基于科教融合的无线电波传播课程教学探索

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2025）14-0118-04

Abstract：Fortheprogrammaticaccreditationofengineeringeducation，theMajorof CommunicationEngineeringinHefei UniversityofTechnologyhasnewlyrevisedthecuriculumsystem."RadioWavePropagation"isoneof thekeycoursesandwel relatedwiththecoursesof "ElectromagneticFieldsandWaves"，"Mobile Communication"，and"PrinciplesofRadar".Itis typicallycharacterizedbyawidecoverageofknowledgeandsignificantfeaturesofenginering.Topromotethetrainingof engineersandresearchers，thispaperinvestigatestheteachingexplorationof"RadioWavePropagation"basedonthefusionof researchandteaching.Afteranalyzingthecharacteristicsofthecuriculumandourownresearch，weintroducetheresearch achievementsandideaintothewholeprocessofteaching，includingpresentingtheexperimentofwirelesscommunicationbased onvortexelectromagneticwaveonclass，guidingstudentstoparticipateresearchprogramandinstructingCollge Students" InovativEntrepreneurialTrainingPlan（CSIETP）ProgramafterclassTherelatedstudentshavepublishedoneresearchpaper andfinishedtwoCSIETPprogramssofar.Itisdemonstratedthatthedeepfusionofresearchandteachinghassignificantly promoted the training of practical ability and innovative thinking.

Keywords： fusionofresearchandteaching;teaching exploration;engineering education；communication enginering;radio wave propagation

作为教育部直属全国重点大学，合肥工业大学是教育部、工信部和安徽省政府共建高校，同时是教育部与国防科工局共建高校。自建校以来，合肥工业大学逐步形成了“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的人才培养特色，为国家培养了数以万计的工程技术人才。在工程教育专业认证制度快速发展的背景下[-2]，合肥工业大学高度重视工程教育改革和工程教育专业认证工作，深入贯彻“以学生为中心、产出为导向、持续改进”三大核心理念，大力推进能力导向的一体化教学体系建设，着力强化教学过程管理，积极改革人才培养组织模式，深化产学研融合，落实教学质量改进体系，切实保障和提高各专业人才培养质量。截至目前，合肥工业大学所有70个工科专业中的22个专业已通过工程教育专业认证（评估）。

笔者所在通信工程专业，通过积极准备，工程教育专业认证（评估）工作已被受理。在本专业的认证工作准备过程中，计算机与信息学院教学指导委员会和本专业全体教师，深刻理解了认证标准、评估流程和反馈机制、培养目标达成路径等关键问题，进一步全面深入地认识了专业培养计划和课程体系。本专业认真研究了工程教育专业认证的要求，完善了课程体系建设，目标是切实提高本专业学生解决复杂工程问题的能力。

无线电波传播是本专业面向工程教育专业认证，课程体系建设的重要课程。在本专业课程体系中，无线电波传播是电磁场与电磁波的高阶课程，内容涵盖复杂环境下的无线电波传播模型、无线电波传播的概率统计模型、接收信号的衰落等，知识点多、工程性强4。在工程教育专业认证工作的需求下，本课程亟待解决的问题是，突出课程的工程实践特征，培养学生分析工程问题、综合利用专业知识解决工程问题等能力。近年来，基于科教融合的理工类专业课程的教学改革与探索在诸多院校广泛开展[7-10]。无线电波传播课程组成员主持完成多项与课程内容相关的国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金项目，积累了一些科研经验。推动科研与教学的融合，鼓励学生参与科研活动，有助于培养学生的动手能力和创新思维，是本专业课程体系建设的重要内容。

论文开展基于科教融合的无线电波传播教学探索。通过分析课程特点和自身科研情况，笔者将科研成果和科研理念融入到课程教学的全过程。具体内容包括课上演示基于涡旋电磁波的无线通信实验，课后引导学生参与科研项目、指导大学生创新创业项目等。本文将详细论述教学探索的过程及结果，以期为相关学科教学探索提供参考。

一 科教融合教学探索的技术思路

传统课堂教学，常采用“概念与理论介绍一案例分析一总结归纳"的教学模式。虽然，传统模式在理论教学之后设置作业练习等案例分析环节，可在一定程度上帮助学生理解相关概念与理论知识，但课堂上仍是以教师讲课为主，缺少对学生工程实践能力的培养。在工程教育专业认证的时代大背景下，传统课堂教学模式已疲态尽显。此外，通信工程专业课程难度较深，特点是由抽象理论发展到工程实践，对学生数学物理基础要求高。学生在传统课堂教学模式下，难以建立牢固的知识体系，导致学生在面对具体工程问题的时候，无法有效地利用所学知识形成解决方案。

合肥工业大学通信工程专业，针对工程教育专业认证，进行了系统性的教学改革。在新版课程体系中，本专业在全面培养综合素质的基础上，以移动通信、无线通信、导航与雷达技术为主要的专业方向定位。无线电波传播是专业必修课电磁场与电磁波的高阶课程，内容较多涉及工程实践、科研前沿，是面向工程教育专业认证的新版教学方案中的重要课程。在无线电波传播课程教学中，笔者将科研成果与理念融入教学，让教学过程带有探索性、实践性，引导学生思考问题，激发学生的创新意识，提高课程的教学质量。

笔者凝聚科研资源，探索满足通信工程专业人才培养国家需求的科教融合的课程模式。笔者利用科研和教学双核心驱动，以科研过程为教学环节、以科研平台为教学条件、以科研成果为教学案例，丰富教学内容。笔者通过教学和科研的高度融合统一，促进学生对专业领域的掌握，通过科教融合科学育人模式的实践，提升学生工程实践能力，更好地符合工程教育发展趋势。

基于科教融合的无线电波传播教学探索，包括三个主要内容，如图1所示。

第一，嵌入前沿科学知识，科研为教学系统提供素材、话题、逻辑、方法和认知结构。以高水平的科学研究支持高质量的课堂教学，将前沿知识嵌人课程体系，嵌入课堂讨论，帮助学生开拓国际视野，了解科技前沿，开拓创新思维。

第二，培养学生科研素养，从知识传授为主向能力培养和素质提升转变，注重学生的想象力和创造力，通过问询、答疑、实验和实践的方式启迪思想。教学重点更多地放在研讨式、启发式学习上，着力培养学生主动思考、独立思考、自由探索、勇于质疑、勇于挑战权威的能力和素质。

第三，在课程教研基础上，引导学生进入笔者正在进行的科研项目，鼓励学生申报大学生创新创业训练项目等，完善项目主导、模块交叉的个性化人才培养思路。

整体而言，笔者开展的基于科教融合的教学探索，将课堂教学建立在无线通信、移动通信技术等领域的科研基础之上。以笔者的科研平台及成果为支撑，强调“学习一实践—再学习—再实践”。在本科高年级阶段实施科教融合型的教学模式，能够重点培养学生的动手能力、整合能力、创新能力等工程实践能力。

从学生角度来看，通过科教融合的探索，学生的专业认同感和科研素质显著提高。学生的科技创新能力得到提高之后，以课程内容为依托，指导学生参与各类科技竞赛、创新创业大赛，参与科研项目等。从师资条件来看，利用现有科研平台进行相关教学活动，促进了本科教学条件的提高，促进人才培养和教师队伍建设。详细效果将在下面展开讨论。

二 科教融合教学的实施与效果

本课程在安徽省质量工程项目和合肥工业大学青年教师专项教学研究项目经费的支持下，实质落地了全过程的科教融合的课程教学。按照时间顺序，实施过程可分为课上和课下两个主要环节。

（1） 课上融入科研元素

笔者针对性地在课上介绍了与课程内容相关的科研项目、主流学术期刊以及高新技术产业等，帮助学生了解课程理论知识在实际生产科研中的应用。

下面笔者首先以课程中“天线基本结构及工作原理”“视距场景下的无线电波传播模型”部分教学为例，进行具体说明。课堂情况如图2所示。

在讲解“天线基本结构及工作原理"理论知识之前，笔者首先介绍了近年主持完成的题为“涡旋电磁波实现xxxx新机制及方法研究"的科研项目。本项目受到军委科技委资助。项目研究内容之一，是开发合适的雷达天线构型，设计相应的雷达天线，并优化相关参量，实现涡旋电磁波的产生，并优化相应雷达天线的工作谱段特性、增益特性等。笔者在课上展示了加工制作的雷达天线，并在学生间传阅，使得学生对天线有了初步的直观感受，激起学生对课程内容的兴趣。在理论知识讲解的同时，笔者将知识点与课上展示的天线结合，帮助学生更好地理解相关内容。

在讲解“无线电波传播理论模型”理论知识之后，笔者在课上演示了基于涡旋电磁波的无线通信系统实验。在该实验中，通过使用不同涡旋电磁波的正交性，提高通信系统性能。实验中使用的是阿基米德螺旋天线，能够同时产生两种类型的双模混合涡旋电磁波。课上实验演示了两种通信系统的吞吐量性能，并进行了分析。通过实验结果的演示，帮助学生更好地理解了无线电波传播模型及其在通信等应用中的重要性。

此外，笔者针对性地布置了两项“科研"作业。第一项，以3＼～5人为一组，开展课程设计。笔者拟定的所有题目，均与课程内容高度相关、难度适中。要求小组协作，通过课题调研，完成MATLAB程序的编写，并在课上进行汇报。本项作业的考核指标分为程序功能的完整性、汇报PPT的制作、答辩的准确性、小组分工的合理性等四项，由教师和学生共同完成评价。第二项，要求学生在主流期刊上搜索与课程内容相关的文献，并完成翻译工作。本项作业从译文准确、语句流畅、简明得体、格式规范等四个方面进行考核。这两项作业有助于完善教学内容，以工程教育专业认证标准提高课程质量。

最后，笔者在课上讲解理论知识时，会将相关知识点的工程应用具体到一些常见的高新技术企业和产品，并结合学生大一的认知实习课程经历，回顾合肥本地的代表性企业和产品。这些内容有助于学生将课堂知识与生产实际、工程应用联系起来。