简析微波“微波工程”系列课程建设经验与成效

更新时间:2024-03-24 点赞:5569 浏览:15184 作者:用户投稿原创标记本站原创

摘 要:在分析了“微波工程”系列课程现状和存在问题的基础上,结合国家精品课程建设,从多个层面上重点介绍了哈尔滨工程大学的“微波工程”系列课程建设的经验和取得的成效,为精品课程进一步转型升级建设提供参考。
关键词:精品课程;微波工程;课程体系;实践教学;教材;教学团队
“微波工程”系列课程是电子信息类专业场与波方向的骨干课程。我们以“微波技术基础”国家精品课程的建设为中心,进一步探索“微波工程”系列课程的教学改革与实践,包括课程体系、课程内容和教学方法与手段的改革与建设等。编写适合现代教学需要的教材,并研发相应课件,同时加强实践环节的建设,更新实验内容、改善实验条件,为培养新世纪人才创造良好的教学条件和硬件环境。在多年的教学研究、改革和实践中,坚持以学科、专业建设引领本科课程教学、以科学研究提升本科课程教学、以工程实践充实本科课程教学;牢固树立教学工作的中心地位,通过一流的教师队伍、一流的课程体系、一流的教材建设,使教学水平与质量获得全面提升。

一、“微波工程”系列课程现状及问题分析

目前,许多高校的电子信息类专业都开设“微波工程”的系列课程,包括“电磁场与电磁波”、“微波技术基础”、“微波固态电路”和“电波传播与天线”等课程。“微波工程”系列课程是后续课程“通信原理”、“雷达原理”、“电子对抗”和“卫星通信”等课程的前导课程。
随着专业的调整和教学计划的修订,“微波工程”系列课程在体系结构的设立和内容的衔接上存在许多需要解决的问题。各门课程在体系上相对独立,授课内容缺少相互联系与沟通,造成有些内容讲授重复,而有些内容又没有讲到,缺少系统性和继承性。
在教学方法上,由于“微波工程”系列课程应用的“矢量分析与场论”、“特殊函数与数理方程”等工程数学的知识较多,内容广泛、跨度很大、概念抽象、公式烦琐,电磁场的分布和计算非常复杂,因此采用传统的灌输式教学方法(一本书、一个黑板和一支粉笔),教师难以讲述清楚,学生不易理解和掌握,给教学带来了相当大的困难。随着现代化教学手段(如计算机动画技术、计算机网络技术和多媒体技术等)的引入,以及对远程教育和网络教学的需求,给“微波工程”系列课程的教学带来新的契机和挑战,如何做好它们之间融合是亟待解决的一个突出问题。
在实践环节方面,由于微波工程系列课程实验所需要的仪器设备相对其他课程要昂贵得多,因此每门课程都组建配套的实验装置不现实。如何解决实验经费不足与学生实践能力培养之间的矛盾,做到资源的合理配置和共享,也是下一步改革值得探索的问题。
另外,新的理论和技术的不断出现,特别是计算机辅助分析与设计和该系列课程的渗透与融合,为使学生及时掌握这些新技术,应及时补充和更新教学内容,更好地适应该学科现代教学的需要。

二、建立适应现代教学的“微波工程”系列课程新体系

在充分调查研究我国高校电子信息类专业“微波工程”系列课程教学现状的基础上,借鉴国内外一流大学在相关方面的成功经验,结合当前我校专业调整和教学改革实际情况,深入分析和探讨“微波工程”系列课程之间内在联系,重组、综合达到整体优化,构建新的“微波工程”系列课程新体系。同时探索适合“微波工程”系列课程现代教学的方法,广泛吸取其他课程的先进教学手段和经验,处理好传授知识、培养能力和提高素质的关系,逐步形成独具特色的和具有现代教育思想的一整套教学方法。
“微波工程”系列课程改革和建设以“坚持综合培养学生知识、能力和素质”为指导原则,从科学技术的飞速发展和知识经济对微波工程人才培养的要求出发,构筑面向21世纪微波工程专业课程教学新体系。“微波工程”系列课程包括“电磁场与电磁波”、“微波技术基础”、“微波固态电路”和“电波传播与天线”4门课程以及相应的实验和创新环节。为了适应现代教育教学需要,我们将“微波工程”系列课程进行了整合,形成了一个新的课程体系。该体系以国家精品课程“微波技术基础”为核心,带动系列课程改革与建设,形成了“微波工程”课程群。在新体系中整合了各门课程的内容,将“电磁场与电磁波实验”和“微波技术实验”合并为1门课程,同时增设了“微波工程仿真实验”内容和微波射频系统综合设计与实践环节,以实现知识的综合应用,提高学生的系统设计、系统优化的能力。
打破微波工程传统课程界限,优化重组教学内容。以微波工程的专业知识模块为基础,以工程应用为出发点,构筑微波工程系列课程新架构:(1)将“电磁场与电磁波”中的“导行波”模块作为“微波传输线”的基础理论,纳入“微波技术基础”课程中;(2)将“电磁场与电磁波”中的“电磁辐射”模块作为“电波传播”基本模型,纳入“电波传播与天线”课程中;(3)在“微波技术基础”课程中引入了“微波计算机辅助分析与设计”和“基于HFSS的微波虚拟仿真”模块;(4)在“电波传播与天线”课程中引入了“智能天线”模块等。新架构强化了微波工程基础、突出了现代微波工程技术需求。

三、形成以培养实践能力和创新精神为目标的实践教学新体系

在“微波工程”系列课程建设中,以国家精品课程“微波技术基础”建设为核心,进行了实践环节的重点建设,共投入经费500余万元,建成有电磁场与电磁波实验室、微波技术实验室、电磁与微波虚拟仿真实验室,并利用国防科研的条件保障建设项目投入600多万元,建成东北地区最大的微波暗室,可进行电波传播和天线特性的测试。自行设计研制了“微波测量线CAT系统”,进一步研发了“微波长线测试系统”,完善了软件测量系统,开发了基于微波网络分析仪的微波器件网络参量测试实验范例以及基于微波训练系统的微波有源电路设计开发实验范例,建立了微波工程仿真软件平台,开发了10余种步进式微波虚拟电磁仿真实验范例。
利用相应的硬件保障条件,建立了微波工程“一转变、二突出、三结合”的实验实践教学新体系:由一般验证性实验向综合性、设计性转变;突出实验的开放性和突出学生的自主性;必做实验与选做实验、课程设计与系统设计、课内基础技能培养与课外自主开发课题的三个有机结合。对实验和实践内容与方法进行了深入改革,把实验和实践教学分成若干层次,建立了“三层次六类别”实验和实践教学体系,分步骤、系统化地提高学生的实践能力。该实验和实践教学体系中,第一层次为基础技能培养,由各课程的实验课完成。其中基本实验有电磁场与电磁波实验、微波技术实验。总计6个基本实验和3个选做实验。第二层次为系统设计能力培养,它由3个课程设计和1个基于工程设计软件的综合微波系统设计组成。摘自:毕业论文答辩流程www.618jyw.com
第三层次是为部分优秀学生设置的,可以根据自己的爱好进入实验室,特别是创新实验室或大学生科技中心,完成自己拟定的课题或参加教师的科研。

四、立体化教材、网络教学和多媒体课件建设

根据该学科的发展,研究“微波工程”系列课程的教学内容,去重消繁、除旧布新,不断纳入新的理论与技术,同时编写出版独具特色的系列精品教材。根据微波工程系列课程内容的优化和整合,编写出版了反映微波工程课程改革的立体化教材,得到同行专家的认可和好评。包括普通高等教育“十一五、十二五”国家级规划教材《微波技术》及其配套教材《微波技术学习与解题指南》、《微波技术电子教案与多媒体课件》、《微波技术—测量与仿真》,已被国内20多所院校作为相关专业的教材和参考书。出版了国家电工电子教学基地系列教材《现代微波技术基础》和《微波测量与实验教程》,出版了国防科工委“十一五”规划教材《现代天线技术》以及《电磁场与电磁波》教材,并编写了《双导线传输线的阻抗测量与阻抗匹配实验》、《微波工程射频训练系统实验》、《微波虚拟仿真实验》实验讲义。
进一步充实完善已有的课件和网络教学资源建设,并开发研制相应课程的课件。在满足课堂教学的同时,所开发的课件应具备网络远程教学功能,为面向新世纪“微波工程”系列课程的教学提供一套现代化的辅助教学手段。建立了提高学生自主学习能力的网络教学平台,国家精品课程“微波技术基础”全部教学资源上网,包括课件、电子教案和国家名师授课全程录像、微波工程仿真软件、大纲、习题、学习要点等,近5年访问次数达3万人次,教学资源已被多家教学单位下载,供兄弟院校在教学中使用。同时,建有“电磁场与电磁波”省级精品课程网站。为配合教学,积极开展了微波工程系列课件的开发,所完成的“微波技术CAI”和“电磁场与电磁波CAI”课件分别获得黑龙江省高等学校多媒体课件一等奖,被30多所院校使用。

五、以师资队伍建设强化教学团队建设

以优化结构、提高素质为目标,引进与培养相结合,鼓励青年教师攻读博士学位,强化教学后备力量的培养。充分发挥团队负责人和中青年骨干的作用,注重梯队建设,提高团队的整体素质和水平;以骨干教师为核心、以课程组为纽带,形成科研和教学梯队。加大科研工作的力度,为教师承担科研项目创造一定的环境和条件,增强团队整体承担大型科研项目的能力,努力形成以科研带动教学,以教学促进科研的局面。团队高度重视国际交流,积极推动学生联合培养和教师国际竞争力培养。
多年来,团队坚持高标准、严要求,对青年教师专业素质进行培养,通过教学实践、参加国家及省部级教改、科研项目和课程建设,不断提高青年的教学、科研能力。团队始终明确一个理念,即建立高质量的师资队伍必须紧紧抓住中青年教师的培养不放,全面实施《中青年骨干教师培养及管理办法》、《青年教师试讲制度》、《组织开展本科教学优秀青年主讲教师评选工作的办法》等规定,促进了青年教师教学质量的提高,使团队青年教师队伍的教学水平名列学校各院系前列。通过制订教师培养计划,有计划地选派优秀教师到国内外知名大学进行培训或学术访问,达到整体提升教学团队素质的目的。同时团队还严格把关,对调入或留校的每一位申请者进行严格考查,根据教学和科研的需要以及本人的发展潜质决定是否留用。
经过几年的实践,上述措施已产生良好效果,涌现出一批优秀的中青年骨干教师,其中包括高等学校教学名师奖获得者、黑龙江省骨干教师等。此外,团队还按照教育部关于“教授上讲台”的要求,安排全部教授为本科生讲课,并将多年的教学经验积累传授给青年教师,从而使学生能听到学科、专业带头人的课程,了解学科前沿知识、领略科研成果。在完成本课程教学团队中青年教师培养提高的同时,还接纳了国内多所高校的教师来本专业进修共计20余人次。“微波技术”课程教学团队2009年成功晋升为国家级教学团队。
参考文献:
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.
吴宁,冯博琴. 对国家精品课程转型升级与资源共享建设的认识与实践[J]. 中国大学教学,2012(11):6-9.
[3] 李九生源于:论文提纲格式范文www.618jyw.com
,叶强,王秀敏. “电磁场理论与微波技术”课程实践教学探索[J]. 电气电子教学学报. 2008,30(4):63-64.
[4] 柳礼泉,陈宇翔. 精品课程建设与一流教师队伍培养[J]. 高等教育研究,2007,28(3):77-81.
[资助课题:黑龙江省教育科学规划课题(XGGH07081),哈尔滨工程大学2012年教育教学改革研究项目]
[责任编辑:余大品]
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