發(fā)布時間：2023-03-16 15:53:53
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電磁波課程論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
（長江師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，中國 重慶 408100）
【摘 要】柱函數(shù)是數(shù)學(xué)物理方法中的一個重要內(nèi)容，它包括貝賽爾函數(shù)、諾伊曼函數(shù)和漢克爾函數(shù)。這些函數(shù)表達復(fù)雜、性質(zhì)眾多、計算過程繁瑣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到很困惑。特別是柱函數(shù)積分計算比微積分中的積分要困難得多，通常使用洛梅爾積分教學(xué)計算。它的特點是只涉及同類柱函數(shù)乘積的積分。而在同軸諧振腔和同軸波導(dǎo)教學(xué)中，我們經(jīng)常要涉及不同種類柱函數(shù)乘積的積分。因此，對這類積分進行研究，得到一般公式并應(yīng)用于教學(xué)。
關(guān)鍵詞 柱函數(shù)；洛梅爾公式；積分
Discussion on Cylindrical Function Teaching
HOU Shen－yong ZHAO Bo
(Institute of mathematical statistics, Yangtze Normal University, Chongqing 408100, China)
【Abstract】Cylindrical function is an important content of methods of mathematical physics. It includes Bessel function, Neumann function and Hankel function. Since these functions have complex expressions, lot of properties and the complicated process of calculation, students feel difficult to master them. In particular, the integral of cylindrical function by Lomel integral is more difficult than it in higher mathematics, which is usually the integral of same kind cylindrical function. However, the integral of different kind cylindrical function will appears in the teaching process of coaxial resonator and coaxial waveguide. Hence, this integral will be studied in teaching process.
【Key words】Column; Function; Lommel formula; Integration
作者簡介：侯慎勇（1964.03—），男，漢族，重慶人，博士，長江師范學(xué)院，副教授，研究方向為高功率微波器件，在國內(nèi)外公開刊物上發(fā)表了20余篇論文。
趙博（1979.05—），男，漢族，重慶人，碩士，長江師范學(xué)院，講師，研究方向為數(shù)學(xué)教育，在國內(nèi)外公開刊物上發(fā)表了10余篇論文。
0 引言
在柱坐標(biāo)系里對拉普拉斯方程進行分離變量，人們得到了貝塞爾方程。它的解可由貝塞爾函數(shù)、諾伊曼函數(shù)和漢克爾函數(shù)表示[1-2]。在一般的數(shù)學(xué)物理方法的教材都給對它們的許多性質(zhì)進行了詳細的介紹。通過教師的講解，學(xué)生都能夠有效的掌握這些函數(shù)的性質(zhì)和并且靈活的應(yīng)用它們。但是，數(shù)學(xué)物理方法對柱函數(shù)的積分講解不多，一般只介紹了貝塞爾函數(shù)的有關(guān)的積分，這對學(xué)生的后繼課程的學(xué)習(xí)會帶來不利的影響。因為在電動力學(xué)、電磁場與電磁波、微波工程課程中，經(jīng)常會出現(xiàn)柱函數(shù)的積分，因此，在數(shù)學(xué)物理方法的教學(xué)中介紹一些柱函數(shù)的積分方法有助于學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)。
本文針對這一問題，在柱函數(shù)積分的計算方面進行一些探討。
1 柱函數(shù)的性質(zhì)
在電動力學(xué)、電磁場與電磁波、微波工程的教學(xué)中，常常會出現(xiàn)在如圖1所示的同軸圓。
Tmn（x）=AmnJm（x）+BmnYm（x）（4）
Jm（x）和Ym（x）分別是貝賽爾函數(shù)和諾伊曼函數(shù)，Amn和Bmn是與x無關(guān)的常數(shù)，Tmn（x）是貝賽爾函數(shù)和諾伊曼函數(shù)的線性組合。通常稱Tmn（x）是同軸波導(dǎo)的柱函數(shù)。在以下的討論中，我們介紹柱函數(shù)Tmn（x）的一些性質(zhì)：
通過matlab軟件畫出Tmn（x）與Jm（x）和Ym（x）隨x變化的圖形，如圖2。圖中m=3，A=B=1。
從圖2中，可以看到Tmn（x）與Jm（x）和Ym（x）和一樣都是準(zhǔn)周期振蕩函數(shù)，而且Tmn（x）的零點在Jm（x）和Ym（x）的零點之間。這樣可以幫助學(xué)生了解柱函數(shù)零點的性質(zhì)。
在貝塞爾方程的教學(xué)過程中，學(xué)生都知道貝賽爾函數(shù)、諾伊曼函數(shù)和漢克爾函數(shù)都有以下的公式：
然而，柱函數(shù)Tmn（x）是否具有相似的性質(zhì)? 在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生證明了Tmn（x）對（5）~（7）也同樣成立。
關(guān)于貝賽爾函數(shù)的積分，經(jīng)常應(yīng)用到的積分是洛梅爾積分公式[4]：
它主要出現(xiàn)在于圓波導(dǎo)中的相關(guān)計算中。但是，在同軸圓波導(dǎo)中，由于電磁場是通過（1）~（3）表示，因此，在電磁場的功率和不同模式的耦合的計算中，往往需要計算。但是，（8）~（9）式不能有效的解決這一積分的計算。為此，我們引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)該積分公式：
式（10）~（11）是對洛梅爾積分公式的推廣。
從式（6）~（11），我們可以發(fā)現(xiàn)貝塞爾函數(shù)、諾伊曼函數(shù)、漢克爾函數(shù)和柱函數(shù)Tmn（x）存在相似的性質(zhì)，這些關(guān)系能夠加深學(xué)生對貝賽爾函數(shù)、諾伊曼函數(shù)和漢克爾函數(shù)的認(rèn)識，提高他們在后繼課程對這些積分的計算能力。
2 柱函數(shù)的應(yīng)用
在這里，通過事例說明（10）~（11）的應(yīng)用。
例1 計算
解: 這個積分在同軸圓柱波導(dǎo)的教學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)，無法使用公式（8）~（9）計算，而使用（10）~（11）可以方便的計算出個積分：
例2 在同軸圓波導(dǎo)和同軸諧振腔計算電磁場的功率時，會出現(xiàn)計算的兩個積分
其中：vmn、R0是常數(shù)。
解：如果不采用公式（8）和（9），這兩個積分是很困難的，而采用公式（10）和（11）時，過程就顯得很簡單。我們可以直接得到該積分
通過以上的推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)使用公式（10）和（11）能夠貝塞爾函數(shù)與諾伊曼函數(shù)的乘積的積分和柱函數(shù)的積分變得容易簡單。這給教學(xué)帶來極大的方便，在學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)中對它們的學(xué)習(xí)提供一定的幫助。
3 結(jié)論
本文對柱函數(shù)的性質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)它與貝塞爾函數(shù)、諾伊曼函數(shù)、漢克爾函數(shù)存在相似的性質(zhì)。這將有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增加它們對貝塞爾函數(shù)的認(rèn)識，有助于學(xué)生的后繼課程的學(xué)習(xí)。
參考文獻
［1］梁昆淼.數(shù)學(xué)物理方法[M].3版.北京:高等教育出版社,1998.
［2］胡崇斌.數(shù)學(xué)物理方法[M].2版.北京:高等教育出版社,北京大學(xué)出版社,2002.
［3］劉盛綱.相對論電子學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2006.
【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù) 中學(xué)地理教學(xué) 課程資源
一、現(xiàn)代遙感技術(shù)的發(fā)展
《遙感導(dǎo)論》是作為一名地理專業(yè)的學(xué)生需要在大學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程。在高中的課程學(xué)習(xí)中，我們就已經(jīng)知道地球上的物體都在不停發(fā)射、反射和吸收電磁波，而且不同物體對電磁波發(fā)射、反射和吸收的特性不同。而遙感（Remote sensing，簡稱RS）就是指借助對電磁波敏感的儀器，在不與探測目標(biāo)接觸的情況下，記錄目標(biāo)物對電磁波的輻射、反射、散射等信息，揭示目標(biāo)物的特征和性質(zhì)及其變化的綜合探測技術(shù)。[1]
遙感技術(shù)是在20世紀(jì)60年代興起的一門技術(shù)。人類從古代就向往著“順風(fēng)耳”、“千里眼”，隨著這一技術(shù)的產(chǎn)生，它就像人類的另一雙眼睛，能夠從另一個高度感知地球。但是在以前這是一門處于高科技領(lǐng)域的技術(shù)，普通人很難接觸到，當(dāng)然也很難運用到。但是隨著社會的發(fā)展、科學(xué)的進步，這一門以前“高高在上”的技術(shù)在生活中的運用也越來越普遍，各種遙感軟件平臺大眾化，普通群眾也能夠很容易地在某些網(wǎng)站下載遙感影像。
另一方面，遙感技術(shù)會被廣泛應(yīng)用，也正是因為它的功能十分強大。現(xiàn)代遙感技術(shù)視域廣闊，檢測范圍大，可覆蓋整個地球。能夠瞬時成像、實時傳輸、快速處理，迅速獲取信息和實施動態(tài)監(jiān)測，在自然災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、遺產(chǎn)保護及可持續(xù)發(fā)展等多個領(lǐng)域都能夠發(fā)揮其作用。例如在08年汶川地震震后、10年玉樹地震震后以及13年廬山縣震后，航空影像圖都起到了關(guān)鍵作用。強烈地震往往會造成一些地區(qū)交通和通信中斷，嚴(yán)重影響外界對受災(zāi)情況的判斷和相應(yīng)決策。如何盡快獲取受災(zāi)信息，成為指導(dǎo)救災(zāi)工作的關(guān)鍵。而高分辨率遙感觀測技術(shù)，正是精確獲取災(zāi)區(qū)數(shù)據(jù)的最重要的手段之一。遙感地球所將地震后獲取的遙感數(shù)據(jù)，共享給參與救災(zāi)的國家有關(guān)部門和災(zāi)區(qū)政府，并將衛(wèi)星數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)站上供社會免費使用，為精確判斷災(zāi)情和救災(zāi)指導(dǎo)發(fā)揮了重要參考作用。
二、遙感技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用
由此可見，遙感技術(shù)已不再高深莫測，它逐步走進我們的生活并為我們所用。作為一名地理師范生，我們將來更多地會參與到中學(xué)地理教學(xué)當(dāng)中，雖然偶爾會有部分教師在教學(xué)中也運用到了一些遙感影像，但總的來說這種趨勢還并不明顯。那到底遙感技術(shù)能不能運用到中學(xué)地理教學(xué)中呢？我認(rèn)為是能的。
比如在人教版高中地理必修一第四章第三節(jié)《河流地貌的發(fā)育》中，就有講述黃河三角洲的發(fā)育。教材當(dāng)中只用到了一張黃河三角洲的衛(wèi)星影像圖，但是為了讓學(xué)生能夠更清楚地感知到黃河三角洲的發(fā)育速度十分迅速，我們可以采用多張不同時期的衛(wèi)星影像圖來進行對比教學(xué)?，F(xiàn)代黃河三角洲是1855年以來，黃河沖積作用形成的，從那時至今衛(wèi)星影像的數(shù)量有很多，教師也很容易獲取。
除了在必修一自然地理的教學(xué)中運用到遙感技術(shù)，必修二人文地理也同樣可以大量的運用到遙感技術(shù)。例如城市內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)、城市化、農(nóng)業(yè)地域與工業(yè)地域類型、交通運輸?shù)牟季忠约叭祟惻c地理環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展都可以通過加入遙感影像豐富課堂素材，提升教學(xué)質(zhì)量。以高中地理必修二第二章第三節(jié)的《城市化》為例，教材上使用了大量的圖片，但都是一些地圖或者圖表，學(xué)生們只能抽象的去理解城市化的進程，卻難以有一個具體的印象。然而遙感影像卻能夠很好地解決這個問題。從不同時期的遙感影像上我們能夠很清楚地看出一個城市城市化進程地快慢與程度。學(xué)生也能夠從影像上清晰地找出一個區(qū)域的房屋、河流、植被等等，從而通過自主學(xué)習(xí)得出《城市化》這一節(jié)內(nèi)容的知識點，打破了以往的傳統(tǒng)教學(xué)。
當(dāng)然，遙感技術(shù)不僅可以運用到中學(xué)地理教學(xué)當(dāng)中，也應(yīng)該運用到其中。一方面是遙感技術(shù)可以豐富地理教學(xué)的課程資源。地理重在觀察，學(xué)生們習(xí)慣了看各種地圖、圖表，而遙感影像看得卻并不多。事實上遙感圖像可以真實、客觀的觀察到廣闊的地域空間和地物，實時性強。且信息豐富，具有綜合性的特點，因此打破了傳統(tǒng)教學(xué)中圖片信息過時、圖片范圍太小的缺點，進一步充實課堂。另一方面遙感技術(shù)也能夠培養(yǎng)學(xué)生從影像中獲取信息的能力。在遙感影像上有許許多多的信息，它們有的是直接的，有的是間接的。直接信息能夠提升學(xué)生的讀圖看圖能力，而間接信息能夠增強學(xué)生間接獲取信息的綜合能力，同時還能讓學(xué)生明白“眼見不一定為實”，很多知識是隱藏在事件背后的，我們需要去思考、去挖掘，探索求真的精神是科學(xué)創(chuàng)新與進步的原動力。并且要間接獲取隱藏的信息需要用到數(shù)學(xué)、物理、計算機等學(xué)科的知識，從而也培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實踐能力。
雖然，現(xiàn)如今遙感技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用多數(shù)是使用了一些遙感影像，但是我相信遙感技術(shù)作為地理教學(xué)的一項課程資源，還有很多潛在的價值等待我們?nèi)ネ诰?。在未來的中學(xué)課堂上，必定還會有更多的形式、更多的機會運用到遙感技術(shù)！
【關(guān)鍵詞】中職物理；機電專業(yè)；課程優(yōu)化
我校是機電類中職學(xué)校，開設(shè)有數(shù)控、機制、電子、模具、機械等專業(yè)，在各專業(yè)中開設(shè)中職物理這門基礎(chǔ)課，目的是在初中物理的基礎(chǔ)上，進一步學(xué)習(xí)和掌握運動學(xué)、力學(xué)、幾何光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)及原子能等相關(guān)知識，為專業(yè)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。如何實現(xiàn)這一目標(biāo)使之有效地服務(wù)于機電各專業(yè)成為課程改革的的關(guān)鍵，本文認(rèn)為應(yīng)從以下幾個方面著手。
一、立足崗位，面向?qū)I(yè)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)
物理是機電類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，必須立足于機電類崗位，服務(wù)于機電類專業(yè)課程。機電類中職培養(yǎng)機電技術(shù)及應(yīng)用方面的操作維護使用及管理技能型人才,面向制造業(yè)各崗位。制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門，包括國防和科學(xué)技術(shù)的進步提供先進的手段和裝配，其技術(shù)裝備是數(shù)控機床（CNC）、柔性制造單元（FMC）和柔性生產(chǎn)線，這些裝備的操作使用、維護管理要求高，需求復(fù)合型人才，并且隨著科技和生產(chǎn)的發(fā)展，機電產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及裝備技術(shù)水平在不斷提高，對機電設(shè)備操作使用維護要求也提高，制造類各崗位如機械制造、數(shù)控加工編程、汽車維修、模具加工與修理、電子產(chǎn)品裝配、機電維修、機電產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、機電設(shè)備營銷等等都需要多門課程知識的綜合，需要扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，強調(diào)基礎(chǔ)及對崗位的適應(yīng)能力和以后的擴展能力。中職生在短短三年間掌握機電類某一崗位群所需的全部知識和技能是不可能的，只能是掌握該崗位群所需的基本知識與基本技能，只有夯實基礎(chǔ)，拓寬基礎(chǔ)，才能提高社會的適應(yīng)能力。專業(yè)基礎(chǔ)課是為專業(yè)崗位服務(wù)的，而物理課在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、為機電類專業(yè)基礎(chǔ)課程打基礎(chǔ)方面起著無可替代的作用，所以物理是機電類專業(yè)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，其內(nèi)容與結(jié)構(gòu)必須滿足專業(yè)與崗位的需求。
考慮到機電類各專業(yè)后繼課的特點，將物理分為I、II兩類：I類包括知識模塊有：直線運動，牛頓運動定律，沖量與動量，功與能，曲線運動、萬有引力定律，機械振動與機械波，分子運動論、理想氣體，熱量與功，靜電場，恒定電流，磁場，電磁感應(yīng)，電磁振蕩和電磁波，幾何光學(xué)，光的本性，原子和原子核。II類是將I類中的靜電場，恒定電流，磁場，電磁感應(yīng)，電磁振蕩和電磁波內(nèi)容合并到電工基礎(chǔ)中。II類是面向電子、計算機等專業(yè)，對物理、電工、電子等課程的要求相對較高。在第一學(xué)期開設(shè)《物理》，而第二學(xué)期起就依次開設(shè)《電工基礎(chǔ)》、《模擬電子》和《數(shù)字電子》三門課程。I類是面向機械、機械制造、模具等專業(yè)。另外，增加選修模塊，如自制物理實驗、創(chuàng)新制作內(nèi)容。各個不同專業(yè)學(xué)時數(shù)亦不相同。
二、做學(xué)合一，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
物理課教學(xué)中的學(xué)主要是指理論知識學(xué)習(xí)；做是做實驗、做習(xí)題和課外活動，主要是實踐過程，無論是學(xué)還是做，都是為了理解基本概念與定律，分析物理現(xiàn)象與自然規(guī)律，掌握物理科學(xué)方法與知識。由于各種原因，中職生入學(xué)的實際情況是基礎(chǔ)差、底子薄，文化素質(zhì)相對較低，但其思維能力和智力水平并不低。按照職業(yè)教育觀點[1]，他們只是智力類型的不同，而非智力水平的高低。中職生的培養(yǎng)目標(biāo)是技能型人才，注重實際應(yīng)用與操作。鑒于上述情況，中職物理教學(xué)首先要調(diào)動學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)過程，發(fā)揮其主體能動作用，發(fā)掘其能力與潛力；其次加強技能培養(yǎng)。為此采取如下措施：（1）在學(xué)的方面，降低理論知識的難度，強調(diào)實用性和實踐性，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和分析問題、解決問題的能力，淡化理論推導(dǎo)，突出物理概念的理解，注重計算能力的培養(yǎng)，并將部分概念與定律內(nèi)容實驗化，轉(zhuǎn)化為可以做的內(nèi)容，加大課堂演示內(nèi)容及份量；同時采用多樣化教學(xué)手段，充分運用投影、幻燈、錄象、計算機輔助教學(xué)軟件（CAI）等現(xiàn)代化手段進行教學(xué)，注重形的視覺作用，加深對物理概念與定律的理解。對于每個章節(jié)，明確目標(biāo)任務(wù)，以任務(wù)為驅(qū)動，教師指導(dǎo)學(xué)生主動思考，學(xué)生帶著思考的頭腦進入課堂。理論聯(lián)系實際，聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，聯(lián)系專業(yè)實際，聯(lián)系學(xué)生實際，循序漸進，由淺入深。（2）做的方面，充分利用習(xí)題、實驗與課外活動。這樣在學(xué)中做、在做中學(xué)，做學(xué)合一，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，增強學(xué)生的主體意識，提高學(xué)生的動手能力，掌握科學(xué)方法，提高科學(xué)素養(yǎng)。
創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是深化教育體制和結(jié)構(gòu)改革、全面推進素質(zhì)教育的重點，創(chuàng)新教育要求學(xué)生學(xué)習(xí)的是解決問題的方式方法，而不僅僅是知識的本身。在中職物理教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力應(yīng)從以下三個方面進行：（1）在理論課教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力，設(shè)計提問，激發(fā)學(xué)生問題意識，引入課題；指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，啟發(fā)學(xué)生思考、交流、探究；引導(dǎo)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生大膽質(zhì)疑；注重挖掘物理教材中的研究問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。（2）在習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新能力，一題多解，訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維；一題多變，訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性。（3）在物理實驗教學(xué)過程中培養(yǎng)創(chuàng)新能力，在規(guī)定學(xué)生完成一定的實驗計劃和要求的前提下，可以鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生不拘泥于教材中的做法，進行一些創(chuàng)新改進，或自己另外設(shè)計不同的方案或者自己提出實驗研究課題，設(shè)計開放性實驗，設(shè)計實驗方案，獨立或與同學(xué)合作進行實驗。（4）在課外活動中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，舉辦“異想天開”發(fā)明創(chuàng)造“金點子”方案競賽；舉辦發(fā)明創(chuàng)造講座、科普知識講座、發(fā)明創(chuàng)造作品展覽；開展“小發(fā)明、小創(chuàng)造、小制作、科學(xué)小論文”等競賽，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，增強創(chuàng)造能力。
三、對教師的要求
物理理論與實驗教學(xué)設(shè)計與實施，需要高素質(zhì)的教師隊伍。教學(xué)過程設(shè)計、教學(xué)情景設(shè)計、學(xué)生情況分析、創(chuàng)新能力培養(yǎng)都對教師提出了很高的要求，不僅要求教師具有豐富的相關(guān)專業(yè)知識與嫻熟的實踐技能，而且要具有靈活的教（下轉(zhuǎn)第149頁）（上接第145頁）學(xué)方法、較強教學(xué)情景設(shè)計能力和現(xiàn)場調(diào)控能力和創(chuàng)新教學(xué)能力。為此，教師必須經(jīng)常收集資料、補充自己的專業(yè)知識、了解最新科技動態(tài)，及時掌握科技方面的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備及崗位所需技能；鉆研教學(xué)藝術(shù)，深入學(xué)生調(diào)查研究分析，做到因材施教。如教學(xué)過程設(shè)計中每個章節(jié)找出恰當(dāng)?shù)那腥朦c，“萬有引力定律”以“人造衛(wèi)星、黑洞例子”切入；“機械波”以“地震、超聲波和次聲波”切入；“能量守恒”以“長江三峽”切入；“電場中的導(dǎo)體”以“靜電的防止和利用”切入；“電阻定律”以“超導(dǎo)”切入；“磁場”以“磁懸浮列車”切入；“原子核”以“核武器”切入等。引入這些例子，不僅可以引出問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還可增強學(xué)生對科學(xué)的崇尚。
總之，機電類中職物理教學(xué)面對新的形勢，必須堅持知識與技能并重原則，面向?qū)I(yè)，立足崗位，打好基礎(chǔ)。
我系以“厚基礎(chǔ)、精專業(yè)”為核心，構(gòu)建專業(yè)課程體系。
1.1通信必修課程模塊
主要課程：信號與系統(tǒng)、通信原理、電磁場與電磁波、高頻電子線路、嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用、單片機原理及應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)等。形成能力：以信號與系統(tǒng)、通信原理為核心，加強通信技術(shù)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，強化數(shù)字信號處理能力的培養(yǎng)；以通信信號與系統(tǒng)的分析與設(shè)計能力訓(xùn)練為中心，掌握通信系統(tǒng)分析與設(shè)計的基本技能，使學(xué)生掌握現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用技能。
1.2專業(yè)選修課程模塊
主要課程：EDA原理及應(yīng)用、數(shù)值計算與MATLAB、光纖通信、無線通信、現(xiàn)代電信交換、微波與天線、數(shù)字信號處理、工程制圖與CAD等。形成能力：以開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)合能力為重點，通過一批反映通信技術(shù)發(fā)展前沿的課程，使學(xué)生了解現(xiàn)代通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。模塊化的建設(shè)強化了課程之間的理論體系，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，減少了課程內(nèi)容的重復(fù)，加強了實踐能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)效果。
2.實踐教學(xué)體系建設(shè)
根據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)要求，實踐教學(xué)體系建設(shè)以設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性為重點，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。把實驗教學(xué)的主導(dǎo)思想定位在注重基礎(chǔ)、加強應(yīng)用、追蹤前沿、培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力、提高學(xué)生就業(yè)競爭力上。提高實踐教學(xué)在整個教學(xué)活動中的地位，適量開設(shè)綜合性、設(shè)計實驗，在教學(xué)計劃中構(gòu)建完整合理的實驗教學(xué)體系，注重實驗教學(xué)與其它實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的銜接。加強課程綜合實驗或設(shè)計、專業(yè)綜合實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(論文)等環(huán)節(jié)的管理和實施。通信工程專業(yè)是一個實踐性很強的專業(yè)，必須加強實驗、實踐教學(xué)，提高學(xué)生的實踐動手能力。構(gòu)建專業(yè)實驗體系應(yīng)遵循由簡單到復(fù)雜、由驗證型實驗到開放性實驗，由單一的實驗內(nèi)容到綜合實驗的基本思想。實踐教學(xué)(除畢業(yè)設(shè)計外)可分為5個層次：專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗、課程綜合實驗、專業(yè)綜合實訓(xùn)、畢業(yè)實習(xí)、課外學(xué)生科技創(chuàng)新。
（1）專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗采取教師指定實驗內(nèi)容，在課內(nèi)學(xué)時固定時間分組完成的教學(xué)形式。
（2）課程綜合實驗綜合性實驗項目主要是針對通信專業(yè)課程中的某個功能模塊進行，主要培養(yǎng)學(xué)生分析單元電路、模仿設(shè)計功能模塊的能力，有以下幾種形式：
①驗證型實驗。學(xué)生在實驗中，不僅要測量實驗數(shù)據(jù)，觀測波形，同時要求分析電路組成、功能，畫出原理圖，分析掌握實驗用通信集成電路的使用，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。例如《通信原理與系統(tǒng)實驗》課程中的《時分復(fù)用實驗（TDM）》，要求學(xué)生了解時分復(fù)用的基本概念；掌握時分復(fù)用與解復(fù)用的原理框圖；掌握時分復(fù)用信號的組幀和拆幀的過程。
②實現(xiàn)單元電路功能實驗。目前我校單片機嵌入式系統(tǒng)實驗室采用SICElab-G2200和EELiod270作為實驗硬件平臺，要求學(xué)生用Keil軟件開發(fā)ARM程序來實現(xiàn)實驗箱某特定的功能，這樣將嵌入式技術(shù)和通信原理相結(jié)合，鍛煉學(xué)生綜合設(shè)計、開發(fā)能力。例如《嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用實踐》課程中《串口通訊實驗》，實驗箱中該實驗要求學(xué)生了解LPC系列處理器UART的功能原理；在Keil中設(shè)計ARM程序，實現(xiàn)串口通訊；使用UART0實現(xiàn)查詢接收并發(fā)送。
1.1學(xué)生基礎(chǔ)差，不重視作為本三院校的學(xué)生，高中物理基礎(chǔ)普遍比較薄弱，許多同學(xué)基礎(chǔ)概念及定律不清楚，給大學(xué)物理的學(xué)習(xí)造成了困難.另外，學(xué)生的高數(shù)基礎(chǔ)不扎實，無法在物理模型建立中靈活應(yīng)用微積分等高數(shù)知識.再次，現(xiàn)在的學(xué)生學(xué)習(xí)功利性比較強，學(xué)生們主要把精力放在英語、計算機等考證科目，甚至一些校外的考證上，而對大學(xué)物理這門課程重視不夠.
1.2教師教學(xué)模式固定化教師上課大部分還是采用老式的教學(xué)法，以教師講授為主，照本宣科，致使學(xué)生覺得課上枯燥無味.另外，教師教學(xué)中教學(xué)大綱統(tǒng)一化，不同專業(yè)采用同一教學(xué)大綱，沒有專業(yè)特色，與學(xué)生專業(yè)課課程結(jié)合不夠緊密和充實，因此學(xué)生對大學(xué)物理課程興趣不夠.
1.3考評方式單一本校大學(xué)物理的考評方式基本是采用期末成績?yōu)橹鳎綍r出勤和作業(yè)為輔的的方式.學(xué)生學(xué)部分還是以應(yīng)試為向?qū)?，學(xué)習(xí)被動，沒有深入領(lǐng)會到物理的奧妙.
2改革方向
為了解決教學(xué)中遇到的這些問題，針對獨立學(xué)院特色，大學(xué)物理改革可以從以下幾方面入手.
2.1不同專業(yè)區(qū)分對待，應(yīng)制定不同的教學(xué)大綱大學(xué)物理涵蓋的內(nèi)容是非常廣泛的，包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動光學(xué)和近代物理等五篇，如果要全部授予學(xué)生，學(xué)時往往不夠，而且只授予學(xué)生點滴皮毛知識而已.教師應(yīng)該深入各系進行調(diào)研，了解不同專業(yè)的需求.教學(xué)中做到心中有數(shù)，有針對性的授課.讓學(xué)生深刻認(rèn)識到大學(xué)物理有本專業(yè)的特色，為他以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)以及之后的工作有所準(zhǔn)備.比如對于機械類專業(yè)，跟物理緊密相關(guān)的專業(yè)課程有“理論力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“工程力學(xué)”等，對于他們大學(xué)物理教授時應(yīng)重點放在力學(xué)和熱學(xué)篇章，如質(zhì)點運動學(xué)、牛頓運動定律、功和能、動量、剛體定軸轉(zhuǎn)動、機械振動、熱學(xué)等.教師在授課時就應(yīng)該多注重力學(xué)的分析和計算，并且多舉一些跟專業(yè)相關(guān)的例子，如飛輪、皮帶輪、滑輪的轉(zhuǎn)動問題，橋梁結(jié)構(gòu)的承重、鋼架的頻率和周期等.而對于電子信息類專業(yè)，后續(xù)的專業(yè)課程里“電路分析”“電子技術(shù)”跟物理關(guān)聯(lián)較大，對于他們大學(xué)物理教授時應(yīng)重點放在電磁學(xué)篇章，并多介紹相關(guān)的科研新進展，以增強學(xué)生對大學(xué)物理的興趣.同時，增設(shè)電磁波的知識點并將其作為重點介紹，為后續(xù)專業(yè)課程電磁場與電磁波做好準(zhǔn)備.
2.2物理理論與實驗教學(xué)結(jié)合大學(xué)物理是一門實驗性的科學(xué)，很多物理定律都是實驗總結(jié)得到的.但是很多學(xué)校的大學(xué)物理理論課和實驗課是分開設(shè)置的兩門課，由不同的教研室不同的老師教授.這樣的教學(xué)就有可能使得理論和實驗相脫節(jié).應(yīng)該加強理論課和實驗課的統(tǒng)一，或者直接由同一部門來授課.有些比較復(fù)雜的實驗在實驗室操作，而有些儀器比較簡單的實驗可以直接搬到教室穿插在理論課上進行演示.建議可以學(xué)習(xí)麻省理工學(xué)院的WalterLewin教授在公開課《電和磁》課上的的授課方式，用直觀的實驗來演示復(fù)雜深刻的物理原理，使得課程具有啟發(fā)性和趣味性.比如，靜電屏蔽、光的偏振、駐波等都可以穿插在理論課上進行演示.這樣不僅可以化抽象為具體，學(xué)生親眼看到，甚至親自參與驗證，對定理的理解會更加深刻，同時可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的科研興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識.
2.3將物理理論和現(xiàn)實生活和社會實際結(jié)合起來物理學(xué)并不是一堆枯燥的定理和公式堆砌起來的學(xué)科，它反映的是自然界萬物的規(guī)律，是一門和生活息息相關(guān)的學(xué)科.物理課程改革要強調(diào)“從生活走向物理，從物理走向社會”，即注重與社會實際和生活實際相聯(lián)系.而物理教師就可以起到這個橋梁的作用，教師在上課時，要特別注意將物理內(nèi)容和實際生活的應(yīng)用聯(lián)系起來介紹，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.比如，講到渦流時，就可以舉電磁爐、渦流探傷、探測金屬（安檢、掃雷）等例子；講到角動量守恒定律的應(yīng)用時，就可以舉跳水運動員空中翻轉(zhuǎn)、花樣滑冰運動員旋轉(zhuǎn)、舞蹈演員旋轉(zhuǎn)等例子；講到熱學(xué)循環(huán)時，就可以介紹冰箱、空調(diào)的工作原理等.把物理理論知識跟生活社會實際結(jié)合起來，學(xué)生能夠深切體會到物理是一門很有用的學(xué)科，變被動接受知識為主動學(xué)習(xí).
2.4考評多樣化，注重素質(zhì)教育對學(xué)生大學(xué)物理課程的考評單純采用平時作業(yè)和期末考試的形式的話，不能完全反映學(xué)生對物理知識的掌握和應(yīng)用程度，這種考核方法不適應(yīng)素質(zhì)教育的要求.比較全面而科學(xué)的評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包括對知識的理解、應(yīng)用和創(chuàng)新.教師可在傳統(tǒng)考核方式的基礎(chǔ)上增設(shè)其他比較開放、靈活的考核方式，比如李元杰推薦的數(shù)字物理教學(xué)方法。可根據(jù)學(xué)生專業(yè)特點在開學(xué)初開設(shè)一些小課題或者小應(yīng)用公布給學(xué)生選做，學(xué)生可以自由組隊選題，也可以個人單獨選題.讓學(xué)生自己檢索資料、分析原理，并以科技論文或課件的形式在課上跟大家回報分享和討論，有些模型還可以做成動畫的形式演示出來給大家看.這樣不僅可以開闊學(xué)生的視野和思路，也能培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、科研能力和創(chuàng)新能力.這樣的考核方式還可以讓師生很好的互動起來，并讓學(xué)生充分參與到課堂教學(xué)上來，同時鍛煉了他們的團隊協(xié)作精神和社會實踐能力.課題的成果最終計入本門課程總成績中，教師評價的話也可以靈活一點，直接讓全班學(xué)生現(xiàn)場評分.
2.5成立物理興趣小組大學(xué)物理作為一門公共課，一般都是大班授課，很多學(xué)生有問題也很難全部在課上反應(yīng)給老師，師生互動也會受到限制.為了解決這個問題，可以在班里或者整個學(xué)校內(nèi)成立物理興趣小組，也可以建立相關(guān)的物理網(wǎng)站和論壇，大家可以聚在一起或者在論壇上討論問題，各抒己見.老師可以定期參與到興趣小組的討論中，并隨時到物理論壇上跟同學(xué)交流討論.同時還可以把課件、題庫、演示實驗、上課視頻、物理學(xué)史介紹等資料上傳到網(wǎng)上，還可以設(shè)置網(wǎng)上輔導(dǎo)、在線提問等模塊，以彌補課上教學(xué)課時的限制，同時擴充大家的視野，拉近師生距離.只有當(dāng)學(xué)生和老師之間建立起個人的直接聯(lián)系的情況下———這時學(xué)生可以討論概念、思考問題和討論問題———才能達到最好的教學(xué)效果.
2.6承上啟下大學(xué)物理教學(xué)要做到承上啟下.所謂的承上，指的是要結(jié)合中學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ).首先要讓學(xué)生理解大學(xué)物理不是中學(xué)物理的簡單重復(fù)，大學(xué)物理比中學(xué)物理要更加廣博，內(nèi)容也更加深奧.教師在授課過程中，要與已經(jīng)學(xué)過的中學(xué)物理內(nèi)容聯(lián)系起來，進行比較和區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用新的思維，采用新的方法來解決大學(xué)物理問題.其次要讓學(xué)生明白高等數(shù)學(xué)與大學(xué)物理的密切聯(lián)系，在大學(xué)物理授課之前，都要先了解學(xué)生的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對于高數(shù)基礎(chǔ)比較薄弱的，還要適當(dāng)?shù)慕o他們補習(xí)高數(shù)的知識，特別是矢量代數(shù)和微積分運算.大學(xué)物理教學(xué)也要做到啟下，即為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)和工作服務(wù)，讓學(xué)生認(rèn)識到大學(xué)物理的意義所在.
3結(jié)束語
摘要:
物理概念作為物理學(xué)知識體系的支柱，對其理解和掌握的程度直接影響到教學(xué)質(zhì)量。對物理概念教學(xué)的實施原則和方式進行了探討:實施要求在知識傳授過程中不僅僅停留在概念本身，更需要從物理概念的需求背景、本質(zhì)內(nèi)涵和外延、適用范圍、缺陷和改進等諸多方面進行講解，使學(xué)生形成一個完整清晰的物理圖像。實施方式要求創(chuàng)造好的學(xué)習(xí)環(huán)境來激發(fā)學(xué)生的興趣以及調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造力。通過有效啟發(fā)學(xué)生的思考，并使其受到科學(xué)精神的感染，達到有效理解和掌握物理概念的目的。
關(guān)鍵詞:
物理學(xué)概念;科學(xué)素質(zhì);科學(xué)精神;教學(xué)方法;教學(xué)效果
物理學(xué)是研究宇宙中存在的各種基本物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運動和相互作用規(guī)律的學(xué)科，是人類認(rèn)識自然和改造自然的工具。大學(xué)開設(shè)的物理基礎(chǔ)課，可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和品質(zhì)，也為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)［1］。物理基本概念用于概括、歸納、表述事物變化的基本規(guī)律，是學(xué)科基礎(chǔ)，對其深入學(xué)習(xí)可培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)的研究方法和思維［2］。
1物理概念教學(xué)的意義
大學(xué)物理通過向?qū)W生傳授基礎(chǔ)物理知識，培養(yǎng)學(xué)生基本的物理思維能力、科學(xué)品質(zhì)以及物理學(xué)研究方法［3］。物理學(xué)概念(包括原理、定理、定律)是針對學(xué)科發(fā)展需要，在實驗和理論基礎(chǔ)上，通過反復(fù)的概括、抽象和歸納得到的，體現(xiàn)了學(xué)科的思維和發(fā)展方向，相應(yīng)的學(xué)習(xí)和掌握至關(guān)重要［2］。
1．1培養(yǎng)解決和分析問題的能力
物理概念是物理學(xué)發(fā)展的支柱，任何一門物理學(xué)分支的發(fā)展都離不開特有物理概念的引入。如力學(xué)的發(fā)展，離不開力、力矩、動量、能量等基本物理概念的支撐。為了描述阻止物體的力，引入摩擦力，根據(jù)物體運動方式不同，又分為滾動和滑動摩擦力;為了研究物體的形變特性，引入了壓力、剪切力等概念［4］。
1．2培養(yǎng)物理學(xué)的辯證和統(tǒng)一研究思維
有些物理概念是矛盾的結(jié)合體，如光的本質(zhì)，即“波粒二象性”，對其認(rèn)識一波三折。最早笛卡爾、牛頓的微粒學(xué)說，成功解釋了光的直線傳播現(xiàn)象。波動學(xué)說起源于胡克，認(rèn)為光是類似水波振動，惠更斯提出光是縱波?！芭ｎD環(huán)”體現(xiàn)了光的波動性，卻以微粒和以太進行解釋。隨著托馬斯•楊干涉、菲涅耳衍射、麥克斯韋電磁場理論研究，以及赫茲(Hertz)對光的電磁波本質(zhì)實驗證明，人們逐步接受了光的波動性。直到19世紀(jì)末，在光電效應(yīng)研究基礎(chǔ)上，愛因斯坦提出了光的“波粒二象性”［5］，為新學(xué)說奠定了基礎(chǔ)，如康普頓效應(yīng)，德布羅意物質(zhì)波、測不準(zhǔn)原理、薛定諤波動方程等。
1．3培養(yǎng)融會貫通、觸類旁通能力
很多物理概念會經(jīng)歷提出、實驗或理論證實，逐步推廣和深化，甚至擴展到其他領(lǐng)域的過程。這說明該概念的思維反映事物本質(zhì)，精確描述了對象特征。如熱學(xué)里“熵”概念，最先由克勞修斯(Clausius)基于描述熱機循環(huán)狀態(tài)的需要而提出，后來分子運動論將其解釋為不可逆熱力學(xué)過程是趨向于概論增加的態(tài)變化(波耳茲曼熵)。經(jīng)過多年沉淀，又被控制論、數(shù)論、概率論、生命科學(xué)、天體物理等領(lǐng)域引入并應(yīng)用，說明其思維方式被認(rèn)同［6］。教學(xué)中可以把熵作為專題進行講解，從不同學(xué)科集中闡述物理思維。
2物理概念教學(xué)的方法
大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)目的如下:
1)通過掌握基礎(chǔ)物理知識，為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)知識打好基礎(chǔ);
2)全面了解物理學(xué)研究方法、基本概念、物理圖像以及歷史淵源、發(fā)展等;
3)培養(yǎng)和提高大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、思想、品質(zhì)、精神等，通過了解科學(xué)發(fā)展的曲折和艱辛，科學(xué)研究的合作和樂趣等，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法、求真務(wù)實的科學(xué)品格，使其初步具備科學(xué)研究能力［1，7］。下面結(jié)合物理學(xué)特點以及教育理論和實踐，對物理概念教學(xué)方法進行探討。
2．1引入物理概念背景的教育需求
介紹物理學(xué)概念背景幫助學(xué)生充分理解概念引入的意義和作用。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生進行自我思考，如:若你們在此背景下引入新概念，應(yīng)該采用什么概念來描述物質(zhì)特性或規(guī)律，它與現(xiàn)有概念相比有哪些優(yōu)缺點?通過學(xué)生的深入思考和討論，使其充分認(rèn)識和理解所引物理學(xué)概念的意義和重要性。這也是啟發(fā)式教學(xué)的常用方式［8］。如講解微粒比表面時，根據(jù)背景提問:對于一個物體而言，表面原子存在大量斷鍵而很不穩(wěn)定，表現(xiàn)為較強活性，是不是體積越大活性越強?通過討論發(fā)現(xiàn)單純的體積特征不合理，體積越大，內(nèi)部包含原子數(shù)越多。進一步提問:如何描述微?；钚裕⑦M行相應(yīng)對比?這會激發(fā)學(xué)生的興趣，出現(xiàn)類似單位質(zhì)量的物質(zhì)表面等答案。最后，指出微觀粒子的尺寸效應(yīng)最為重要，引出單位體積的表面積概念，即比表面積。
2．2講清物理概念的本質(zhì)內(nèi)涵和外延物理概念的發(fā)展
體現(xiàn)在內(nèi)涵不斷豐富和外延在不同領(lǐng)域的擴展。溫度概念的發(fā)展就體現(xiàn)了內(nèi)涵的豐富，從表征“環(huán)境的冷熱程度”到“分子平均平動動能的量度”，再到“物體內(nèi)部分子的無規(guī)則熱運動劇烈程度”，最后推廣到“粒子集居數(shù)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象”，也就是“系統(tǒng)處于總能量高于平均能量的狀態(tài)”，并提出負(fù)溫度的概念。折射率的概念則體現(xiàn)了其外延的擴展，最初表征不同材料之間的偏折，后表征傳播速度。其實光傳輸?shù)乃俣葲Q定于材料原子之間電場的大小，也體現(xiàn)了原子結(jié)合力的高低，所以所承載的外延信息很多，包括光學(xué)、原子物理以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)等不同學(xué)科。一些物理學(xué)概念是聯(lián)系不同領(lǐng)域的紐帶，如阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，對其內(nèi)涵的理解比單純數(shù)值更有意義。
2．3循序漸進和系統(tǒng)性的教學(xué)
有些概念貫穿于整個物理學(xué)體系中，需要多學(xué)科的共同學(xué)習(xí)才能深入和系統(tǒng)地認(rèn)識。以物理學(xué)中極其重要的“場”的概念為例，最先由法拉第(Faraday)基于電磁相互作用的超距觀點提出并進行直觀描述;隨后麥克斯韋從數(shù)學(xué)上推導(dǎo)了電場和磁場強度的波動方程，深刻地闡述了電磁場能量的分布［9］;列別捷夫(Lebedev)通過對光壓的觀測證明了電磁場動量特性;愛因斯坦狹義相對論的創(chuàng)立，證明場是物質(zhì)存在的一種形式，具有能量、動量和質(zhì)量;量子力學(xué)體現(xiàn)了場的“波粒二象性”;電磁場量子理論證明光子是電磁場的基本微粒，可與正負(fù)電子對相互轉(zhuǎn)化，具有實物轉(zhuǎn)化性，豐富了場的物理本質(zhì)和內(nèi)涵［10］?！皥觥痹陔姶艑W(xué)、力學(xué)、相對論、量子力學(xué)等領(lǐng)域都有體現(xiàn)。教學(xué)中要從“場”的基本特性、規(guī)律和共性出發(fā)，逐步深入:最初通過力學(xué)中重力(萬有引力)引入重力場強、重力勢能(引力場強、引力勢函數(shù))，初步建立場的概念;電磁學(xué)或電動力學(xué)則通過電荷庫侖力場引入庫侖場強和庫侖勢，通過場矢量的通量分析和環(huán)流分析分別得到高斯定理和安培環(huán)路定理;相對論和量子力學(xué)通過波函數(shù)分析進一步加深對場的理解。
2．4引入必要的物理學(xué)史教育
物理學(xué)的發(fā)展過程是科學(xué)家為了解決自然界遇到的新問題而不斷探索的過程，所提物理概念是對所描述對象的高度概括［11］。新概念的提出、完善和修正需要科學(xué)檢驗和論證，錯誤的被或修正，正確的被采用或推廣，這體現(xiàn)了物理學(xué)思維方式。結(jié)合物理學(xué)史，對成功或失敗的物理概念進行分析和對比，有助于培養(yǎng)學(xué)生理性思維。成功實例:原子物理中“紫外災(zāi)難”催生了普朗克(planck)的量子概念，后來愛因斯坦的光量子說，成功地解釋了光電效應(yīng)，開啟了量子力學(xué)新篇章;描述基本粒子單元的夸克(quark)概念，被逐漸證實。失敗實例:描述光傳輸?shù)摹耙蕴备拍畋粚嶒灧穸ā．?dāng)前還有很多概念亟待進一步論證，波爾(Bohr)與愛因斯坦關(guān)于量子力學(xué)的著名論戰(zhàn)就是一個很好的證明。這可以培養(yǎng)學(xué)生思辨的習(xí)慣、求實的精神和相互包容的優(yōu)良品質(zhì)。
2．5構(gòu)建清晰物理圖像
很多概念的提出都基于不同的研究思路和思維，需要建立完整清晰的物理圖像再現(xiàn)其物理思維和描述意義［12］。以麥克斯韋方程組為例，它體現(xiàn)了電磁學(xué)基本研究思路:對電場和磁場進行曲面和曲線積分，得到相應(yīng)的源。學(xué)科適用范圍體現(xiàn)了不同思維，如電磁學(xué)規(guī)律是基于宏觀的分析，量子力學(xué)是處理微觀世界的規(guī)律，具有完全不同的研究思路和適用范圍。以電磁波發(fā)射為例，電動力學(xué)基于LC振蕩，量子力學(xué)電子躍遷。對比講解對構(gòu)建知識體系和正確應(yīng)用很有益。形象化表述是構(gòu)建物理圖像的主要方法之一，如在光學(xué)中講述菲尼爾圓孔衍射的光強空間分布規(guī)律時，可以采用半波帶法、矢量圖解法等進行分解，達到獲得清晰物理圖像的目的［13］。加強實驗教學(xué)有助于構(gòu)建物理圖像，可分為重建性和探究性，通過實驗再現(xiàn)物理知識或根據(jù)預(yù)設(shè)要求通過實驗得到結(jié)果。
3教學(xué)措施和效果
為了有效開展物理概念教學(xué)，我們對教學(xué)方法進行了改革，主要涉及到:分組討論式教學(xué)、改革考試方式、推行非標(biāo)準(zhǔn)化答案、重建基本概念、推薦內(nèi)容豐富的教材和參考書、加強實驗教學(xué)等。分組討論式教學(xué)是創(chuàng)造機會使學(xué)生對物理概念的提出背景、必要性、可以解決的問題進行深入討論，在爭論中增強對概念本質(zhì)的認(rèn)識。典型問題有:物理概念需求背景、自我設(shè)想和構(gòu)建、解決問題程度和預(yù)期目標(biāo)、現(xiàn)有物理概念對比等。通過以上教學(xué)，學(xué)生在考試中對基本概念的描述正確率大大增加，平均得分率由72%提高到83%。非標(biāo)準(zhǔn)化答案旨在鍛煉學(xué)生想象力和發(fā)散性思維，圍繞物理概念進行問題設(shè)計，采用多種表述方式進行分析。采用撰寫論文形式進行考試，要求學(xué)生通過文獻查詢、收集信息等方式來闡述物理概念的內(nèi)涵和外延等，全面鍛煉學(xué)生能力:信息查詢、歸納總結(jié)以及寫作表述能力等?？荚嚦煽儽戎赜稍瓉淼?5%增加到30%，更能體現(xiàn)學(xué)生能力水平。隨著學(xué)習(xí)不斷深入，需要通過擴展物理概念的內(nèi)涵或外延對新事物及其特性規(guī)律進行描述。如隨著激光光強的增加，對材料的光電離會由單光子電離擴展到多光子電離，由線性光學(xué)擴展到非線性光學(xué)以及激光等離子體物理［14］。推薦內(nèi)容豐富的教材和參考書也是一種很好的方式。如原子物理教學(xué)中可推薦楊福家的《原子物理學(xué)》［15］，該書圖文并茂，有很多經(jīng)典故事，同時設(shè)計了很多啟發(fā)式問題，使用者反映良好。光學(xué)教學(xué)中可推薦馮國英、周壽桓編寫的《波動光學(xué)》［16］，該書內(nèi)容豐富，主要物理概念和定律后面附有Matlab應(yīng)用實例，有利于學(xué)生學(xué)以致用和形象化理解物理概念。另外，美國學(xué)者ArtHobson編寫的《物理學(xué)的概念與文化素養(yǎng)》等，都能為物理學(xué)概念的學(xué)習(xí)提供很好的參考。
4結(jié)語
物理學(xué)概念是物理學(xué)發(fā)展和前進的基石，體現(xiàn)了研究過程中遇到的新問題，反映了為了解決問題提出的新思維和方法，表征了物理學(xué)發(fā)展的趨勢和方向。物理學(xué)概念學(xué)習(xí)主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)知識的掌握、科學(xué)品質(zhì)和精神的培養(yǎng)、科學(xué)素質(zhì)的鍛煉等方面。從教學(xué)方法上需要從構(gòu)建物理圖像出發(fā)，結(jié)合物理學(xué)史的引入，激發(fā)學(xué)生主動性，達到全面掌握物理概念內(nèi)涵和外延的目的。具體實施方式上，可以結(jié)合考試改革、非標(biāo)準(zhǔn)化答案、推薦優(yōu)秀教材等來實現(xiàn)。
參考文獻:
［1］包景東．理論物理教學(xué)應(yīng)在培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力上發(fā)揮作用［J］．大學(xué)物理，2014，33(1):1－5．
［2］張玉峰，郭玉英．圍繞學(xué)科核心概念建構(gòu)物理概念的若干思考［J］．課程•教材•教法，2015，5(35):99－102．
［3］秦吉紅，梁穎．在大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)加強科學(xué)素養(yǎng)的案例剖析:紀(jì)念黃祖洽先生［J］．大學(xué)物理，2015，34(2):15－18．
［4］喬通．科學(xué)教育中重要概念教學(xué)的國際比較研究:以“力學(xué)”概念教學(xué)為例［J］．全球教育展望，2015，5(44):118－124.
［5］甘永超．波粒二象性研究中的歷史學(xué)與方法論思考［J］．湖北大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版)，2002，29(3):90－95．
［6］孫會娟．熵原理及其在生命和社會發(fā)展中的應(yīng)用［J］．北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，21(3):1－4．
［7］濮春英，周大偉．大學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)［J］．南陽師范學(xué)院學(xué)報，2014，13(3):47－48．
［8］吳波．物理概念教學(xué)的改革與發(fā)展研究［J］．上饒師范學(xué)院學(xué)報，2003，23(6):23－28．
［9］楊振寧，汪忠．麥克斯韋方程和規(guī)范理論的觀念起源［J］．物理，2014，43(12):780－786．
［10］雷蒙德•塞爾維，克萊門特•摩西．近代物理學(xué)［M］．3版．北京:清華大學(xué)出版社，2008:65－106．
［11］申先甲，李艷平，劉樹勇，等．談?wù)勎锢韺W(xué)史在素質(zhì)教育中的作用［J］．大學(xué)物理，2000，19(11):36－40．
［12］李明．對加強和改進大學(xué)物理教學(xué)中多媒體技術(shù)的探討［J］．大學(xué)物理，2005，24(12):48－50．
［13］吳穎，徐恩生，羅宏超．振幅矢量法與半波帶法分析光柵衍射的比較［J］．沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2005，22(1):70－73．
［15］楊福家．原子物理學(xué)［M］．2版．北京:高等教育出版社，1985:218－219．
一、應(yīng)急通信概述
現(xiàn)代意義提及的應(yīng)急通信，通常指的是發(fā)生由自然或人為引起的突發(fā)性緊急狀況，或者舉行重要集會、會議以及節(jié)假日等通信需求驟然增加的情況下，調(diào)動通信資源，完成救援保障、大規(guī)模的緊急救助以及必要通信所需要的技術(shù)手段或者方法。應(yīng)急通信本身具有如下特點：（1）通信的臨時性；（2）時間的突發(fā)性；（3）地點及容量的不確定性；（4）地理環(huán)境的復(fù)雜性；（5）業(yè)務(wù)的多樣化；（6）現(xiàn)場應(yīng)用的高度自主性等。就應(yīng)急通信的特點來說，應(yīng)急通信設(shè)備應(yīng)能自成體系，不依賴于公網(wǎng)，才能更好的進行應(yīng)急保障。應(yīng)急通信系統(tǒng)在搭建時，也要求裝備便于攜帶、電源自備、快速組網(wǎng)、功耗小、業(yè)務(wù)涵蓋音視頻及數(shù)據(jù)傳輸、性能優(yōu)良等特點。目前，從總體技術(shù)層面劃分，應(yīng)急通信分為有線和無線兩種方式。無線應(yīng)急通信仍然是以電磁波傳輸信息，是目前有效的傳輸手段。
二、《應(yīng)急通信系統(tǒng)組建與運維》課程建設(shè)背景
高等職業(yè)教育主要以適應(yīng)社會需要為目的，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線來設(shè)計學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案，高等職業(yè)教育畢業(yè)生應(yīng)具有專業(yè)理論知識適中有發(fā)展性、專業(yè)技術(shù)應(yīng)用操作能力強等特點，本著應(yīng)用為目的來創(chuàng)建課程及教學(xué)內(nèi)容體系。四川郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為通信類高職院校唯一一個國家骨干高職院校，在財政部、教育部組織的驗收中獲“優(yōu)秀”，也是中國人民定向培養(yǎng)直招士官試點院校，中國人民武裝警察部隊定向培養(yǎng)直招士官培養(yǎng)院校，承擔(dān)著重要的通信類高職人才培養(yǎng)任務(wù)。校內(nèi)建有應(yīng)急通信實驗室，同時建有移動通信類各種實訓(xùn)室，涵蓋2/3/4G及優(yōu)化等方面。應(yīng)急通信實驗室建設(shè)涵蓋了應(yīng)急調(diào)度指揮子系統(tǒng)、衛(wèi)星通信子系統(tǒng)、微波通信子系統(tǒng)、短波通信子系統(tǒng)及無線網(wǎng)子系統(tǒng)等。架構(gòu)如圖1所示。與實驗室配套的專業(yè)課程《應(yīng)急通信系統(tǒng)組建與運維》的設(shè)置，也走在了高職院校前列，為培養(yǎng)應(yīng)急通信技能型人才做出了前瞻性的實踐。
三、《應(yīng)急通信系統(tǒng)組建與運維》一體化課程建設(shè)思路及措施
《應(yīng)急通信系統(tǒng)組建與運維》課程的設(shè)置，是通信類專業(yè)、士官生培養(yǎng)必不可少的。這門課程對理論和實踐方面要求都比較高，前續(xù)需要學(xué)習(xí)《數(shù)字通信原理》這樣的專業(yè)課，同時在前序課程中，經(jīng)過大量的練習(xí)，提高自己在實踐技能方面的操作水平。
1、課程建設(shè)思路《應(yīng)急通信系統(tǒng)組建與運維》設(shè)置為通信類專業(yè)的專業(yè)限選課，為教學(xué)做一體化的課程，以項目制為導(dǎo)向，實施主講負(fù)責(zé)制，教師不僅講授理論，還要帶領(lǐng)學(xué)生實訓(xùn)，完成項目。課程著重技術(shù)應(yīng)用與實踐，以培養(yǎng)學(xué)生組建及維護應(yīng)急通信系統(tǒng)為主要目的。
2、課程教學(xué)對象《應(yīng)急通信系統(tǒng)組建與運維》課程教學(xué)對象為大二、大三年級的通信類專業(yè)、學(xué)生、士官生。每班限選人數(shù)為40~45人。
3、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置《應(yīng)急通信系統(tǒng)組建與運維》課程教學(xué)內(nèi)容分為三大模塊，基本素質(zhì)模塊、專業(yè)技能模塊及專業(yè)擴展模塊?；舅刭|(zhì)模塊為應(yīng)急通信系統(tǒng)原理，主要介紹應(yīng)急通信常用手段、系統(tǒng)組成，以及電源、衛(wèi)星通信、短波通信、集群通信、微波通信等原理。專業(yè)技能模塊為應(yīng)急通信系統(tǒng)組建，主要介紹應(yīng)急通信系統(tǒng)各子系統(tǒng)設(shè)備及其搭建與維護，除了專業(yè)知識教學(xué)外，該部分還穿插有各手段的實訓(xùn)課程。專業(yè)擴展模塊，設(shè)置有模擬場景下的多個系統(tǒng)的搭建、聯(lián)動等項目。整個教學(xué)內(nèi)容以任務(wù)引領(lǐng)為主線，將原理、設(shè)備及操作契合在一起。在完成該課程的學(xué)習(xí)后，學(xué)生能掌握應(yīng)急通信系統(tǒng)的各部分原理，熟悉各子系統(tǒng)常用設(shè)備的操作使用，熟悉一定的應(yīng)急組織預(yù)案，為日后走上應(yīng)急相關(guān)崗位打下基礎(chǔ)。課程內(nèi)容設(shè)置如表1所示。
4、課程教學(xué)模式該課程教學(xué)開展在多媒體教室、應(yīng)急通信實驗室內(nèi)或者室外的調(diào)度場地上。采取以任務(wù)引領(lǐng)型的教學(xué)做一體的教學(xué)方式，所有理論教學(xué)均為實踐打基礎(chǔ)，以實踐需要來加入理論教學(xué)。該模式下，將工作任務(wù)引入為中心，從而選擇與組織課堂教學(xué)。應(yīng)急通信課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，是整個課程的重要載體，設(shè)計時滿足幾個要求：（1）內(nèi)容要具有項目形式：項目的規(guī)?？纱罂尚。粋€大項目，也可以包含多個小任務(wù)和項目。如：“運動會場景下的系統(tǒng)對接與調(diào)測”這個項目，就可以包含“衛(wèi)星通信系統(tǒng)搭建”、“調(diào)度與其余子系統(tǒng)的對接”及“調(diào)度與保障的實現(xiàn)”這樣三個小任務(wù)。（2）要有專業(yè)知識及技術(shù)含量：既然該課程還是一門專業(yè)課，那就必須把相關(guān)原理類專業(yè)知識的傳授作為重要目的，將技能的訓(xùn)練作為主要目的。在教學(xué)課時中把專業(yè)知識及技能訓(xùn)練系統(tǒng)的整合在一起，將應(yīng)急通信類知識及設(shè)備操作技能進行循序漸進的設(shè)置。（3）設(shè)計合適的教學(xué)時長：應(yīng)急通信類設(shè)備的搬運、組裝及操作占用的時間較長，每個任務(wù)應(yīng)設(shè)計合理的教學(xué)課時。按照教學(xué)的一般規(guī)律，小任務(wù)時長在2~4個課時。（4）教學(xué)中要設(shè)置障礙：教師可以在課程教學(xué)中對設(shè)備設(shè)置障礙，采用解決問題的引導(dǎo)方式，這是一個非常有效的方法。在錯誤和失敗中實現(xiàn)進步，這正是用到了這一學(xué)習(xí)規(guī)律的非常重要的功能。實際場景中，設(shè)備在復(fù)雜的環(huán)境中經(jīng)過顛簸運輸，可能會出現(xiàn)障礙。引導(dǎo)學(xué)生在實踐過程中排除之，不僅使課程貼近現(xiàn)實環(huán)境，也可以提高其綜合能力。（5）團隊式的教學(xué)：集體學(xué)習(xí)的方法可以通過學(xué)生的合作、溝通來提高效率，培養(yǎng)其在特殊環(huán)境下的應(yīng)急協(xié)作精神和溝通能力。（6）教學(xué)方式應(yīng)當(dāng)靈活：不同的場景下，教師可采取不同的教學(xué)方式。如先講后練、邊講邊練、部分講部分練或以練代講后總結(jié)點評等多種形式。不管哪種，重要的是要讓學(xué)生掌握系統(tǒng)原理、搭建及排障技能。
5、課程考核體系課程的考核分為三部分：項目完成考核、論文考核、平時考核。（1）項目考核：項目考核占比60%，課程設(shè)置了六個項目，每個占比10%。考核側(cè)重于學(xué)生的設(shè)備安裝、系統(tǒng)對接能力及項目報告三方面。選擇項目考核為主，是適應(yīng)一體化教學(xué)的隨時考、項目中考試、考試中實踐的方式，不再期末集中考試。（2）論文考核：論文考核占比30%，由于課程期末不進行期末集中考試，在課程結(jié)束時采用課程論文的方式來考察學(xué)生對于應(yīng)急通信該門課程的掌握程度。期末論文以應(yīng)用為主，要求學(xué)生以某一場景為例，按照課堂所學(xué)知識來組建應(yīng)急系統(tǒng)方案，繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，完成多種業(yè)務(wù)的傳輸?shù)?。其中，論文有固定的格式模板，學(xué)生必須按照格式完成。該部分考核除了考察了學(xué)生的知識掌握，還考察了學(xué)生的計算機應(yīng)用能力等。（3）平時考核：平時考核占比10%，主要是考勤及課堂表現(xiàn)。
6、能力培養(yǎng)目標(biāo)在進行該課程學(xué)習(xí)以后，學(xué)生可以培養(yǎng)出以下能力：（1）特殊場景下的團隊協(xié)作能力：應(yīng)急系統(tǒng)搭建時，需要團隊的協(xié)作，實際工作當(dāng)中也迫切需要這種能力。課程教學(xué)當(dāng)中，教師對學(xué)生進行分組，按組對設(shè)備進行不同的搬運、組裝、調(diào)試及維護等操作，大大提升了學(xué)生的自主協(xié)作能力。（2）應(yīng)急通信系統(tǒng)的組建能力：課程設(shè)置的專業(yè)教學(xué)模塊內(nèi)容涵蓋應(yīng)急通信的常用手段及設(shè)備，學(xué)生學(xué)習(xí)后可以自行組裝子系統(tǒng)，完成業(yè)務(wù)傳輸，獲得系統(tǒng)組建能力。（3）應(yīng)急通信系統(tǒng)的維護能力：在系統(tǒng)組建的過程中，教師會設(shè)置多種障礙，學(xué)生要想實現(xiàn)相應(yīng)的功能，需要對問題現(xiàn)象進行分析，排除故障，實現(xiàn)正常通信，獲得相應(yīng)的維護能力，保證設(shè)備的正常運行。（4）初步方案寫作能力：學(xué)生的期末論文要求制定具體的方案，完成論文，從而能夠在前期課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，獲得方案的寫作能力。
四、效果總結(jié)及問題改進
經(jīng)過校內(nèi)實施，不同專業(yè)、不同班級的學(xué)生，積極性很高，興趣很強，由被動接受變?yōu)橹鲃忧笾?，課堂氣氛活躍，教學(xué)效果顯著，較難的專業(yè)知識掌握也變得容易。本人在教學(xué)實施過程中進行了總結(jié)和經(jīng)驗提煉，發(fā)現(xiàn)了如下問題：
1、應(yīng)急通信大型實訓(xùn)時，由于多個系統(tǒng)對接，所處室內(nèi)室外場景較多，調(diào)度點分散，教師課堂控制力被弱化；
2、課程所需的專業(yè)知識跨度較大，課堂時間有限，學(xué)生需課后主動大量學(xué)習(xí)：
3、因從事過應(yīng)急通信的教師較少，教師隊伍需要較多強化培訓(xùn)。針對第一個問題，筆者本人在在第一、二個場地較為集中的項目實施時，注意觀察學(xué)生的主動性傾向，選取他們?yōu)閳F隊負(fù)責(zé)人，加上調(diào)度系統(tǒng)的大屏幕分屏調(diào)度、對講系統(tǒng)的通話，從而實現(xiàn)了對團隊的控制，團隊成員的控制則交由團隊負(fù)責(zé)人處理，較好的解決了第一個問題。其余問題將在課程的實施中持續(xù)改進。
[關(guān)鍵詞]多媒體教室；擴聲系統(tǒng)；藍牙技術(shù)；
[中圖分類號]G40-057 [文獻標(biāo)識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）03-0059-05 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.03.012
隨著國家對教育投入的不斷增大，利用多媒體設(shè)備開展教學(xué)活動已經(jīng)成為當(dāng)前日常教學(xué)的必要手段，在開展教學(xué)活動時，語音擴聲設(shè)備的重要性是不容置疑的，其穩(wěn)定性、抗干擾性、音質(zhì)的優(yōu)劣是影響教學(xué)活動正常開展的重要因素，擴聲系統(tǒng)已經(jīng)成為多媒體教室設(shè)備的重要組成部分，本文僅對教室的擴聲系統(tǒng)技術(shù)、發(fā)展、使用、管理進行論述。
一.多媒體教室擴聲系統(tǒng)發(fā)展歷程
高校的電化教學(xué)教室大都始建于1978年，當(dāng)時的電化教學(xué)教室主要設(shè)備包括：幻燈機、透射式投影儀、彩色電視機和音頻擴聲系統(tǒng)。
擴聲系統(tǒng)作為多媒體教室設(shè)備的重要組成部分約經(jīng)歷了四個時期：
1.第一個時期：20世紀(jì)80年代初至90年初中期，
教室的擴聲系統(tǒng)主要以手持動圈話筒、V段無線話筒為主，為配合教學(xué)工作的擴展，少量單位配備移動式無線話筒，供教師臨時借用。
這個時期擴聲系統(tǒng)采用手持動圈有線話筒，和V段無線話筒。采用手持動圈式話筒授課，受話筒線長度的制約，老師的活動范圍小，妨礙老師講課時的利用肢體語言與學(xué)生互動，而使用無線話筒雖然可以隨意走動，但其使用手續(xù)繁瑣、電池消耗大、頻點少等弊端制約了V段無線話筒的推廣使用。
2.第二個時期：20世紀(jì)90年中期至2004年左右
學(xué)校普遍使用界面式話筒和U段無線話筒。盡管排除了話筒線的制約，加大了老師的活動范圍，但擴聲系統(tǒng)產(chǎn)生的嘯叫一直無法得到解決。
3.第三個時期：2004年左右至2010年
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，為解決教室擴聲系統(tǒng)產(chǎn)生的嘯叫問題，科研人員研發(fā)了移頻功放。在這里有必要簡單闡述一下擴聲系統(tǒng)產(chǎn)生嘯叫的原因和移頻功放的基本工作原理。
音頻功率放大器產(chǎn)生嘯叫的因素有二，一是反饋同相位，也就是當(dāng)揚聲器輸出為正向位時，反饋到話筒的音頻相位也為正。二是只有當(dāng)音頻振幅足夠大時，才會產(chǎn)生嘯叫。這是音頻功率放大器產(chǎn)生嘯叫的兩個原因。這兩個原因缺少一個都不會產(chǎn)生嘯叫。
我們知道，界面式話筒在拾音過程中除了拾取直達聲外，也拾取了從各個界面來的反射聲，直達聲和反射聲的疊加導(dǎo)致相位不同，在某些頻段出現(xiàn)周期性峰谷，滿足產(chǎn)生嘯叫的兩個條件，極易產(chǎn)生嘯叫。
移頻功放，顧名思義，移頻就是移動頻率，移頻功放正是基于通過改變輸入音頻信號的頻率來不斷回避嘯叫點。舉例說明，輸入一個1000Hz信號時，當(dāng)正方向移頻3-8Hz時，移頻器將會輸出一個1003-1008Hz的信號：當(dāng)反方向移頻3-8Hz時，移頻器將會輸出一個997-992Hz的信號。移頻的目的是保證輸出的信號相位與反饋相位不一致，從而破壞嘯叫條件之一——相位條件。
采用移頻方式雖然可以防止界面話筒引起的嘯叫，解決電池消耗量大的問題，然而，由于移頻技術(shù)的應(yīng)用，使擴聲系統(tǒng)的音質(zhì)大打折扣，在教師講課過程中，每句話的末尾由于采用移頻技術(shù)帶來的所謂的“金屬撞擊聲”，使語音變調(diào)。
移頻功放主要特點是：
（1）移頻是通過對整個音頻范圍內(nèi)的某些頻段有意失真達到抑制嘯叫之目的；（2）界面話筒拾音對環(huán)境建聲要求比較苛刻，調(diào)整難度大；（3）因界面話筒靈敏度的制約，教師只能在界面話筒附近授課。實踐證明，教師離開界面話筒約4米，就無法達到理想擴音效果。
4第四個時期：2010年至今——紅外無線話筒、2.4G無線擴聲與藍牙技術(shù)的應(yīng)用
紅外無線話筒是以紅外光作為聲音信號的載體，實現(xiàn)發(fā)射、接收的無線擴音系統(tǒng)?；驹砼c普通射頻系統(tǒng)類似。紅外線話筒工作頻率在3G以上，抗干擾能力強。但價格較昂貴，未能得到普及。
2.4Ghz無線話筒工作頻率范圍是2.405GHz-2.485GHz之間，故稱之為2.4G無線技術(shù)。2.4GHz無線傳輸技術(shù)采用的是自定義傳輸協(xié)議，因此制造成本較低。其中藍牙無線話筒的問世與推廣使用，使課堂使用無線擴聲系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用達到。
二.V段、U段、紅外、2.4G、藍牙四種無線擴聲技術(shù)比較
1.VHF無線話筒，簡稱V段無線話筒
V段無線話筒工作頻率范圍是30MHz-300MHz。國內(nèi)準(zhǔn)許使用的頻率范圍為169MHz-230MHz，共有61MHz頻點。其與電視6-12頻道所占用的頻率范圍相同。
V段無線話筒使用的61MHz頻點，細分為A、B、C三個波段，即：
VHF（A）為169MHz-185MHz；
VHF（B）為185 MHz-200 MHz；
VHF（C）為200 MHz-230 MHz。
V段無線話筒的工作頻率范圍的傳輸特點是：電磁波除直接輻射外，電磁波能量還具有繞射特性，因此在同樣的發(fā)射功率和傳播條件下，傳輸距離可更遠。
V段無線話筒主要缺點：
（1）易受其他系統(tǒng)干擾：因V段無線話筒工作頻率與6-12電視頻道節(jié)目發(fā)射到空中電磁波、呼叫站和無線電話的工作頻率相同，極易受到其它電波的干擾。
（2）天線尺寸較大：VHF波長為10m-1m，稱為“米波”。天線長度較長，不適合安裝在多媒體機柜中。
V段無線話筒一般使用5號干電池或9V積層干電池，因其功耗大，幾乎需要每天更換一次電池，耗材成本高，電池消耗量大，易造成環(huán)境污染。
（3）V段無線話筒采用固定頻點，發(fā)射機和接收機只能配對使用，一間教室對應(yīng)一只話筒。因頻率資源有限，相互干擾。增大管理人員工作量。且有些無線話筒工作頻率在50MHz左右，受到無線電管理委員會有關(guān)規(guī)定的限制，如松下早期生產(chǎn)的WX-710S無線話筒。
（4）故障率高：早期無線話筒的咪頭與發(fā)射機的鏈接為固定焊接式，發(fā)射機話筒線是最容易出現(xiàn)故障的部位，在使用過程中，咪頭與連線之間的連接處、連線與發(fā)射機之間的連接處極易斷線。頻繁更換電池，電池盒蓋及電池簧片容易損壞；另外，話筒若長期不用，電池忘記取出，電池電解液外泄，會腐蝕電池簧片，造成接觸不良，導(dǎo)致發(fā)射機故障。
（5）易串頻：在學(xué)校開展教學(xué)活動時，有時多個教室使用無需話筒，但V段話筒頻率點非常少，多只V段無線話筒同時在一幢樓宇中使用是不可能的。
2.UHF無線話筒；簡稱U段無線話筒
U段無線話筒工作400-870MHz頻段，超過870MHz的頻段較少采用，因為GSM和CDMA手機使用870-960MHz頻段，960MHz以上的頻段繞射能力逐漸變差，所以目前u段無線話筒的工作頻率范圍是740-870MHz。
U段無線話筒主要優(yōu)缺點：
（1）頻點多：U段無線話筒工作中使用更高的頻率范圍，因其工作頻段較寬，故頻點較多，只要調(diào)開頻點，允許更多的話筒在同一樓宇使用。
（2）噪音低：噪音抑制電路與鑒頻電路的設(shè)計更趨合理，接收機噪音低。
（3）保真度高：因通頻帶較寬，故失真度也較低。
（4）電能消耗大：UHF頻段的電磁波是直接輻射的，傳播衰減大，發(fā)射機功耗大。
（5）易串頻：當(dāng)幾十甚至幾百只話筒集中、大規(guī)模使用時，由于U段話筒頻率特性，容易受到高次諧波干擾和鏡像干擾，出現(xiàn)竄擾現(xiàn)象。
（6）管理難度高：U段無線話筒也使用5號堿性電池或9V積層電池，電池消耗量大，使用成本高。若使用堿性充電電池，管理難度大。
（7）故障率高：因其外觀與V段無線話筒相同，故障率也相同。
3.紅外無線話筒
紅外線無線話筒工作頻率一般在3G以上，其工作頻率較普通無線系統(tǒng)工作頻率高很多，不易受到其他頻段設(shè)備的干擾，但如果使用環(huán)境中安裝有紅外攝像頭或等離子平板電視機則不能使用紅外線無線話筒。
紅外線無線話筒是以紅外光作為聲音信號的載體，實現(xiàn)發(fā)射、接收的無線擴音系統(tǒng)?；驹砼c普通射頻系統(tǒng)類似，在無線發(fā)射接收過程中也需要進行聲音信號的調(diào)制與解調(diào)的過程。但紅外線無線話筒的載波為紅外光。
紅外線話筒工作時，需要有基本的反射面，否則信號接收窗將無法接受到信號。因此紅外線無線話筒不適于在開放的環(huán)境下使用（如戶外，面積很大的廳堂等），而在中小型會議室，有相對密閉的環(huán)境，使用效果好（如300座以下教室、KTV包房、小型會議室）。
因為光線具有較強的反射性能，發(fā)射端送出的光信號不需要直接達到接收端，而只要經(jīng)過反射面反射、散射后的光信號到達接收窗口就能確保可靠接收。目前紅外線話筒都采用了多點發(fā)射和多點接收技術(shù)，進一步提高了設(shè)備的可靠性，發(fā)射端向空間各個方向發(fā)射的紅外線信號，經(jīng)各個反射面的反射、散射后，會在相對密封的空間內(nèi)形成一個致密的，看不見的，沒有盲點的光網(wǎng)。因此，紅外無線話筒不會因為空間內(nèi)人的走動，或因發(fā)射端的移動而出現(xiàn)通訊中斷現(xiàn)象，故抗干擾性能強。
但紅外無線話筒制造工藝相對復(fù)雜，制作成本較高，價格較為昂貴，目前市面上的主流產(chǎn)品仍使用5號干電池，發(fā)射機體積較大，但其抗干擾性能、保真度高的特點受到大家的青睞。
4.2.4G無線話筒
2.4GHz無線話筒和藍牙無線話筒都工作在2.405GHz-4GHz頻率之間，但由于它們采用不同的通訊協(xié)議，因此在功能和性能上各有偏重。
（1）2.4G無線話筒
2.4Ghz無線話筒工作頻率范圍是2.405GHz-2.485GHz之間，故稱之為2.4G無線技術(shù)。2.4GHz無線傳輸技術(shù)采用的是自定義傳輸協(xié)議，因此制造成本低，但由于該頻段是公共設(shè)施使用頻段，社會上大量的無線設(shè)備均使用這個頻段，如WIFI、藍牙、ZIGBEE雙向無線通訊技術(shù)等。這些設(shè)備在改造時會直接干擾2.4G無線話筒的通話質(zhì)量。在使用過程中，會出現(xiàn)堵塞、掉頻、鎖相不穩(wěn)等現(xiàn)象，故在較大規(guī)模的學(xué)校中不建議推廣使用。
通常，2.4G無線話筒使用鋰電池，為節(jié)約后期使用成本打下了堅實的基礎(chǔ)。但由于生產(chǎn)廠商不同，2.4G無線話筒的通訊頻點略有差異，一般在40-48個通訊頻點之間，可以滿足一般學(xué)校教學(xué)需求。
（2）藍牙無線話筒
藍牙無線話筒使用通訊協(xié)議與普通2.4G通訊技術(shù)使用的通訊協(xié)議不同，它除了傳輸音頻信號之外，還要兼顧系統(tǒng)本身的通訊。為了保證一對發(fā)射機與接收機通訊工作的暢通無阻，不受其他發(fā)射機的干擾，藍牙技術(shù)需要將一部分帶寬用于接收與發(fā)射之間系統(tǒng)本身的通訊。而2.4GHz無線傳輸技術(shù)采用的自定義傳輸協(xié)議。故其成本較低。
一般藍牙設(shè)備的通信距離是10m，通信速率為1Mbps。采用跳頻（AFH）、擴頻（FHSS）技術(shù)，共有79個信道，每個信道占用1MHz帶寬，信號不斷以1600Hz的速率在79個調(diào)頻點問隨機跳躍。
藍牙設(shè)備一般工作在2400MHz的ISM頻段。ISM的含義是工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)的首字母縮寫，起始頻率為2402MHz，終止頻率為2480MHz，并低端設(shè)置了2MHz的保護頻段，高端設(shè)置了3.5MHz的保護頻段。
為了避免相互干擾，藍牙采用了自適應(yīng)跳頻AFH（Adaptive Frequency Hopping）、功率控制、LBT（Listen Before Talk）等獨特的技術(shù)措施，避免相互沖突。
藍牙無線話筒特點：
（1）任意匹配，自動對頻
發(fā)射機和接收機均無須設(shè)置頻點，當(dāng)發(fā)射機與接收機供電電路接通時，發(fā)射機與接收機自動對頻，發(fā)射機關(guān)機后，通訊結(jié)束，當(dāng)另一臺發(fā)射機開機后，重新開始對頻，故稱之為任意匹配，做到全部發(fā)射機與接收機通用，產(chǎn)品應(yīng)用、設(shè)備管理和設(shè)備維護簡單方便。
（2）采用CVC回聲、噪聲抑制技術(shù)音質(zhì)清晰
藍牙無線話筒為提高音質(zhì)質(zhì)量，采用了CVC回聲與噪音消除技術(shù)，該技術(shù)可以自動偵測語音環(huán)境。通過獨特的信號提取、分離技術(shù)將噪音中的語音信號提取出來，使教室中的擴聲系統(tǒng)能夠收聽或發(fā)送更加清晰的語音，實現(xiàn)完美音質(zhì)信號采集及信號還原。
（3）無串?dāng)_，抗干擾
藍牙無線話筒采用的通訊技術(shù)，具有辯識碼、數(shù)據(jù)重傳、錯誤更正，動態(tài)數(shù)據(jù)長度調(diào)整等雙向智能功能：系統(tǒng)通過藍牙特有的跳頻和鎖頻技術(shù)，使得藍牙無線話筒不存在串頻干擾等現(xiàn)象。即兩只藍牙無線話筒發(fā)射機不能在同一教室使用，兩只藍牙無線話筒的發(fā)射機中的其中一只先對上頻后，另一只則不能對頻。
藍牙無線話筒為防止微波爐、無繩電話等電子設(shè)備的干擾，以及其他通信設(shè)備的相互干擾，采用了與眾不同的先進技術(shù)。
1）自適應(yīng)跳頻技術(shù)AFH（Adaptive Frequency Hopping）
AFH技術(shù)是對原始藍牙跳頻序列的一種改進，它縮減藍牙設(shè)備跳頻點的數(shù)量，其基本原理是通過分辨出ISM頻段中優(yōu)良和惡化的信道，從而避免使用擾信道，減少受干擾源。當(dāng)藍牙電路進入AFH狀態(tài)后，其跳頻序列可使用的跳頻點N的數(shù)量是動態(tài)變化的，但規(guī)定必須有一個最小值Nmin，即Nmin≤N≤79。
2）跳頻擴頻（FHSS）技術(shù)
跳頻技術(shù)，英文全稱“Frequency-Hopping SpreadSpectrum”，縮寫為FHSS，是無線通訊最常用的擴頻方式之一。跳頻技術(shù)是通過接收機和發(fā)射機無線傳輸信號的載波頻率按照預(yù)定算法或者規(guī)律進行離散變化的通信方式，也就是說，無線通信中使用的載波頻率受偽隨機變化碼的控制而隨機跳變。從通信技術(shù)的實現(xiàn)方式來說，“跳頻技術(shù)”是一種用碼序列進行多頻頻移鍵控的通信方式，也是一種碼控載頻跳變的通信系統(tǒng)。從時域上來看，跳頻信號是一個多頻率的頻移鍵控信號；從頻域上來看，跳頻信號的頻譜是一個寬頻帶上以不等間隔隨機跳變的。其中：跳頻控制器為核心部件，跳頻控制器包括：產(chǎn)生跳頻圖案、同步、自適應(yīng)控制等功能；頻合器在跳頻控制器的控制下合成所需頻率：數(shù)據(jù)終端則對數(shù)據(jù)進行差錯控制。
①內(nèi)置鋰電池，節(jié)能環(huán)保
藍牙無線話筒內(nèi)置環(huán)保無記憶鋰電池，通過Mini-USB接口快速充電，4小時即可充滿；內(nèi)部采用高效電源管理系統(tǒng)，發(fā)射器可連續(xù)使用20小時以上，大幅降低電池成本和環(huán)境污染。
②權(quán)威認(rèn)證，低輻射
目前市場上主流藍牙無線話筒已經(jīng)通過國家權(quán)威部門認(rèn)證，藍牙輻射僅為手機的百分之一；產(chǎn)品擁有國家無線電（SRRC）認(rèn)證證書，為安全低輻射產(chǎn)品。
以上我們討論了各種無線話筒的技術(shù)特點，總結(jié)如表1。
三.藍牙無線擴聲系統(tǒng)的應(yīng)用
隨著藍牙無線話筒技術(shù)的日趨成熟，目前北京已有十余所學(xué)校在多媒體教室安裝了藍牙無線擴聲系統(tǒng)。藍牙無線擴聲系統(tǒng)的安裝使用方法略有差異。
1.設(shè)備選型
新建多媒體教室或改造多媒體教室擴聲系統(tǒng)，擴聲設(shè)備選型工作十分重要，首先應(yīng)確認(rèn)學(xué)校規(guī)模，地面建筑空間各種無線信號的種類與強度；若學(xué)校規(guī)模不大，地面建筑空間各種無線信號的種類少與強度弱，建議采用經(jīng)濟實用的2.4G無線擴聲設(shè)備。如若學(xué)校規(guī)模較大，且建筑空間各種無線信號的種類多與強度大，建議采用便于管理，無串?dāng)_、較經(jīng)濟的藍牙無線擴聲系統(tǒng)。
2.無線擴聲系統(tǒng)的設(shè)備連接
在幾百人甚至上千人的多媒體教學(xué)環(huán)境中，擴聲系統(tǒng)的連接方式、工程施工質(zhì)量的優(yōu)劣顯得十分重要，因此在擴聲系統(tǒng)設(shè)備連接時，有線擴聲話筒與無線擴聲話筒應(yīng)同時并存。當(dāng)無線擴聲話筒正常工作時，有線擴聲話筒處于關(guān)閉狀態(tài)：當(dāng)無線擴聲話筒供電不足或出現(xiàn)故障時，有線擴聲話筒應(yīng)自動啟動，以保證教學(xué)活動的正常開展。
3.無線擴聲系統(tǒng)的管理
無線擴聲系統(tǒng)設(shè)備屬于學(xué)校固定資產(chǎn)，各學(xué)校對無線擴聲系統(tǒng)發(fā)射機的使用、管理方式也各有不同，主要有幾種：
（1）課前領(lǐng)用，課后歸還
無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機由現(xiàn)代教育技術(shù)中心、后勤或教務(wù)部門管理，負(fù)責(zé)無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機充電、清潔、維護等。老師憑證件上課前領(lǐng)用，下課后歸還。這種方式的弊端是管理難度大，教師領(lǐng)用手續(xù)繁瑣，不利于傳染疾病的防控。
（2）開學(xué)初領(lǐng)用，學(xué)期末歸還
無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機現(xiàn)代教育技術(shù)中心或教務(wù)管理，開學(xué)初根據(jù)教室大小、課程安排有選擇的向老師發(fā)放無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機。其他老師如有需要臨時領(lǐng)用。
（3）任課教師人手一只無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機（簡稱一師一麥）
現(xiàn)代教育技術(shù)中心或教務(wù)部門根據(jù)學(xué)校人事處教師名單將無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機發(fā)放到每位授課教師手中，發(fā)放及管理辦法如下：
1）現(xiàn)代教育技術(shù)中心依據(jù)教務(wù)處、人事處給予的教師名單進行發(fā)放；
2）教師下載表格填寫后，領(lǐng)用人需簽名并加蓋所在單位公章，憑工作證領(lǐng)取。
3）教師領(lǐng)用后由本人妥善保管，無線話筒在已安裝無線擴聲系統(tǒng)的多媒體教室均可使用；
4）老師對領(lǐng)用無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機負(fù)責(zé)，人為損壞、丟失應(yīng)照價賠償，自然損壞由現(xiàn)代教育技術(shù)中心負(fù)責(zé)維修。
5）無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機為學(xué)校固定資產(chǎn)，發(fā)射機上的編號是該設(shè)備的編號，教師退休或調(diào)離，需將無線話筒交回現(xiàn)代教育技術(shù)中心。
（4）一師一麥優(yōu)點
1）無需調(diào)整使用方便。無線擴聲系統(tǒng)的發(fā)射機和接收器均無須設(shè)置頻點，自動對頻，任意匹配，全部通用，使得產(chǎn)品應(yīng)用、設(shè)備管理和設(shè)備維護更加簡單方便。
2）關(guān)愛教師健康。做到以人為本，有效地防止傳染性疾病的傳播。發(fā)射功率小，電磁輻射小。
