《微波技術與天線》教學的研究與探討

李新營 曹雪

（河南大學物理與電子學院 河南開封 475004）

《微波技術與天線》教學的研究與探討

李新營 曹雪

（河南大學物理與電子學院 河南開封 475004）

通過對《微波技術與天線》這門課的特點與主要內容的分析，針對傳統教學中出現的一些問題提出了相應的改革措施．對該課程的教學方式、教學方法等方面進行了探討與研究．實際教學效果證明，該系列改革措施增加了學生的學習興趣和熱情，教學效果良好．

微波技術與天線 教學改革 教學效果

1 引言

隨著無線技術的發展，微波電子系統已經廣泛用于國民經濟、軍事和人們日常生活的各個方面，如微波通信、雷達、微波遙感、全球定位系統、遙控遙測系統、電子戰系統等，這些都對社會和人們的生活產生了深遠的影響．特別是移動通信，隨著人們對速率和容量需求的增加，載波頻率不斷地提高，現已進入微波波段［1］．因此，對于電子、通信專業的學生來說，電磁場、微波技術與天線等系列課程尤為重要．然而，近年來全國高校對課程體系的改革較大，對于電磁場微波技術類的課程既壓縮了課時，又不再單獨地設立一些如天線、無線電波等課程［2］，所以對于《微波技術與天線》這門課來說，怎樣使工科學生既有扎實的理論功底，還具有較強的實踐能力就非常有意義了．

2 課程特點與內容分析

《微波技術與天線》是一門理論與工程性、實踐性較強的課程，涉及到的高等數學、物理學、電磁場理論等基礎知識比較多，是較多工科類學生認為較難而又抽象的一門專業基礎課［3］．怎樣通過這門課程的學習，使學生既能堅實地掌握微波技術的基本理論和分析方法，又能在工程上具有分析和解決實際問題的能力？了解微波與天線的最新技術和應用就是研究該門課程教學方式的重要意義了．《微波技術與天線》的內容主要包括微波技術、天線與電波傳播、微波應用系統3個部分．

2．1 微波技術

微波技術部分主要討論了均勻傳輸線理論、規則金屬波導、微波集成傳輸線、微波網絡基礎和微波元器件．該部分理論性強，內容較為抽象，主要以電磁場理論為基礎，以麥克斯韋方程組為核心，采用場分析法和等效電路法研究電磁波在雙導體傳輸線、矩形波導、圓波導、帶狀線、光纖等物理介質中的傳輸特性和工作原理．這部分的學習過程涉及大量的數學分析，包括高等數學、復變函數和矩陣理論等知識，還涉及電路、電磁場和電磁波等基礎理論．在這一部分的教學中，應該注意對學生相關理論知識的補充，利用多媒體、計算機軟件等輔助教學手段［4，5］，使抽象的問題變得簡單而直觀．該部分內容不僅理論性強，也具有工程性．比如“微波元器件”這一章就是從工程應用的角度出發，利用矩陣知識介紹了連接匹配器件、功率分配元器件、微波諧振元件等無源器件的工作原理與特點．

2．2 天線與電波傳播

天線與電波傳播部分主要基于微波建立的電磁波傳播特性，論述了天線輻射與接收的基本理論、電波天線、線天線及面天線，還介紹了工程中常用的鞭天線、電視天線、移動通信基站天線等．天線的發射和接收涉及到饋電技術和阻抗匹配原理，輻射涉及到方向圖理論，這些理論也較為抽象，而且體現了理論與工程相結合的特點，所以和微波技術部分一樣，對教師和學生都有著較高的要求．

2．3 微波應用系統

這一部分主要從工程的實際應用角度出發，介紹了幾種微波應用技術，例如雷達系統、微波通信系統及微波遙感系統等．這部分是與實際應用聯系最緊密的，也是學生最為感興趣的內容，書上的應用例子有限，可以把與生活息息相關的應用案例在課堂上與學生分享，比如同軸線在有線電視中的應用、閉路監控系統、前面講到的一些無源器件的應用在室內分布系統和基站、天線在手機天線中的應用、藍牙等．這樣不僅使學生增加了見識，更是對前面理論知識的鞏固．

3 針對問題所做的幾點改革

3．1 上好第一節緒論課

《微波技術與天線》大部分為理論知識，內容較為枯燥、抽象難懂，部分學生很難真正地融入到這門課的學習中，所以怎樣提高學生對該門課程的興趣，使學生學起來事半功倍非常重要．良好的開始是成功的一半，上好第一節緒論課有助于增加學生的興趣．緒論課不只講微波的特點，還要更多地介紹微波在各行各業中的應用，簡單地舉一些微波實際應用例子，比如微波雷達、微波通信、微波爐、微波醫療等，使學生知道學習這門課的意義；使學生了解微波工程中所要解決的核心問題，即關于頻率、阻抗和功率的問題，只有合理地解決好這三者的關系，才能實現預期的電路功能；可以對關于麥克斯韋方程組的一些相關知識做一下簡單的回顧，使學生復習了前面所學過知識的同時，更了解到該門課程理論所要用到的核心理論．總之，上好第一節緒論課是學生滿懷熱情地學習以后課程的良好開端．

3．2 板書與多媒體的相輔相成

傳統教學多采用黑板板書，雖然有助于學生學習微波技術的理論推導、理解公式的由來，可是效率太低，無法擴充內容，學生對于抽象的知識理解起來較為困難．近幾年來很多高校多采用多媒體教學，多媒體內容豐富，信息量大，可以采用動畫等技術手段使學生學起來既容易又輕松，效率很高．可單靠多媒體教學會使速度過快，尤其是理論推導這一部分，學生往往跟不上授課進度．該門課程的講授單純地依靠哪一種方式都是不行的．對于像《微波技術與天線》這種理論較復雜、又與工程應用緊密相連的學科來說，將板書與多媒體很好地結合起來較好．如微波理論部分的傳輸線方程的推導過程采用板書較好；矩形波導中TE10模的電場、磁場以及三維場分布可以采用多媒體動畫的形式呈現；均勻無耗傳輸線的行波、駐波和行駐波三種工作狀態、電壓和電流表達式的推導過程采用板書，而電壓、電流分布圖及三種傳輸狀態則需要多媒體動態地表現出來．可見，板書與多媒體的相輔相成可以達到很好的教學效果．

3．3 增加學生的互動及作業的多樣性

學生的作業大多為計算題方式，形式單一，學生做作業的熱情不高；傳統的教學方式大都采用教師講，學生聽的方法．對于像《微波技術與天線》這種抽象、枯燥而又難懂的課程來說，學生在課堂上的積極性一般不高，大都為被動地接受知識，很少主動地思考，學習興趣不高，長此以往，學生對于該門課程學習的效果就會很差，所以改變傳統的教學方式非常重要．首先，課后作業盡量豐富多彩．除了習題外，可以增加問答題、每節課的學習感受及不懂的問題，增加學生自己查閱資料的作業，并以小論文和學習筆記的形式提交，提交的形式可以將電子版上傳到公共網絡平臺或公共電子郵箱等，使學生和教師在課后能夠很好地互動、交流．查閱資料的內容可以包括各種微波應用例子、最新微波技術及動態、每節課相關的實際應用等等．其次，在課堂上應該增加與學生的互動．教師在講授過程中應多提出問題讓學生回答，甚至推導過程也可以使學生參與其中，并鼓勵學生提問，培養學生獨立分析、解決問題的能力；將部分教師或學生查閱的資料在課堂上與同學探討，鼓勵學生歸納總結，并提出自己的看法．實踐證明，這兩種措施使枯燥的課堂變得生動起來，學生學習興趣高，注意力集中，提高了學習效果，從而改變了被動學習的態度，增強了自覺學習、分析和解決問題的能力．

4 結論

針對《微波技術與天線》內容多、難度大、抽象等特點，根據實際教學經驗對該門課程的教學方式、教學手段等提出了一些探討性的改革措施．這些思路和方法增加了學生對理論知識的理解，提高了課堂效率和學生的學習興趣，可以將理論與實際應用很好地結合起來，起到了很好的教學效果．

1 袁海軍，盧晶琦，馬云輝．在“微波技術與天線”課堂教學中引入工程軟件．科技資訊，2008，25：116

2 劉學觀，郭輝萍．微波技術與天線．西安：西安電子科技大學出版社，2006．1～5

3 李素萍，吳偉．“微波技術與天線”課程教學改革探討．中國電力教育，2011，8：108～109

4 謝澤明．網絡教學在“微波技術與天線”課程的應用．電氣電子教學學報，2008，30（3）：113～115

5 劉茁．微波技術與天線教學中多媒體的合理使用．中國科教創新導刊，2009（29）：168

Research and Discussion on Curriculum Teaching of Microwave Technique and Antenna

Li Xinying Cao Xue
（School of Physics and Electronics，Henan University，Kaifeng，Henan 475004）

According to the characteristics and leading contents of the curriculum‘Microwave Technique and Antenna’，it proposes the innovation teaching methods for some problems．Teaching methods and skills of the curriculum are discussed and investigated．The teaching practical experimental results shows that the practical teaching methods enhances the students′interest and zest，and the teaching effect is fine．

Microwave Technique and Antenna；teaching reformation；teachingeffect

李新營（1978- ），男，博士，副教授，主要從事理論物理研究．

2014- 04- 30）