钟显江 尚 宇 张宁超 崔 曼 赵 黎

（西安工业大学电子信息工程学院 陕西·西安 710021）

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证强调以学生为中心，围绕培养目标和全体学生毕业要求的达成进行资源配置和教学安排，并将学生和用人单位满意度作为专业评价的重要参考依据；专业教学设计和教学实施以学生接受教育后所取得的学习成果为导向，并对照毕业生核心能力和要求，评价专业教育的有效性；建立有效的质量监控和持续改进机制，能持续跟踪改进效果并用于推动专业人才培养质量不断提升。在工程教育专业认证中，课程体系建设是支撑工程类专业人才培养目标和学习成果的核心要素和内容，因此在专业认证理念下对课程教学改革进行探索是非常必要的。

随着科学技术的飞速发展，电磁环境变得越来越复杂，电子电气设备面临的干扰越来越大，导致性能下降和功能丧失的概率显著增加。为了实现许多设备的兼容性，从设计、制造到使用的产品必须符合电磁兼容性标准和标准，实施电磁兼容性认证，同时必须提高对电磁兼容性的认识。掌握电磁兼容的技术手段。电磁兼容作为一门综合性的跨学科学科，它的基础包括电路理论、电磁理论、材料科学和生物医学等，是电子信息工程专业人员需要掌握的知识和技术。通过本课程的学习，我们全面掌握了各种现代电磁干扰源的基本原理、干扰耦合通道、电磁干扰抑制技术和电磁兼容设计依据，掌握工程技术人员在实际开发工作中应注意的问题。“电磁兼容原理与设计”课程是电子信息工程专业一门重要的专业方向课，在该专业的人才培养方案和课程体系中具有重要地位。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。工程教育专业认证要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并强调建立专业持续改进机制和文化以保证专业教育质量和专业教育活力。工程教育专业认证的三大核心理念是“以学生为中心、以成果为导向、持续改进”，因此课程教学需要紧紧围绕工程教育专业认证三大理念进行教学改革，可以达到更好的教学效果，满足国际工程教育专业认证标准。

1 传统电磁兼容课程教学中存在的问题

近年来，我院对通信与信息系统和电子与通信工程等学科的研究生开设了“电磁兼容原理与设计”课程的教学，教学中存在一些问题归纳起来主要有以下几个方面：

1.1 教学内容缺乏更新，教学方法相对单一

目前，我院的研究生“电磁兼容原理与设计”课程采取以讲授为主的教学方式，教师的教学观念还停留在先前的教育水平上，教学内容和教学方式仍然把重点放在如何在课堂上传授现有的、自己所熟识的知识，然而，单一使用这种方式无法满足人才培养的需求，也无法发挥发挥研究生的“主动性”和“主体地位”。随着现代新技术的应用，电子产品的种类不断增加，相应的测量设备和方法不断更新，电磁兼容标准的要求也越来越严格。因此课程教学也必须紧跟电磁兼容技术的发展动态，结合现有的教学内容将逐渐成熟的、应用领域扩大的以及最新的技术介绍给研究生，把眼光延伸到学生在学习和研究过程中，甚至未来任职中所需要解决的问题上。

1.2 课程教学仍旧按照以教师为主体的教学模式，学生的学习积极性不高

电磁兼容的内容涉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、研究生被动听讲，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。与此同时，这种“以教师为主体”的传统教学模式，无法充分调动研究生的学习兴趣，缺乏自由探究的机会，无法达到使研究生主动学习并运用自己所学理论知识解决实际问题的目的。

1.3 缺乏实验和实践教学环节，未能做到理论与实践相结合

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，对于学生来讲，会觉得比较空洞，理解起来也比较困难。电磁兼容技术与实际应用有着非常密切的联系，而且它本身就是一门在实践中发展起来的学科，课程的理论学习需要在实践中理解和掌握。将实验设计环节与实际应用密切结合，可以切实地提高学生学习和科研的能力。然而，受限于课程学时有限和相关实验所需的仪器设备通常较为昂贵，电磁兼容实验和实践教学总是难以开展。

总之，当前的课程教学还存在较多的问题，这些问题的存在不利于提高研究生工程实践能力和创新意识，因此亟待引入新的教学理念和教学方法，提升课程的教学质量。

2 电磁兼容课程教学改革探索

“电磁兼容原理与设计”课程作为一门适用于通信与信息系统、电子与通信工程、电力系统及其自动化和机械电子工程等学科专业的硕士研究生专业选修课，具有理论性较强、概念抽象、公式推导烦琐等特点，同时与工程实践的联系十分紧密。“电磁兼容原理与设计”课程主要涉及电子、电器、医疗、电力、无线电等行业，知识集成度高，要求知识面广，因此讲授起来难度较大，需要学生具备扎实的数学和物理基础、较强的空间想象能力、抽象思维能力以及逻辑推理能力。如何在保持理论知识完整性和严谨性的前提下激发学生的学习兴趣，同时做到与技术应用接轨，是本课程面临的挑战。为了在有限学时内使研究生较好地掌握课程内容，获得最佳教学效果，最大限度培养学生的工程实践能力和创新能力，增强学生学习兴趣，需要从课程特点、教学内容、教学方法及手段、实验实践环节等方面对该课程教学改革进行探索。

在课程教学中，要将以过去教师为主的理念转变为以学生为中心的理念，注重学生能力培养，以成果为导向。在课程考核方面，要从过去重点对知识掌握程度的考查转向对学生能力的考查；每学期教学任务结束后，要对课程教学进行全面总结和持续改进，使后期课程教学达到更好效果。

2.1 课程目标定位

根据工程教育专业认证的三大理念，“电磁兼容原理与设计”课程目标如下：

课程目标1：理解电磁兼容的基本概念。能应用电磁兼容领域的一些定义和表述，理解电磁干扰与电磁环境的关系，分析电磁干扰源的特性。

课程目标2：能够运用电磁干扰的耦合和传播的知识，分析和计算一些传导耦合和辐射耦合的情况。

课程目标3：能熟练运用接地、滤波、电磁屏蔽等措施来抑制电磁干扰的技术手段，并提出防止电磁干扰的方法和途径。熟练运用各种电磁兼容的测量方法和要求，使学生建立相关概念。

2.2 课程教学内容设置

根据电子信息工程专业的培养目标、毕业要求及其指标点的分解，确定本课程的上述教学目标，进而确定教学内容，如表1所示。

表1：课程目标及毕业要求与教学内容对应关系

实验1：基于HFSS的人脑电磁能量比吸收率计算；实验2：近地导线的电容性耦合仿真；实验3：微波带通滤波器插损指标分析；实验4：基于HFSS的孔阵机壳近场屏蔽效能分析。

2.3 课程教学实施过程改进

在教学实施过程中，需要充分考虑工程教育专业认证理念，并将其贯穿于教学实施过程中，把教材内容讲解和实验项目结合进行教学，进一步强化课程内容与培养目标的匹配度，从而提高学生解决复杂电子信息工程问题的能力。

由于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。若单纯采用课堂理论讲授的教学方式，教师讲起来难度较大，对于学生而言，课堂教学成了单向知识流动，很少有自己的思考和反馈空间，学习兴趣也受到了极大的限制。由于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。若单纯采用课堂理论讲授的教学方式，教师讲起来难度较大，对于学生而言，课堂教学成了单向知识流动，很少有自己的思考和反馈空间，学习兴趣也受到了极大的限制。因此，在课程教学中，需要根据该课程的特点，针对不同章节和内容选择不同教学方式，构建以讲授教学法、案例教学法、讨论教学法、课堂练习教学法和课外项目教学法相结合的多元化教学方法。讲授教学法讲授相关理论知识；案例教学法根据课程进度的需要，通过实际案例分析，让学生切身感受系统分析及设计过程，了解系统设计的背景、意义；讨论教学法提出问题并采用分组讨论形式，培养学生通过表达、交流、合作获取相关知识、在团队中发挥作用的能力以及主动学习的能力；课堂练习教学法布置练习题以巩固、加深理解教学内容；课外项目教学法指定课外阅读文献，发放电子阅读文献、资料等，培养学生获取、分析相关文献资料的能力。

除了传统的课堂讲授方式，同时还可以开展“电磁兼容原理与设计”虚拟仿真实验平台建设，引入仿真实验案例进行辅助教学，将理论知识与实验相结合，使工程问题更加形象化，加深学生对电磁兼容技术在实际工程应用中的理解，从而提升学生的学习效果。仿真软件将电磁理论与数值方法结合起来，能够方便、快捷地进行数值实验，使问题形象化，可操作性较强。目前电磁仿真已经成功地应用于电磁性能预测、设计的多个方面。在问题分析、合理设置仿真模型和求解参数的前提下，仿真可以完全代替测试，在电磁兼容教学中引入仿真实验，可以方便灵活可以根据教学的要求分析任意部件，得到系统的任意电磁特性，提供了比测试更丰富息，得到结果都是理想的，有助于排除干扰。例如，在电磁兼容课程中，屏蔽技术是抑制电磁干扰的三大途径之一，也是教学中的重点内容，非常有必要在此处设置实验。在实验4“基于HFSS的孔阵机壳近场屏蔽效能分析”中，为了研究孔阵腔体的近场屏蔽效能，采用ANSYSHFSS软件进行建模分析，其模型如图1所示。机箱材料为铝，外形尺寸为200 mm×100 mm×100 mm，壁厚为2mm，其中一个面中心有孔径为16mm、规格为3×2的孔阵。在机箱外部设一个偶极子天线，作为近场辐射源，取机箱内部点P（100mm，50mm，50mm）作为屏蔽效能测试点。

图1：孔阵机壳的仿真模型

孔阵机壳的近场屏蔽效能的仿真结果如图2所示，可以看出随着辐射天线与机壳距离的增加，屏蔽效能总体趋势是随之增加，这与理论分析相吻合。通过上述仿真结果可知，辐射源与屏蔽体之间的距离对近场屏蔽效能有很大影响。因此在条件允许时，机载设备之间安装距离应尽量增加以提高其屏蔽效能。通过理论教学与仿真实验的结合，避免了传统课程教学中纯理论灌输的枯燥乏味，使学生可以深入理解工程实践中屏蔽的作用和影响机制，从而达到更好学习效果。

图2：不同辐射距离的近场屏蔽效能比较

3 结论

课程体系建设是工程教育专业认证的重中之重，在专业认证的框架下，要将其三大核心理念贯穿于课程教学过程中。在课程目标、课程内容、教学实施、课程考核设置等方面，都要体现以学生为中心、以成果为导向、持续改进，切实提高学生解决电子信息复杂工程问题的能力。