浅谈“微波技术与天线”课程中的创造力培养

刘 云

(南京航空航天大学信息科学与技术学院,江苏南京 210016）

浅谈“微波技术与天线”课程中的创造力培养

刘 云

(南京航空航天大学信息科学与技术学院,江苏南京 210016）

创造力培养已经是高校教学改革的一项重要任务。本文对创造力的基本元素以及阻碍创造力发展的因素作了详细阐述,结合“微波技术与天线”课程的内容和特点,对如何在课程中培养大学生的创新意识和创新思维作了探讨,对创新思维训练给出了建设性意见。

创造力;微波技术与天线;创新思维

0 引言

创造力培养已经是高校教学改革的一项重要任务[1]。但是,当今学生的创造力不足可归结为教学方法的僵化与知识运用的不足,主要有四大因素的作用:①思维标准化,其突出表现为思维功能固化和思维惰性。而这可谓时下应试教育不可避免的后果。②知识无活力化,学生不能学以致用,不能主动的将知识串连起来并在生活中运用。③聚合思维与发散思维如果能够同步发展,能使人既有知识基础,又有创新能力。但是当今一些教育制度中,聚合思维发展往往是以牺牲发散思维为代价的。④创造力认知非凡化。许多人将创造力与科学技术的重大突破(发明)联系起来,认为创造力是少数天才的专长,是特殊能力的表现,因此望而却步。

1 微波与天线课程的内容分析

在“微波技术与天线”课程中,传输线的基本理论、微波网络理论等内容是最基本的理论知识,而微波器件,包括微波耦合器、功分器、滤波器和环行器等则是一些应用知识。为了培训创造性思维,这两类知识不能无差别地进行讲解。美国加州大学伯克利分校在本科教学中就注重基础理论知识教学,而把很多应用知识以研讨形式让学生主动进行学习和研究,培养其独立思考能力和创造力[2]。

在“微波技术与天线”课程中,对于基本理论知识,教师需要力求概念的讲解更清晰,概念与概念之间更具连贯性和整体性,以增强学生的知识活力。而应用知识从内容安排到讲解都应尽量广泛引入应用类内容,使得学生的知识面更广。但是具体内容可以通过组织和安排研讨,留下一些未知和需要思考的问题,由学生利用创造性思维去解决。比如,在讲功分器时,根据网络理论,无耗互易三端口网络不能同时匹配。则可以让学生去寻找一种电路结构,使得这样的三端口网络,既能实现功分,三个端口又能同时匹配。结果可能是多样的,或者错误或者正确,但每一个设想都意味着创新思维的启动。

2 创新意识的培养

培养创新意识应该是培养创新性人才的必要步骤。我们可以根据微波技术发展的历史介绍创新的实例,激发学生的创新热情。比如Smith原图创新性的把传输线上的归一化阻抗、导纳、反射系数、驻波比、电长度等互相关联的量在一个圆图里面全部表示出来,大大方便了工程设计,省略了很多繁琐的计算。我们应让学生知道,创新是科技变革和发展的必然途径。

要鼓励学生创新和奇思妙想,创新事例在微波学科发展历史中有很多。如麦克斯韦超越传统思维,提出位移电流假设,认为变化的电场也能产生磁场,这样一种假设解决了安培环路定理从静态情形到变化情形时遇到的矛盾,使得完备的电磁场方程组能够建立。

很重要的是要破除创造力认知非凡化心理。教师既要告诉学生创新的重要意义,也要让他们增强自信,创新并非是天才所独有的。创新之路尽管艰辛,但是只要勤奋,坚持创新的思维,并持之以恒,就能够作出创新性成果。

3 课程教学中的创新思维和逆向思维

创新思维培养不是独立于课程教学之外的教学活动,而应该是存在于课程教学之中的[3]。要在课程教学的过程中,由教师安排自由、和谐的情境,提出有意义的问题,鼓励学生利用发散性思维、联想性思维和逆向思维寻找最终答案,给出新的应用。

比如在讲完了微波波段的热效应之后组织师生互动,让学生通过发散性思维,在各行各业中寻找微波的多种应用。有些学生讲到了微波可以在医学上杀灭恶性细胞,治疗妇科病,在农业上催熟作物,烘干作物,在化学上进行加热催化。还有学生提出将微波用于保暖鞋的设计。

又如在教师介绍了微波的似声性后,可让学生通过类比等联想性思维来寻找微波的电路和应用。有个学生从B超联想到微波也可以用来成像,也有学生从两端固定的琴弦能够产生一定的音调联想到了两端短路的导线可以产生微波谐振,还有学生从超声显微镜想到可能设计出微波显微镜。

事物的任何属性总具有两面性,可能是弊端,但如果循着相反的方向去思考问题,能找到可能的应用,此即逆向思维。在课堂上还可以有目的地培养学生逆向思维能力。比如在讲到有耗媒质在实现传输线时损耗系数较大的问题时,可以让学生从相反的角度来思考有耗媒质的应用,如战斗机的隐身技术,再如传输线上的不连续性导致了反射的增大,如果根据逆向思维,一个不连续性所引起的反射便可以用来抵消由另外一个不连续性所引起的反射。又如讲单枝节阻抗匹配器和四分之一波长阻抗变换段。这些具有典型意义的逆向思维的实例虽然可以由教师向学生阐述和传授,但这不如给学生足够的思考时间,指引他们自己用逆向思维寻找到答案更有意义。

4 结语

本文根据“微波技术与天线”的课程内容和特点,讨论了如何在本科生课程中培养学生的创新力,这一方面需要对课程的基础知识和应用知识加以区别讲授,让学生更自主的对应用知识作研究性学习;另一方面教师要在课程中激发学生创新意识和创新欲望,破除学生的创新心理障碍,并将创新思维和逆向思维培训贯穿于整个课程教学之中,切实培养学生的创新能力。

[1] 岳晓东.大学生创新能力培养之我见[J].武汉:高等教育研究,2004,25(1):84-91

[2] 夏东伟.伯克利加州大学电气工程与计算机科学系本科教育及其启示[J].南京:电气电子教学学报,2001(4):22-25

[3] 赵池航.以培养大学生创造力为核心的教学方法探讨[J].武汉:理工高教研究,2007,26(5):80-81

Increasing Students'Creativity via the Teaching of Microwave Techniques and Antenna

LIU Yun

(College of In formation Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nan jing 210016,China)

It has become a big task to increase college students'creativity by course reforming.This paper firstly describes the key aspects of creativity,and after then gives constructions on how to imp rove students'sense of creation and how to develop their creative thinkings via the teaching of the course of M icrowave Techniques and Antenna.These constructions are based on analyzing the contents and characteristicsof this course.

creativity;microw ave techniquesand antenna;creative thinking

G40-034

A

1008-0686(2011)02-0008-02

2010-08-09;

2010-11-24

刘 云(1978-),男,博士,讲师,主要从事微波电路和器件的研究工作,E-m ail:yunliu@nuaa.edu.cn