0 引言

微波與天線是電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)之一，培養(yǎng)掌握微波與天線技術(shù)的科技人才是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)的重中之重，而培養(yǎng)具有扎實的微波與天線理論基礎(chǔ)、豐富的實訓與實踐經(jīng)驗，具備一定的微波與天線工程能力的大學生成為當務(wù)之急，以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展對應用型、創(chuàng)新型專業(yè)人才的強烈需求。

微波技術(shù)與天線課程是信息與通信工程學科的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，根據(jù)電子信息類培養(yǎng)方案要求，該課程的培養(yǎng)目標如圖1所示。

圖1微波技術(shù)與天線課程培養(yǎng)目標

針對圖1所示培養(yǎng)目標，在每年教學過程中對微波技術(shù)與天線課程教學內(nèi)容和教學方法進行諸多改革與探索。在實際教學中發(fā)現(xiàn)，學生對理論教學內(nèi)容中的基本概念、電路分析和系統(tǒng)分析的基本理論與方法可以較好掌握，但在運用這些理論和方法分析實驗中遇到的實際問題時仍存在困難。此外，學生在設(shè)計、調(diào)試微波技術(shù)與天線電路及系統(tǒng)方面的工程能力也有待進一步提升。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因有以下幾點[1-2]

1）理論教學與工程實踐脫離。微波技術(shù)與天線課程理論教學的重點是通信系統(tǒng)各個模塊的電路原理及電路設(shè)計、微波傳輸線理論及器件的參數(shù)指標，學生對常用的通信模塊、微波器件如諧振功率放大器、振蕩器、混頻器、矩形波導、定向耦合器和天線等，聽得多、見得少，而教學內(nèi)容中缺乏器件設(shè)計實例，他們難以將理論知識和實際工程應用聯(lián)系在一起，導致學習缺乏積極性。

2）教學過程缺乏自主性。課程教學以教師的教為中心，理論教學與實踐教學均以教師為主導，課堂教學無法調(diào)動學生學習積極性。實驗教學也以驗證性實驗為主，學生大都是對照實驗參考書給出的步驟操作，主動探索能力不足。

3）考核方式缺乏創(chuàng)新性。前期考核中，該課程采用閉卷考試 + 平時成績的模式，學生對課程重視度不夠，且動手實踐能力沒有提高，考核方式難以滿足培養(yǎng)目標的要求。

“做中學”強調(diào)學生通過親身實踐和探究來學習，通過實踐獲得知識的提升，被認為是更有效的學習知識的方式與途徑。微波技術(shù)與天線課程教學改革應從長期以來存在的問題出發(fā)，基于“做中學”理念，以提升學生在電子信息領(lǐng)域的開發(fā)設(shè)計能力和解決實際問題能力為目標，對教學方式、實驗和考核方式等方面進行改革，從而有效提高學生的實際問題解決能力和創(chuàng)新能力。

1基于“做中學”理念的教學設(shè)計

基于“做中學”理念的微波技術(shù)與天線課程教學改革始終以學習成果為導向，在教學實施過程中以設(shè)定目標成果、實現(xiàn)目標成果、評價目標成果和應用成果為主線，通過不斷地迭代優(yōu)化課程內(nèi)容與教學方法。在教學過程中始終強調(diào)教、學、做的有機結(jié)合，教中學、學中做、做中學，通過做中學不斷強化基礎(chǔ)理論與實踐的有機結(jié)合[3-4]，優(yōu)化基于“做中學”理念的教學過程設(shè)計，如圖2所示。

2基于“做中學”理念的教學實施

將“做中學”理念引入微波技術(shù)與天線課程教學設(shè)計，在教學實施中通過穿插項目式教學和實操式教學、構(gòu)建持續(xù)化微波技術(shù)與天線課程教學體系進行教學改革，提升學生理論與實踐水平，在做與學的過程中提升創(chuàng)新能力。

2.1 項目式教學

在微波技術(shù)與天線課程教學過程中，教師針對教學內(nèi)容先提出并發(fā)布若干可行的教學項目，讓學生始終以問題為導向，在解決問題的過程中學習課程的理論知識并實踐。

2.1.1 課內(nèi)設(shè)計實踐

1）開設(shè)課內(nèi)設(shè)計實踐來鍛煉學生的實踐能力。學生依據(jù)實驗指導書提供的實驗步驟進行操作并得出結(jié)果，進一步理解微波器件的工作原理，但不足以滿足工程化教學的要求。因此，將驗證性實驗與創(chuàng)新實驗相結(jié)合，有效培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，進一步提升學生分析和解決問題的能力。課內(nèi)設(shè)計實踐可以利用MATLAB、ADS、HFSS等軟件對微波器件與微波電路進行設(shè)計仿真，對微波元件及天線從理論設(shè)計到模型建立再到結(jié)果分析，完成實驗，提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，為學生提升解決問題的能力奠定堅實基礎(chǔ)。

2）教學項目“課內(nèi)設(shè)計實踐”要求學生獨立完成。學生結(jié)合課堂講授內(nèi)容，通過查閱資料，了解相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、技術(shù)參數(shù)及優(yōu)缺點，設(shè)計微波技術(shù)與天線中常用系統(tǒng)，以小作業(yè)形式上交，并在課堂進行陳述討論，交流設(shè)計思想。小型課內(nèi)設(shè)計一般緊密結(jié)合課堂內(nèi)容，在課前一周提前布置，給予學生幾天到一周的準備時間。學生通過認真準備，再結(jié)合課堂講授內(nèi)容進行比較分析，最終促進對相關(guān)知識的理解并完成典型微波電路與天線設(shè)計[5]。微波技術(shù)與天線課程課內(nèi)設(shè)計實踐參考題目如表1所示。

2.1.2微波技術(shù)與天線課程設(shè)計

微波技術(shù)與天線理論課程結(jié)束后，基于課程內(nèi)容，為學生布置與生活或?qū)I(yè)緊密相關(guān)的課程設(shè)計項目，這些項目的設(shè)計難度略高于課程內(nèi)容。學生利用課余時間查找與課題相關(guān)的資料，完成方案設(shè)計、電路設(shè)計、電路仿真、實驗結(jié)果分析，最終完成項目設(shè)計。通過這一過程，學生不僅能夠鞏固課程知識，還能提升微波電路設(shè)計能力與創(chuàng)新能力。項目式教學開展流程如圖3所示。

圖3項目式教學開展流程

如在微波工程中經(jīng)常進行材料介電常數(shù)測試，介電常數(shù)最常用的測試方法為波導法測試，測量系統(tǒng)如圖4所示，由同軸線、同軸一波導轉(zhuǎn)換接頭、BJ100矩形波導管、開孔夾具、被測材料組成。測量時需先對測量系統(tǒng)進行校準，校準后通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量系統(tǒng)兩端的S參量，經(jīng)過公式轉(zhuǎn)化即可測出被測材料的相對介電常數(shù)。本例中，通過材料介電常數(shù)測試，用到微波技術(shù)與天線課程第二章中“均勻無耗傳輸線”、第三章中“矩形波導”、第四章中“散射參量測量”、第五章中“同軸一矩形波導轉(zhuǎn)換元件”等知識點。本項目將這些知識點串聯(lián)起來，可以大大加深學生對微波傳輸線與微波參量測試的理解，實現(xiàn)理論與實踐的有機結(jié)合。

2.2 實操式教學

在課內(nèi)實驗規(guī)定實驗的基礎(chǔ)上，加入對課程基礎(chǔ)理論的軟件仿真，目前已加入MATLAB、HFSS、ADS電路仿真。課堂講授理論的同時會選擇相應的軟件進行相關(guān)的實踐操作，學生可以帶電腦進課堂，跟隨教師學習。例如，上課時使用電磁仿真軟件進行傳輸線中電場的演示，如圖5所示，這樣可以讓學生更直觀地看到傳輸線中電磁場的分布，通過在電磁仿真軟件中修改傳輸線模型參數(shù)，達到理論聯(lián)系實際的目的，加深學生對物理概念的理解。此外，為了保證教學質(zhì)量，每一步實操過程均錄制指導視頻并上傳至云課堂平臺，學生可以自由下載學習，保證課內(nèi)實驗的學習效果。

表1微波技術(shù)與天線課程課內(nèi)設(shè)計實踐題目

圖4波導法測量介電常數(shù)

圖5電磁仿真軟件實操舉例

2.3構(gòu)建持續(xù)化微波技術(shù)與天線課程教學體系

在電子信息工程、信息對抗技術(shù)、微波工程等專業(yè)的本科教學體系中，微波技術(shù)與天線課程以電路原理、電磁場與電磁波為基礎(chǔ)課程。完成本課程的教學后，后續(xù)教學環(huán)節(jié)還包括微波EDA、微波工程課程設(shè)計、專業(yè)綜合實踐、畢業(yè)設(shè)計等。整個教學過程會涉及微波技術(shù)與天線的基礎(chǔ)理論及實踐，讓學生在解決微波工程問題的過程中不斷提升相關(guān)能力。

此外，以本門課程為基礎(chǔ)，組織學生以微波技術(shù)與天線課程所學內(nèi)容為素材參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃（“大創(chuàng)”項目）、“互聯(lián)網(wǎng)+”等學科類競賽。競賽題目涉及雷達、通信、微波、電子對抗、電子測試等領(lǐng)域，既可以由教師指定，也可以由學生自擬并經(jīng)教師審核。通過參加競賽，學生能夠不斷鞏固所學理論知識，完成從理論到實踐的轉(zhuǎn)化，同時了解本領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)行情，提升創(chuàng)新思維能力，實現(xiàn)知識的升華。

在引導學生參加學科競賽的基礎(chǔ)上，積極引導學生參與項目組的橫縱向研究課題與成果轉(zhuǎn)化項目，讓學生更加深入地了解微波、電子、通信、電子對抗等領(lǐng)域的實際需求，進一步培養(yǎng)解決實際問題的能力與創(chuàng)新思維，將所學理論知識應用于解決實際工程問題。

3 結(jié)束語

本文通過分析微波技術(shù)與天線課程目標，針對前期課程目標達成度弱的問題，根據(jù)工程教育專業(yè)認證對該課程工程化要求，提出基于“做中學”理念的微波技術(shù)與天線課程教學設(shè)計方案，給出“做中學”教學設(shè)計的幾種實施方法。在教學過程中，通過穿插項目式教學和實操式教學、構(gòu)建持續(xù)化微波技術(shù)與天線課程教學體系進行教學改革，激發(fā)學生對微波電路的學習熱情，提高學生理論與實踐水平，在做中學的過程中提升創(chuàng)新能力，有效提升課程的目標達成度。

4參考文獻

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