《电波传播与天线》课程教学改革探索

摘 要 《电波传播与天线》是通信工程、电子信息工程等专业的一门必修的基础课程。因其内容抽象和深奥，要想学习和掌握好该课程将是一个无比巨大的挑战，也成为众多老师和学生关注和急需解决的问题。本文以本校在该课程上的一些教学实践和现状，从合适教材的挑选、教学方式、教学方法和实验手段四个方面探索出对该课程教学的一些心得，目的是培养学生在自主学习和合作研究中掌握和理解学科知识，具备独立创新和解决问题的能力。

关键词 电波传播与天线 教学改革

中图分类号：G648.1 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）14-0002-02

电波传播与天线专业是2009年教育部公布的高校新增本科专业之一，为国防建设的需要而设立，属于国防紧缺专业。所开课程《电波传播与天线》以普通物理学（电磁学部分）、电磁场与电磁波、数学物理方法、微波网络、电路理论等课程为理论基础，可作为普通高等院校通信、电子信息类专业的一门非常重要的必修课程，在整个课程体系中具有承前启后的作用。在日常生活中，从通讯、广播、电视到雷达、遥感、测控，以至家用电器、工业自动化、电力设施、交通运输、医疗卫生等领域，都直接或间接的与天线辐射、无线电波传播相联系，是一门交叉学科，所以该课程的学习对培养电子与通信类人才至关重要。

然而，该课程公式繁多，理论推导复杂，概念抽象，对数学物理基础要求高。学生普遍感觉难学难懂，缺乏学习的信心和兴趣，在课堂上也表现极为消极，课后也难以及时、主动地学习，最终形成为了应付考试而学习或者干脆不学习等境况。虽然国内许多教师对《电波传播与天线》课程教学推出了一些改革研究，但如何激发学生的学习兴趣，如何发展学生的创新思维，以及如何提高学生解决问题的能力等方面仍然不足，值得进一步探索。下面主要从教学手段和教学方法入手，通过具体的实施实例讲解如何提高学生的求知欲，并以天线的工程应用价值和实验测试手段探索培养学生的动手能力。

一、挑选合适的教材，精选教材内容

挑选合适的教材是上好一门课的首要条件，教师应根据教学大纲的要求，针对不同的专业选用不同的教材。例如电子信息工程、通信工程等专业宜选择理论较简单，内容偏工程应用的教材；而电磁场与微波技术、电子科学与技术等专业则宜选择理论性较强的教材。随后，还需以该课程在各专业建设中的地位、作用和任务以及课时量来精选内容，少讲或不讲与本专业不相关或相关性不大的内容。最后，适时更新教学内容，增加本学科的最新进展与应用，激发学生学习该课程的兴趣。

二、板书与多媒体相结合的教学方式

因《电波传播与天线》课程具有大量复杂的数学推导和繁琐的特殊函数计算，如果仅在幻灯片上播放这些复杂的计算公式，学生不仅难与老师的解题思路保持同步，也会失去学习的兴趣，师生之间的交流就难以保持畅通。如果只采用板书授课也是不行的，因为书中涉及到大量抽象的概念和数据分析，其本身含义无法用语言表述清楚。可见，教师应采用板书与多媒体结合的教学方式，即利用板书讲解基本概念和复杂的演算，同时用幻灯片展现天线辐射机理，最好运用一些表格、图片、动画等较为直观的方式勾画出其工作原理，这样师生间的思路就能同步，课堂互动性也更好。当然教学进度比纯粹使用多媒体教学稍慢，但能让学生更好地参与到课堂教学中来，提高了学生的学习效率。例如，计算圆柱型偶极子天线的辐射场是非常复杂的，但可用图形或动画的方式展现电磁波的产生、辐射和传播，也可以展现不同极化电磁波的传播规律。而且使用多媒体教学，可以增加每堂课的信息量，很好地解决课时量不足的问题，也可以提供大量相关的科技发展材料供学生参考，这样学生不仅学习了课本上的基础知识，也了解了相关技术的最新进展。

三、突出工程应用价值，激发学生的学习兴趣

课程上，老师通常会讲该课程是微波技术、无线通信、电磁兼容、无线电物理等研究领域的基础课程，但学生还是对其应用价值不了解。解决这一问题的一个好方法，就是在教学中，采用工程实例加深理解，促进对理论知识的掌握。例如，在讲完端射天线工作性能后，以电视机信号收发天线为例，其利用了八木天线或对数周期天线的宽带特性和高定向性，可以调节天线的朝向，而达到最优化接收信号的目的；当讲到无线电波传播时，可以着重介绍隐身飞机是如何避免雷达的跟踪。其原理是目标的表面与雷达天线辐射的电磁波方向垂直，反向回波恰好回到雷达站，如果目标表面相对于电磁波的到达方向接行，也就是入射角很大，那么雷达回波被反射到前方，雷达站接收不到回波；当讲到天线极化概念时，可以列举无线传输中的极化匹配问题，在微波中继通信链路中，由于后继微波站均位于前方，为了避免站间串扰，通信频率及天线辐射电磁波极化特性均应逐站变更。其原理的解释可以根据两个站分别采用相互垂直的极化形式，即两个独立的极化态。采用这种方法，从天线工作的基本原理出发，结合电磁辐射概念，充分联系应用实例，让学生了解具有不同极化天线的广泛应用，既增强了学生的学习兴趣，也扩大了知识面，达到很好的教学效果。

四、以实验为手段，培养学生的动手能力

在实验教学过程中，教师不仅要训练学生的动手能力，还要加强学生逻辑思维能力的培养。因此，教师应在实验前进行原理性讲解，再经实验示范促使学生形成正确的操作意识；随后让学生模仿，做出正确的操作流程；最后，教师指导学生总结操作过程中的优缺点，提高操作的准确性、协调性、稳定性和灵活性。那么如何在实验教学中培养学生解决问题的能力呢？教师应努力增强实验的趣味性，引导学生实验，激发出学生的学习兴趣。以测试八木天线辐射方向图为例，在天线辐射特性测量实验中，学生将八木天线固定在三脚架上，输出端连接场强仪，通过转动八木天线来测量周围空间的电磁波信号，读取场强仪上的场强值，通过换算再绘制八木天线的辐射方向图，学生就建立起复杂电磁辐射的概念。随后，教师演示以一块金属板作为天线载体来研究载体对天线辐射场的影响机理。学生可以根据老师的提问和观察到的实际现象进行思考，做出大胆的猜想并回答，也就开始了探索创新。这时学生的探索创新的热情已经被激发起来，学生的注意力也会马上转移到教师的课堂中来。

本文从选取教材、教学方式、实验手段等出发，以培养创新性人才为目标，探索《电波传播与天线》课程教学的方法、方式和实验手段。由此可知，要想上好该课程，教师在课堂和实验教学中应充当以下三种角色：一名善于发现和开发学生潜能的伯乐；一名与学生积极互动、共同发展的协作者；一名组织学生合作学习的引导者。只有这样，才能全面提高学生的综合能力，达到培养创新型人才的目标。

参考文献：

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