中美電磁場與微波技術(shù)專業(yè)課程體系比較淺析

陳董

摘要：本文在介紹美國俄亥俄州立大學(xué)電磁場與微波技術(shù)專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上，通過與我校電磁場與無線技術(shù)專業(yè)學(xué)科進(jìn)行對比，分析了我校相關(guān)學(xué)科的特點(diǎn)與不足，為今后學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：俄亥俄州立大學(xué)；電磁場與微波技術(shù)；課程體系

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0125-02

一、俄亥俄州立大學(xué)電磁場與微波技術(shù)專業(yè)課程體系基本情況

美國俄亥俄州立大學(xué)的電磁場與微波技術(shù)學(xué)科在美國處于領(lǐng)先水平，其講授的課程大致分為兩大類。

第一類側(cè)重電磁場基礎(chǔ)理論，相關(guān)的課程包括：1）電磁場理論I，II，III（ECE719，ECE810，ECE811）：主要講授Maxwell方程及方程的經(jīng)典解析解法等。2）電磁導(dǎo)波（ECE812）：主要講授如何求解波導(dǎo)和平面?zhèn)鬏斁€中的導(dǎo)行電磁波。3）高等電磁場理論（ECE815）：主要講授電磁波的傳播和散射理論，包括高頻近似方法、波在各向異性介質(zhì)中的傳播等。4）隨機(jī)媒質(zhì)和粗糙表面的散射（ECE816）：主要講授基于統(tǒng)計(jì)模型的媒質(zhì)散射理論，包括獨(dú)立散射、輻射轉(zhuǎn)移理論和解析波理論等。

第二類偏向于技術(shù)與工程應(yīng)用，相關(guān)課程包括：1）微波電路（ECE710）：主要講授微波線性無源器件以及微波電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和加工測量。2）非線性微波電路（ECE694）：主要講授微波非線性電路設(shè)計(jì)，如低噪聲放大器，功率放大器等。

與天線相關(guān)的課程包括：1）天線的輻射（ECE711）：主要講授線天線、反射面天線、透鏡天線等天線的特性以及陣列天線的性質(zhì)。2）高等天線理論（ECE815）：主要講授陣列天線的方向圖綜合以及天線的測量等。3）無線系統(tǒng)的天線與傳播（ECE613）：主要講授無線基站中的天線設(shè)計(jì)、城市與郊區(qū)的電波傳播模型等

與課堂授課相配套的有兩門實(shí)驗(yàn)課，包括：1）電磁實(shí)驗(yàn)（ECE517）：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括微波無源器件與天線的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與測量。2）微波晶體管放大器與振蕩器實(shí)驗(yàn)（ECE723）：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括低噪聲放大器、功率放大器、寬帶放大器和振蕩器的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與測量。

另外一些比較重要和值得關(guān)注的課程主要有：1）實(shí)踐性課程，如Individual study in ECE等，這些課程一般包括項(xiàng)目的撰寫、現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具的使用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及項(xiàng)目研究情況報(bào)告。2）企業(yè)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)交流課程（ECE489），要求學(xué)生就實(shí)際的實(shí)習(xí)工作經(jīng)歷準(zhǔn)備一份報(bào)告，目的是提供一個(gè)相互交流的平臺，讓學(xué)生之間分享工作經(jīng)歷和體驗(yàn)。

從以上課程設(shè)置可以看出，俄亥俄州立大學(xué)電磁場與微波技術(shù)專業(yè)的課程體系比較完備，從授課課程到實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程均有覆蓋，同時(shí)注重基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，形成了較為科學(xué)、完備的體系。

二、我校電磁場與無線技術(shù)專業(yè)課程體系基本情況

南京郵電大學(xué)是國內(nèi)為數(shù)不多的在本科階段即開設(shè)電磁場與微波技術(shù)專業(yè)的院校之一，該專業(yè)在本科階段稱為電磁場與無線技術(shù)，下面概括介紹下課程的設(shè)置情況。

本科階段，電磁場基礎(chǔ)理論課程主要有電磁場理論，課程側(cè)重于電磁場基礎(chǔ)理論。其他課程則偏重工程技術(shù)與應(yīng)用，如微波技術(shù)基礎(chǔ)、微波網(wǎng)絡(luò)和射頻電路課程，分別講授微波無源和有源電路的理論與設(shè)計(jì)；天線理論與設(shè)計(jì)課程則講授常見天線如線天線、微帶天線等的特性與設(shè)計(jì)；微波電路EDA課程主要講授微波電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法；微波與天線測量則講授常見微波測量儀器的結(jié)構(gòu)和測量方法；電波傳播理論課程主要講授在各種環(huán)境下電磁波的傳播特性；電磁兼容課程主要講授電磁兼容的基本概念和原理以及常用的電磁兼容技術(shù)。射頻電路、微波電路EDA、微波與天線測量、電磁兼容等課程均設(shè)有課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)課，在幫助學(xué)生消化所學(xué)知識的同時(shí)也培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力。此外，每學(xué)期還設(shè)有課程設(shè)計(jì)，通過課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神。

在研究生階段的課程主要有高等電磁場、電磁場數(shù)值方法、微波技術(shù)、射頻電路理論與設(shè)計(jì)、天線CAA與CAD等。

我校電磁場與無線技術(shù)專業(yè)成立較早，所以經(jīng)過多年的發(fā)展，課程體系的設(shè)置比較完備，基本涵蓋了本學(xué)科的基礎(chǔ)知識范疇，能夠保證學(xué)生掌握較完善的專業(yè)基礎(chǔ)知識，畢業(yè)后能夠從事相關(guān)工程和科研工作。但還存在著一些不足之處，如課程中電磁場理論部分所占比重不足，堅(jiān)實(shí)的電磁理論基礎(chǔ)是進(jìn)行科研和工程開發(fā)的必備條件，然而在本科階段只有電磁場理論一門課程，在研究生階段也只有高等電磁場和電磁場數(shù)值方法兩門課程，其他課程基本是面向工程應(yīng)用的。此外，對實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)也有待加強(qiáng)，由于實(shí)驗(yàn)條件的不足，造成很多學(xué)生需要合用一臺儀器，每個(gè)學(xué)生平均實(shí)踐時(shí)間不足。另外，由于學(xué)校的課程設(shè)置調(diào)整，專業(yè)課的課時(shí)基本都壓縮至32學(xué)時(shí)，造成授課內(nèi)容基本上是淺嘗輒止，無法深入。

三、對我校電磁場與無線技術(shù)專業(yè)建設(shè)的幾點(diǎn)思考

我校的電磁場與無線技術(shù)專業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，在課程設(shè)置和實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)等方面都取得了一定的進(jìn)步，但與美國知名高校如俄亥俄州立大學(xué)還存在不小的差距，甚至與國內(nèi)的設(shè)置類似專業(yè)的高校如電子科技大學(xué)等高校也存在一定的差距。結(jié)合上述我校與俄亥俄州立大學(xué)各自在課程體系方面的特點(diǎn)，針對我們電磁場與無線技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)與不足，對其建設(shè)與發(fā)展提出幾點(diǎn)思考：

1.增加基礎(chǔ)理論方面的內(nèi)容：由于電磁場理論涉及數(shù)學(xué)知識較多，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)普遍反映課程內(nèi)容較難，因此在課程設(shè)置上電磁場理論相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容比重較少，然而電磁場理論是其他相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此有必要加大基本電磁理論方面的比重。參考俄亥俄州立大學(xué)的課程設(shè)置，其電磁場理論課程在整個(gè)課程體系中占了很大的比值，授課內(nèi)容也由淺入深，從基本的電磁場理論到復(fù)雜的電磁散射問題均有覆蓋。此外，可以增開計(jì)算電磁學(xué)方面的課程，這方面課程一方面可以鞏固電磁場基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，另一方面，可以鍛煉學(xué)生編程能力和使用商業(yè)電磁軟件的能力。

2.課程合并和增加課程學(xué)時(shí)：由于課程設(shè)置調(diào)整壓縮了專業(yè)課課時(shí)，導(dǎo)致本專業(yè)的專業(yè)課學(xué)時(shí)明顯不足，授課內(nèi)容只能一再壓縮，這并不利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力。所以，在不改變其他課程學(xué)時(shí)的前提下，只能將部分專業(yè)課合并，同時(shí)增加授課課時(shí)。因?yàn)橛行┱n程在授課內(nèi)容上有所重疊，完全可以將這些課程進(jìn)行合并，如微波網(wǎng)絡(luò)和微波技術(shù)課程，兩門課都會(huì)涉及微波網(wǎng)絡(luò)方面的內(nèi)容，所以可以將這兩門課合并，同時(shí)將課時(shí)增加到48學(xué)時(shí)。這些在授課內(nèi)容上有所重疊的課程合并后，雖然課程數(shù)量減少了，但課程學(xué)時(shí)增加，課程深度可以適度增加，有利于學(xué)生的專業(yè)能力培養(yǎng)。

3.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于微波儀器價(jià)格昂貴，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源緊張，很多時(shí)候需要很多學(xué)生合用一臺儀器，實(shí)驗(yàn)效果較差。為了克服這方面的不足，可以自行研發(fā)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器，作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)用，儀器滿足基本需要即可，這樣減低了儀器的成本，可以讓學(xué)生人手一臺，保證了每個(gè)學(xué)生有充分的實(shí)踐動(dòng)手時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]付云起，袁乃昌.俄亥俄州立大學(xué)電磁場與微波技術(shù)專業(yè)及課程體系淺析[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2011，34（1）.

[2]彭麟，姜興.中美高校電磁場教學(xué)比較研究[J].中國電力教育，2014，（17）.

[3]張林，程文青，羅杰，左冬紅，閔玉堂.美國高校電氣工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃淺析[J].2014，36（3）.

[4]何倩，葉芳.高等工程教育與高等技術(shù)教育課程設(shè)置的比較與分析—以美國普渡大學(xué)為例[J].職業(yè)教育研究，2015，（10）.

[5]王孫禺，曾曉萱，寇世琪.從比較中探索高等工程教育——清華大學(xué)與美國麻省理工學(xué)院的電類課程設(shè)置比較[J].清華大學(xué)教育研究，1988，（1）.