構建微帶天線雙語M+N+K模式的教學改革初探

摘要：《微帶天線》雙語課程是一門理論性和實踐性較強的課程。本文根據該課程的特點，結合自身的教學經驗，采用M+N+K模式進行了有益的教學改革和探索。文章圍繞教學內容、課程設計、創新課題等方面對該教學模式進行了初步探討，提出了一些經驗總結。

關鍵詞：微帶天線；M+N+K模式；課程設計；創新課題

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）18-0079-02

一、引言

《微帶天線》課程是為電磁場無線技術專業和電波傳播與天線專業開設的重要專業課程，是在學習《電磁場與電磁波》、《天線原理與設計》等課程基礎上，結合無線通信領域的具體需求，深入學習和探究微帶天線和陣列的理論與設計，是一門理論性和實踐性較強的課程[1-2]。為了培養復合型國際化人才，迅速提高學生的專業英語應用水平，《微帶天線》課程的教學采用原版英文教材并輔之以英文講授。在前期的雙語教學中對教材選擇和部分教學方法進行了改革探索，但多集中在如何合理運用案例教學法等以激發和調動學生的學習積極性，對實踐和動手能力的培養有待改進[3]。學時分配多注重課堂教學和課后作業，對應用性的課程設計及課外學習沒有相關的學時分配。

為結合學校教學綜合改革試點工作，對《微帶天線》雙語課程進行M+N+K模式的改革探索，即教學方式按照M（課內學時）+N（課程設計）+K（課外學時）進行。目前《微帶天線》雙語課程是32學時，30學時理論學時，2學時習題學時。根據課程內容和教學經驗，可調整相應課時安排，即課內學時28學時，課程設計4學時，課外學時4學時進行課程改革探索。下文將針對該課程的特點，分析目前存在的問題，結合M+N+K模式進行相應的初步改革探索和實踐。

二、M+N+K教學模式

1.存在的問題。《微帶天線》是一門理論豐富、實踐性強的課程，主要涉及微帶天線輻射與接收的基本原理，微帶天線的基本分析方法，圓極化微帶天線分析與設計，典型微帶天線及陣列的基本特性等內容。該課程理論性較強，對數學基礎要求高；內容復雜且抽象，需要有較強的空間想象力和抽象思維能力；同時在工程領域中應用性強。基于上述課程的特點，結合近年來雙語教學經驗，對目前存在的問題總結如下：

一是教學內容多，更新不及時。在學時較少的情況下要讓學生較好地掌握微帶天線發射與接收原理，各類微帶天線、天線陣的分析方法與設計原理等知識是一項艱巨的任務。同時教學內容多年來變化不大，對新技術的更新不及時。部分學生對全英文教材、教案及教輔材料理解有困難。

二是理論教學偏多，與實例結合較少。由于微帶天線分析不可避免涉及較多數學知識，如復變函數、數學物理方程等。教學中一般會通過大量的推導，獲得天線的輻射特性，加之學時有限，和工程運用中的實例結合講解不夠充分。

三是缺乏實踐與創新教學內容。由于理論分析占據了較多的學時，結合實踐的課程設計很少甚至沒有，激發學生創新意識的創新課題更是沒有開設，這樣很難有效提高學生的動手能力，也不利于培養學生的自主學習能力和創新意識。

針對上述問題，結合自身的教學經驗和體會，提出對《微帶天線》雙語課程進行M+N+K模式的教學改革探索。即教學方式按照M（課內學時）+N（課程設計）+K（課外學時）進行。在夯實基礎的前提下，為學生提供更多實踐和創新的機會

2.課內學時-M。M+N+K模式中的M對應28學時的課內學時。首先，由于理論學時比之前減少4學時，同時需要動態增加新技術教學內容，因此必須對已有的內容進行必要的精簡。例如在學習線極化微帶天線時，可以只介紹矩形貼片天線分析與設計，而把圓形貼片天線的分析與設計調整到課程設計中，這樣既減少了理論學習內容，又增加了實踐動手的環節；又如在學習圓極化微帶天線時可以將圓極化微帶行波天線的分析與設計調整到課外學時中，這樣可以利用課外分組學習培養學生的自主學習能力。

其次，在保證基礎理論和重點部分學習的前提下，需要結合當前的實際應用需要，適度增加新的教學內容，對現有的教學內容進行吐故納新，及時動態更新課程內容。由于本課程是一門專業課，隨著技術的不斷進步，會不斷出現新的微帶天線形式、新的分析方法和設計理論，所以必須保持教學內容的動態更新，例如增加智能天線、MIMO天線、超寬帶天線、可重構天線等教學內容。在學習了基礎理論和重點技術后，學生對無線通信領域的新技術興趣濃厚，因此，為提高他們的學習熱情和積極性，多開展講座形式的前沿技術介紹更能吸引他們的關注。講座中可以預設開放式問題讓學生參與討論，讓他們在思考中提升專業水平。

再次，學習仿真軟件的使用，讓學生具備仿真分析的能力。目前相關用人單位需要具有研發能力，具備多種仿真軟件應用能力的人才。因此在課堂教學中有必要將如Ansoft HFSS、CST、ADS等仿真軟件介紹給學生，并讓他們學習使用[4]。教學實踐表明，在講授了相關內容后，通過仿真軟件，不僅可以使學生更好地理解課程的基本原理，掌握分析方法，還可以通過直觀的三維結構和多種性能分析圖表，提高學習效率，增強學習積極性。

最后，針對雙語教學進行教學方式的改進。對英文教材內容進行分解，使學生更容易理解；豐富多媒體教學課件，適度增加動畫與視頻教學資料，如天線的三維方向圖，動態電場和電流分布圖，使教學手段多樣化；開展互動式教學，備課時根據教學內容，做出合理規劃，事先做好與學生互動的方案，讓被動的接收變成主動的思考與總結，發揮學生的主體地位。

3.課程設計-N。M+N+K模式中的N對應4個學時的課程設計環節。《微帶天線》課程是一個與無線通信領域應用結合緊密的專業課程，在之前的教學中，學生在完成了32學時的理論學習后對理論分析比較清楚，應用范圍和實例也有一些了解，但對于如何將理論分析真正應用到具體的設計實踐中卻不甚明了。

因此通過教學改革，增設了課程設計環節，希望通過實踐教學有效提高學生的動手能力[5]。實踐教學是實施創新教育的重要環節，教學是為實踐服務，實踐是目的，教學是手段，從而體現培養學生的創新精神和實踐能力的特點。

首先，根據教學內容及其延伸內容，設計了多組實踐課題，包括微帶矩形天線、微帶圓形天線、正交饋電微帶圓極化天線、單點饋電微帶圓極化天線、微帶行波梳形天線等8種不同天線設計。其次，讓學生自行組合，每組3～4人，選擇好題目后組內人員分工合作，完成資料收集與分析、設計仿真、性能分析、撰寫報告等工作；授課教師和多名研究生組成輔導團隊，進行過程輔導。最后每組選派一名代表做口頭陳述，介紹各自的設計方案與性能，教師對設計結果進行講解和評價打分，并按比例記錄入最終成績。教學實踐表明，通過完整的參與課程設計過程，學生的自主學習能力和實踐精神都得到了良好的改進，實現了課堂學習與實踐應用的較好結合。

4.課外學時-K。M+N+K模式中的K對應4個學時課外學時。結合學校開展的創新教育，將課外學時設置為創新課題，讓學生自愿組合參與其中，提升創新意識與創新能力[6]。許多研究型大學已經開始對本科生參加科研的探索，將教學重點從過去知識的傳授轉移到以研究、探索為基礎的教學上來，使學生從單純的知識接受者變成探索者，實現教學與研究相統一的目標。

首先，從教學內容出發，調研科技研究發展的前沿動態，設計了多組創新課題，如可重構微帶天線設計，基于基片集成波導的微帶天線設計，基于異向介質的微帶天線設計等。創新課題屬于開放式課題，只給出研究的方向，具體的性能要求需要學生從最新的科技資料中尋找并確定。其次，在自愿參與的原則下，學生自由組合成研究團隊，完成背景資料收集與分析、確定設計的具體要求和指標，進行設計與仿真優化，制作天線實物，開展相應的實驗測量工作，并撰寫研究報告。教師進行過程輔導，最后對各組研究情況做評價和打分，并按比例記錄入最終成績。

本科生參加創新課題對于創新型人才的培養來說具有重要的意義和作用。可以使學生直接接觸最新的科研動態，這對于開闊學生的思維空間、培養學生的創新意識與合作精神很有幫助。

三、結束語

本文從《微帶天線》雙語課程的教學實踐出發，采用M+N+K模式進行了有益的教學改革和探索，將課內學時（M）、課程設計（N）與課外學時（K）有機地結合在一起。通過初步探索與實踐，實現了課堂學習與實踐應用的良好結合，較好地激發了學生的自主學習和創新意識。課程的教學改革還需要進行不斷的探索與完善，使教學更好地服務于實踐，才能為我國的現代化建設培養更多更好的創新型人才。

參考文獻：

[1]李素萍，吳偉.“微波技術與天線”課程教學改革探討[J].科技信息，2011，（8）：108-109.

[2]高喜，于新華，劉小蓉.試論《微波技術與天線》課程中的研究性教學[J].教育教學論壇，2015，（36）：166-167.

[3]唐紅艷，駱無窮，楊鵬.《微帶天線》課程雙語教學改革探索與實踐[J].實驗科學與技術，2013，11（4）：225-226.

[4]謝擁軍.HFSS原理與工程應用[M].科學出版社，2009.

[5]汪濤，毛劍波，劉士興.天線仿真實驗的設計與教學實踐[J].實驗技術與管理，2012，29（12）：89-93.