淺談“微波技術與天線”課程中的創造力培養

劉 云

(南京航空航天大學信息科學與技術學院,江蘇南京 210016）

淺談“微波技術與天線”課程中的創造力培養

劉 云

(南京航空航天大學信息科學與技術學院,江蘇南京 210016）

創造力培養已經是高校教學改革的一項重要任務。本文對創造力的基本元素以及阻礙創造力發展的因素作了詳細闡述,結合“微波技術與天線”課程的內容和特點,對如何在課程中培養大學生的創新意識和創新思維作了探討,對創新思維訓練給出了建設性意見。

創造力;微波技術與天線;創新思維

0 引言

創造力培養已經是高校教學改革的一項重要任務[1]。但是,當今學生的創造力不足可歸結為教學方法的僵化與知識運用的不足,主要有四大因素的作用:①思維標準化,其突出表現為思維功能固化和思維惰性。而這可謂時下應試教育不可避免的后果。②知識無活力化,學生不能學以致用,不能主動的將知識串連起來并在生活中運用。③聚合思維與發散思維如果能夠同步發展,能使人既有知識基礎,又有創新能力。但是當今一些教育制度中,聚合思維發展往往是以犧牲發散思維為代價的。④創造力認知非凡化。許多人將創造力與科學技術的重大突破(發明)聯系起來,認為創造力是少數天才的專長,是特殊能力的表現,因此望而卻步。

1 微波與天線課程的內容分析

在“微波技術與天線”課程中,傳輸線的基本理論、微波網絡理論等內容是最基本的理論知識,而微波器件,包括微波耦合器、功分器、濾波器和環行器等則是一些應用知識。為了培訓創造性思維,這兩類知識不能無差別地進行講解。美國加州大學伯克利分校在本科教學中就注重基礎理論知識教學,而把很多應用知識以研討形式讓學生主動進行學習和研究,培養其獨立思考能力和創造力[2]。

在“微波技術與天線”課程中,對于基本理論知識,教師需要力求概念的講解更清晰,概念與概念之間更具連貫性和整體性,以增強學生的知識活力。而應用知識從內容安排到講解都應盡量廣泛引入應用類內容,使得學生的知識面更廣。但是具體內容可以通過組織和安排研討,留下一些未知和需要思考的問題,由學生利用創造性思維去解決。比如,在講功分器時,根據網絡理論,無耗互易三端口網絡不能同時匹配。則可以讓學生去尋找一種電路結構,使得這樣的三端口網絡,既能實現功分,三個端口又能同時匹配。結果可能是多樣的,或者錯誤或者正確,但每一個設想都意味著創新思維的啟動。

2 創新意識的培養

培養創新意識應該是培養創新性人才的必要步驟。我們可以根據微波技術發展的歷史介紹創新的實例,激發學生的創新熱情。比如Smith原圖創新性的把傳輸線上的歸一化阻抗、導納、反射系數、駐波比、電長度等互相關聯的量在一個圓圖里面全部表示出來,大大方便了工程設計,省略了很多繁瑣的計算。我們應讓學生知道,創新是科技變革和發展的必然途徑。

要鼓勵學生創新和奇思妙想,創新事例在微波學科發展歷史中有很多。如麥克斯韋超越傳統思維,提出位移電流假設,認為變化的電場也能產生磁場,這樣一種假設解決了安培環路定理從靜態情形到變化情形時遇到的矛盾,使得完備的電磁場方程組能夠建立。

很重要的是要破除創造力認知非凡化心理。教師既要告訴學生創新的重要意義,也要讓他們增強自信,創新并非是天才所獨有的。創新之路盡管艱辛,但是只要勤奮,堅持創新的思維,并持之以恒,就能夠作出創新性成果。

3 課程教學中的創新思維和逆向思維

創新思維培養不是獨立于課程教學之外的教學活動,而應該是存在于課程教學之中的[3]。要在課程教學的過程中,由教師安排自由、和諧的情境,提出有意義的問題,鼓勵學生利用發散性思維、聯想性思維和逆向思維尋找最終答案,給出新的應用。

比如在講完了微波波段的熱效應之后組織師生互動,讓學生通過發散性思維,在各行各業中尋找微波的多種應用。有些學生講到了微波可以在醫學上殺滅惡性細胞,治療婦科病,在農業上催熟作物,烘干作物,在化學上進行加熱催化。還有學生提出將微波用于保暖鞋的設計。

又如在教師介紹了微波的似聲性后,可讓學生通過類比等聯想性思維來尋找微波的電路和應用。有個學生從B超聯想到微波也可以用來成像,也有學生從兩端固定的琴弦能夠產生一定的音調聯想到了兩端短路的導線可以產生微波諧振,還有學生從超聲顯微鏡想到可能設計出微波顯微鏡。

事物的任何屬性總具有兩面性,可能是弊端,但如果循著相反的方向去思考問題,能找到可能的應用,此即逆向思維。在課堂上還可以有目的地培養學生逆向思維能力。比如在講到有耗媒質在實現傳輸線時損耗系數較大的問題時,可以讓學生從相反的角度來思考有耗媒質的應用,如戰斗機的隱身技術,再如傳輸線上的不連續性導致了反射的增大,如果根據逆向思維,一個不連續性所引起的反射便可以用來抵消由另外一個不連續性所引起的反射。又如講單枝節阻抗匹配器和四分之一波長阻抗變換段。這些具有典型意義的逆向思維的實例雖然可以由教師向學生闡述和傳授,但這不如給學生足夠的思考時間,指引他們自己用逆向思維尋找到答案更有意義。

4 結語

本文根據“微波技術與天線”的課程內容和特點,討論了如何在本科生課程中培養學生的創新力,這一方面需要對課程的基礎知識和應用知識加以區別講授,讓學生更自主的對應用知識作研究性學習;另一方面教師要在課程中激發學生創新意識和創新欲望,破除學生的創新心理障礙,并將創新思維和逆向思維培訓貫穿于整個課程教學之中,切實培養學生的創新能力。

[1] 岳曉東.大學生創新能力培養之我見[J].武漢:高等教育研究,2004,25(1):84-91

[2] 夏東偉.伯克利加州大學電氣工程與計算機科學系本科教育及其啟示[J].南京:電氣電子教學學報,2001(4):22-25

[3] 趙池航.以培養大學生創造力為核心的教學方法探討[J].武漢:理工高教研究,2007,26(5):80-81

Increasing Students'Creativity via the Teaching of Microwave Techniques and Antenna

LIU Yun

(College of In formation Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nan jing 210016,China)

It has become a big task to increase college students'creativity by course reforming.This paper firstly describes the key aspects of creativity,and after then gives constructions on how to imp rove students'sense of creation and how to develop their creative thinkings via the teaching of the course of M icrowave Techniques and Antenna.These constructions are based on analyzing the contents and characteristicsof this course.

creativity;microw ave techniquesand antenna;creative thinking

G40-034

A

1008-0686(2011)02-0008-02

2010-08-09;

2010-11-24

劉 云(1978-),男,博士,講師,主要從事微波電路和器件的研究工作,E-m ail:yunliu@nuaa.edu.cn