章 伟

湖州师范学院 浙江湖州 313000

电磁兼容教学改革初探

章 伟

湖州师范学院 浙江湖州 313000

针对电磁兼容实际教学中存在的问题，在提升学生对课程的兴趣，帮助学生理解基本概念和原理，培养学生动手能力和创新意识方面提出了电磁兼容教学的一些改革措施；最终实际的教学效果证明以上措施具有较好的实效，并且提出了今后电磁兼容教学改革的发展思路。

电磁兼容；教学改革；实践教学

随着现代科学技术的发展，电子计算机、信息技术、IC技术等电子和电气技术得到了广泛应用，并且业已渗透到社会生活的各个领域，电气和电子设备的数量、种类不断增加，电磁环境变得日益复杂。在这种日益复杂的电磁环境下，一方面，各种电子电器设备的电磁骚扰越来越严重；另一方面，先进的电子设备的抗干扰能力越来越弱，如何使各种设备正常工作，这是一个期待解决的问题，同时恶劣的电磁环境还会对人类及生态产生不良影响，电磁兼容正是为解决这类问题而发展起来的新兴学科[1]。国际国内对于电磁兼容非常重视，发达国家在1996年已经实施了强制标准，我国也在2003年已经实施了强制标准。

电磁兼容性问题在电子与电气产品的设计和开发过程中日渐重要，为了适应这个社会需求，在大学里面有必要开设电磁兼容原理与技术课程，培养具有相关知识和技能的未来工程师来解决在电子电器产品开发中的电磁兼容问题，值得高兴的是近几年国内外各大学的电气与电子专业相继开设了这一门课程。

1 电磁兼容课程的教学改革

近年我院对电子专业的本科生开展了电磁兼容课程的教学，教学中存在一些问题归纳起来主要有如下几个方面。(1)传统的电磁兼容教学内容有关电磁场和微波理论的内容过多，理论推导和公式多，这部分内容本身抽象难懂，需要比较好数理基础，大部分学生学习的困难很大。(2)电磁兼容的内容涉及电磁及电磁兼容基础理论和电磁兼容的测量、认证、设计等实用技术，是一门交叉学科，其特点为理论性强枯燥难懂，传统的以教师为主体的课堂教学模式很难取得理想的教学效果，教师在教学中一味灌输、学生在学习中死记硬背，使学生感到枯燥、乏味，学习积极性不高，教学效果得不到保证[2]。(3)电磁兼容涉及电子、电器、电力、通信等方方面面，是一门理论性、实践性都很强的课程,若完全直接从理论入手，讲授起来难度较大，对于学生来讲,会觉得比较空洞，理解起来也比较困难。(4)电磁兼容现有教学实验内容全部是验证性实验，学生在做实验的过程中，只是按照实验指导书亦步亦趋检验一下与书本内容是否相同，学生仅仅是被动地通过实验来帮助理解书本知识，最终大多数的学生学习的兴趣不高，根本没有做实验的积极性和主动性，更谈不上培养学生动手能力和创新意识。

针对以上问题，结合学校的电磁兼容的实验设备情况，主要在教学内容和方法方面对该课程进行改革，具体来说就是理论教学试方面把重点是采用各种方法和手段激发学生对课程的兴趣，并且帮助学生理解原理和概念，尽量少的数学公式推导；实践教学方面是优化实验内容，安排一些演示和验证性实验激发学生的学习兴趣、加深理解原理和概念，尽量多安排一些设计性实验。

2 理论教学改革

第一，通过电磁兼容应用案例的讲解积极引导和激发学生的学习兴趣。根据教学计划中的内容精心安排一些相关的电磁兼容应用案例，每个或者多个案例对应相关的知识点，上理论课的时候，先讲案例或者播放一段相关视频激发学生兴趣，接着简要地介绍相关的原理和知识点，并且随后的电磁兼容的实验里面就有相关的演示实验，进一步调动学生的学习兴趣和加深理解相关原理和概念。

例如，在讲电磁辐射相关章节时，根据现在大学生的对时尚的电子产品如手机、计算机等的喜爱和兴趣，由此入手讲解移动通信的发展及其相关知识包括各电信运营商上行、下行频率等内容，适时介绍手机电磁辐射对人体的危害及相应防护措施。接下来介绍计算机的电磁辐射及其危害与防护方面的知识，同时延伸到学生熟悉的家用电器如微波炉、电吹风等电器的电磁辐射及其防护。在介绍完电磁辐射后引出防止电磁辐射的最主要的手段屏蔽，对屏蔽原理做一个简单的介绍，举例说明生活常见的中各种屏蔽现象。以上的理论课上讲的手机、计算机等电器的电磁辐射及屏蔽在随后的实验课里面得到实验验证，并且在实验室做实验的时候打开计算机机箱查看计算机机箱的屏蔽结构，同时用实验验证计算机机箱的屏蔽效果。

第二，采用多种手段帮助学生更好地理解电磁兼容的基本概念和原理。电磁兼容课程中有些原理和概念比较抽象、不好理解，利用现在网上各种相关视频和动画资源或者仿真软件的课堂上仿真形象化演示抽象的概念和原理，以帮助学生透彻理解。

例如，在讲解电磁骚扰源对敏感设备干扰模式时，其中共模和差模干扰模式比较抽象不好理解，通过制作动画形象化地演示了什么是共模和差模干扰，帮助学生更好地理解共模和差模干扰这个概念及其抑制原理。另外在讲解PCB电磁兼容设计中的时候，为帮助学生更好地理解控制差模电流的环路面积的方法可以减少PCB板差模辐射的原理，我们采用了仿真软件进行仿真，利用仿真演示了PCB板上不同大小的差模电流的环路面积产生不同的差模辐射。

3 实践教学改革

第一，优选一些演示和验证性实验激发学生的学习兴趣、加深理解原理和概念。演示实验包括计算机机箱屏蔽效果演示实验，手机、微波炉等电器电磁辐射演示实验、数字时钟电路的传导发射测和辐射发射演示实验等。验证性实验包括两大类：一类是电磁骚扰测试(EMI)实验，包括开关电源的传导发射测试实验和手机辐射发射测试实验；另一类是电磁抗扰度测试(EMS)实验，包括家用电器的静电放电抗扰度测试实验(ESD)、网络设备的电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT)实验和自动化仪表的浪涌抗扰度测试(Surge)实验。

第二，通过一些设计性实验培养学生动手能力和创新意识。如某实验是一个自制通信系统的电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT)测试与整改，具体来说实验以小组为单位设计并制作一个简单的CAN总线一发一收通信系统，对该系统进行电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT)测试，同时在硬件电路和编程方面进行整改，以提高电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT)测试等级。学生在实验过程中有一个明确的目标，根据课堂上所学的电磁兼容方面知识和课程以外的知识，改进硬件电路设计和软件编程，以提高系统的抗干扰能力，并在电磁兼容实验室进行实际的测试，这样既丰富了电磁兼容的实践内容又为以后的课程设计引入新的元素，学生在整个实验中内化了所学的知识，真刀真枪地面对实际电子电气设计当中的各种问题，并且自己能够动手解决了这些问题，真真切切地提高了运用知识分析问题和解决问题的能力。

4 教学效果

理论教学方面通过案例的讲解激发学生对课程的兴趣，另外通过演示式教学中的动画、视频、仿真等演示，使看不见的抽象的概念和原理生动的演示出来，使学生变被动接受为主动感知与理解，取得了非常好的教学效果。实践教学方面通过演示和验证性实验激发学生的学习兴趣、加深理解原理和概念，通过设计性实验调动了学生主动学习，并积极应用知识分析和解决问题，有些学生为了使自己设计的电路板通过电磁抗扰度测试而废寝忘食，有些则对设计一个PCB板级的EMC设计发生强烈的兴趣，可见在培养学生的知识综合应用能力和创新能力方面实实在在取得了实效。

5 今后发展的思路

有关电磁兼容教学的一些教学改革措施仅仅是一个开始，今后我们在教学内容改革方面还会有进一步措施，具体的思路是：根据学校的现有的实验条件和社会需求，选择和设计一些更加深入的电磁兼容实践教学项目引入到电磁兼容教学中，并且与后续课程如课程设计、毕业设计的内容紧密结合起来，形成一个有机的、系统的教学体系。

[1] 何金良.电磁兼容概论[M].北京:科学出版社,2010.

[2] 杨进,李平.电磁兼容设计课程教学改革初探[J].电气电子教学学报,2009,31(S1):32-34.

Exploration of the Reformation of Electromagnetic Compatibility Teaching

Zhang Wei
Huzhou University, Huzhou, 313000, China

Aiming at the problems existing in the the practical teaching of electromagnetic compatibility, this paper puts forward some reform measures to improve students' interests, help students understand the basic concepts and principles, cultivate students' practical ability and innovation consciousness. The teaching practice of the teaching method is proved to have good effects, and the future development of electromagnetic compatibility teaching reform is put forward.

electromagnetic compatibility; teaching reform; practical teaching

2016-05-05

章伟，硕士，讲师。

湖州师范学院高等教育研究项目(编号：GJC12 029)。