中美电磁场与微波技术专业课程体系比较浅析
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中美电磁场与微波技术专业课程体系比较浅析

2021-10-25 00:09:30 投稿作者: 点击:

摘要:本文在介绍美国俄亥俄州立大学电磁场与微波技术专业课程体系的基础上,通过与我校电磁场与无线技术专业学科进行对比,分析了我校相关学科的特点与不足,为今后学科的建设与发展提供借鉴与参考。

关键词:俄亥俄州立大学;电磁场与微波技术;课程体系

中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)16-0125-02

一、俄亥俄州立大学电磁场与微波技术专业课程体系基本情况

美国俄亥俄州立大学的电磁场与微波技術学科在美国处于领先水平,其讲授的课程大致分为两大类。

第一类侧重电磁场基础理论,相关的課程包括:1)电磁场理论I,II,III(ECE719,ECE810,ECE811):主要讲授Maxwell方程及方程的经典解析解法等。2)电磁导波(ECE812):主要讲授如何求解波导和平面传输线中的导行电磁波。3)高等电磁场理论(ECE815):主要讲授电磁波的传播和散射理论,包括高频近似方法、波在各向异性介质中的传播等。4)随机媒质和粗糙表面的散射(ECE816):主要讲授基于统计模型的媒质散射理论,包括独立散射、辐射转移理论和解析波理论等。

第二类偏向于技术与工程应用,相关课程包括:1)微波电路(ECE710):主要讲授微波线性无源器件以及微波电路的计算机辅助设计和加工测量。2)非线性微波电路(ECE694):主要讲授微波非线性电路设计,如低噪声放大器,功率放大器等。

与天线相关的课程包括:1)天线的辐射(ECE711):主要讲授线天线、反射面天线、透镜天线等天线的特性以及阵列天线的性质。2)高等天线理论(ECE815):主要讲授阵列天线的方向图综合以及天线的测量等。3)无线系统的天线与传播(ECE613):主要讲授无线基站中的天线设计、城市与郊区的电波传播模型等

与课堂授课相配套的有两门实验课,包括:1)电磁实验(ECE517):实验内容主要包括微波无源器件与天线的设计、实现与测量。2)微波晶体管放大器与振荡器实验(ECE723):实验内容包括低噪声放大器、功率放大器、宽带放大器和振荡器的设计、实现与测量。

另外一些比较重要和值得关注的课程主要有:1)实践性课程,如Individual study in ECE等,这些课程一般包括项目的撰写、现代设计工具的使用、系统设计与实现以及项目研究情况报告。2)企业实习经验交流课程(ECE489),要求学生就实际的实习工作经历准备一份报告,目的是提供一个相互交流的平台,让学生之间分享工作经历和体验。

从以上课程设置可以看出,俄亥俄州立大学电磁场与微波技术专业的课程体系比较完备,从授课课程到实验实践课程均有覆盖,同时注重基础理论的学习和实践能力的培养,形成了较为科学、完备的体系。

二、我校电磁场与无线技术专业课程体系基本情况

南京邮电大学是国内为数不多的在本科阶段即开设电磁场与微波技术专业的院校之一,该专业在本科阶段称为电磁场与无线技术,下面概括介绍下课程的设置情况。

本科阶段,电磁场基础理论课程主要有电磁场理论,课程侧重于电磁场基础理论。其他课程则偏重工程技术与应用,如微波技术基础、微波网络和射频电路课程,分别讲授微波无源和有源电路的理论与设计;天线理论与设计课程则讲授常见天线如线天线、微带天线等的特性与设计;微波电路EDA课程主要讲授微波电路的计算机辅助设计方法;微波与天线测量则讲授常见微波测量仪器的结构和测量方法;电波传播理论课程主要讲授在各种环境下电磁波的传播特性;电磁兼容课程主要讲授电磁兼容的基本概念和原理以及常用的电磁兼容技术。射频电路、微波电路EDA、微波与天线测量、电磁兼容等课程均设有课内的实验课,在帮助学生消化所学知识的同时也培养他们的动手能力。此外,每学期还设有课程设计,通过课程设计可以培养学生用所学知识解决实际问题的能力以及团队合作精神。

在研究生阶段的课程主要有高等电磁场、电磁场数值方法、微波技术、射频电路理论与设计、天线CAA与CAD等。

我校电磁场与无线技术专业成立较早,所以经过多年的发展,课程体系的设置比较完备,基本涵盖了本学科的基础知识范畴,能够保证学生掌握较完善的专业基础知识,毕业后能够从事相关工程和科研工作。但还存在着一些不足之处,如课程中电磁场理论部分所占比重不足,坚实的电磁理论基础是进行科研和工程开发的必备条件,然而在本科阶段只有电磁场理论一门课程,在研究生阶段也只有高等电磁场和电磁场数值方法两门课程,其他课程基本是面向工程应用的。此外,对实践动手能力的培养也有待加强,由于实验条件的不足,造成很多学生需要合用一台仪器,每个学生平均实践时间不足。另外,由于学校的课程设置调整,专业课的课时基本都压缩至32学时,造成授课内容基本上是浅尝辄止,无法深入。

三、对我校电磁场与无线技术专业建设的几点思考

我校的电磁场与无线技术专业经过多年的发展,在课程设置和实验条件建设等方面都取得了一定的进步,但与美国知名高校如俄亥俄州立大学还存在不小的差距,甚至与国内的设置类似专业的高校如电子科技大学等高校也存在一定的差距。结合上述我校与俄亥俄州立大学各自在课程体系方面的特点,针对我们电磁场与无线技术专业的特点与不足,对其建设与发展提出几点思考:

1.增加基础理论方面的内容:由于电磁场理论涉及数学知识较多,学生在学习时普遍反映课程内容较难,因此在课程设置上电磁场理论相关的教学内容比重较少,然而电磁场理论是其他相关专业课程的基础,因此有必要加大基本电磁理论方面的比重。参考俄亥俄州立大学的课程设置,其电磁场理论课程在整个课程体系中占了很大的比值,授课内容也由浅入深,从基本的电磁场理论到复杂的电磁散射问题均有覆盖。此外,可以增开计算电磁学方面的课程,这方面课程一方面可以巩固电磁场基础理论学习,另一方面,可以锻炼学生编程能力和使用商业电磁软件的能力。

2.课程合并和增加课程学时:由于课程设置调整压缩了专业课课时,导致本专业的专业课学时明显不足,授课内容只能一再压缩,这并不利于培养学生的专业能力。所以,在不改变其他课程学时的前提下,只能将部分专业课合并,同时增加授课课时。因为有些课程在授课内容上有所重叠,完全可以将这些课程进行合并,如微波网络和微波技术课程,两门课都会涉及微波网络方面的内容,所以可以将这两门课合并,同时将课时增加到48学时。这些在授课内容上有所重叠的课程合并后,虽然课程数量减少了,但课程学时增加,课程深度可以适度增加,有利于学生的专业能力培养。

3.加强实验和实践环节。由于微波仪器价格昂贵,导致实验教学资源紧张,很多时候需要很多学生合用一台仪器,实验效果较差。为了克服这方面的不足,可以自行研发相关的实验仪器,作为教学实验用,仪器满足基本需要即可,这样减低了仪器的成本,可以让学生人手一台,保证了每个学生有充分的实践动手时间。

参考文献:

[1]付云起,袁乃昌.俄亥俄州立大学电磁场与微波技术专业及课程体系浅析[J].高等教育研究学报,2011,34(1).

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