“微波技术与天线”课程EIP-CDIO融合教学方法

基于CDIO教育理念的“电磁场微波技术与天线”课程改革吴静;安嘉黛;徐艳
【期刊名称】《科教导刊》
【年(卷),期】2016(000)027
【摘要】文章介绍了基于CDIO教育理念的“电磁场微波技术与天线”课程改革。

阐述了培养目标和课程设置等。

对课程教学进行合理设计并指导实践教学。

该课程教学改革目的在于提高学生的专业知识，培养综合能力，实现培养目标。

【总页数】2页(P71-72)
【作者】吴静;安嘉黛;徐艳
【作者单位】西安培华学院中兴电信学院陕西·西安 710125;西安培华学院中兴电信学院陕西·西安 710125;中兴通讯教育合作中心陕西·西安 710125
【正文语种】中文
【中图分类】G424
【相关文献】
1.实战化要求下《电磁场微波技术与天线》课程建设 [J], 任琳;李云鹏;于颖
2.微波传感器天线的电磁场数值仿真分析 [J], 周春荣;张占龙
3.基于CDIO教育理念的中药生物技术实验课程改革的探索 [J], 高宁;蒋倩倩;林进华;李斌;程玉鹏;赵春森;孟健男;肖阳;李慧玲;刘莉莉
4.《电磁场·微波技术与天线》课程教学的几点体会 [J], 欧阳义芳
5.BOPPPS教学模式下“微波技术与天线”课程改革探索 [J], 朱莉;高向军;张厚;
王亚伟
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微波技术与天线修订版课程设计1. 课程背景微波技术是电子工程中的一个重要分支，它是指在射频电子技术范畴内，频率高于1 GHz的一种技术及其相关领域。

微波技术广泛应用于军事、通讯、无线电测量、雷达、电子束加速器等领域中，是现代科技领域中的一项重要技术。

本课程主要介绍微波技术中的天线部分，在传媒系统的中起到一个十分重要的角色，是本课程非常重要的一部分。

2. 课程目标本课程的主要目的是让学生们掌握微波技术中天线的基本原理、设计方法以及相关领域的知识。

在学习过程中，学生将会了解以下几个方面：•掌握微波技术的基本概念和相关理论基础；•学会天线的基本原理和相关知识；•熟练掌握天线的设计方法和相关工具的使用；•了解天线在实际应用中的一些典型案例，例如卫星通讯等。

3. 课程内容本课程包括以下主要内容：1.微波技术基础–微波技术概述–微波传输线–微波网络分析–微波谐振器2.微波天线基础–天线基础知识–天线的波束及辐射方向图–天线参数和性能–天线阵列和激励方式–天线模型和仿真3.微波天线设计–天线的制备方法–天线的优化设计–计算机辅助设计4.微波天线应用–微波天线在卫星通信中的应用–微波天线在雷达系统中的应用–微波天线在无线电测量中的应用–其他微波天线的应用4. 课程教学方法本课程教学应以理论与实践相结合为原则，主要教学方法包括：•课堂讲授 - 主要通过教师的讲授，让学生系统性地掌握本课程的知识点；•实验操作 - 通过实验操作，让学生深入理解微波技术与天线的原理和设计方法；•计算机辅助设计 - 通过软件模拟和仿真，提高学生的设计能力；•群体讨论 - 通过群体讨论和交流，激发学生的学习兴趣和思考能力。

5. 课程评估方法本课程的评估方法主要采用以下方式：•课堂测试•作业评定•群体讨论报告•设计项目报告6. 总结本课程主要介绍了微波技术中的天线设计相关内容。

通过学习，学生可以深入了解微波技术和天线的基本概念和原理，熟练掌握天线设计的方法和工具的使用，并了解天线在实际应用中的典型案例。

微波技术与天线第四版教学设计一、教学目的本教学设计旨在让学生通过学习微波技术和天线的相关知识，掌握基本的微波射频系统分析和设计方法，了解天线的原理、设计和分析方法，培养学生对微波通信系统和天线应用技术的理解和运用能力。

二、教学内容1.微波技术：微波频段的信号和传输线特性、微波射频器件和电路、微波混频器和放大器、微波功率放大器和高频噪声等。

2.天线设计：天线的基本原理、天线参数和性能、各种天线的结构和特点、天线阵列的设计和优化、微带天线设计和应用、天线的电磁辐射和受辐射场。

3.微波通信系统：微波信号传输的基本原理、微波信号传输基本系统、光纤通信及其应用、卫星通信和无线通信等。

三、教学方法本教学通过理论讲解和实践操作相结合的方式进行，教学方法如下：1.讲授微波技术和天线设计的基本理论知识，包括微波频段的信号和传输线特性、微波射频器件和电路、天线的基本原理、天线参数和性能、各种天线的结构和特点等。

2.实验操作：利用实验室设备进行实际操作，包括对不同类型的天线进行测试、对微波信号传输系统进行分析和设计等，让学生能够亲身体验和掌握微波技术和天线设计的实际应用。

3.课题研究：在课程的最后一个阶段，学生将分成若干小组，开展自己的微波技术和天线设计课题研究，探索新的应用领域和解决实际问题，同时加强团队合作和实际应用能力。

四、考核方式本教学设计的考核方式主要包括两个方面：1.日常考核：包括平时作业、实验报告和课堂测试等，主要测试学生对微波技术和天线设计基本理论知识的掌握程度。

2.课题研究：根据学生完成的课题研究成果进行评估，主要评估学生的创新能力、团队合作能力和实际应用能力。

五、参考教材1.《微波技术与天线第四版》金良忠著电子工业出版社2.《微波射频技术》谷铭鸣著机械工业出版社3.《微波通信技术》蒋兴中著人民邮电出版社六、教学进度安排教学内容学时微波技术基础10微波射频器件和电路10教学内容学时微波混频器和放大器8微波功率放大器和高频噪声8天线的基本原理和参数10天线的结构和特点10天线阵列的设计和优化8微带天线的设计和应用8微波信号传输基本原理8光纤通信及其应用8卫星通信和无线通信8课题研究10七、教学反馈根据课程教学情况和学生反馈，适时进行调整和改进教学内容和教学方法，保证教学质量和教学效果。

《“微波技术与天线”课程教学探讨》摘要：“微波技术与天线”是通信、电子、微波等专业的主干专业课程。

该课程内容抽象、工程性强、数学公式多、难教难学。

本文根据作者教学经验，针对课程特点，对学习方法、教学手段等方面提出了一些微薄的建议。

关键词：微波技术；天线；教学方法中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0197-02一、引言“微波技术与天线”是大学本科通信类专业的一门主干课程，主要内容包括微波传输线方程、微波网络基础、常用微波元器件、各类天线的工作原理与特性分析等。

在很多高校的通信、微波、电子工程等专业，均将“微波技术与天线”设为必修课程。

在一些高校的微波专业，将该课程分为“微波技术基础”与“天线与电波传播”两门必修课程上，可见该课程的重要性。

在工程上，微波技术也是分析、设计天线、滤波器、定向耦合器等电子元器件的基础，而天线更是无线电设备必不可少的部件之一。

因此，该课程对于通信类专业的学生具有十分重要的意义。

但是在本人的教学实践过程中，发现大部分学生对该课程的学习存在一定的困难。

下面从该课程的特点入手，探讨该课程的学习与教学方法。

二、课程特点“微波技术与天线”课程的特点之一是专业性强。

在内容上，“微波技术与天线”课程用到了“电磁场与电磁波”的知识，除此之外，还用到了大量的高等数学知识。

因此，在课程安排上，一般高校里“微波技术与天线”的学习是放在大三上学期或下学期，上过“高等数学”、“矢量分析与场论”、“电磁场与电磁波”等课程之后。

“电磁场与电磁波”课程本身是通信专业比较难学的课程之一。

而“微波技术与天线”是基于“电磁场与电磁波”之上，也是比较难学的一门课程。

因此，在上“微波技术与天线”课程的时候，对用到的一些知识点要做一些回顾，必要时对公式进行一下推导，便于学生更好地理解。

学生在上课之前，最好能对涉及的“电磁场与电磁波”或者高等数学知识进行必要的复习。

本门课程的目的是要求学生通过教学与实验，了解微波技术与天线发展的最新技术与现状，初步掌握微波技术与天线的基本知识，基本理论和基本方法，培养学生综合应用的能力。

要求掌握传输线理论、规则金属波导理论、微波网络理论、天线的辐射与接受的基本理论。

在教学环节中，重点讲授微波与天线的基本理论，同时简要介绍微波技术与天线在主要系统中的应用，力求基本理论讲解与工程实践并重。

三、先修课程高等数学、电路分析、电磁场与电磁波。

四、课程教学重、难点教学重点：传输线理论、规则金属波导理论、微波网络理论、天线的辐射与接收的基本理论；教学难点：天线方向图函数、主瓣宽度、副瓣电平、天线极化特性、天线效率及辐射电阻、天线方向系数与增益、输入阻抗、天线有效长度等天线特性电参数的定义等天线相关应用基础。

五、课程教学方法与教学手段课堂教学为主，计算机仿真与实验为辅。

六、课程教学内容第一章绪论（2学时）1. 教学内容（1）微波及其传输的特点；（2）微波研究的主要内容；（3）微波的发展及应用；（4）微波传输的分析方法。

2. 重、难点提示（1）重点是微波传输的分析方法。

第二章均匀传输线理论（7学时）1. 教学内容（1）均匀传输线方程的建立及其求解；（2）传输线的特征参量与状态参量；（3）无耗传输线的状态分析；（4）阻抗匹配；（5）阻抗圆图及其应用。

2. 重、难点提示（1）重点是传输线方程的建立及其正弦波解，输入阻抗、反射系数、驻波比、行波系数的计算及其各参数之间的关系，短路线、开路线电压电流及阻抗的分布特点，λ/4阻抗变换器法，利用阻抗圆图计算阻抗和导纳；（2）难点是传输线方程的建立，驻波比的理解，行驻波状态电压、电流及阻抗的分布特点，λ/4传输线阻抗匹配计算，理解三族圆的基本特征。

第三章规则金属波导（7学时）1. 教学内容（1）导波原理；（2）矩形波导；（3）圆形波导；（4）金属谐振腔。

2. 重、难点提示（1）重点是导行电磁波的传播模式及其传播特性，矩形波导传输条件及传输特性，圆形波导的传播参数及特点，矩形谐振腔基本参数的计算；（2）难点是纵向场分析方法，纵向场求解矩形波导中的场量表达式，圆形波导TE波和TM波的表达式。

微波技术与天线教学设计前言微波技术是现代通信领域不可或缺的一部分，尤其是在移动通信和卫星通信方面得到了广泛应用。

在天线领域，微波技术也是一种基本而必要的技术手段。

因此，在高等院校中，微波技术和天线教学也会被纳入到相关专业的课程中，培养学生掌握相关的理论和应用能力。

在本文中，我们将探讨微波技术和天线教学的设计。

微波技术教学课程设置微波技术的课程应该包括微波技术的基础理论以及实际应用的研究。

课程内容可以按照以下几个方面进行设置：1.微波基础理论：介电常数、磁导率、电磁波方程、传输线理论、反射和透射、耦合、驻波等等。

2.微波被动元件：传输线、变压器和耦合器、滤波器、功分器、混频器、放大器等等。

3.微波有源元件：稳态和非稳态放大器、振荡器、混频器、雷达等等。

在教学过程中，应该注重理论与实践相结合，让学生通过实验活动来深入了解微波技术的工作原理和应用。

实验设计1.微波滤波器的实验设计。

在这个实验中，学生需要实际制作一种微波滤波器并测试其性能。

他们需要设计滤波器的传输线、传输线不同长度处的耦合电容和耦合电感，并在实验中评估其效果。

2.微波混频器实验设计。

在这个实验中，学生需要实际制作一个微波混频器并测试其性能。

学生需要设计载波信号和调制信号的传输线，以便在混频器中进行混频。

他们需要评估混频器的转换效率并优化混频器的设计。

3.微波振荡器实验设计。

在这个实验中，学生需要实际制作一个微波振荡器并测试其性能。

学生需要设计一个反馈回路，使得微波振荡器可以稳定地振荡。

他们需要评估振荡器的稳定性并优化振荡器的设计。

天线教学课程设置天线技术是无线通信中的重要部分。

它主要包括天线的性能、设计和测试等方面。

在天线教学中，可以设置以下课程：1.天线基础理论：辐射场、谐振、波束方向、增益、波束宽度和方向图等基础概念。

2.天线类型：线性和非线性极性、小型天线、微带天线、角环几何天线、共面天线阵列等等。

3.天线设计和测试：天线的设计和优化技术、天线测量和测试、天线的实际应用等等。

《微波技术与天线》实验的信息化教学设计信息化教学设计:《微波技术与天线》实验一、教学目标1.了解微波技术和天线的基本概念和原理。

2.掌握微波技术和天线的实验操作技能。

3.培养学生的实际动手能力和团队合作精神。

4.提高学生的信息获取与处理能力。

二、教学内容1.微波技术实验部分：(1)微波传输线实验(2)微波功分器实验(3)微波场分布实验2.天线实验部分：(1)天线基础实验(2)天线指向性实验(3)天线辐射效率实验三、教学过程1.预习：学生在上课前通过网络学习相关的理论知识和实验操作步骤，并预习实验的数据处理方法。

2.实验操作：(1)学生分组进行实验，每个小组配备一台计算机和实验仪器。

(2)实验前，学生根据教师指导和已学知识，独立完成实验仪器的搭建和调试，并记录实验参数。

(3)学生按照实验指导书的要求，依次进行实验操作，注意实验过程中的安全事项和数据记录。

(4)如果出现实验中的问题，学生可以通过网络或实验室的监控系统向教师寻求帮助。

3.数据处理与分析：(1)学生将实验数据导入计算机，运用相应的软件进行数据处理与分析，绘制实验曲线和计算实验结果。

(2)学生根据实验要求，撰写实验报告，将实验结果进行整理和分析，并对实验中存在的问题进行讨论和解答。

4.实验讨论与总结：(1)教师组织学生进行实验讨论，了解学生对实验结果的理解和感想，并引导学生针对实验问题探讨解决方案。

(2)学生在小组内进行总结，撰写实验心得体会和团队合作反思，整理出一份小组实验报告。

四、教学评价1.实验操作评价：(1)学生的仪器搭建和调试能力。

(2)学生的仪器操作规范和实验数据记录准确性。

(3)学生在实验过程中的安全意识和团队合作精神。

2.数据处理和实验报告评价：(1)学生对实验数据的处理和分析能力。

(2)学生对实验结果的理解和合理解释能力。

(3)学生实验报告的内容完整性和结构合理性。

3.学生讨论和总结评价：(1)学生在讨论中的积极参与程度和问题解决能力。

通信工程专业“微波技术与天线”课程教学改革的研究随着信息时代的到来，微波与射频技术已渗透到人类生活、工业、科研、军事的各个领域。

如蜂窝电话、个人通信系统、无线局域网、车载防撞雷达、广播和电视直播卫星、全球定位系统、射频识别、超宽带无线通信、雷达系统、以及微波遥感系统等。

射频与微波方面的专业技术人员成为当前社会上的紧缺人才。

1873年麦克斯韦总结了拉普拉斯、泊松、法拉第、高斯等人的研究，提出了电磁场的基本规律和电磁波传播的假说，并指出光也是电磁能量的一种形式。

由麦克斯韦等人建立和完善了麦克斯韦方程。

后由赫兹在1887—1891年做了一系列实验，完全证实了麦克斯韦的电磁波理论。

今天，所有电磁理论的应用，包括无线电、电视、雷达和微波技术都归功于麦克斯韦方程。

一、改进教学方法，提高学生的学习主动性微波技术是近代发展起来的一门新兴学科，“微波技术与天线”课程是我校通信工程专业的主要专业课程中的一个，为日后课程学习打下良好的基础具有重要的意义。

此课程的学习不仅让学生学到相关理论知识，从中遇到问题进而解决问题的能力也显著提高，而且为日后所涉及的一些相关工作做了一些铺垫。

在学习此课程过程中，由于需要的理论知识比较强，学习内容比较复杂抽象，不容易分析其中的一些内容方法，对数学知识的掌握比较高，所以部分学生在学习中常常会感到吃力，掌握不到位。

为了能够更好的解决这个问题，从实际出发通过结合此课程的特点应重点做好以下几方面的工作：在学习本课程之前，学生应具有高等数学、电子线路和电磁场等理论的基础知识。

在学习中运用一句好的名言对学生学习也是有一定帮助，通过一句话可以提高他们的学习探究意识，所以要用心挑选出课堂引言“良好的开端是成功的一半”。

打破以往讲授为主的教学方法，注重微波技术基本理论的透彻分析以及与实际应用的链接，通过认识了解到我校学生的状况，在教学中要注意素质的培养，加强学生的自主学习及创新意识，进而增强学习的自信心和动力。

第２ ３ 期 ２ Ｏ １ ７ 年１ ２ 月
无 线 互 联 科 技
Ｉ ｎｔｅ ｒｎｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ
Ｎ０． ２３
Ｄｅ ｃ ｅ ｍ ｂｅ ｒ ．２ ０ １ ７
“ 微波技术与天线＂ 课程实验教学模式探索
刘双 兵 ， 余 建 立
（ 巢湖学院 机械 与电子工程 学院， 安徽 舍肥 ２ 识应用能力， 提高学生 的专业创新能 阻抗、 己知电压波腹点或波节点位置求终端负载阻抗及其逆
力， 有必要对实验课程 的教学内容、 教学方法和考核机制进 问题 求解、 ／ ４ 阻抗 匹配问题求解 以及并联支节 阻抗调配 问 行改革 ， 加大创新 性实验项 目 设置 Ｊ 。 在现有 “ 微波技 术与 题 的分析计算 。 本 实验模 块涉及微波技 术理论部分 的分析
摘 要 ： 为适应社会发展需要 ， 培养应用创新型人才， 文章针对 “ 微波技 术与天线” 课 程实验教学中验证性实验偏多、 学生自 主实验能力较 差、 实验 内容缺乏应用性等现 象， 探索创新型实验教学模式。 通过虚拟实验在线课 程 、 微波测量实验、 微 波通信 系统 实训逐步培养学生的理论 学习与应用、 实践操作能力和应用创新 能力， 形成 “ 理论 —应用一 创新” 的实验教 学模 式， 锻 炼 了学生的专业创新思维， 体现 高层次应用技术型人 才培养 目 标。 关键词 ： 微 波技术与天线 ； 实验教学； 创新
的测量与分析 计算。 对 于验 证性实验项 目， 可 以帮助学生掌 入射 波、 反射 波以及合成波的波 形。 该实验模块演示了传输
握微 波信号源 、 选 频放 大器 、 功率计 等微波 测量仪器 的使 线 方程解 的组成部分， 在有 耗和无耗 条件下传输线 上电压 用， 同时更好地理解微波技术相关理论知识， 如通过波导波 或 电流 的特点， 当终端接不同负载阻抗时传输线上将产生行 长 的测量， 使学生了解到矩形波导内传输主模Ｔ Ｅ ｌ ０ 的波导波 波、 驻波和行驻波状态， 有助于学生对传输线方程解 的理解 长不仅与 自由空 间波长有关， 且与矩形波长宽边长度有关。 但 由于微波技 术测量实验局 限于矩 形波导传 输线， 不利于 解和应用。

“微波技术与天线”课程教学改革与优化一、概述“微波技术与天线”是电子信息工程、通信工程和电子科学与技术类专业的一门重要专业必修课，也是一门学生公认较难学的课程。

该课程既与大学初期的高等数学、大学物理学等基础课程的知识紧密联系，又对后期网络优化、移动通信、电磁兼容等前沿学科的学习和认知有着重要作用。

随着信息技术的快速发展，微波工程、网络优化、移动通信、卫星通信、雷达和全球定位系统等领域需要大量能够熟练掌握微波和天线相关原理和技术手段的人才，特别是能将理论与实际紧密联系的人才。

针对社会需求的发展以及相关理论和技术应用的最新进展，对“微波技术与天线”进行课程教学改革与优化势在必行。

二、课程主要特点“微波技术与天线”课程是一门对理论和工程性、实践性要求很高的课程，其教学内容分为微波技术和天线两块。

“微波技术与天线”课程具有如下几个特点：（1）存在大量的理论推导和证明，对学生数学基础要求较高。

本课程与电磁场理论联系紧密，属于其后续课程，在分析波导和天线时，都是从 Maxwell 方程组出发，涉及复杂的数学推导，采用的数学工具包括高等数学、复变函数和矩阵理论等，对学生前期的数学基础要求较高。

（2）内容抽象，不利于学生理解。

波导理论及微波器件分析都涉及场结构在三维空间的分布，过于抽象，不利于学术理解；各种微波元器件如功分器、谐振器等都是微波电路中特有的器件，学生平常很少接触；另外，各种天线的三维结构、馈电原理、辐射方向图等也都比较抽象。

（3）分析方法特殊。

微波技术分析方法不同于常规的电路分析方法，它包括两种不同的分析方法：传统的场分析方法和微波中的“化场为路”的方法 [1] 。

场分析法从麦克斯韦方程出发来分析在给定空间内的电磁波传输特性。

“化场为路”方法通过微分思想把传输线等效为分布参数电路，从而可以通过常规的电路分析方法获得沿传输线的电压和电流分布，进而分析其阻抗、反射系数及驻波比等传输特性。

微波技术着重从“路”的角度去解决微波信号的产生、传输问题；天线则侧重从“场”的角度去研究天线的辐射和接收问题。

微波技术与天线课程教学改革研究作者：赵楠韩慧郭磊周长飞来源：《高教学刊》2023年第27期摘要：微波技术与天线是针对电子信息工程等专业开设的重要专业基础课程，该课程的理论内容复杂抽象，兼具理论性和工程性，需要学生具有深厚的数學、物理和电路基础，对教师授课和学生理解来说难度均较大。

为强化微波课程学习效果，深度契合新时代人才培养需求，该文根据大连理工大学的实际情况与教学经验，探索以学生为中心的课程改革方案，提出扎实理论、软硬兼修、实践创新和爱国思政等具体的创新措施，为发展一流专业、建设一流课程、培养一流人才探索新型教育模式。

关键词：微波技术与天线；教学改革；教学模式；一流课程建设；教学方案中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2023）27-0121-05Abstract： Microwave Technology and Antenna is an important professional basic course for electronic information and communication engineering and other related majors. The theoretical content of this course is very complex and abstract， both theoretical and engineering， and requires a profound foundation in mathematics， physics and circuit for learners， which is quite difficult for teachers to teach and students to understand. In order to strengthen the theoretical study of this course and deeply meet theneedof talent training in the new era， based on the teaching conditions and experience of this course in Dalian University of Technology， this paper probes into a student-centered curriculum reform plan， and puts forward concrete innovative measures， such as solid theory education， both software and hardware training， innovation and practice， patriotism and ideological education and so on. In addition， we explores a new education mode for the development of first-class major， the construction of first-class course and the cultivation of first-class talent.Keywords： Microwave Technology and Antenna; curriculum reform; education mode; first-class course construction; teaching plan信息时代下，微波作为无线信号在自由空间中传输的重要载体[1]，在各个电子与信息领域均被广泛应用，例如微波遥感、电磁兼容、卫星通信和射频通信等[2]。

程教学进行合理设计并指导实践教学。该课程教学改革目的在于提高学生的专业知识，培养综合能力，实现培养目标。
关键词 CDIO 教育理念 课程改革 实践教学
中图分类号：G424
文献标识码：A
DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.09.035
Curriculum Reform in Electromagnetic Field Microwave Technology
2016 年 / 第二十七期 / 九月（下） 71
课程教学
表 1 理论教学
教学范畴 电磁场与电磁波
教学内容 电磁场与电磁波理论
微波技术 天线
微波传输线
微波元件 方向性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学习方法 必要的知识积累 培养形象思维和抽象思维 将物理概念和数学方法相结合
“路”的方法 “场”的方法 等效电路法 只侧重远区辐射场天线的方向性与特性参量
0 引言 CDIO 是 2004 年由瑞典皇家工学院、瑞典查尔摩斯工业大 学、瑞典雪平大学和美国麻省理工学院共同创立的工程教育改 革模式。CDIO 分别代表 Conceive 、Design、Implement 和 Operate，即学生以所学的专业知识为基础，自主在产品构思、设计、 实施和运行中“做中学，学中做”，让学生主动的在实践中将理 论知识与实践相结合，提高学生的能力。CDIO 理念从四个方 面培养学生的能力，即基础知识、个人能力 (自主学习能力、独 立思考、分析和解决实际问题能力等)、团队能力（表达、沟通能 力和团队协作能力等）和工程系统能力。 “电磁场微波技术与天线”课程改革以 CDIO 教育理念为 向导，结合地方院校学生自身特点和课程结构积极探索人才培 养新思路新方法，首先，给出培养目标。其次，依据培养目标合 理设置课程。最后，指导实践教学。学生在开放的学习环境中 以理论教学和实验设计与实现为载体， 学生根据实验目的以 小组的形式积极主动进行产品构思、设计、实验和验证，用理论 基础知识解决实际问题以培养学生动手能力，学生在实践中积 累、总结知识，小组的共同协作完成学习任务培养学生团队能 力等。培养学生综合能力实现培养目标。 1 基于 CDIO教育理念的“电磁场微波技术与天线”课程改革 1.1 课程改革培养目标 基于 CDIO 教育理念的“电磁场微波技术与天线”课程改

第27期2021年9月No.27September ，2021“微波技术与天线”课程教学方法探讨轩雪飞，葛先雷，王守亚（淮南师范学院电子工程学院，安徽淮南232038）摘要：“微波技术与天线”是通信工程专业的一门专业基础性课程，该课程具有较强的实践性和综合性，其对培养满足通信行业需要的技能型人才发挥着非常重要的作用。

该课程具有概念比较抽象、数学推导烦锁、工程实践性强等特点。

与此同时，就目前该门课程的教学现状来看，存在着学生基础知识掌握不足、课程背景了解不清晰、课程考核形式单一和学生实践应用能力欠缺等问题，使得学生在学习该门课程时跟不上教学思路并且感到枯燥乏味，学习效率低下。

因此，针对上述存在的问题，文章结合“新工科”的人才培养理念，对该课程的教学方法和引导机制进行创新性的探索，致力于激发学生学习的动力，提高学生的工程应用能力，增强教学的效果。

关键词：“微波技术与天线”；教学方法；课程考核；实践应用中图分类号：TN454文献标志码：A江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information基金项目：安徽省重大教学研究项目；项目编号：2018jyxm1321。

安徽省思政教学研究项目；项目编号：2020kcszyjxm221。

安徽省示范课程（移动通信）省级线下课程项目；项目编号：2020kfkc494。

基于OBE-CDIO 理念的《通信电子线路》教学方法和手段改革研究；项目编号：2020hsjyxm16。

基于深度学习的道路交通标志识别方法研究；项目编号2020XJYB001。

OBE 理念下“理实一体化”教学方法研究与实践——以《数字图像处理》课程为例；项目编号：2020hsjyxm17。

作者简介：轩雪飞（1991—），男，安徽淮南人，助教，硕士；研究方向：射频微波电路设计。

0引言微波技术作为当下的研究热点，其应用已经包含了生活的方方面面。

万物互联的发展趋势，使得微波技术无论是在民用的移动通信还是军事的雷达通信中都起着举足轻重的作用。

科教 文化
・８ ・ １ ５
பைடு நூலகம்
“ 微波技术与天线” 课程的教学改革研究
仲 伟 志
（ 南京航 空航 天大学， 江苏 南京 ２ ０ １ ） １０ ６ 摘 要 ：微 波技术 与天线” 一 门理论 性强、 象并且难于理解的课程。通过分析 “ “ 是 抽 微波技术与 天线” 课程的特点及传统教 学方式存 在的 问题 ， 对该课 程教学 中的教 学方法、 学手段进行探讨 ， 出在利 用多媒 体技术 的基 础上 ， 教 提 将课 堂理论讲 解与课后 实验 、 课后 实习以 及项 目实践相结合的教 学方法 ， 通过理论与 实验的 穿插进行 ， 课后 实习￣． 项 目实践的配合 ， 学生理性分析 与感性认识相结合 ， ７ ５ Ｌ 使 在提 高 学生学 习积极性的同时加 深学生对微 波天线理论 的理解 ， 高教 学效果 。 提 关键 词 ： 微波技术与天线 ； 学实验 ； 学改革 教 教
性。 ２传统彭 功 躯宦 ３ 基础理论教学 喜捌透 占比重车 ／。由于课 变Ｊ 、 随着信息技术的飞速发展， 作为信息主要载体的高频电磁波——微 程内容较多滩度 较 因此， 在有限的课时内仅 波 已渗透到 ＾ 类生活、 工业、 科研、 军事等各个 域。如卫星通信、 蜂窝电 法教授给学生， 而对微波技术的实际应用、 发展前沿以及更深层次的具有 话、 无线局域网、 雷达、 冁 统【。因此对于通信与电子专业的学 探索性的专业问题涉及较少。 ３微波元器件和天线部分都是偏重于微波 全列 １ 】 ３ 生来 沈 微波技术与天线类课程的学习在 目前乃至今 后都占据着重要地 的应用， 因此课堂只注重大量理论讲解会导致学生不能够理论联系实际， 位。 不免觉得枯燥乏味 Ｕ 于提高学生的学习兴趣和对微波技术的认识。因 ２课程 主要特点 此擞 师应根据课程牦 ， 对授课方法和授课内容安排做出调整 濠 以现 “ 微波技术与天线’ Ｉ 是电子与通信类专业本科生必修的一门专业基础 代 技术为基础的新型教学方法和教学漠式 发 挥学生学习的积极 课程朔葫 盖的内容是电子与通信类专业学生所具备知 懿 蝴 的重要组 性和自主能动陛从而提高教学质量。 成部分日 微波技术与天线” ｎ “ 是一门理论与工程 陛、 实践性较强的课程， 主要 ４教 学改革 包括微波技术和天线两部分。通过这门课程的学习学 生应掌握微波和天 ４ 针对传统微波技术与天线教学过程中存在的第—个问题 应采用 ． １ 线技术的基本概念、 基本理论和基本分析、 设计方法。该课程着重培养学 多媒体与板书相结合的方式来解决。在教学中要根据教学内容 用最适 生分析问题和解决实际问题的能力， 为今后从事微波理论研究 、 微波通信 合 的教 学手段 和最好 的教 学方法 。如‘ 锉 与天线 ’ 程 中的—些教 ， ｛ 果 设备的研发和嗷波电路设汁等工作打下坚实的基础。 此外， ‘ 波技术与天 学 内容， 只适合于用传统板书式教学方法进行教学， 如微波部分的广义传 线’ 为一门重要的专业基 ’ 作 踝 也是“ 卫星ｊ信 ’ 榜 瓤 、雷ｉ 置 、 “ “ ” 输线方程的推演过程而—些教学内容则适合于采用多媒体与板书相结合 等后续课程的重要基础刘后续课程的学习起着至关重要的作用。 的方式取 长补短， 如微波部分的均匀无耗长线的工作状态分为行波、 驻波 “ 微波技术与天线’ 具有如下 兀 维 介特点．１理沦Ｉ 对学生数学 和行驻波三种， ２ 煳 电压电流表达式的推导过程需要板书讲解， 而电压、 电流分 基础要求较高。本课 程以电磁 哩 沦为基础， Ｍ ｘ ｅ 方程组为核 布图以及三种传输状态则需要多媒体澡件动态地表现出来， 以 ａ ｌ ｗｌ 摊 既生动又形 寸 述原 导出传输线方程和广 义 传输线方程并 以此为基础列论 电磁波在理想传 象 学 生在理论学习的基础— 所学内容有更直观的认识。遵 从 匕 输ｉ 、 线 导波系统以及 自由空间中的传播特 性。通过对 电磁翘 瀚 特 眭的描 则有利于克服多媒体手段和传统板书式教学方法的不足最大限度地发挥 以收事半功倍之效。４ ． ２针对传统 述另１ 人天线辐射与接收原理。这—过 程中涉吸 量的数 撕 因此要求 各 自的优势强调两者组合的整体功能， 学生熟练掌握高等数 复变函数和矩阵理论等课程知识。 ２课程内容复 微波与天线教学过程中存在的第二个问题应 采用工程应用背景与教学内 ２ 杂而抽象。传输线理论是暾波技＝ 妻 之 ＿一厂 定条件下可以采用电 容相结合的方式来解决。微波技术课程内容比铰抽象学 生在学习中不易 路的方法推导传输线方程 即在—定条件下“ 化场为路 ’ 研究电磁波传输特 建立拇埝 也 会因怀疑课程的实用性从而减少学习的动力。针列越些 问题 性 。波导理 主要讨论矩形波导 、 圆波导、 同轴线等的物理构成及工作原 应多注重对于课程内容实际应用背景以及最新前沿技术的介绍， 以应用为 理。其理论 基础是广 义 传输线方程’ 义 而广 传输线方程是三维空间内求解 主线和重点进行教学内容的设计麒 与实践密切联系增 强学生学习的 Ｍａｗ ｌ ｘ ｅ 力程组。 ｌ 课程中的铹 己 ｆ 帮 分主要讨论名－ 利 各种元件 争 Ｊ 拇 生极大 ｝ 动学生自兴趣和积陂性。Ｅ女 Ｉ ｉ 调 ｇ 匕魄 鼓 术授 程 中涉 及 根据其功能的不同可 以通ｌ Ａ网络和 Ｓ 过 网络ｉ 形 。天缎涪 的学习 微波在介质中传输ｌ 盼 ， 在良导体内迅速衰减音 分时可以以微波炉不采用金属 主要基于微波建立的电磁波传播特 引入各种形式的天线 蛞 线天线、 容器以及我国“ 蛟龙号’ ’ 潜水艇水下ｊ信为背景进行讲解霹 建立于实际 匝 面天线等， 天线的发射和接收涉及到馈电技术和阻抗匹配原理。而天线的 应用 Ｅ 学生的学习兴趣。３ 剥传统微波技术与天线教学过程 更台 ４ 辐身则涉及到方向图理 。无论是礁《 寸 仑 波中的“ 化场为路” 、 义传输线 中存在的第三个问题可以采用配合实验教学、实习参观和项 目实践相结 方法 广 理论 、 网络技术’ 是天线 中的馈 电原理、 ｉ 丕 阻抗匹配原理、 寸 向图等都 合的方法加以解决。 辐身方 首先需要 加强实验谓 学 。 由于该澡毡 坦 程 课 比较拈ｌ 要求学生有＿定的空间想象能力和抽象思维能力。 象。 因此， 何让 内容抽象难于理解。单纯理论授课学生不易接受 因此实验课是— 至关 女 Ⅱ 、 学生在课程的学习中掌握理论与工程结合、抽象思维和形象思维结合是 重要的环节。如胡 桷 的驻波传输状态时， 可配合进行驻波测量实 非 常重要 的。 ３ 课程 工程 『 。 课程与工程 应用紧密联 系具 有很强 的 验课教学课 堂讲解微波传输衰减时， ２ 生 本 强 可配合ｉ 亍 衰减测量实验课教学 果 工程应用背景。如： 导航、 雷达遥感 、 微波通信等系统， 都是基于微波理论 堂讲解无耗双 口网络应用时， 可配合遄行 单螺钉调配器实验教学。理论授 的。 课配合实验教学学 生可 宙 过观察形象、 生动的实验现象 寻找产生该现 象的本质理论基础涵过理论联系实际加深对课堂昕学知识的理解。 此外， ３传锄激 学 中存在 的 问题 传统微波与天线教学过程中存在的问题主要表现为三个方面。．教 解决实验课中意外发生的实际问题不 仅培养了学生实践能力， ３ １ 同时激发 其次需要增设工程实习环节。 由于该课程 学模式存在问题。目 前很多高校依然采甩ｆ统的板书式教学舨 书所占 专 课 学生了解泱 问题的兴趣和热 情。 生 因此学生会对课程在实际中的应用性产生质疑， 强 遇到实际问题 时的比萝菠大。这对于微波技术与天线这种理论推导比较严谨的课程有 理论『 ， 助于让学生充分理解公式的由 但无法扩充教学 内 来， 容敷 率无法充分提 时又无从下手。为了解决这一问题 可配合增加学生工程实习环节。如习 戋 为学生提供 高。在ｌ 莹 匕 Ｈ ． 赢玢 校选择采用全多媒体式教 即依靠多媒体课件授 院与中国卫星海上测控部共建实践基地刑 用学生假期时间， 黜 课 这种教学方式需要提前备 。 课堂授课时教师只需要根据 基地实习参 会 。授课教师和基地教 员带领学生参 憧 砌 见 ｌ 程 讲稿进行扩充讲解即可， 因此效率较高。该方式下教师能够在规定课时内 中联 系课堂所学知识为学生讲解仪器设备的基本工作流程， 并实地操作 根据需要扩充和丰富教学内容胆 由于多媒体课件通常条 目简单’ 多数靠 加深学生印象。实践证明ｊ 过增设工程实习环节 吐将课程内容很好地 百 教师讲解训桶｜ 过程中

一、引言当今社会，无线通信技术已经遍及生产生活的各个领域，而实现无线通信的最重要载体就是电磁波[1]。

其中“微波技术与天线”是这些学科专业中的一门关键课程。

该课程理论性较强，且概念抽象，不易理解和学习[2，3]，对如何讲授这门课程的老师及如何学好这门课程的学生都是一个不小的挑战。

同时，该课程的工程实践性强，学生不仅要学好理论知识，还要掌握常用微波元件和天线的设计方法，以及相关仪器的使用。

由于微波测量仪器的价格昂贵，学校采购数量有限，很难满足每一位同学的实验操作需求[4]。

因此，本文探讨了如何在传统教学中，将现代多媒体技术与E-DA 电磁仿真软件相结合，合理融入到教学过程中。

通过多媒体技术，使抽象的概念更加形象和直观，便于学生理解。

二、理论教学改革1.合理安排教学内容。

“微波技术与天线”既是一门理论课程，也是一门工程实践性较强的课程，其主要内容包括微波技术与天线两大部分。

其中微波技术又包含传输线理论、波导及网络分析，以及常用微波器件设计等内容；天线技术主要包括天线的基本概念，常见天线基本原理，课程结构如图1所示。

其中，红色方框部分应作为课堂讲解的重点内容；虚线框中内容具有较强的工程实践性，授课教师应对相关内容做一些详细介绍，同时对学习兴趣浓厚的学生做一些研究方向的指引。

另外，红色方框部分的学习过程涉及大量的数学知识，包括高等数学、复变函数和矩阵理论等知识，还涉及电路、电磁场和电磁波等基础理论，学习比较枯燥且容易忘记。

教师讲授时需要多花一些课时，并且强调学习这部分的重要性。

在课后需要给学生安排一定的课后作业或临时测验，起到巩固知识、加深理解的作用。

2.合理使用多媒体技术。

“微波技术与天线”课程中的很多概念抽象复杂，仅仅使用简单的文字描述或静态图片展示很难理解。

通过使用现代多媒体技术可将抽象的概念形象化，利用彩色图片及动画等技术手段将抽象难懂的知识生动直观地展示给学生。

例如“场”这一概念，很多学生反映难以理解。