浅谈“微波技术与天线”课程教学*

刘伟娜

河南师范大学物理与电子工程学院，河南 新乡 453007

浅谈“微波技术与天线”课程教学*

刘伟娜**

河南师范大学物理与电子工程学院，河南 新乡 453007

如何有效提高“微波技术与天线”这门课的教学水平是承担该课程老师必须面临和解决的问题之一。通过分析“微波技术与天线”课程的特点，对该课程中的教学问题进行了探讨。提出了借助于多媒体技术，适当板书，引进仿真软件等方法提高教学效果的措施。实践证明其能够增强学生的学习兴趣和积极性，使教学效果显著提高。

微波技术与天线；教学措施；教学效果

一、引言

随着科技的不断发展，微波技术已经广泛应用于各行各业，比如通信，电磁兼容，化工及生物学领域等。微波技术的应用主要体现在两个方面，即强功率方面，如微波加热，微波干燥等；另一方面是弱功率方面。即将微波作为信息的载体的应用，如微波通信，介电常数测量等。这些应用甚至涉及到了人们的日常生活中，如微波炉等。因此，对于电子通信专业的学生来说，微波技术与天线[1]课程的学习在目前乃至今后都起着重要作用。

二、课程分析

“微波技术与天线”是一门通信及电子类本科专业的主干课程，是在“电路理论”及“电磁场与电磁波”课程基础上深入学习微波领域知识的专业课程。它主要包括微波技术及天线两个部分，该课程属于一门较难的专业基础课程，旨在培养学生学习微波技术与天线的基本理论、基本分析方法、基本技术等。

“微波技术与天线”这门课以麦克斯韦方程组结合边界条件处理空间任意一点电磁场问题，在工程上大多采用近似处理[2]。对于微波技术这部分内容，当边界规则时，通过严格求解麦克斯韦方程组解决所面临的电磁场问题；当边界不规则时，往往采用“化场为路”的近似处理方法。如均匀传输线理论这部分内容，通过“化场为路”很好的解决了双导体传输线上任一点任意时刻的电磁场分布。而对于天线部分，通过“将边界条件理想化”的近似处理方法解决天线的电磁辐射问题。

三、现有教学模式

“微波技术与天线”这门课的教学模式有：

(一)全板书教学

该教学方法属于传统的教学方式，只需“一支粉笔”，“一块黑板”就可完成教学。优点是对于重点及难点的公式推导有助于学生理解，缺点是板书会占据大量的时间，课堂的生动性有所欠缺。

(二)多媒体教学

该教学方法是21世纪教学改革的一大进步，与传统教学方法相比，具有节省板书时间，课件生动形象，抽象问题可以演示等优点，但是对于重要的逻辑性很强的公式推导难以使学生充分理解。

四、教学建议

针对现有的教学模式，结合“微波技术与天线”的课程特点。为更好地达到该课程的教学效果[3]，特提出以下教学建议：

(一)多媒体教学与板书相结合的教学手段

毫无疑问，21世纪教学方面最大的进步展现在多媒体的应用上。多媒体的应用不但提高了教学效率，而且便于使学生理解抽象的知识点。比如多媒体教学中的动画演示，使教学即直观又生动。但是对于比较重要的理论推导部分，板书可以使学生更加清楚地理解某一结论或某一重要公式的来龙去脉。因此以多媒体教学为主，板书为辅的教学手段必然会大大提高教学效果。

(二)增加学生的互动实践证明，适当增加学生的互动可以调动学生的积极性，提高学生的注意力，并能使学生及时发现问题、解决问题，从而有效地避免“一言堂”的教学模式[4]。如在讲授“无耗传输线的工作状态”时，在教师讲解后，可以留几分钟时间让学生动手写出行波传输、纯驻波传输及行驻波传输过程中的沿线电压、电流及输入阻抗的分布情况。不但可以回忆前面的重要公式，也可以加深无耗传输线存在的三种传输状态。在这个环节，适当对学生予以鼓励更能激发学生的兴趣，达到良好的教学效果。

(三)电磁场仿真软件与Matlab编程相结合的教学

在抽象的“微波技术与天线”的教学中，将电磁场仿真软件与Matlab编程结合到教学中，不仅可以提高学生的学习兴趣，也可以使学生对电磁仿真有简单的了解。比如对于TEM、TE、TM波的电场，磁场及波矢的分布情况，可以通过电磁三维仿真软件(CST，HFSS等)结合Matlab编程实现三维动画演示。

除此之外，三维电磁仿真软件也是电子信息工程专业的本科生应该初步掌握的内容，目前许多公司对该专业学生的需求是要求会至少一门电磁仿真软件。因此在理论教学过程中必须将该专业相关的仿真软件(ADS，HFAA，IEAD，CST等)对学生进行介绍。在课堂之余，学生可以通过电磁仿真对常用的微波器件进行仿真，如对功分器仿真，可以分析信号的合成与分配，得到相关的参数S11，S21，S31等。电磁仿真软件与Matlab编程相结合可以将抽象的微波传输问题简单直观的显示出来，因此将二者引入到实际教学过程中可以使难以理解的抽象问题简单化。

(四)提高教学灵活性

“微波技术与天线”包含微波技术及天线技术这两大部分内容，前者采用“化场为路”的近似处理方法解决电磁场问题，后者采用“将边界条件理想化”的近似方法分析天线的远区场及近区场问题。因此对于这量大模块应采取不同的教学方法，前者公式较多，知识点琐碎，应重点讲解推导重要公式的由来；后者以静态场的结论为铺垫，获得了电基本振子的远场及近场的情况，可略做介绍，而对于天线的方向图，应以动画的形式展现。因此对不同章节应考虑不同的教学方法，以达到良好的教学效果。

对于天线部分应将工程应用及实践引入到课堂教学中，不但可以拓宽学生的知识面，提高学生的学习兴趣，也可以使枯燥的教学更有吸引力。同时多讲解一些工程实例还可以促使学生增强思考和解决微波领域问题的能力，激发学生将来从事微波科研工作的兴趣。

五、结论

针对“微波技术与天线”这门课，内容难度大，抽象等特点，根据实际的教学经验对该门课程的教学过程提出了一些探讨性的建议。这些思路和手段不但可以增加学生的学习兴趣，还可以使枯燥的抽象的问题直观化。教学改革是个漫长的过程，如何培养出社会真正需要的实践型人才依然是相关课程老师必须关注的问题。

[1]刘学观，郭辉萍.微波技术与天线[M].西安电子科技大学出版社(第三版)，2013.5.

[2]李素萍，吴伟.“微波技术与天线”课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2011(8)：108-109.

[3]王月，李晖.说课-高校青年教师的必修课[J].高等教育，2012(3)：40.

[4]江安凤，吴锵.讨论式教学及其操作过程[J].四川教育学院学报，2005(21)：14-15.

Discussion “Microwave Technology and Antennas” Teaching

LIU Wei-na

College of Physics and Electronic Engineering，Henan Normal University，Xinxiang 453007

One problem that how to improve teaching effect of “Microwave technology and antennas” must be faced and solved by the course teacher.We discuss teaching problems of this course by analyzing characteristics of "microwave technology and antennas".The paper proposes some measures to improve teaching effect，such as combining multimedia technology with blackboard-writing，introducing simulation software.Practice shows that it can enhance learning interest and enthusiasm of students，also make teaching effect improved obviously.

Microwave technology and antennas；Teaching measure；Teaching effect

*河南师范大学青年基金支持(项目编号：5101029279083)。

TN015-4；TN

A

1006-0049-(2017)05-0038-02

**作者简介：刘伟娜(1979-)，女，博士，河南师范大学物理与电子工程学院，讲师，研究方向：微波技术。