建設高水平研究生課程電磁檢測技術的思考

[摘 要]電磁檢測技術具有十分寬廣的應用前景，建設高水平的電磁檢測技術研究生課程不僅具有理論教學價值，更有實際應用價值。與國內外相關課程相比，我校電磁檢測技術的知識點更加全面，應用特色也十分鮮明。為了提高該課程的建設水平，可以從建設思路、教學內容、教學模式等方面進行教學研究探討。通過上述方面的改革和建設，爭取使電磁檢測技術成為特色鮮明、理論和實踐并重的一門研究生課程。

[關鍵詞]電磁檢測 研究生 課程建設

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）17-0045-02

一、概述

電磁學是一門理論性和應用性都很強的科學。隨著現代科學技術的發展以及新需求的不斷出現，電磁檢測技術的應用前景將更加廣闊。

首先，在軍事領域，戰場上多數裝備都是具有磁性的，而且難以徹底消除。因此，采用新型高分辨率電磁傳感器可以顯著地提升目標探測能力。其次，在航空航天領域，飛機、航天器等許多先進裝備關鍵部件的檢測也是當前急需解決的問題，電磁無損檢測技術具有靈敏度高、檢測速度快、適用范圍廣、設備成本低等優點，可以實現大多數裝備微小缺陷的檢測，提高裝備保障能力。第三，電磁檢測技術在機械制造、交通運輸、能源系統、特種設備檢測等領域都可以發揮重要作用，對于提高產品質量、保證關鍵設備的安全具有重要意義。因此，電磁檢測技術課程的建設，不但具有理論研究意義，更具有非常重要的實際應用價值，能夠有力地促進儀器科學與技術等學科的人才培養和科學研究工作。

二、課程概況

（一）本課程的基本情況

電磁檢測技術是為我校儀器科學與技術學科研究生開設的一門專業課程。該課程主要教學內容包括：電磁場理論、電量和磁場測量方法、磁信息獲取與應用技術、渦流無損檢測方法等。要求學生通過本課程的學習，掌握電磁檢測的基本理論、電量與磁量的測量方法和典型應用，以及各種電磁無損檢測方法。

經過多年建設，該課程已具有了較為科學合理的教學大綱，知識體系契合儀器科學與技術學科的內涵。在理論教學方面，我們通過對教學大綱的修訂，將一些內容過時或者偏離學科研究方向的知識點刪除，增加了電磁檢測領域的一些國內外的最新研究成果；在實踐教學方面，主要安排了兩項實驗，分別是磁性目標探測和基于新型電磁傳感器的缺陷定量檢測。這兩個實驗要求研究生綜合運用電磁檢測的理論知識和實踐技能，針對實際問題設計方案，并通過實踐對所設計的方案進行檢驗，有利于培養學生的綜合素質；在教學資源建設方面，電子教案和課件已經具備，但還缺乏能夠比較全面地涵蓋以上教學內容的教材。

（二）國內外相關課程概況

在國內，南昌航空大學開設了電磁檢測技術本科生課程，其課程定位是測控技術與儀器專業的專業必修課，屬于無損檢測專業方向的主干課目。該課程的教學目標是要求學生掌握渦流、磁粉、漏磁檢測等常用電磁檢測技術的基本原理，并通過實踐環節掌握電磁檢測的基本要領。與之配套，南昌航空大學還開設了電磁檢測技術實驗（12學時）和電磁檢測技術技能訓練（學時兩周），目的是通過這兩門實踐課程的訓練，使學生進一步鞏固已學過的無損檢測理論知識和有關金屬工藝及材料等方面的知識，使學生對具體工件的檢測技能基本上達到無損檢測人員中級（Ⅱ級）資格等級要求的實際操作水平，為下廠畢業實習、畢業設計和畢業后從事生產第一線的無損檢測技術工作及參加無損檢測人員資格等級考核取證打下基礎。因此訓練內容緊扣檢測實踐，有利于培養學生的實際動手能力。可以看出，此課程更加重視學生對電磁無損檢測基本理論和實踐技能的掌握，目的是使學生可以獨立承擔相關無損檢測的工作。

目前國外直接以電磁檢測技術為名開設的課程并不多，但涉及電磁學的相關課程不少。比較典型的課程包括美國麻省理工學院開設的電與磁和電磁及其應用。其中電與磁主要介紹電磁場和電磁力，通過梳理日常生活中的電磁現象來介紹電磁學基本原理。該課程的教學目標是：1.用文字描述特定場景下的電磁學基本概念；2.用數學形式表示這些場景下的電磁現象；3.預測其他類似場景下的電磁現象。電磁及其應用的主要教學內容包括：電磁與電磁場介紹、電動力學介紹、簡單回路中的電磁場、靜態電磁場、電磁力、傳感器與執行器、電磁波等。可以看出這些課程更加側重于電和磁基本物理現象的解釋、討論。

三、課程建設的思路和措施

當前，國內外相關課程只是重點研究電磁檢測的某一理論和應用方面，本課程將較為全面的探討電磁檢測的基本理論、方法和主要應用，緊密跟蹤電磁傳感器和電磁信息應用的國內外研究成果，及時更新和完善教學內容，采用研究性教學方法開展課程教學。依托科學研究的成果，為實現“科學研究提升教學水平，高水平教學促進科學研究”的良性循環，我們將本課程建設成為一門知識體系完善、內容先進、軍事特色鮮明的研究生課程。[1] [2] [3]

（一）建設思路

1.密切跟蹤國內外最新動態，不斷更新、充實課程教學內容

針對課程中的重要知識點，如磁傳感器技術、磁性目標探測技術、新型電磁無損檢測技術等，密切跟蹤、及時掌握國內外發展動態和最新成果，將這些新鮮內容補充到課堂教學中，使研究生通過課程學習及時了解相關技術最新動態，同時也為今后選擇科學研究方向提供指導。

2.加強教學內容與科學研究的銜接

合理定位電磁檢測技術課程在儀器科學與技術學科課程體系中的作用，統籌考慮電磁檢測技術課程教學內容與學科研究方向內涵的一致性，使課程建設與科學研究形成良性循環，互相促進。

3.積極開展研究型教學方法研究

培養自主創新型人才是現代研究生教育的目標。在課堂教學中采用問題探究、案例分析等研究性教學方法，通過采取學術匯報等形式，充分鍛煉和培養研究生自主學習和分析問題的能力，最終達到培養其科學素養和創新精神的目的。

4.加強教學資源建設

組織編寫適用于本課程內容體系的高水平研究生教材，不斷豐富和完善課件、案例集、習題、課程網站等教學資源。

5.加強實踐教學條件建設

從能力培養角度出發，對實驗內容進行精心設計，注重培養分析問題、解決問題的邏輯思維能力，努力培養和提高學生理論聯系實際的綜合能力。

（二）具體措施

1.教學內容改革

根據儀器科學與技術學科內涵，將教學內容劃分為電磁檢測基本原理、電磁傳感器、電磁信號處理和電磁信息應用四個模塊。電磁檢測基本原理主要介紹電磁學理論和電磁信號的基本特性；電磁傳感器模塊主要介紹電信號和磁信號的測量方法以及相應傳感器的設計和性能測試方法，包括磁通門傳感器、巨磁阻傳感器、光纖磁傳感器、原子磁力儀、矢量磁場傳感器、平面電磁傳感器、磁傳感器校準與補償方法等；電磁信號處理模塊主要介紹阻抗分析、頻譜分析、相關分析、多傳感器信息融合等電磁信號的分析、處理、參數估計和特征提取方法；電磁信息應用模塊主要介紹電磁檢測技術在地磁導航、磁性目標探測、電磁無損檢測等領域的典型應用。通過對教學內容的優化設計，使學生系統地了解電磁檢測的基本理論和典型應用，熟練掌握電磁傳感器及其信號檢測技術，為今后從事該領域的教學和科學研究工作打下牢固的基礎。

2.教學模式改革

由于培養目標不同，研究生課程的課堂教學模式應與本科生課程有顯著區別。如果說本科生課程強調知識的系統傳授，研究生課程更應注重分析和解決問題能力的培養。[4] 在研究生課程教學中，應當全程采用課堂研討式、問題牽引式和案例分析式等研究性教學方法，不求內容的面面俱到，但一定要能達到啟發思維的效果。例如，在電磁傳感器部分，采用課堂研討式教學方法，讓學生分別研讀各類電磁傳感器資料，在課堂上就每類傳感器的特性及優缺點展開研討。在電磁無損檢測部分，采用問題牽引式教學方法，提前布置問題（例如如何檢測發動機葉片上的微小裂紋），讓學員設計檢測方案，并進行相關論證。總之，研究生課程教學必須充分體現研究生的主體地位，充分調動學生自主學習的積極性，為從事科學研究工作打好基礎。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 崔麗，梅燕.專業學位碩士研究生課程建設的探索[J].探索與實踐，2013.

[2] 王曉蘭，王志文.CDIO理念在工科碩士研究生課程教學中的實踐[J].中國電力教育，2013.

[3] 李維國，周生田.研究生公共學位課程教學改革新探索[J].中國大學教育，2013.

[4] 賀智明，張揚.我國碩士研究生課程教學改革探討[J].教改創新，2013.

[責任編輯：陳 明]