基于卓越工程師培養(yǎng)的“微波技術(shù)”課程教學(xué)改革研究

欒秀珍+譚克俊+姜山

摘 要：文章針對當(dāng)前“微波技術(shù)”課程教學(xué)存在的問題，從充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、變革考核方式與開發(fā)“微波技術(shù)”設(shè)計(jì)題庫等三個(gè)方面，提出了基于卓越工程師培養(yǎng)的“微波技術(shù)”課程教學(xué)改革策略。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；微波技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2015）11-0026-02

教育部于2009年提出了實(shí)行“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”。卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有工程師基本能力、具有國際視野的行業(yè)領(lǐng)軍人才， 國際認(rèn)可的高級工程技術(shù)人才和創(chuàng)業(yè)、 研發(fā)型高端人才[1-3]。目前，關(guān)于卓越工程師培養(yǎng)的研究報(bào)道很多，但大多數(shù)是從加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和校企聯(lián)合的角度進(jìn)行討論的。然而實(shí)際上，卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)并不是簡單地通過增加實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行校外實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)的，卓越工程師培養(yǎng)的關(guān)鍵是要進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)，同時(shí)還需要進(jìn)行大量的實(shí)際訓(xùn)練?！拔⒉夹g(shù)”課程是電子信息類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，目前，國內(nèi)各高校的“微波技術(shù)”課程大多是側(cè)重學(xué)生掌握理論基礎(chǔ)知識(shí)，對理論分析和結(jié)論十分注重， 但是忽略了學(xué)生從事微波器件設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，授課內(nèi)容中很少涉及所講知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用問題，設(shè)計(jì)器件的實(shí)例寥寥無幾，習(xí)題也往往都是停留在單純的分析、計(jì)算水平上，設(shè)計(jì)器件類習(xí)題嚴(yán)重不足。這種現(xiàn)狀已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)的嚴(yán)重障礙。因此，研究面向卓越工程師培養(yǎng)的“微波技術(shù)”課程的教學(xué)改革方法迫在眉睫[4-5]。面向卓越工程師培養(yǎng)的“微波技術(shù)”課程理論教學(xué)改革可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

一、改革教學(xué)內(nèi)容

在實(shí)際教學(xué)過程中，大幅增加應(yīng)用實(shí)例、設(shè)計(jì)實(shí)例和設(shè)計(jì)類訓(xùn)練題目，改變目前重分析、輕設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。鑒于“微波技術(shù)”課程教材版面有限、課時(shí)有限的現(xiàn)狀，可以建立面向卓越工程師培養(yǎng)的“微波技術(shù)”課程“應(yīng)用實(shí)例庫”“設(shè)計(jì)實(shí)例庫”和“設(shè)計(jì)訓(xùn)練題庫”等作為補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容。通過大量增加應(yīng)用實(shí)例、設(shè)計(jì)實(shí)例和設(shè)計(jì)訓(xùn)練題目的方法，從多個(gè)環(huán)節(jié)對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生創(chuàng)新性設(shè)計(jì)能力，為實(shí)現(xiàn)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)打好理論基礎(chǔ)。

目前，“微波技術(shù)”課程中的應(yīng)用實(shí)例、設(shè)計(jì)實(shí)例及設(shè)計(jì)類訓(xùn)練題目都是少之又少，因此，應(yīng)用實(shí)例、設(shè)計(jì)實(shí)例及設(shè)計(jì)訓(xùn)練題目的收集、整理和編制是首先需要解決的關(guān)鍵問題。我們在遼寧省教改項(xiàng)目和大連海事大學(xué)教改項(xiàng)目的支持下，建立了“微波技術(shù)”課程的“應(yīng)用實(shí)例庫”“設(shè)計(jì)實(shí)例庫”和“設(shè)計(jì)訓(xùn)練題庫”等。下面簡述開發(fā)這幾個(gè)題庫的意義。

（一）應(yīng)用實(shí)例庫

當(dāng)今社會(huì)，微波技術(shù)已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)方面。一大批商業(yè)應(yīng)用，包括無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星通信、全球定位系統(tǒng)、射頻識(shí)別技術(shù)、超寬帶無線通信和雷達(dá)系統(tǒng)等均與微波技術(shù)密切相關(guān)，“微波技術(shù)”課程中的很多知識(shí)點(diǎn)在這些系統(tǒng)中都有應(yīng)用。然而，目前將“微波技術(shù)”課程中的知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)例卻很少被開發(fā)出來，因此，建立應(yīng)用實(shí)例庫是非常必要的。應(yīng)用實(shí)例庫的開發(fā)不僅可以使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)本課程的意義，提高學(xué)習(xí)興趣，也可以通過這些實(shí)例，學(xué)到一些解決實(shí)際問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)思維。

（二）設(shè)計(jì)實(shí)例庫

在實(shí)際教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，盡管教學(xué)中已經(jīng)介紹了設(shè)計(jì)某種器件所需的相關(guān)知識(shí)，但多數(shù)學(xué)生在遇到一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)問題時(shí)，還是感到無從下手，因?yàn)樗麄儧]有完整的設(shè)計(jì)思路，所以，以設(shè)計(jì)實(shí)例的方式介紹器件的實(shí)際設(shè)計(jì)過程是非常必要的。

（三）設(shè)計(jì)訓(xùn)練題庫

學(xué)而時(shí)習(xí)之。只有通過實(shí)際訓(xùn)練，才能真正掌握器件設(shè)計(jì)的方法，因此，建立設(shè)計(jì)訓(xùn)練題庫是非常必要的。

二、改革考核方式

“微波技術(shù)”課程屬于工程技術(shù)類，因此要求學(xué)生能夠掌握一定的設(shè)計(jì)能力。然而，目前國內(nèi)多數(shù)高校都是以學(xué)習(xí)理論知識(shí)為教學(xué)目標(biāo)，考核的也是分析能力，缺乏設(shè)計(jì)能力的考核，與培養(yǎng)目標(biāo)嚴(yán)重脫節(jié)。因此，本文提出，通過針對設(shè)計(jì)能力進(jìn)行考核的方式，促進(jìn)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和提高。

由于在設(shè)計(jì)微波器件的過程中，需要查閱資料，需要借助計(jì)算機(jī)等工具進(jìn)行計(jì)算，因此，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力不能在課堂上集中進(jìn)行。為了杜絕抄襲現(xiàn)象，客觀地考查學(xué)生的個(gè)人設(shè)計(jì)能力，考核的設(shè)計(jì)題目數(shù)量要足夠多，最好每人一題，且難度要相當(dāng)。然而，目前業(yè)已存在的“微波技術(shù)”教材和參考文獻(xiàn)中，設(shè)計(jì)類題目甚少，所以，編制足量的設(shè)計(jì)類題目迫在眉睫。我們在參考大量教材和論文的基礎(chǔ)上，編制了足夠多的設(shè)計(jì)類題目，建立了課程設(shè)計(jì)題庫?？己藭r(shí)，讓學(xué)生在題庫中隨機(jī)抽取，盡可能降低重復(fù)率，真正考核每個(gè)學(xué)生的真實(shí)設(shè)計(jì)能力。

三、開發(fā)微波技術(shù)設(shè)計(jì)題庫

基于上述思路，我們開發(fā)了“微波技術(shù)設(shè)計(jì)題庫”，下面介紹題庫的主要內(nèi)容。

圖1 微波技術(shù)設(shè)計(jì)題庫登錄界面

圖1是本文開發(fā)的題庫的登錄界面。該題庫包含教師主頁和學(xué)生主頁兩部分。選中“教師”，輸入用戶賬號(hào)和用戶密碼，點(diǎn)擊“進(jìn)入”后，便進(jìn)入教師主頁了，如圖2所示。

圖2 教師主頁及“應(yīng)用實(shí)例”庫截圖

在教師主頁中，共設(shè)置了10個(gè)按鈕，有“應(yīng)用實(shí)例庫”“設(shè)計(jì)實(shí)例庫”“設(shè)計(jì)訓(xùn)練庫”“課程設(shè)計(jì)庫”“創(chuàng)新性設(shè)計(jì)庫”和“設(shè)計(jì)資料”等，教師可以點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，在彈出來的對話框中輸入相關(guān)內(nèi)容。通常，開設(shè)“微波技術(shù)”課程的專業(yè)有“通信工程”、“電子信息工程”和“電子科學(xué)與技術(shù)”三個(gè)專業(yè)，所以在主頁中還設(shè)置了這三個(gè)專業(yè)的按鈕。

點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，在彈出來的對話框中，可加載選修該課程的相應(yīng)專業(yè)學(xué)生的名單。在學(xué)生名單中，含有學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)、班級等信息。另外，在學(xué)生名單中，還為每個(gè)學(xué)生隨機(jī)設(shè)置了課程設(shè)計(jì)題目的序號(hào)，供學(xué)生抽取課程設(shè)計(jì)題目時(shí)用。

圖2中同時(shí)顯示了應(yīng)用實(shí)例庫中的一個(gè)界面截圖。該應(yīng)用實(shí)例在應(yīng)用實(shí)例庫中的序號(hào)是“6”，相關(guān)內(nèi)容對應(yīng)教材中的“第6章 微波定向耦合器”[6]。選其他章節(jié)或序號(hào)時(shí)，可以查看更多應(yīng)用實(shí)例的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)實(shí)例庫、設(shè)計(jì)訓(xùn)練題庫、課程設(shè)計(jì)題庫、設(shè)計(jì)資料庫中也有類似的功能。

在圖1中選擇“學(xué)生”，并輸入用戶賬號(hào)和用戶密碼后，便進(jìn)入了學(xué)生主頁，如圖3所示。在學(xué)生主頁中設(shè)置了6個(gè)按鈕，有“應(yīng)用實(shí)例”、“設(shè)計(jì)實(shí)例”、“設(shè)計(jì)訓(xùn)練”、“創(chuàng)新性設(shè)計(jì)”、“設(shè)計(jì)資料”和“選題查詢”。點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕，可查看相關(guān)內(nèi)容。

圖3 學(xué)生主頁中的課設(shè)“選題查詢”界面

在“應(yīng)用實(shí)例”中，針對某些知識(shí)點(diǎn)，介紹了其在某些實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括應(yīng)用過程、方法、解決問題的思路、效果和前景等。在“設(shè)計(jì)實(shí)例”中，包含了相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì)問題、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)結(jié)果等，包含了各種典型問題的設(shè)計(jì)實(shí)例。在“設(shè)計(jì)訓(xùn)練”題庫中，包含了與各知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的設(shè)計(jì)題目庫和設(shè)計(jì)思路庫。利用設(shè)計(jì)訓(xùn)練題庫，學(xué)生可根據(jù)題目要求和所學(xué)知識(shí)自行設(shè)計(jì)。若遇到困難，或設(shè)計(jì)完成后不知結(jié)果如何，可以查看“設(shè)計(jì)思路庫”，其中包括設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)所需要的公式、圖表，設(shè)計(jì)結(jié)果等。

圖3中還展示了考核用的課程設(shè)計(jì)“選題查詢”界面。輸入用戶賬號(hào)和用戶密碼后，點(diǎn)擊“確定”，便出現(xiàn)“選題序號(hào)”。點(diǎn)擊“課程設(shè)計(jì)選題”按鈕，便出現(xiàn)了所對應(yīng)的課程設(shè)計(jì)題目內(nèi)容。學(xué)生可下載該課設(shè)題目內(nèi)容，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。為了避免作弊現(xiàn)象發(fā)生，在“課程設(shè)計(jì)”題庫中，設(shè)置了50多個(gè)不同類型、不同內(nèi)容的題目，這樣可以保證在同一專業(yè)中選中同一題目的學(xué)生數(shù)不超過3個(gè)。另外，還可以通過抽查、答辯的方式，進(jìn)一步考查學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力。

本文以“微波技術(shù)”課程的理論教學(xué)為例，提出了加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的幾點(diǎn)思想、方法和措施。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了“微波技術(shù)設(shè)計(jì)題庫”。課程設(shè)計(jì)的成績應(yīng)作為學(xué)生本門課程成績的一個(gè)重要的組成部分。學(xué)生在后續(xù)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)中，可將自己設(shè)計(jì)的器件進(jìn)行加工、測試，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)流程。

由于考核用的設(shè)計(jì)題目很容易外泄，所以，需要每年更新設(shè)計(jì)題目。為了使所有題目在更新后能快速得到新的設(shè)計(jì)結(jié)果，需要為任課教師編制通用的設(shè)計(jì)軟件，這將是本課題的一個(gè)后續(xù)研究內(nèi)容。另外，本題庫中的“創(chuàng)新性設(shè)計(jì)”題庫部分也是后續(xù)工作中有待開發(fā)的內(nèi)容。

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