電磁場(chǎng)原理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究

陳建軍++辜永紅++韓慶文++于彥濤

摘要：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方面受到實(shí)驗(yàn)條件的限制下，教師可以將從事的研究項(xiàng)目進(jìn)行分解，構(gòu)建項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，同時(shí)讓學(xué)生協(xié)助教師拓寬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。學(xué)校方面可以根據(jù)實(shí)際情況，建設(shè)有效的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)還可以建立校外實(shí)驗(yàn)基地或參觀基地，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電磁場(chǎng)原理；實(shí)驗(yàn)課程；教學(xué)質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）16-0264-02

一、引言

電磁場(chǎng)原理課程是電氣工程、通信工程和電子信息工程等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，涉及電磁場(chǎng)的分布和傳播，以及電磁場(chǎng)與物質(zhì)之間的相互作用。電磁場(chǎng)知識(shí)在智能家居、智慧城市和智慧交通等許多領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

電磁場(chǎng)原理課程的實(shí)驗(yàn)課程是提高學(xué)生理論知識(shí)水平的重要途徑。通過電磁場(chǎng)原理的實(shí)驗(yàn)課程，一方面驗(yàn)證學(xué)生是否理解和掌握的基本原理，另一方面進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用。當(dāng)然在實(shí)驗(yàn)過程中也能提高的學(xué)生的分析問題，解決問題的綜合能力，提高了對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用水平。因此，進(jìn)行電磁場(chǎng)原理課程的實(shí)驗(yàn)課程改革是很有現(xiàn)實(shí)意義的。但是現(xiàn)有的電磁場(chǎng)原理的實(shí)驗(yàn)課程普遍存在一些問題，需要進(jìn)一步進(jìn)行課程改革，提高教學(xué)質(zhì)量。下面針對(duì)重慶大學(xué)電磁場(chǎng)原理課程存在的問題進(jìn)行分析，然后提出一些課程改革的建議。

二、實(shí)驗(yàn)課程存在的問題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革一直在進(jìn)行中，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是隨和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的平臺(tái)建設(shè)難以緊跟技術(shù)發(fā)展的步伐，無論從教師角度還是從學(xué)生角度都需繼續(xù)進(jìn)行改革，才能滿足社會(huì)對(duì)人才技術(shù)和能力的要求。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方面受到實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)條件和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的限制，存在多人同時(shí)使用一臺(tái)儀器的問題。隨著現(xiàn)在招人規(guī)模的不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)條件沒有緊跟招生人數(shù)進(jìn)行擴(kuò)建，造成現(xiàn)在許多實(shí)驗(yàn)條件難以滿足學(xué)生獨(dú)立操作的能力。隨著學(xué)生人數(shù)的增長(zhǎng)，這個(gè)硬件問題也越來越突出，需要進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的硬件條件。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方面的改革。除了實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的硬件條件需要改善外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方面也需要進(jìn)一步改革。現(xiàn)在許多實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容受制于實(shí)驗(yàn)儀器條件，大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少實(shí)際工程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，難以覆蓋理論教學(xué)內(nèi)容，也難以滿足社會(huì)對(duì)人才的需求。許多企業(yè)要求具備一定電磁場(chǎng)計(jì)算的能力。如有些企業(yè)要求員工能夠?qū)﹄娮与姎庠O(shè)備進(jìn)行電磁兼容計(jì)算，有些要求能夠進(jìn)行電磁方向性和電磁強(qiáng)度計(jì)算，這些類似能力的要求都體現(xiàn)在社會(huì)對(duì)人才的需求，如果僅僅學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)原理知識(shí)而沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，那么難以滿足社會(huì)對(duì)人才技能的要求。因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，本文將從創(chuàng)新能力培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)方面提出改革的建議。

三、電磁場(chǎng)原理的實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

1.教師和學(xué)生共同參與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)。教師可以將項(xiàng)目相關(guān)的內(nèi)容，根據(jù)難易程度的不同，分別做成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。首先從內(nèi)容分解角度進(jìn)行處理。教師將已經(jīng)完成的研究項(xiàng)目或者正在進(jìn)行中的研究項(xiàng)目按目標(biāo)進(jìn)行分解，或者按照項(xiàng)目的研究流程進(jìn)行分解，讓不同年級(jí)的學(xué)生參與到教師的項(xiàng)目中，讓學(xué)生培養(yǎng)成獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。然后從組織形式上進(jìn)行有效組織。教師可以讓研究生分別帶幾個(gè)本科生，組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，完成分解項(xiàng)目中的一個(gè)任務(wù)，這樣形成幾個(gè)團(tuán)隊(duì)，分別完成項(xiàng)目的任務(wù)。這種以教師總體設(shè)計(jì)為項(xiàng)目管理形式，以項(xiàng)目分解為手段，以團(tuán)隊(duì)合作為組織形式，形成有目標(biāo)、有步驟、有數(shù)據(jù)分析過程，有結(jié)論的項(xiàng)目研究過程，進(jìn)行相關(guān)整合后就可以形成學(xué)生的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。反過來，這種項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，也促進(jìn)教師對(duì)項(xiàng)目的理解，可以實(shí)時(shí)了解項(xiàng)目研究的難度和廣度，及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目任務(wù)分派過程，調(diào)整項(xiàng)目的研究的階段目標(biāo)和進(jìn)度，加快項(xiàng)目完成的進(jìn)度。除了教師開發(fā)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外，在學(xué)生中征集有意向的志愿者參與平臺(tái)開發(fā)。部分學(xué)生平時(shí)積極參與電子競(jìng)賽和教師的實(shí)際項(xiàng)目，平常積累了相當(dāng)豐富的案例，這時(shí)可以通過學(xué)生角度，提出一些切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)，充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，補(bǔ)充教師在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上的不足。有時(shí)還可以通過學(xué)生的問題，進(jìn)一步豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。譬如對(duì)于同一條知識(shí)點(diǎn)，如果經(jīng)常有學(xué)生問同樣的問題，說明這個(gè)實(shí)驗(yàn)存在共性的問題，那么教師可以考慮改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生也可以從他們的角度提出改進(jìn)的方法，形成互動(dòng)機(jī)制，不斷提高教學(xué)效果。同時(shí)從學(xué)生角度分析，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較復(fù)雜，可以進(jìn)一步分解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，相反，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)時(shí)間少，那么可以進(jìn)行合并。在教師和學(xué)生的互動(dòng)中，不斷完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量。

2.建立有效的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。對(duì)已有電磁場(chǎng)與電磁波的理論和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行深入研究，整合發(fā)展，使得理論和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加趨于合理。整理基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，避免簡(jiǎn)單性重復(fù)實(shí)驗(yàn)，保證基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的有效性。如對(duì)于電磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)電磁分布情況，取某一時(shí)刻的電磁場(chǎng)分析結(jié)果實(shí)際就是此刻靜態(tài)場(chǎng)的分布，那么可以考慮將靜態(tài)場(chǎng)的部分實(shí)驗(yàn)直接加到動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)的分析過程中，避免重復(fù)實(shí)驗(yàn)。但是對(duì)于一些基本的實(shí)驗(yàn)還是需要保留。如麥克斯韋中電流和動(dòng)態(tài)電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng)，反過來動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)激發(fā)動(dòng)態(tài)電場(chǎng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，需要作為保留項(xiàng)目，讓學(xué)生深刻體會(huì)基本實(shí)驗(yàn)原理。如發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)，既要了解切割磁力線產(chǎn)生電場(chǎng)的實(shí)質(zhì)，又要掌握電場(chǎng)產(chǎn)生電壓的原理，同時(shí)還要掌握這種方法產(chǎn)生的電壓是如何通過端口實(shí)現(xiàn)直流和交流輸出。這就需要配置適合的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，建立有效的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件搭建實(shí)驗(yàn)框架。除了學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)，還可以建立校外實(shí)驗(yàn)基地或參觀基地，搭建校外實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)平臺(tái)。校外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以根據(jù)條件，既可以讓學(xué)生參與相關(guān)企業(yè)的技術(shù)測(cè)量和分析，也可以進(jìn)行參觀形式，讓學(xué)生了解這些技術(shù)在哪些方面得到了應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性和自覺性。如參觀通信設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)，了解天線生產(chǎn)的過程和測(cè)量過程，了解對(duì)電磁計(jì)算能力的要求，知道如何使用軟硬件進(jìn)行項(xiàng)目研究和生產(chǎn)的過程。這些校外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立可以進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生更能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。總之，無論是校內(nèi)還是校外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立，都要以培養(yǎng)學(xué)生“厚基礎(chǔ)、寬口徑、動(dòng)手能力強(qiáng)、有創(chuàng)新意識(shí)”為目標(biāo)，堅(jiān)持以理論與實(shí)際、基礎(chǔ)與先進(jìn)、經(jīng)典與現(xiàn)代技術(shù)統(tǒng)一，面向不同專業(yè)要求，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，建成具有鮮明的時(shí)代特征的合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系。

四、總結(jié)

本文通過針對(duì)電磁場(chǎng)原理的實(shí)驗(yàn)課程存在的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的不足問題，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方面受到實(shí)驗(yàn)條件的限制下，教師可以將從事的研究項(xiàng)目進(jìn)行分解，構(gòu)建項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，同時(shí)讓學(xué)生協(xié)助教師拓寬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。學(xué)校方面可以根據(jù)實(shí)際情況，建設(shè)有效的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)還可以建立校外實(shí)驗(yàn)基地或參觀基地，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。

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