面向機務學生的“電磁場、微波技術與天線”教學思考

程 華 高 源

（中國民用航空飛行學院 四川廣漢 618307）

“電磁場、微波技術與天線”這門課程主要涉及微波技術理論、天線理論及電波傳播等知識，該課程既有較強的理論性又有較強的工程應用性[1-2]。課程的先修課程比較多，主要對高等數學、電磁場與電磁波以及電路理論要求理解的多些，要求學生要有較好的數學基礎，是通信、電子專業課程中比較難學的一門專業基礎課[3-4]。該課程教學內容的特點是基本概念和基本理論抽象、分析方法多樣、公式復雜[5]。單純在課堂上講授理論而不和實際應用相結合很難達到預期的教學目的。往往在課程結束后，學生依然不清楚為什么學習這門課，學習這門課究竟有什么用。

同時，本校電子信息工程專業的學生畢業后大部分所從事工作都是機務工作。課程中太多理論性的知識在畢業后所用不大，但是會極大地降低學生的學習興趣。為了提高學生的學習興趣以及學以致用的能力，培養學生的創新思維及工程意識，有必要對本課程的教學展開思考及改進。

針對課程知識點學習難度較大，歷屆學生普遍反映學習壓力較大的情況，可在授課過程中，廣泛借助精品課程視頻資源，使知識點更生動形象，學生易于理解和接受。在教學中引入“雨課堂”教學模式，把PPT通過微信端傳送給要上課的學生，把握學生課前預習，課中學習，課下復習情況。網絡中搜集到的教學視頻及相關知識講解的視頻，可通過雨課堂推送給學生，學生自行觀看視頻，幫助理解相關知識。

在課程中設計引入對HFSS、FEKO等仿真軟件的學習，通過對天線、波導、功分器等器件的仿真，使學生直觀感受電磁波的傳播特性。通過對天線的仿真，直觀學習駐波比、方向圖等天線參數。加入matlab對電磁波的仿真，將枯燥的抽象的知識講解，轉變成直觀的生動的學習。例如，通過matlab繪制電場線、磁場線等矢量線分布，電磁波的傳播方式等。例如，圖1為通過matlab仿真得到的正電荷的切面圖，等勢圖，電勢圖。圖2為通過matlab仿真得到的電偶極子的切面圖，等勢圖，電勢圖。圖3為通電導線周圍的電場與磁場仿真分布。通過這些仿真，將抽象的電磁場可視化，減少繁瑣的公式及復數計算，激發學生的學習興趣，所以必然引起較好的教學效果。

圖1 正電荷的切面圖，等勢圖，電勢圖

圖3 通電導線的電場與磁場分布

課程實驗教學目標不僅讓學生掌握理論驗證、知識應用、動手能力和實踐技能，更要注重學生創新意識、創新思維和創新能力的激發與培養。在課程學習中，綜合微波技術、無線通信、射頻電路、天線技術等課程體系，設計引入無線電定向越野活動，實驗室提供實驗器材模塊，學生自行設計接收機，尋找事先放置的無線電信標。增強學生的學習能力及應用能力，提高學生的學習積極性，鍛煉學生的創新思維及工程意識。

另外，針對機務維修背景的學生，有必要將“電磁場、微波技術與天線”這門課程的大綱、理論內容和PPT做適當的調整，引入電磁場、微波技術與天線在民航飛機上的應用實例。例如機載天線的性能、參數、工作原理等，使該門課程能夠融入民航的特色，并能夠讓學生將課堂上的知識應用到航空電子設備維修去，切實提高學生的理論知識和實踐創新能力。

本文結合機務學生的特點，針對“電磁場、微波技術與天線”課程教學展開討論，通過引入多元化的教學方式，增加設置興趣實驗，將抽象的概念用可視化的形式展現，激發了學生的學習興趣和積極性。