電磁場原理的實驗平臺研究

陳建軍++辜永紅++韓慶文++于彥濤

摘要：在實驗教學平臺建設方面受到實驗條件的限制下，教師可以將從事的研究項目進行分解，構建項目驅動的實驗教學方式，同時讓學生協助教師拓寬實驗平臺。學校方面可以根據實際情況，建設有效的實驗平臺，同時還可以建立校外實驗基地或參觀基地，進一步提升教學質量。

關鍵詞：電磁場原理；實驗課程；教學質量；實驗平臺

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0264-02

一、引言

電磁場原理課程是電氣工程、通信工程和電子信息工程等相關專業的基礎課程，涉及電磁場的分布和傳播，以及電磁場與物質之間的相互作用。電磁場知識在智能家居、智慧城市和智慧交通等許多領域都得到了越來越廣泛的應用。

電磁場原理課程的實驗課程是提高學生理論知識水平的重要途徑。通過電磁場原理的實驗課程，一方面驗證學生是否理解和掌握的基本原理，另一方面進一步加強了對理論知識的運用。當然在實驗過程中也能提高的學生的分析問題，解決問題的綜合能力，提高了對知識的綜合應用水平。因此，進行電磁場原理課程的實驗課程改革是很有現實意義的。但是現有的電磁場原理的實驗課程普遍存在一些問題，需要進一步進行課程改革，提高教學質量。下面針對重慶大學電磁場原理課程存在的問題進行分析，然后提出一些課程改革的建議。

二、實驗課程存在的問題

實驗教學的改革一直在進行中，已經取得了很大的進步，但是隨和科學技術的飛速發展，實驗教學的平臺建設難以緊跟技術發展的步伐，無論從教師角度還是從學生角度都需繼續進行改革，才能滿足社會對人才技術和能力的要求。

在實驗教學平臺建設方面受到實驗經費條件和實驗場地的限制，存在多人同時使用一臺儀器的問題。隨著現在招人規模的不斷擴大，實驗條件沒有緊跟招生人數進行擴建，造成現在許多實驗條件難以滿足學生獨立操作的能力。隨著學生人數的增長，這個硬件問題也越來越突出，需要進一步改進實驗的硬件條件。實驗教學內容方面的改革。除了實驗儀器和實驗場地的硬件條件需要改善外，實驗教學內容方面也需要進一步改革。現在許多實驗教學內容受制于實驗儀器條件，大多是驗證性實驗，缺少實際工程設計的實驗，難以覆蓋理論教學內容，也難以滿足社會對人才的需求。許多企業要求具備一定電磁場計算的能力。如有些企業要求員工能夠對電子電氣設備進行電磁兼容計算，有些要求能夠進行電磁方向性和電磁強度計算，這些類似能力的要求都體現在社會對人才的需求，如果僅僅學習電磁場原理知識而沒有相關的實驗經驗，那么難以滿足社會對人才技能的要求。因此需要進一步加強實驗平臺的建設，本文將從創新能力培養和實驗平臺建設方面提出改革的建議。

三、電磁場原理的實驗課程建設

1.教師和學生共同參與實驗平臺的建設。教師可以將項目相關的內容，根據難易程度的不同，分別做成實驗項目。首先從內容分解角度進行處理。教師將已經完成的研究項目或者正在進行中的研究項目按目標進行分解，或者按照項目的研究流程進行分解，讓不同年級的學生參與到教師的項目中，讓學生培養成獨立分析問題和解決問題的能力。然后從組織形式上進行有效組織。教師可以讓研究生分別帶幾個本科生，組成一個團隊，完成分解項目中的一個任務，這樣形成幾個團隊，分別完成項目的任務。這種以教師總體設計為項目管理形式，以項目分解為手段，以團隊合作為組織形式，形成有目標、有步驟、有數據分析過程，有結論的項目研究過程，進行相關整合后就可以形成學生的實驗平臺。反過來，這種項目驅動的實驗平臺，也促進教師對項目的理解，可以實時了解項目研究的難度和廣度，及時調整項目任務分派過程，調整項目的研究的階段目標和進度，加快項目完成的進度。除了教師開發實驗內容外，在學生中征集有意向的志愿者參與平臺開發。部分學生平時積極參與電子競賽和教師的實際項目，平常積累了相當豐富的案例，這時可以通過學生角度，提出一些切實可行的實驗，充實實驗內容，補充教師在實驗項目上的不足。有時還可以通過學生的問題，進一步豐富實驗教學內容。譬如對于同一條知識點，如果經常有學生問同樣的問題，說明這個實驗存在共性的問題，那么教師可以考慮改進實驗方法和實驗內容，學生也可以從他們的角度提出改進的方法，形成互動機制，不斷提高教學效果。同時從學生角度分析，有些實驗項目比較復雜，可以進一步分解實驗項目，相反，有些實驗項目操作簡單，實驗時間少，那么可以進行合并。在教師和學生的互動中，不斷完善實驗教學，提升教學質量。

2.建立有效的理論和實驗教學平臺。對已有電磁場與電磁波的理論和實驗項目進行深入研究，整合發展，使得理論和實驗內容更加趨于合理。整理基礎性實驗內容，避免簡單性重復實驗，保證基礎性實驗的有效性。如對于電磁場動態電磁分布情況，取某一時刻的電磁場分析結果實際就是此刻靜態場的分布，那么可以考慮將靜態場的部分實驗直接加到動態電磁場的分析過程中，避免重復實驗。但是對于一些基本的實驗還是需要保留。如麥克斯韋中電流和動態電場激發磁場，反過來動態磁場激發動態電場相關的實驗，需要作為保留項目，讓學生深刻體會基本實驗原理。如發電機實驗，既要了解切割磁力線產生電場的實質，又要掌握電場產生電壓的原理，同時還要掌握這種方法產生的電壓是如何通過端口實現直流和交流輸出。這就需要配置適合的實驗儀器和設備，建立有效的實驗平臺，讓學生根據具體的實驗條件搭建實驗框架。除了學校實驗室的教學，還可以建立校外實驗基地或參觀基地，搭建校外實驗或實驗平臺。校外實驗平臺可以根據條件，既可以讓學生參與相關企業的技術測量和分析，也可以進行參觀形式，讓學生了解這些技術在哪些方面得到了應用，增強學生學習的目的性和自覺性。如參觀通信設備的生產企業，了解天線生產的過程和測量過程，了解對電磁計算能力的要求，知道如何使用軟硬件進行項目研究和生產的過程。這些校外實驗平臺的建立可以進一步提高教學質量，讓學校培養的學生更能適應社會的發展。總之，無論是校內還是校外實驗平臺的建立，都要以培養學生“厚基礎、寬口徑、動手能力強、有創新意識”為目標，堅持以理論與實際、基礎與先進、經典與現代技術統一，面向不同專業要求，優化實驗教學內容，建成具有鮮明的時代特征的合理的實驗教學課程體系。

四、總結

本文通過針對電磁場原理的實驗課程存在的實驗平臺建設的不足問題，以及實驗教學平臺建設方面受到實驗條件的限制下，教師可以將從事的研究項目進行分解，構建項目驅動的實驗教學方式，同時讓學生協助教師拓寬實驗平臺。學校方面可以根據實際情況，建設有效的實驗平臺，同時還可以建立校外實驗基地或參觀基地，進一步提升教學質量。

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