电磁场与无线技术专业导论课的新探索

徐立勤， 程 勇， 黄丽亚

(南京邮电大学 电子科学与工程学院， 江苏 南京 210023)

0 引言

刚刚进入大学的新生大都会经历一段学习的迷茫期。究其原因，既有来自于高中学校生活和大学学习生活的巨大差异，也有对所学专业的一知半解[1]。

专业导论课作为一门协助学生更好地了解自身专业以及专业就业问题的课程，对学生的日后发展具有举足轻重的意义。

为了尽快让学生了解自己的专业背景，明确专业学习方向，我们在第1学期就开设了“电磁场与无线技术专业导论”这门必修课程。该课程不仅介绍本专业的特点、要求和发展方向，同时由多名资深教授和企业专家授课，对激发新生探索学科奥秘的兴趣，引导和帮助新生尽快地进入大学阶段的学习状态，起到了事半功倍的作用。

1 专业的特点和要求

电磁场与无线技术是一门既古老又新颖的学科。电磁场与无线技术专业是教育部高校本科专业目录外少数高校试点的专业(特设专业)，是为了培养当前社会紧缺的射频与无线技术相关领域的高技术人才而设置的。本专业的核心理论—电磁场理论和无线技术距今已经一百多年了，其应用也已经深入到社会的方方面面。但是，本专业对于大部分新生而言还是很神秘的，因此他们首要解决的问题就是必须清楚地了解本专业的特点和要求，这正是导论课开设的初衷。

电磁场与无线技术专业培养的毕业生是能够将来在无线通信与微波技术领域从事科学研究、产品研发、工程设计、技术管理等工作，成为在国民经济各部门和国防部门紧缺的射频与无线技术相关领域的高技术人才。

在对学生的能力培养方面，电磁场与无线技术专业要求学生能在运用数学、物理，计算机等科学基础知识能力的基础上，掌握电磁场理论、电波传播理论、射频电路理论和天线理论，掌握无线通信中的各种关键技术以及综合系统的组成、运行、管理等知识，具有分析和解决无线技术方面实际问题的基本能力。

2 专业导论课授课内容的设计

众所周知，每一个专业都有它的知识体系，而这些知识体系是建立在为数不多的“核心概念”基础之上的。换句话说，在繁多的知识之间相互衔接组成的知识体系中，很多知识内容不过是这些“核心概念”在某种具体条件下的实例。通过对这些实例的学习加深对“核心概念”的理解和掌握，专业导论课授课内容的选择体现了这一思想，这决定了这门课程能够达到事半功倍的效果[2]。

通过本课程的学习，学生将详细了解本专业的培养目标、基本要求和课程体系，了解大学阶段的学习路径和学习方法，掌握专业的核心知识，了解本专业的研究方向及特色，激发其学习专业知识的兴趣，为今后的学习打下必要的基础。

本课程首先详细解读电磁场与无线技术专业的培养方案，重点是本专业的课程体系和设置。在此基础上，将由本专业的资深教师和企业专家分别介绍本专业的“核心概念”、研究方向及特色，内容包括电磁场理论的发展和应用、电磁波的产生和传播、天线的基础知识和射频电路的基本概念以及无线新技术的介绍等。

通过学习本课程，要求学生能够了解本专业学科的知识体系，了解电磁理论的基础知识和分析方法，了解电磁场与无线技术的理论前沿、应用前景和发展动态以及在国民经济各部门和国防部门的主要应用。

通过本课程学习，还要求学生能树立明确的学习目标，掌握正确的学习方法，为今后的学习做好充分的准备。为此我们确定了本课程的课程学时分配如表1所示。

表1 课程学时分配表

3 专业导论课的教学安排

众所周知，导论课的学时有限，授课对象又缺乏基本的专业思想。能否实现导论课的教学目标，很大程度上取决于课程的教学安排[3～4]。

首先是授课教师的确定。专业导论课的开设，应有一支相对高水平、稳固的师资队伍作为保障。本专业有不少的资深教授，他们具有丰富的专业知识、多年的科研和教学经历，所以作为一项教学的改革和试点，我们采用了多名教师分别授课的教学方式。我们曾经对即将毕业的学生做过调查，有些学生反映现在有很多课程的授课教师都比较年轻，没有工程实践的背景。在授课的过程中更多的是理论知识的叙述，缺乏理论与实践的结合。而且由于学生在整个大学的阶段难以接触到本专业的高水平教师，因此对专业的前景和期望的认识也受到了影响。采用多名资深教师授课的形式不仅是保证了课程教学的高水准，而且极大地提高了新生对本专业的兴趣和喜爱。尤其是企业专家的讲座以及与高年级学生的座谈，由于其丰富的实践知识和亲身的学习体验，在很大程度上激发了学生的学习热情，明确了了学习的目标，端正了学习的态度，找到了大学学习的方法。

其次是教学内容的选择。专业导论课应引导学生理清学科与专业的内在逻辑关系，形成大学—领域—学科—方向的脉络关系，建立学科专业整体概貌认知体系，在此基础上，引导学生认识专业。本专业课程的特点就是理论性较强，数学基础要求较高，如何对大学一年级的新生介绍本专业的教学内容，确实需要多方面的考虑和取舍。为此每个授课教师在选择授课内容时，都做到了化繁为简，通俗易懂。

我们从中学物理课的电磁场知识出发，引出电磁场和电磁波理论，结合电磁理论在国民经济中应用的介绍，将其贯穿于电磁场理论的发展历程；从学生们最感兴趣的无线通信(手机、蓝牙、GPS)以及通信中常遇到的一些问题出发，讲述电磁波的产生和传播；除了介绍天线的作用和基础知识，还结合智能天线的优点介绍天线在无线技术中的重要性，以激发学生的学习热情；同样，我们从中学物理课的电路知识出发，引出射频电路的概念，对电子电路类专业基础课的学习起到了很好的引导作用。

为了消除学生对专业课的陌生感，我们专门用一个单元介绍经典电磁场问题的基本求解方法，一方面揭示电磁场在不同结构中的分布与传播规律，另一方面初步展现分析电磁场问题的基本思路。同时给出数理基础知识在分析电磁场问题中的应用。而无线新技术的介绍让学生对专业的前景和期望更加明确。在这个单元我们不仅对无线通信的基本工作原理，无线通信中的主要特点和关键技术，如无线接入方式、多径效应等做了详细阐述，还对当今在网使用的3G和4G移动通信以及即将商用的5G进行了介绍。此外，国内外电磁场研究的发展和热点让学生开阔了眼界；聘请的相关学科领域企业、行业精英参与的讲座更是收到了全方位、较好的专业导论教学效果。

为了充分利用多媒体手段，我们申请了学校的教改课题《看不见的电磁世界精品视频公开课》，不仅可以作为导论课程的配套资源，而且还可以成为本专业的招生宣传资料。

最后是教学效果的检查。作为一门考查课，对学生的考核重点放在学生对基础知识的认识、专业领域的了解以及大学学习方法的获取上。为此，我们采用了半命题作文的形式。要求学生根据授课内容选择一个专题，例如电磁场理论、电波传播理论、天线基础知识等，从教师的授课内容出发，在对理论知识的了解的基础上，开展对知识的应用的扩展。最后，撰写出一篇1500～2000字的文章。这样的考核方式，还对学生了解大学的学习特点起到了抛砖引玉的作用。同时，在考核学生的过程中，还对导论课程的各项内容进行调查问卷，全面了解学生对课程的看法和意见，为下一年授课的改进和提高以及为今后的专业课教学改革提供参考和和指导。此外，我们还对毕业班的学生进行导论课程的回访，了解导论课对学生的大学学习的影响。调查结果表明，导论课的开设和教学对学生整个大学学习的规划起到了重要的作用。

3 结语

良好的开始是成功的一半。在新生一入学就教授专业导论课的重要性是不言而喻的。但是，要想让学生通过导论课学习，能够尽快的融入到大学的专业学习中，专业导论课授课内容和导论课的教学安排都必须精心选择，合理安排。只有这样，才能让学生从中学阶段的学习很好地过渡到大学的学习，激发出学生探索学科奥秘的兴趣，逐渐形成对未来职业的合理的规划。