电磁场与电磁波、微波技术和移动通信课程群实践环节教学改革

陈宇　白雪梅　蔡立娟　李洪祚

摘 要 以“路、场、波”为主线，面向通信工程专业学生，为他们提供电磁场、微波技术和移动通信的基本理论和基本分析方法，保持实验实践教学内容的新颖性、强化基本技能和综合素质的培养。

关键词 课程群 实践环节 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.02.057

0 前言

电磁场与电磁波、微波技术和移动通信课程群实践环节改革的出发点是为电气信息类学生提供宽厚扎实的电磁场、微波和移动通信的基本理论和基本分析方法，保持实验实践教学内容的新颖性、强化基本技能和综合素质的培养，实现将强调针对性的专业教育转变为突出适应性的工程基础教育的目标作为《电磁场与电磁波》、《微波与天线》和《移动通信原理》课程群的实践教学改革的基本点。加强实践创新性项目改革旨在加深学生对理论教学内容的理解，巩固所学知识并进一步培养学生动手能力，提高学生创新意识。

加强实践教学环节的改革主要有以下几点意义：（1）完善实验教学体系，扩充实验教学内容，可以提高学生的学习兴趣，激发学生的学习自主性；（2）提高综合性、设计性实验比例。将多年电子设计竞赛题目及教师科研成果进行转化，根据现有实验设备设计实验题目，可以增加实验项目的多样性和应用性；（3）充分利用仿真技术，尤其是一些在实验室现有实验设备不能满足实验要求的前提下，进行仿真实验，分析实验效果和误差，从而不断改进实验方式；（4）开发反映现代化科技进展的实验。学校现有实验题目已使用多年，更新较少。开发反映理论发展前沿或工程应用最新动态的实验，一方面使学生视野更加开阔，同时，提高实验教师队伍业务水平；（5）提高实验设备的利用率。电磁场与电磁波、微波技术和移动通信原理课程群如图1所示，通信工程专业实验课程群如图2所示。本研究的主要内容包括：课程群实践环节的教学体系和内容改革、课程群实践环节教学方法与手段改革、师资队伍建设。本课程群实践环节体系改革和培养方案的调整与实践同步进行，获得了丰富的实践素材，取得了一定的研究成果。

1 教学体系与内容改革

1.1 教学体系改革

以“路”为主线，创建了通信电路功能实验室，整合原有高频电子线路实验室与通信原理实验室。以“场”、“波”为主线，将电磁场与电磁波实验室和微波技术与天线实验室整合为电波传输实验室。

在课程群建设过程中，注重理论教学与实践教学的紧密结合，以创新能力培养为先导，从人才培养体系整体出发，充分体现实验教学在人才培养和教学工作中的重要作用，以学生能力培养为核心，以学生为主开展实验，注重实验过程，鼓励自主性实验。建立新型的适应学生能力培养、鼓励探索和创新的多元化实验考核方法和实验教学模式，有利于学生自主性学习、合作性学习和研究性学习。采取学生自主互动教学、科技创新培训和竞赛、参与科学研究、自制仪器等多样化的教学模式。

1.2 教学内容改革

在课程群实践环节教学内容改革上，我们主要是注重通信工程专业多门课程之间的内容协调与结构体系调整，注重课程逻辑顺序与衔接，注重理论与实践关系的处理。

课程群实践环节学时和内容在课程群建设后进行了更新。调整前后，实践环节更注重学生实验动手能力和创新能力的培养。以下是课程群中实验课程的内容和知识点。（1）通信原理实验：对脉冲幅度调制（PAM）实验增加了系统实验的内容；在PCM编译码实验中增加了时分复用（TDM）的内容；将2DPSK调制实验和解调实验整合为2DPSK调制解调实验；新增CMI、曼彻斯特编译码实验。调整后的实验内容更加充实，突出了通信原理作为通信工程专业的基础理论课的地位，体现了“宽口径、强基础”的特点。实验更新率为37.5%。（2）电磁场与电磁波实验：“电磁场与电磁波”是电气信息类专业的专业基础课程，实验内容调整如下：删除了均匀无耗媒质参量的研究实验，增加了电磁波参量的测量实验，并根据理论课进度对实验顺序进行了相应的调整。实验更新率为25%。（3）微波与天线实验：“微波与天线”是“电磁场与电磁波”课程的延伸。考虑学时数的限制，整合了部分经典实验的内容，将圆锥喇叭天线设计和角锥喇叭天线设计整合为基于HFSS的喇叭天线设计，删除了角锥喇叭天线方向图测量，新增了基于HFSS的缝隙天线设计，突出了利用HFSS设计天线的相关内容。实验更新率为50%。（4）移动通信实验：根据移动通信课程与时俱进的特殊性，调整了部分传统实验内容，删除了QPSK在IS-95系统中的应用实验、卷积码编码与译码实验和MIMO与空时编码技术仿真实验，增加了信源编解码实验、QPSK与DQPSK通信系统实验，对GSM系统中GMSK调制实验内容进行了修改和充实，扩展为GSM/GPRS移动通信网络实验和GMSK通信系统实验。实验更新率为75%。

2 教学方法与手段改革

（1）运用现代教学技术、方法与手段，充分调动学生学习积极性和参与性，实现传统教学手段和现代教育技术的结合教学课件的开发。目前制作完成“电磁场与电磁波”、“雷达原理”、“微波与天线”和“移动通信”等实验课程的多媒体课件，并实际运用于课堂教学。

（2）重视课程内容的先进性：开展教师集体备课制度，发现新问题，解决新问题，结合国内外通信专业课程的最新研究成果和教学思想确定课程实验内容，修改实验教学大纲，不断更新和完善实验内容。

（3）重视课程教学的实践性：注重理论与实践的结合，依托电工电子实验教学示范中心，加强开放性实验教学，培养学生的实践能力和创新能力。

（4）为了促进学生主动学习、提高学生学习的积极性，采用“以赛促学”和“以评促学”的两种教学改革模式，获得很好的教学效果。“以赛促学”主要是组织学生参加全国大学生电子设计大赛、吉林省大学生电子设计大赛以及飞思卡尔杯智能车控制大赛等大型比赛，学生通过获奖驱动，自主学习积极性大大提高；“以评促学”主要是对实验课程改革不采用试卷考试的方式，而是采用作品设计与制作的方式，大大促进了学习对实验学习的积极性。

（5）体现以学生为中心的教学思想：网络教学是以学生为中心开展的自学为主的学习方式，因此充分利用网络教学平台-在校园网支持下构建的现代化教学环境，使实验课程体现出开放性、交互性、共享性、自主性和协作性等特点，制定适合学生学习和有利于学生能力培养的教学模式。同时实验教学内容面向工程，激发学生实验兴趣。

（6）实验运行方式采取多样化：完全开放自主探索性实验、预约开放设计性实验、部分开放基础性实验。

3 师资队伍建设

几年来，始终坚持引进与培养相结合的师资队伍建设思路进行该课程群的教学队伍建设。目前，该课程群已建成了一支教学成果丰富、教学水平高、科研能力强、协同能力高的教学团队。该教学团队年龄、职称、学历结构合理，与建设初期相比，该课程群师资队伍的数量、职称结构、学历结构等发生显著的变化并具有良好的发展态势。

随着该课程群教学团队思想素质和业务素质的大幅提高，使得其教学与科研能力大为增强。几年来，我们通过集体备课、相互听课与评课、合作开展课题研究、教改项目研究、精品课程与课程群建设等，无论在科研上，还是在教学上，都取得了丰硕的成果。

4 结论

在优化课程体系、整合课程内容的过程中形成了课程群，而课程群的建设又为站在整体优化的高度对群内课程的建设创造了有利的环境。各课程分工更加明确，减少了交叉重复，在整个教学过程中，以电磁场与电磁波、微波技术、为主线，结合移动通信、数字通信原理和雷达原理，把这些知识模块有机地融为一体，使学生掌握知识的线条更加明确，重点更加突出，经过近4年的教学实践，证明课程群的改革与建设思路正确，体现提高教学质量和培养优秀人才的宗旨，取得了显著的教学改革成果。

实验教学是高等学校教学活动中的重要组成部分，它是通过学生对理论知识的理解，从而掌握一定的操作技能，养成严谨、认真和实事求是的科学态度的一种教学方法。实验教学可以通过开拓学生的思维空间，使他们具备一定的观察、分析和解决问题的能力，即培养学生的实践能力、创新能力和科学素质。其中实验项目的选取和设置对实验效果来说是至关重要的，它必须要符合教育规律，要考虑学生接受知识的能力，最终要达到良好的教学效果。因而实验项目的开发和建设应是实验教学建设的重点。

参考文献

[1] 赵朝会.浅谈课程群建设[J].中国科教创新导刊，2008（14）.

[2] 严启英.关注高校研究性教学提高大学生的创新能力——我国高等院校研究性教学研究回瞻及展望[J].高教论坛，2009（3）：73-77.

[3] 黄熙岱.高校通信工程专业实践教学体系构建的研究[J].中国现代教育装备，2010（17）：136-137.

[4] 黄红兵.高校通信工程专业实验教学模式的研究[J].中国教育技术装备，2006（4）：21-23.

[5] 王雅宁.基于SystemView的“通信系统仿真”教学改革研究[J].科技信息，2011（3）.

[6] 郑淑清.通信专业课双语教学考核体系的改革[J].高等工程教育研究，2008（6）：40-41.

[7] 贺荣辉.加强高校实验教学考核提高实验教学质量[J].科教文汇，2009（2）：123.

[8] 尹立苹.高校实验教学考核模式的研究与探索[J].实验科学与技术，2009（10）：73-75.

[9] 田秀红，刘宝庆，郭彦.试论电子技术课教学改革与创新[J].教育与职业，2010（3）：125-127.

[10] 陈建良.“通信电子电路”教学改革与实践[J].中国冶金教育，2007（4）.

[11] 梁丰.通信工程专业应用型本科人才培养课程体系的构建[C].电子高等教育学会2007年学术年会论文集，2007：29-34.