“微波技术”课程教学设计——以雷达工程专业为例_贺昌辉.pdf

第 45 卷第 3 期2023 年 6 月电气电子教学学报Journal of Electrical and Electronic EducationVol 45No 3Jun 2023收稿日期:2022-08-26;修回日期:2022-10-16基金项目:国家自然科学基金面上项目(62201614)第一作者:贺昌辉(1973)，女，硕士，副教授，主要从事电磁场与微波技术的教学和研究工作，E-mail:513442678 qq com“微波技术”课程教学设计 以雷达工程专业为例贺昌辉陈强张迪黄敏(空军预警学院，武汉 430019)摘要:针对“微波技术”课程特点以及雷达工程专业本科学员自身的优势与不足，对“微波技术”课程教学重新进行设计，根据应用牵引、紧贴装备、夯实基础的教学理念，采取两化三结合、精讲勤练及建立多元考核评价体系的教学策略，采用 CEI、HPMT 等灵活多样的教学方法，充分发挥学员的主动性，破解教学瓶颈，取得了良好的教学效果。关键词:微波技术;教学设计;雷达工程中图分类号:G6423文献标识码:A文章编号:1008-0686(2023)03-0132-03The Teaching Design of Microwave Technology Course Take adar Engineering as an ExampleHE ChanghuiCHEN QiangZHANG DiHUANG Min(Air Force Early Warning Academy，Wuhan 430019，China)Abstract:In view of the characteristics of Microwave Technology course and the advantages and shortcomings of radar engineer-ing undergraduate students，the article redesigned the teaching of Microwave Technology course，according to the teaching idea ofapplication traction，close to the equipment，and solid foundation，adopted the teaching strategies of two improvements and threecombinations，intensive lectures and diligent practice，and established a diversified assessment and evaluation system，adoptedflexible teaching methods such as CEI and HPMT，gave full play to the initiative of the students，cracked the teaching bottleneck，and achieved good teaching resultsKeywords:microwave technology;teaching design;radar engineering“微波技术”课程是空军预警学院本科学历教育阶段的专业背景课程，它对后续“雷达基础理论”“雷达原理与系统”等课程的学习具有重要的支撑作用。但该课程概念抽象、理论性强、内容庞杂，历来被公认为是一门难教和难学的“天书”1。结合雷达工程专业本科学员自身的优势与不足，为了使学员能在有限的授课课时内学好该课程，为后续课程的学习打下良好的基础，文章对“微波技术”课程教学重新进行设计，根据应用牵引、紧贴装备、夯实基础的教学理念，采取两化三结合、精讲勤练及建立多元考核评价体系的教学策略，采用 CEI、HPMT 等灵活多样的教学方法，充分发挥学员的主动性，破解教学瓶颈，取得了良好的教学效果。1学情分析及教学内容1 1学情分析“微波技术”课程教学对象为大三上学期雷达工程专业本科学员。他们学习态度端正，基础知识扎实，思维方式活泼敏锐，有较强的求知欲和好奇心，熟悉信息化教学手段，具备一定的自主学习能力，他们对岗位任职充满期待，关注装备和部队;但反感通篇的概念描述和公式推导，理论联系实际少，对装备认知不足。1 2教学内容教学内容组织如表 1 所示。具体内容包括微波技术理论、电波传播和实验三大部分。表 1微波技术教学内容微波技术微波技术第 1 章 电磁场理论基础第 2 章 微波传输线第 3 章 规则波导和空腔谐振器第 4 章 无源微波器件电波传播三种主要的电波传播方式实验实验 1 分米波测量线实验 2 波导测量线2教学策略根据应用牵引、紧贴装备、夯实基础的教学理念，针对教学对象特征，瞄准教学目标，围绕实际装备，将知识、能力和素质目标有机结合2，融为一体，采取两化三结合、精讲勤练及建立多元考核评价体系的教学策略。2 1两化三结合针对微波技术抽象、难以理解的问题，“微波技术”课程采用视频、动画、模拟仿真、图片等信息化教学手段，将抽象问题形象化、复杂问题简单化，提高学员学习情趣，使课程内容便于学员理解和接受。结合装备使学员所学知识符合岗位任职需求。比如，讲完三分贝电桥之后，结合 雷达上的收发开关讲解三分贝电桥的应用。结合实践便于将“微波技术”课程的理论与实践相结合3。比如在微波传输线上电压的分布规律可以通过分米波测量线来验证，进而加深对理论的理解，同时还锻炼了学员的动手能力。基于驻波产生的条件和特点可以解释微波炉中不能用金属器皿加热的原因。结合实物及实物照片，增加学员的感性认识，调动学员学习积极性。2 2精讲勤练为了夯实学员的基础，在教学过程中采用精讲勤练的策略。“精讲”就是课堂“讲”透，包括讲透理论教学中的概念、原理和应用，以及实验教学中的原理、方法和操作。“勤练”即用理论“练”内涵和实验“练”技能。理论“练”内涵包括课前的准备(预习)、课中对教学重难点的掌握、课后通过练习巩固理论知识等;实验“练”技能，通过仪器仪表练习操作方法，通过理论联系实际培养科学素养。2 3建立多元考核评价体系注重完善过程性评价与形成性评价结合，理论考核与实践考核结合。针对传统教学考核评价方式比较单一，考核不全面、考核结果难以及时促进教学质量提升的问题，借助课前预习效果评价、课堂提问研讨评价、课后作业评价、仿真实验评价、学员互评、期末考试以及实验考核相结合的评价手段，加强过程性考核，激活教学，以考促学，以考促教。3教学方法基于“微波技术”课程内容具有概念抽象、公式复杂、理论性强的特点，在教学过程中应在讲授式的基础上综合运用多种教学方法。比如，对于长线的概念、驻波比等内容，可采用问题式教学法，这种教学方式要求学员积极思考，质疑问难，启发思维，以加深对知识的理解。对于麦克斯韦方程可采用 HPMT(History and Pedagogy of MicrowaveTechnology)教学法，即将电磁学、科技发展史等有机融入微波技术教学的教学方法。以电磁学、科技发展史等为载体，重塑知识的起源以及曲折的发展过程。在众多教学法之中，“微波技术”课程最具特色的是“CEI 教学法”，也就是注重内容整合(Con-formity)、启发式(Elicitation)以及信息化(Informa-tion)的教学手段。以矩形波导 TE10 模为例，将矩形波导 TE10 模场表达式、力线绘制原则、电磁场边界条件、波导中波型特点整合。通过巧妙设疑启发思维，通过紧密结合实验、结合雷达装备，使学员所学知识符合岗位任职要求。4教学实施“微波技术”课程的教学实施按照“课前自学反馈 课中精讲研讨 课后拓展提高 全程综合评价”四个步骤进行，体现以学员为主体、教员主导的教学理念。4 1课前自学反馈在课前自学阶段，教员建立网络信息资源共享平台，发布学习任务和学习资料，学生下载网络信息资源和查阅搜集资料自主学习，并归纳知识要点，反馈知识盲点和疑点，教员提前通过网络掌握学生自学情况，合理安排课堂教学时间，提高课堂教学的针对性。4 2课中精讲研讨在课中精讲阶段，主要基于应用牵引引入、理论讲授、研讨交流、分析总结、知识测评几个阶段组织教学。4 3课后拓展提高课后学员通过网络查找资料深化学习，基于仿真软件完成仿真和性能分析作业，加深知识点理解，并初步用所学理论来分析装备中出现的故障。4 4全程综合评价采用过程性评价与终结性评价相结合的方法对学员学习情况进行考核。过程性评价主要基于课前预习效果评价、课堂提问研讨评价、课后作业评价、仿真实验评价、学员互评以及实验报告等方法进行。终结性评价主要基于实验考核和理论试卷考试进行。考核成绩由理论考核成绩、实验考核331第 3 期贺昌辉，等:“微波技术”课程教学设计成绩和平时成绩三部分构成，分别占总成绩的70%、10%、20%。5特色效果“微波技术”课程基于信息化教学方法和手段，较好地解决了在教学中碰到的重难点问题，取得了较好的教学效果。(1)信息化手段解决了原理抽象难以理解的问题。针对教学内容涉及理论多，原理抽象，学员难以理解的特点，借助于 Flash 动画、图片、视频、Matlab 仿真等多种信息化手段，实现了抽象理论的可视化，复杂公式的简明化，使得学员更容易理解。(2)紧贴装备实现了院校教育与岗位任职的对接，结合装备使学员所学知识符合岗位任职需求。(3)突出实践实现了课堂精讲与学员勤练的有机融合。教员课堂精讲，学员充分吸收精讲内容，做到了学有所获，学员勤用实验练技能，通过仪器仪表练习操作方法，通过理论联系实际培养科学素养。(4)全程考核评价，突出了学员的能力本位。全程考核评价既考虑了自主学习能力，又考虑了协作学习能力;既考察了理论学习效果，又考察了实践动手能力;既关注了分析问题能力，又关注了解决问题的能力;既注重了知识内化能力，又注重了知识拓展能力。总之，全程考核评价，突出了学员的能力本位。6结语从上述基于信息化的“微波技术”课程教学设计可以看出，新的教学设计突出了信息化的教学手段，减少了概念描述和公式推导，加强了岗位任职能力，紧贴装备应用，注重理论联系实际，取得了良好的教学效果。参考文献 1 张海，葛悦禾，汤炜 工科“微波技术与天线”课程教学实践探索 J 中学教师，电子测试，2015(22):160162 2时晶晶，张忠祥，孔勐，等“微波技术基础”线下一流课程建设与实践 J 合肥师范学院学报，2021(6):80 81 3任宝平，黄德昌 微波技术与天线课程的创新教学实践 J 电子技术，2021(6):94 95431电气电子教学学报第 45 卷