试论《微波技术与天线》课程中的研究性教学

摘要：研究性教学已成为各高校提高教学质量的新思路和新举措。研究性教学是在借鉴国内外诸多知名高校并结合本校的实际情况下，推行的教学改革措施。本人作为桂林电子科技大学电子科学与技术专业的一线教师、课程负责人，以“电子科学技术”这门专业课程中的《微波技术与天线》的课程教学为例，从“上好第一堂课”、教学内容的组织以及实践教学这三个方面阐述开展研究性教学的心得体会。

关键词：研究性教学；微波技术与天线；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）36-0166-02 研究性教学是指通过组织和引导学生对给定问题进行研究或探究，从而达到教学目的的一种教学方法和教学手段。研究性教学以学生为主体，用于培养学生的科学素质和创新意识。它不仅是一种教学模式，更是一种教学思想。

最近，研究性教学在全国高等教育界十分流行，主管教育的行政部门也大力提倡大学向研究性教学转变，不但要给学生传输知识，更要培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。从教育学上看，研究性教学是在教师的启发诱导下，以学生为主体，充分开展自主学习和相互交流讨论，以学生身边的事物和生活实际为参照，以教材基本内容为探究对象，让学生通过自由表达、质疑、探究、讨论等方式参与到解难释疑的活动中，并利用所学知识去发现问题、分析问题，最终达到解决问题的目的。也就是说，通过让学生主动参与、亲身体验来获取实践经验，促进学生对知识的“动态构建”，改变“读死书、死读书”的现状。对于当代大学生来讲，读大学不仅是单纯地获取书本知识，而是通过学习，锻炼判断问题、发现问题的能力，并能提出解决方案。这就要求我们高等教育工作者采用探究式教学手段，以问题为载体，以探究为动力，把问题教学和探究学习有机融合；给学生机会，通过教师引导、学生参与等手段，激发学生的求知欲、提高分析问题、解决问题的能力。

《微波技术与天线》这门课程是桂林电子科技大学电子信息专业的专业课之一，课程中存在很多利用数学方法来解决物理问题的内容，而该专业的本科生并没有开设《数学物理方程》，从一定程度上看，学生从数学角度来理解物理问题的能力相对薄弱。增加了畏难情绪。为解决这一问题，针对这门课程以及本校学生的特点，本人对《微波技术与天线》课程开展了研究性教学。在此，谈一谈自己的看法和体会。

一、上好第一堂课

一般来讲，学生在每门课程的开始都是充满好奇和兴趣的，教师精彩的“绪论”课能激发起学生的学习兴趣和求知欲；反之，学生则会失去兴趣，甚至产生厌学情绪。尤其对于《微波技术与天线》这门课程，它通常在大三的第二个学期开设。虽然此前学生也已接触过《电磁场与电磁波》这一课程，但是由于《微波技术与天线》课程的难度比较大，导致一部分学生对此课程的学习产生畏惧心理。因此，做好《微波技术与天线》的“绪论”课就显得尤为重要。为了在第一堂课上扫除学生的心理障碍，我们除了要向学生介绍“什么是微波技术”这些基本概念以及传授正确有效的学习方法之外，更应重点列举一些被学生所熟知的例子来说明微波技术与天线在实际生活中的应用，让学生对《微波技术与天线》这门课程中将要学习的内容做一个大概的了解，让学生明白为什么必须学习这门课程，即让学生体会到学习这门课程的必要性和重要性。对此，我们在教学的过程中开展了“上好第一堂课”活动，以此来增加老师对第一堂课的重视程度。老师们都积极参与到活动中，改变以往传统、死板的上课方式，充分利用现实生活中真实存在的例子，通过设疑、寻找答案、得出结论这种循序渐进的方式，来阐述《微波技术与天线》课程的基本内容以及该学科的重要性。这在很大程度上激发了学生的求知欲和学习兴趣，取得了良好的教学效果。

二、研究课程教学特点，利用新兴教学手段精心组织教学内容

《微波技术与天线》这门课程存在大量的数学公式推导，而且像传输线理论、波导理论等这些内容需要在数学公式推导的基础上去理解其抽象的概念。如果学生在学习中不能够借助数学公式来理解抽象的物理概念，就大大降低了学习兴趣。针对课堂教学中出现的问题，任课教师应从学生的角度考虑，认真分析和对比，并根据本校学科和专业特点，选择一本结构相对合理、内容体系符合实际，同时又能体现学科的发展水平和发展态势的教材。教师在教学过程中，不能只局限于教学材料，更重要的是要学会对教学内容进行取舍。例如，桂林电子科技大学是一所工程应用性较强的专业性学校，因此在讲解这门课程时，我们尽量回避大量的数学公式推导，将数学问题转化为具体、形象的图形并展现在学生面前，让其理解。例如讲解波导结构中不同模式的场分布特点时，我们可以不采用数学方法对场的表达式进行推导，而是可以经过简单讲解给出结论性的公式，最后利用CST软件将波导结构中不同模式的场分布用电场线的形式画出来，甚至结合动画效果，让学生从直观图形中理解数学公式，最后升华到对物理概念理解的层面上。同时，我们还可以根据生活中经常碰到的与微波技术、天线等相关的问题，让学生课后通过自行查阅资料、分组讨论、提出相应的解决方案来解决遗留问题，并将学生对问题的完成情况适量的计入到期末总评成绩考核中。这种方式对学生进行了分流培养，同时又降低了学生对期末考试的压力，减少了学生对学习该课程的畏惧感，意义深远。

三、将实验实践教学与学生的研究性学习相结合

桂林电子科技大学是一所培养应用型人才为目标的专业性学校，我们在教学过程中，除了理论教学外，还开展了大量的实践性教学，培养学生的动手能力和自学能力。实验教学既是学生深入理解课堂理论教学内容的重要环节，又是应用理论知识解决实际问题的重要途径。因此，我们对实验实践教学要引起足够的重视，并根据实际情况合理选取实验教学内容。同时我们提出将研究性教学应用到实践教学中，让学生在实践中发现问题、解决问题。根据此课程的特点，我们将实验大体分为以下三种类型。

1.验证性实验。验证性实验主要是对书本上提出的物理现象进行验证，这类实验用来增加对教材基本知识的理解。例如我们设计的偶极子天线辐射方向图的实验测试就是属于验证性实验，即通过学生自己对偶极子辐射的远场测试，提高学生对偶极子辐射方向图的直观认识，既增强动手能力，又加深对物理概念的理解和认识。当然还有其他许多方面，例如波导理论、传输线理论等，我们都设计了在计算机上进行模拟实验，极大激励了学生的学习兴趣。事实证明，学生通过自己亲自动手实验后，问题也多了，通过老师的正确引导，学生解决问题的能力得到了较大幅度的提高。

2.自主设计型实验。为了让学生能进一步学习探讨，提高独立解决问题的能力，我们在教学过程中涉及了一些自主设计型实验。让学生自学一些专门的EDA软件（Microwave Office、HFSS、CST等），对微带线、矩形波导等一些简单的传输线进行建模、仿真，通过参数修改让学生发现哪些结构参数会影响微带线的结构参数，哪些参数会影响波导模式的截止频率等。通过设计一些问题，让学生自行去分析、解决。在这一过程中能使同学们有效的将理论知识融会贯通，进而解决实际问题，同时提高了学生实际的动手操作能力。

3.综合性实践。对于有较强学习能力的学生，我们将课本上的内容与课程设计或者毕业设计相结合，或根据老师本身的科研实际，设计一些具有一定难度又在其能力范围内的工程性问题，让学生通过查阅资料、走访企业的生产车间等方式进行探索解决。近几年来，桂林电子科技大学充分和企业合作，让学有余力的同学进入到老师的研究小组，进行一些力所能及的模拟仿真，或者让其参与到天线的生产过程当中去，在参与、观察、实际操作的基础上，去研究产品的各个部件。通过生生之间、师生之间、学生与企业技术人员间对可能或实际出现的问题进行讨论，让学生学会及时发现问题、分析问题，并结合自己所学的理论知识提出见解和解决问题的新方案，最终达到解决问题的目的。这种现场指导教学的方式，是提高探究式教学效果的最有效的方式，通过改进教学方式，让学生能够知道工程来源于书本知识但同时又高于书本知识，教会学生学会利用书本知识来解决实际问题。

总之，研究性教学是一个“发现问题、提出问题、分析问题、解决问题、总结归纳”探究的过程，在这个过程中，学生的学习积极性和自觉参与热情能得到极大限度的激励，而且通过自行分析问题和解决问题，能很好地锻炼学生的发散思维能力和创造力。这种教学模式不但保护了学生的求知欲、探索欲，更保障了发现、探索活动沿着一定的目标问题，围绕一定的教学中心有序高效地进行。因此，我们应该根据不同学科、不同课程的特点，充分利用“发现问题、提出问题、分析问题、解决问题、总结归纳”这一“教”和“学”的主线，来挖掘研究性教学的潜力。

参考文献：

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