基于微课与MATLAB 仿真的天线实验教学初探

景丽石 牛 海

0 引言

天线与电波传播是通信专业类学科的基础课程，其教学内容抽象、公式推导多、理论性强且与实际应用紧密结合，课程中需要使用仿真实验来进行辅助教学[1]。在天线实验中，要求学生利用MATLAB 仿真软件对天线的方向性进行直观分析，进而加强对天线辐射场和典型天线相关知识的理解和掌握。这就要求学生要具备良好的数学功底和实践能力，采用传统的授课方式很难达到期望的教学效果。因此，本文对天线实验教学的现状予以介绍，并针对现存问题进行初步性的探索。

1 天线实验教学现状与问题分析

目前，在天线实验教学中主要存在以下几点问题：第一，实验教学的课时安排较少和仿真实验中要求学生具备一定的MATLAB 编程基础之间的矛盾。由于教师在课上时间仅仅能对软件进行简单的介绍，学生很难立即掌握并将其应用到天线的仿真中，这就会导致学生对实验课的兴趣下降，课堂效率随之降低。第二，实验课往往仅能被讲授一遍，而涉及的内容却较多，部分同学需要利用课下时间进行复习与实践，但仅凭回忆通常记不起教师在课堂上所讲的全部内容，进而导致复习效果下降[2]。

2 将微课应用于天线实验课程中的优势

微课是一种以短视频和互联网为基础的新型的教学手段，具有短小精炼、灵活方便、反馈及时的特点[3]。若将其应用到当前的天线实验教学中，探索一种基于微课与MATLAB 仿真的天线实验教学方式，将会带来以下优势：

（1）拓展教学内容。教师将MATLAB 软件的使用说明和仿真demo 提前录制成视频，每个视频长度控制在十分钟左右，于课前在线上分享给学生来预习，这样学生可以提前了解实验内容，并做好前期的准备工作，很好地解决了学生在实验课上跟不上思路，以及影响仿真实验实践展开的问题。与此同时，这种以学生为中心的教学模式能够激发起学生的学习兴趣，其在完成实践的过程中增加了对专业课学习的自信。

（2）整合教学资源。在基于微课的教学过程中，学生可以更充分地利用自己零碎的时间，并根据需要调整学习进度，实现碎片化学习[4]。由于不同学生对知识点掌握的程度不同，微课中还可以额外发布一些拓展性实验给那些基础好的学生，而对于那些基础掌握仍不牢固的学生，则可以通过微课进行复习和强化，最终实现差异性教学。

3 基于微课和MATLAB 的天线实验教学案例

（1）课前

在实验课前的一周左右时间向学生发布学习资源，具体任务单如表1 所示。

表1 任务单

表2 课堂作业

（2）课中

首先，教师通过示例讲解本节实验课中涉及的知识点，并解答同学们在预习过程中反馈的问题。然后，教师布置课堂作业如表2 所示，组织学生进行分组验证，进一步巩固MATLAB 的使用方法，与此同时，要求学生在讨论过程中以分组的形式总结对称振子方向图的特点。最后，教师对本节实验内容进行总结和知识扩展，而对那些学有余力的同学可适当增加研讨项目，例如，讨论对称振子方向性系数与电长度L 之间的关系。

（3）课后

教师鼓励学生将自己的实验成果做成微课，以便供其他学生参考和学习，展示参考截图如图1 所示，这种方式不仅能激发起学生对天线实验的积极性，还能使他们的创新能力和自信心得到增强。与此同时，在课后还可以通过线上发布调查问卷，使学生能够实时地对本节课程进行评价，进而教师根据评价结果对下次实验课进行进一步的优化。

图1 对称振子方向性与电长度之间的关系演示

4 结论

本文探索了一种基于微课与MATLAB 仿真的天线实验教学方式，通过“对称阵子方向性研究”这节实验课的设计可以看出，这种授课方式能够整合教学资源，充分地利用学生碎片化的时间，其不但能够节省紧张的实验教学课时，还能激发起学生的学习兴趣，增强学生的创新能力，最终提高教学效率和质量。