摘" 要：針對微波技術(shù)的教學(xué)現(xiàn)狀，以微波傳輸線一章為例，提出構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖把微波技術(shù)知識點簡潔直觀地展現(xiàn)出來，這對提高教員的教學(xué)能力與技巧，對激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣、明確知識點間的相互聯(lián)系、抓住知識的重難點、加深知識的理解和記憶、提升微波技術(shù)教學(xué)效率，都具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：知識網(wǎng)絡(luò)圖；微波技術(shù)；教學(xué)效率；微波傳輸線；構(gòu)建與運用

中圖分類號：G642" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2023）13-0105-04

Abstract： In view of the current teaching situation of Microwave Technology， taking the chapter of microwave transmission line as an example， it is proposed to build and use the knowledge network diagram to show the knowledge points of microwave technology concisely and intuitively， which is of great significance to improve the teaching ability and skills of teachers， stimulate students' interest in learning， clarify the interrelationship between knowledge points， grasp the key and difficult points of knowledge， deepen the understanding and memory of knowledge， and improve the efficiency of Microwave Technology teaching.

Keywords： knowledge network diagram; Microwave Technology; teaching efficiency; microwave transmission line; construction and application

微波技術(shù)課程因概念抽象、理論性強、內(nèi)容龐雜，歷來被公認(rèn)為是一門難教和難學(xué)的“天書”。盡管在教學(xué)過程中積極開展了諸如HPM、CEI、探究式、案例式等多種教學(xué)方法[1-2]，采取了視頻、動畫、模擬仿真、圖片等信息化教學(xué)手段，將抽象問題形象化、復(fù)雜問題簡單化，提高學(xué)員學(xué)習(xí)情趣，便于學(xué)員理解和接受，但本課程需要掌握的知識點多，記憶量大，學(xué)員的學(xué)習(xí)難度很大，學(xué)習(xí)效率仍然很低，那么如何改變這種現(xiàn)象呢？心理學(xué)研究表明，要想長久地保持信息，最有效的策略就是對信息進(jìn)行合理組織，根據(jù)知識的內(nèi)在聯(lián)系將分散的、孤立的知識建構(gòu)成一個整體[3]。上新課時，學(xué)員所學(xué)的是分散的、孤立的知識點，不能很好地把握知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，更不能從整體上掌握本課程的知識架構(gòu)，致使教學(xué)效果不理想?；诖耍疚氖状我晕⒉夹g(shù)中微波傳輸線一章為例，通過知識網(wǎng)絡(luò)圖將微波技術(shù)知識點及知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系簡潔直觀地展現(xiàn)出來，實踐證明，這是一種促進(jìn)教學(xué)的有效工具。構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖對教員提高教學(xué)能力與技巧、構(gòu)建高效課堂[3]，對學(xué)員理解抽象的概念、理清知識點之間的復(fù)雜關(guān)系、建立合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、提升對知識的同化和遷移能力，都具有十分重要的意義。

一" 知識網(wǎng)絡(luò)圖概述

知識網(wǎng)絡(luò)圖是指將所學(xué)知識進(jìn)行整理分類并按照所屬關(guān)系列在一個知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖中，是一種圖文并茂的思維工具。其用節(jié)點表示知識點，用連線和必要的文字說明表示知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，又被稱為知識結(jié)構(gòu)圖。知識網(wǎng)絡(luò)圖能形象直觀、有層次地顯示章節(jié)內(nèi)的知識結(jié)構(gòu)及知識之間的相互關(guān)系。

知識網(wǎng)絡(luò)圖有3個主要特征。

1）主題突出、內(nèi)容集中。知識網(wǎng)絡(luò)圖不是對所學(xué)知識的縮寫，不必面面俱到，而是將所學(xué)的需要理解和掌握的核心知識點用言簡意賅的語言描述出來并繪制在一張圖中，是對知識點的提煉和總結(jié)，因而知識網(wǎng)絡(luò)圖具有主題突出、內(nèi)容集中的特征。

2）脈絡(luò)清楚、邏輯性強。知識網(wǎng)絡(luò)圖以零散的知識為依托，以知識間的邏輯關(guān)系為線索，是一個線路分明的知識運行圖，各個知識點之間循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，邏輯性強，幫助學(xué)員形成一個脈絡(luò)清晰的知識體系。

3）圖文并茂、簡潔明確。知識網(wǎng)絡(luò)圖是用概括的文字、簡明的圖表、凝練而直觀的形式將所學(xué)的零碎知識條理化和系統(tǒng)化，形成的是概念和命題，建立的是完整的知識結(jié)構(gòu)，因而知識網(wǎng)絡(luò)圖具有簡潔明確、圖文并茂的特征。

二" 構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖

構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖是知識的重組與內(nèi)化的創(chuàng)造性過程，一般要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確定知識點，找出知識主線和過渡語，最后完善知識網(wǎng)絡(luò)圖。

（一）" 羅列知識，構(gòu)建知識背景

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，教材中微波傳輸線的主要內(nèi)容包括長線與短線，電長度，長線的分布參數(shù)效應(yīng)與分布參數(shù)；傳輸線的等效電路，傳輸線方程及解的物理意義，傳輸線的特性參量（特性阻抗、相波長、相移常數(shù)和相速度）；輸入阻抗的概念、計算及物理意義，z=？姿/2和z=？姿/4傳輸線輸入阻抗的特性及應(yīng)用，反射系數(shù)、駐波比及三者之間的關(guān)系；行波、駐波和行駐波狀態(tài)三種工作狀態(tài)的產(chǎn)生條件、傳輸特性及應(yīng)用；阻抗匹配的概念，阻抗匹配的方法，包括？姿/4阻抗變換器、寬帶？姿/4阻抗變換器、支節(jié)匹配器和漸變線匹配器。

（二）" 厘清主線，構(gòu)建知識框架

厘清知識主線是繪制知識網(wǎng)絡(luò)圖的前提。只有厘清了主線，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖才會有條理，知識點才不會被遺漏。

微波傳輸線是用來傳輸微波能量和信息的，如何最有效地傳輸微波能量和信息應(yīng)是本章的中心主題。圍繞著這一主題，自然會聯(lián)想到“微波傳輸線與低頻部分的導(dǎo)線有何區(qū)別？該如何分析？”“微波傳輸線上的電壓電流分布有何特點”“怎樣才算最有效地傳輸？”“如何才能做到最有效地傳輸？”等問題，從而找到了“傳輸線是長線”“傳輸線等效電路”“建立傳輸線方程并求解”“傳輸線的工作參量”“傳輸線的工作狀態(tài)”和“傳輸線的阻抗匹配”這6個部分來構(gòu)建微波傳輸線的主線，如圖1所示。主線為知識網(wǎng)絡(luò)圖搭建了框架，具有很強的邏輯性，為進(jìn)一步細(xì)化知識網(wǎng)絡(luò)圖做準(zhǔn)備。

（三）" 尋找過渡語，梳理知識框架

過渡語是相鄰知識點之間的過渡語言，能將2個看似孤立的知識點緊密地聯(lián)系在一起[4]，在知識框架中起著承上啟下的作用。巧妙地運用過渡語可使知識點之間自然相連、上下貫通、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、渾然一體，可以幫助學(xué)員正確理解知識點的內(nèi)在聯(lián)系。在微波技術(shù)中，要分析傳輸線上電壓電流的傳輸特性，就需要應(yīng)用已學(xué)過的電路分析中適用于短線的KCL和KVL定理，而微波傳輸線屬于長線，不能直接運用KCL和KVL定理。于是，就應(yīng)將長線化為短線（微分線元），建立長線和短線之間的橋梁——傳輸線上微分線元的等效電路，用已知求解未知，所以在圖1中知識點“傳輸線是長線”和“傳輸線等效電路”之間的過渡語是“長線化為短線，建立微分元上的集中參數(shù)電路”。

（四）" 挖掘關(guān)系，完善知識網(wǎng)絡(luò)圖

知識框架就像一棵大樹的樹干，所以僅僅構(gòu)建知識框架是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要在知識框架的基礎(chǔ)上挖掘所有知識點之間的層次關(guān)系，以此來需要豐富、發(fā)展、完善整體的知識網(wǎng)絡(luò)圖，使其成為一個枝葉繁茂的大樹。層次關(guān)系可按照橫向與縱向結(jié)構(gòu)對知識點進(jìn)行劃分[5]。

1）按照橫向結(jié)構(gòu)劃分，各知識點之間是一種“兄弟關(guān)系”，也就是同級或并列關(guān)系。

2）按照縱向結(jié)構(gòu)劃分，各知識點之間是遞進(jìn)關(guān)系，或者是一種“父子關(guān)系”。

利用知識點的層次關(guān)系完善的微波傳輸線知識網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。圖中，按照橫向結(jié)構(gòu)劃分的知識點有輸入阻抗Zin（z）、反射系數(shù)？祝（z）和駐波比；特性阻抗Z0、相波長？姿p和相速度？淄p；行波、駐波和行駐波狀態(tài)等等。如圖1所示的微波傳輸線主線則是按照縱向結(jié)構(gòu)劃分的知識點。

微波傳輸線就像低頻電路中的電線，之所以單獨加以研究，主要是因為微波傳輸線是長線，而電線是短線，長線是分布參數(shù)電路，而短線是集中參數(shù)電路，微波傳輸線適合用“路”的方法來分析，即通過建立傳輸線等效電路，來推導(dǎo)傳輸線上電壓電流的方程并求得其解，進(jìn)而分析傳輸線上電壓電流的傳輸特性。由傳輸線方程的解可知，傳輸線上電壓、電流均以波的形式存在，且任意位置的電壓和電流均為入射波和反射波的疊加。由此引入描述傳輸線上單向波的傳輸特性的3個特性參量和定量描述傳輸線上反射情況的3個工作參量。按照反射情況區(qū)分，傳輸線上存在3種工作狀態(tài)，即行波、駐波和行駐波狀態(tài)。3種工作狀態(tài)的工作特性各有特點，比如行波狀態(tài)，電壓、電流振幅值沿線不變，且電壓和電流同向，輸入阻抗值沿線不變，處處等于特性阻抗，且呈純阻性，信號源輸入的功率全部被負(fù)載吸收，即行波狀態(tài)最有效地傳輸功率；駐波狀態(tài)下，傳輸線不能傳輸功率；而行駐波狀態(tài)傳輸?shù)墓β式橛谛胁顟B(tài)和駐波狀態(tài)之間。為使信號源產(chǎn)生的功率全部被負(fù)載吸收而不會被反射回來，那么所有傳輸線都應(yīng)盡可能工作于行波狀態(tài)，而產(chǎn)生行波狀態(tài)的條件是ZL=Z0，所以如果要將駐波狀態(tài)和行駐波狀態(tài)（ZL≠Z0）調(diào)配為行波狀態(tài)，均需要進(jìn)行傳輸線的阻抗變換，即將ZL變?yōu)閆0，這一變換過程稱為傳輸線的阻抗匹配，阻抗匹配的裝置很多，如單節(jié)和多節(jié)？姿/4阻抗變換器、支節(jié)匹配器、漸變線等。由上述分析可知，知識網(wǎng)絡(luò)圖就是一個線路分明的運行圖，各個知識點之間循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，幫助學(xué)員形成了一個脈絡(luò)清晰的知識體系，既有助于學(xué)員牢固記憶知識，又有利于學(xué)員提高知識運用的能力，對提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果都有很大的幫助。

三" 知識網(wǎng)絡(luò)圖的作用及效果

（一）" 構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖，提高了教員教學(xué)能力與技巧、豐富了教學(xué)手段

構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖，需要教員不斷地擴大自己的知識面，對微波技術(shù)課程內(nèi)容要有整體和全面的認(rèn)識，要有深刻的理解和把握，以便良好地銜接各章節(jié)之間的知識，系統(tǒng)地歸納和總結(jié)章節(jié)內(nèi)的知識及相互聯(lián)系，真正構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的知識網(wǎng)絡(luò)圖來增加學(xué)員對所學(xué)知識的接受程度。運用知識網(wǎng)絡(luò)圖教學(xué)是一種簡約且直觀的教學(xué)手段，其使課堂上掌握的、紛繁雜亂的知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化、清晰化，能夠幫助學(xué)員加深理解和記憶，是提升教學(xué)效果的有效途徑。因此構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖是提高教員教學(xué)能力與技巧、豐富了教學(xué)手段，是構(gòu)建高效課堂的重要手段。

（二）" 構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖，激發(fā)了學(xué)員學(xué)習(xí)興趣、提高了學(xué)員學(xué)習(xí)效率

知識網(wǎng)絡(luò)圖的類型有很多，比如知識樹、思維導(dǎo)圖、層級圖、括號圖等，學(xué)員很喜歡這樣圖文并茂的、新穎的教學(xué)方式。一個知識點或一句過渡語都會使人豁然開朗；每一個知識點通過線段或圖框聯(lián)系，派生出與其相關(guān)聯(lián)的其他知識，因此，知識點之間的因果關(guān)系就會清清楚楚、明明白白。一個圖既可以集中教學(xué)目標(biāo)中需要理解和掌握的知識，也可以發(fā)散到某個知識點，并能體現(xiàn)其相互關(guān)系。知識網(wǎng)絡(luò)圖不僅增強了學(xué)員對抽象理論的理解，還培養(yǎng)了學(xué)員的邏輯思維能力。一圖在手，既重點突出，又全面覆蓋，既增強了學(xué)員的自信心，又有效地改善了對微波技術(shù)課程學(xué)習(xí)體驗[6]，激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，從一定意義上來講，知識網(wǎng)絡(luò)圖就是學(xué)習(xí)興趣的“催化劑”，會使學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣倍增，對學(xué)好微波技術(shù)知識的愿望更強烈。

通過知識網(wǎng)絡(luò)圖可以讓學(xué)員抓住重難點知識，并從整體上把握中心內(nèi)容，明確各知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，加深理解和記憶，將知識融會貫通，從而很大程度上提高了學(xué)習(xí)效率，增強了教學(xué)效果。

運用知識網(wǎng)絡(luò)圖，學(xué)員需要想清楚知識的來龍去脈，如果不清楚則需要自己去思考，因此知識網(wǎng)絡(luò)圖便于學(xué)員自查自糾、查缺補漏，了解自己的學(xué)習(xí)微波技術(shù)的情況，有針對性地解決自己的問題，提高學(xué)習(xí)效率。

構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖的過程是學(xué)員再次理解、加工所學(xué)知識的過程。學(xué)員在原有知識的基礎(chǔ)上，把知識點、概念和理論進(jìn)行系統(tǒng)地歸納和總結(jié)，編織成網(wǎng)，形成準(zhǔn)確、清晰的知識網(wǎng)絡(luò)，做到點、線、面的有機結(jié)合，建立自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提升對知識的同化和遷移能力，從而提升教學(xué)效果。

（三）" 構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖的效果分析

為了解學(xué)員在運用知識網(wǎng)絡(luò)圖授課前后的感受與學(xué)習(xí)效果，對2019級電子對抗指揮班的32名學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣、知識點易不易記憶、知識點易不易混亂及自己會不會構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖4個方面進(jìn)行了問卷調(diào)查，分析調(diào)查數(shù)據(jù)如圖3所示。結(jié)果表明，運用知識網(wǎng)絡(luò)圖之后，該班對微波技術(shù)感興趣的學(xué)員人數(shù)大大增加，由原先的45%提升到了現(xiàn)在的90%；認(rèn)為知識容易記憶的學(xué)員由原來的35%上升到了80%；認(rèn)為知識點不混亂的學(xué)員由原來的50%上升到了95%；并有70%的學(xué)員自己會建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)圖。可見構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖不僅激發(fā)了學(xué)員學(xué)習(xí)微波技術(shù)的興趣，加深了對知識點的理解和記憶，還加強了構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)圖的意識。

四" 結(jié)束語

形象直觀的知識網(wǎng)絡(luò)圖以零散知識為依托，以知識間的邏輯關(guān)系為線索，有效地將有內(nèi)在聯(lián)系的、零散的知識點串聯(lián)起來，形成中心明確、層次分明、前后連貫的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化的知識體系。構(gòu)建和運用知識網(wǎng)絡(luò)圖對提高教員教學(xué)能力與技巧，構(gòu)建高效課堂，培養(yǎng)學(xué)員對微波技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)員建立合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提升學(xué)員對知識的同化和遷移能力，理清知識點之間的邏輯關(guān)系，增強對知識點的記憶效果，提高學(xué)習(xí)成績，提升教學(xué)效果，都發(fā)揮十分重要的作用。

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基金項目：國家自然科學(xué)基金項目“面向超表面隱身目標(biāo)探測的OAM渦旋波散射特性研究”（62201614）

第一作者簡介：賀昌輝（1973-），女，漢族，湖北公安人，碩士，副教授。研究方向為電磁場與微波技術(shù)的教學(xué)和研究。