电磁场与微波技术系列课程实践教学的研究与探索

安婷 韩春辉 吕贵洲 闫红伟 任红伟

摘 要：结合电磁场与微波技术系列课程的特点，文章强调了实践课在该系列课程中的重要性。作者通过研究军内外高等院校电磁场与微波技术系列课程的教学实施情况，针对校区该系列课程的实际情况，并结合原有的教学经验，对微波实践课程的教学体系和教学模式进行全面的研究和探索，提出了优化微波实践教学体系、创新微波实践教学模式的新理念及具体实施方法。

关键词：电磁场与微波技术系列课程；实践教学；创新

一、研究背景及现状

电磁场与微波技术系列课程主要涉及电磁场与电磁波基本理论和微波工程基础课程两个方面。电磁场与微波技术是电子信息领域的基础研究方向之一，在信息类本科人才培养体系中具有重要意义。掌握相关知识和技能，对于学生将来从事通信、雷达、导航等领域的科研和工程应用工作具有重要作用。但是電磁场与微波技术系列课程具有理论抽象难懂、数学公式推导烦琐复杂及实践体系建设难度大等特点，是电子信息类专业课程体系中教师和学生公认的既难教又难学的课程。

军内的国防科技大学李高升等研究了电磁场与微波技术实验教学设置，提出了教学实验室规划，并从实际出发讨论了满足教学需求前提下的实验室建设规模和成本控制方法[1]。空军工程大学唐书娟等分析了该系列课程在教学内容、实践环节和教学方法上的特点，提出了系列课程形象化教学的基本概念[2]。哈尔滨工程大学赵春晖等重新整合各门课的知识模块，并强化实践教学，注重学生创新思维和创新能力的培养，取得了明显的成效[3]。清华大学凌丹等为了达到更好的教学效果，加深学生对“场”和“波”的概念的理解，将学生动手操作和多媒体动画演示相结合，并对结果进行分析比较，从而使学生建立了对抽象、玄奥的理论知识的感性认识，激发了学生的学习兴趣。通过研究我们发现，军内外相关高校也受到微波系列课程学时数少、内容复杂、数学知识多及理解困难的困扰限制，但是他们越来越注重微波系列中实践课程在教学中所扮演的角色，这一点是显而易见的。因此，本文拟在原有的教学经验基础上，对微波实践课程的教学体系和教学模式进行全面的研究和创新的探索，优化微波实践教学体系，创新微波实践教学模式。

二、研究内容与创新之处

1.树立实践教学与理论教学并重的教学新理念

实践教学是加强专业知识教育，增加学生感性认识，培养学生探索精神、科学思维、实践能力和创新能力的重要综合训练环节。军内外高校的合理论证，科学合理的实验内容和实验室建设规划，将为培养高素质创新型人才提供良好的依托。但是按照电磁场与微波技术系列课程的现有安排，根本无法突出实践教学在专业课程中特殊而重要的作用。因此，适当重构课程体系的教学内容、教学模块，将教研组和任课教员作为首要突破点，树立微波系列课程的理论与实践并重的教学理念就尤为重要。

2.以培养新时期军事人才为目标，创新实验项目

创新基础性实验项目，降低基础理论难度。现有的实验项目是微波技术原理验证实验，过于强调验证基础理论知识而缺乏创新性、探索性。因此，丰富基础性实验教学内容及手段，以实验带动知识的学习与运用，对微波系列课程具有重要意义。

构建体系性实验项目，实现体系化、形象化教学。现有的实验项目有不同工作状态的传输线进行参数测量和阻抗匹配，针对的是单一模块或单元，缺乏系统性，不利于知识向能力的转化。随着新时期装备技术的发展，微波系列课程以新时期军事人才培养为目标，以提升人才培养质量为核心，瞄准技术前沿，紧贴装备发展，我们拟丰富综合性和设计性等开放性的实验，如引入相控阵、分布式接收等系统级实验科目与内容，提高实验整体性，实现体系化教学；引入电磁仿真软件、射频电路仿真软件等软件实验手段，建设虚拟实验系统，实现形象化教学。

3.瞄准岗位需求，注重工作实践

传统的微波系列课程主要学习电磁场理论、长线理论、导波系统和天线技术，基于雷达工程和导弹工程专业学员的岗位需求，我们将着重强调雷达装备和导弹装备通信装备中天线与馈线的构成以及微波在馈线中的传输规律和天线辐射接收特性，增强微波系列课程实践教学与雷达、导弹、无人机等装备相关收发系统的贴合程度，体现实践教学的特点。做到因专业而异、量体裁衣，有针对性地通过实践教学培养学员的微波工程素养，为后续装备的原理、系统、构造、维修课的学习打下坚实的理论和实践基础。

4.教研融合创新，突出实战化实践训练

微波理论支撑很多军内外科研项目取得了高水平的研究成果，尝试把这些研究成果及时引入教学，有利于开阔学员的视野。瞄准实战化，将日益精密、复杂装备中的微波系统作为实例素材引入到实践教学中，不仅能让学员感受到微波技术创新对装备进步的有力推动，也有利于培养学员的创新意识。

三、具体实施方法

1.培养师资队伍的创新意识，树立教学新理念

教师的创新意识极为重要，只有创新型的教师才能培养出创新型的学生，从而创造出崭新的时代，因此一定要注重教师创新意识的培养。创新始于问题，源于实践。因此，电磁场与微波技术课程组教员要有很强的装备背景，紧跟装备发展，将相关的新技术、新理论引入理论和实践教学，逐渐树立理论教学和实践教学并重的新理念。

2.创新实验项目，进一步完善实验教学条件

近年扩建了微波传输实验系统，达到了原理验证性实验满足一人一组循环进行，建设综合设计性实验系统使学员可以自主设计开发实验，并能够根据兴趣选择精密的微波网络参量测量设备。进一步完善天线波束综合设计实验项目，完成了对线天线、面天线和新型相控阵天线的设计和方向图测量，培养学员的创新意识。总之，条件的改善有助于提高学员的工程实践能力。

3.依据学员的岗位需求，丰富实验教学内容及实验手段

从实践教学切入，依据学员岗位需求，以实验带动知识的学习和运用；丰富综合性及设计性等开放性实验，例如小型雷达的设计实现、小型微带天线的设计实现等；引入电磁仿真软件、射频电路仿真软件等软件实验手段，实现形象化教学，提高学员微波知识的应用能力；建设虚拟实验系统，弥补实验设备昂贵、实验器材不足的问题。

4.基于教学效果，探索实践课新模式

目前微波实践课程的综合性实验与设计性实验少，验证性实验多，知识向能力的转化有待改善。因此，学校有必要将微波实践课程与装备相结合进行融合式教学模式设计，以装备微波组成和功能为主线串联微波实践课程相关内容，加强学员知识理解与应用能力。

通过分析电磁场与微波技术系列课程的特点和研究军内外高等院校该系列课程的教学实施情况，本文强调了实践课在该系列课程中的重要性，针对校区该系列课程的实际情况，在原有的教学经验基础上，对微波实践课程的教学体系和教学模式进行全面的研究和创新的探索，提出了优化微波实践教学体系、创新微波实践教学模式的新理念及具体实施方法。

参考文献：

[1]李高升，覃宇建，刘培国，等.电磁场与微波实验教学设计及其实验室建设研究[J]. 高校实验室工作研究，2010，106（4）：72-74.

[2]唐书娟，张智军，卢丁丁. 微波工程系列课程形象化教学探究[J]. 实验室研究与探索，2016，35（10）：233-236.

[3]赵春晖，张朝柱，赵旦峰. 微波工程系列课程的体系改革与教学内容优化[J]. 电气电子教学学报，2008，30（2）：15-18.