技術與天線；教學措施；教學效果

一、引言

隨著科技的不斷發展，微波技術已經廣泛應用于各行各業，比如通信，電磁兼容，化工及生物學領域等。微波技術的應用主要體現在兩個方面，即強功率方面，如微波加熱，微波干燥等；另一方面是弱功率方面。即將微波作為信息的載體的應用，如微波通信，介電常數測量等。這些應用甚至涉及到了人們的日常生活中，如微波爐等。因此，對于電子通信專業的學生來說，微波技術與天線[1]課程的學習在目前乃至今后都起著重要作用。

二、課程分析

“微波技術與天線”是一門通信及電子類本科專業的主干課程，是在“電路理論”及“電磁場與電磁波”課程基礎上深入學習微波領域知識的專業課程。它主要包括微波技術及天線兩個部分，該課程屬于一門較難的專業基礎課程，旨在培養學生學習微波技術與天線的基本理論、基本分析方法、基本技術等。

“微波技術與天線”這門課以麥克斯韋方程組結合邊界條件處理空間任意一點電磁場問題，在工程上大多采用近似處理[2]。對于微波技術這部分內容，當邊界規則時，通過嚴格求解麥克斯韋方程組解決所面臨的電磁場問題；當邊界不規則時，往往采用“化場為路”的近似處理方法。如均勻傳輸線理論這部分內容，通過“化場為路”很好的解決了雙導體傳輸線上任一點任意時刻的電磁場分布。而對于天線部分，通過“將邊界條件理想化”的近似處理方法解決天線的電磁輻射問題。

三、現有教學模式

“微波技術與天線”這門課的教學模式有：

(一)全板書教學

該教學方法屬于傳統的教學方式，只需“一支粉筆”，“一塊黑板”就可完成教學。優點是對于重點及難點的公式推導有助于學生理解，缺點是板書會占據大量的時間，課堂的生動性有所欠缺。

(二)多媒體教學

該教學方法是21世紀教學改革的一大進步，與傳統教學方法相比，具有節省板書時間，課件生動形象，抽象問題可以演示等優點，但是對于重要的邏輯性很強的公式推導難以使學生充分理解。

四、教學建議

針對現有的教學模式，結合“微波技術與天線”的課程特點。為更好地達到該課程的教學效果[3]，特提出以下教學建議：

(一)多媒體教學與板書相結合的教學手段

毫無疑問，21世紀教學方面最大的進步展現在多媒體的應用上。多媒體的應用不但提高了教學效率，而且便于使學生理解抽象的知識點。比如多媒體教學中的動畫演示，使教學即直觀又生動。但是對于比較重要的理論推導部分，板書可以使學生更加清楚地理解某一結論或某一重要公式的來龍去脈。因此以多媒體教學為主，板書為輔的教學手段必然會大大提高教學效果。

(二)增加學生的互動實踐證明，適當增加學生的互動可以調動學生的積極性，提高學生的注意力，并能使學生及時發現問題、解決問題，從而有效地避免“一言堂”的教學模式[4]。如在講授“無耗傳輸線的工作狀態”時，在教師講解后，可以留幾分鐘時間讓學生動手寫出行波傳輸、純駐波傳輸及行駐波傳輸過程中的沿線電壓、電流及輸入阻抗的分布情況。不但可以回憶前面的重要公式，也可以加深無耗傳輸線存在的三種傳輸狀態。在這個環節，適當對學生予以鼓勵更能激發學生的興趣，達到良好的教學效果。

(三)電磁場仿真軟件與Matlab編程相結合的教學

在抽象的“微波技術與天線”的教學中，將電磁場仿真軟件與Matlab編程結合到教學中，不僅可以提高學生的學習興趣，也可以使學生對電磁仿真有簡單的了解。比如對于TEM、TE、TM波的電場，磁場及波矢的分布情況，可以通過電磁三維仿真軟件(CST，HFSS等)結合Matlab編程實現三維動畫演示。

除此之外，三維電磁仿真軟件也是電子信息工程專業的本科生應該初步掌握的內容，目前許多公司對該專業學生的需求是要求會至少一門電磁仿真軟件。因此在理論教學過程中必須將該專業相關的仿真軟件(ADS，HFAA，IEAD，CST等)對學生進行介紹。在課堂之余，學生可以通過電磁仿真對常用的微波器件進行仿真，如對功分器仿真，可以分析信號的合成與分配，得到相關的參數S11，S21，S31等。電磁仿真軟件與Matlab編程相結合可以將抽象的微波傳輸問題簡單直觀的顯示出來，因此將二者引入到實際教學過程中可以使難以理解的抽象問題簡單化。

(四)提高教學靈活性

“微波技術與天線”包含微波技術及天線技術這兩大部分內容，前者采用“化場為路”的近似處理方法解決電磁場問題，后者采用“將邊界條件理想化”的近似方法分析天線的遠區場及近區場問題。因此對于這量大模塊應采取不同的教學方法，前者公式較多，知識點瑣碎，應重點講解推導重要公式的由來；后者以靜態場的結論為鋪墊，獲得了電基本振子的遠場及近場的情況，可略做介紹，而對于天線的方向圖，應以動畫的形式展現。因此對不同章節應考慮不同的教學方法，以達到良好的教學效果。

對于天線部分應將工程應用及實踐引入到課堂教學中，不但可以拓寬學生的知識面，提高學生的學習興趣，也可以使枯燥的教學更有吸引力。同時多講解一些工程實例還可以促使學生增強思考和解決微波領域問題的能力，激發學生將來從事微波科研工作的興趣。

五、結論

針對“微波技術與天線”這門課，內容難度大，抽象等特點，根據實際的教學經驗對該門課程的教學過程提出了一些探討性的建議。這些思路和手段不但可以增加學生的學習興趣，還可以使枯燥的抽象的問題直觀化。教學改革是個漫長的過程，如何培養出社會真正需要的實踐型人才依然是相關課程老師必須關注的問題。

[1]劉學觀，郭輝萍.微波技術與天線[M].西安電子科技大學出版社(第三版)，2013.5.

[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(8)：108-109.

[3]王月，李暉.說課-高校青年教師的必修課[J].高等教育，2012(3)：40.

[4]江安鳳，吳鏘.討論式教學及其操作過程[J].四川教育學院學報，2005(21)：14-15.

Discussion “Microwave Technology and Antennas” Teaching

LIU Wei-na

College of Physics and Electronic Engineering，Henan Normal University，Xinxiang 453007

One problem that how to improve teaching effect of “Microwave technology and antennas” must be faced and solved by the course teacher.We discuss teaching problems of this course by analyzing characteristics of "microwave technology and antennas".The paper proposes some measures to improve teaching effect，such as combining multimedia technology with blackboard-writing，introducing simulation software.Practice shows that it can enhance learning interest and enthusiasm of students，also make teaching effect improved obviously.

Microwave technology and antennas；Teaching measure；Teaching effect

*河南師范大學青年基金支持(項目編號：5101029279083)。

TN015-4；TN

A

1006-0049-(2017)05-0038-02

**作者簡介：劉偉娜(1979-)，女，博士，河南師范大學物理與電子工程學院，講師，研究方向：微波技術。