教研融合的射频微波与电磁兼容科研平台

王蒙军, 刘剑飞, 武 一

(河北工业大学 1.电子信息工程学院 2.电子与通信工程国家级实验教学中心， 天津 300401)

教研融合的射频微波与电磁兼容科研平台

王蒙军1,2, 刘剑飞1, 武 一1,2

(河北工业大学 1.电子信息工程学院 2.电子与通信工程国家级实验教学中心， 天津 300401)

本文提出建设射频微波与电磁兼容的高水平科研平台。充分利用高水平科研平台建设中的资金优势、人才优势，以科研与教学有机结合为指导思想，通过分析教研融合科研平台建设的发展动力，探索了教研融合科研平台建设的主要措施，推动科学研究真正融入高等教育，为教研融合与地方高校学科建设协同发展提供借鉴。

科研平台；教研融合；电磁兼容

0 引言

教学与科研是高等院校基本职能的两个重要环节，关于教学与科研的关系，早在1809年，德国洪堡大学就提出了“教学与科研相统一” 的观念[1]，随后德国哲学家雅斯贝尔斯在理论上指出教学与科研应该并重，相辅相成，认为“教学与科研的结合是大学至高无上而不可替代的基本原则”[2]。2010年3月我国的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》也提出了“教研统一”，“支持学生参与科学研究，强化实践教学环节”的建议和要求。

作为河北省重点建设的高水平大学，我校为了加强交叉学科的研究，支持河北省新型产业的发展，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国家“十二五”研究发展规划》以及即将出台的国家“十三五”科技发展规划[3]，依托本校电气工程、微电子学与固体电子学和计算机等学科，建设了“先进信息与智能电网研究院”，开展射频微波与电磁兼容及其相关的电子器件及系统的多学科交叉研究并利用中央财政支持地方高校的建设资金建设电子与通信工程国家级实验教学中心，着力打造教学和科研融合的“射频微波与电磁兼容科研平台”(以下简称：科研平台)。

1 教研融合科研平台建设的目标

处于京津冀协同发展关键区域中的河北省，科学研究平台的建设要适应京津冀一体化战略与区域经济发展的需求，将射频微波与电磁兼容技术及其相关的电子器件及系统作为研究的重点方向，加大重视和增加研发投入，在电子材料、器件、智能电器和智能电网以及系统集成方面取得突破。促进河北省转变经济发展方式，优化调整产业结构，构建新型现代产业体系。

同时探索落实“2011计划”中提高高等教育质量，提升大学生创新能力的目标，寻找科学研究与教育教学的有机结合点，探索科学研究和人才培养紧密结合的新途径，发现培养创新型人才的新方法。通过更新观念，改革体制，丰富和拓展高校人才培养的渠道和资源，推动科学研究真正融入高等教育。

2 教研融合科研平台建设的动力

2.1 区域经济转型发展的要求

地方院校与地方经济社会发展有着天然的联系，是服务地方经济社会发展的重要力量。作为环绕首都和天津的河北省，在环境保护的要求下，面临着经济发展方式转变、产业转型升级的任务，信息电子、节能环保和绿色能源是符合这一特殊要求的发展方向，因此明确办学定位，引导学校的改革和发展[4]。通过发展射频微波与电磁兼容技术，推进建设一批河北省先进的专业研究机构，高校参与研发工作，培育高校的研发团队，同时促进科技成果转化，直接孵化一批专业的电子企业，成为河北省产业中的新兴力量，为区域经济提供应有的支撑。

2.2 学科专业建设发展的要求

我校充分考虑地方经济社会发展需求，立足京津冀，服务京津冀，确立开展射频微波与电磁兼容及其相关的电子器件及系统，包括微纳电子器件及系统研究；射频微波电子及射频生物医疗研究；智能电网与智能电器研究等主要研究方向。以科研平台建设为依托，将相关的学科专业办出特色，为学科发展和人才培养打好基础，保证毕业生的就业，促进学科与学校的良性发展。

2.3 实验中心实践教学的要求

我校电子与通信工程实验教学中心2013年成为国家级实验教学示范中心。随着射频微波与电磁兼容等学科的发展，师资队伍不断得到充实和提高，搭建了一些先进的科研平台。为了更好发挥这些科研资源在本科教学中的作用，建设包括射频电子材料与器件、射频微波集成电路、微电子技术与材料、电磁兼容测试与整改等综合实践教学平台，以促进教学科研互动，实现科研成果向实验教学内容的有效转化，为创新型人才培养创造有利条件。

3 教研融合科研平台建设的实施

3.1 科研平台的设施建设

(1)新建射频微波与电磁兼容测试平台，拥有矢量网络分析仪、EMI接收机、微波信号发生器、EMC电磁干扰扫描仪、GTEM小室辐射抗扰度测试系统、IC电磁兼容测试系统、CST电磁仿真软件等相关设备，可以从事射频微波技术、电磁兼容测试的研究。新建超净实验室155平方米，设备机房与辅助间55平方米，拥有ICP刻蚀机、电子束蒸发镀膜系统、半导体参数仪、脉冲激光沉积系统等设备，可以为射频微波电子器件制备提供良好的环境支持，满足电子科学与技术学科教学科研建设的需要。

(2)建设微波及射频领域的研究平台。在发挥其科学研究重要作用的同时，探索教研融合的研究平台建设，使其在创新人才培养与地区经济服务中发挥作用，形成一套完整的高水平科研平台运行机制，通过充分利用以上资源，提升学科整体实力，促进学校教育教学水平再上新台阶[5]。

3.2 科研平台的教研融合措施

科研平台经费充足，实验条件先进，将这些优势转化为培养学生创新能力的资源是可行的。通过将科研融入教学，在与其相关的课程建设、教学改革、教材编写、学生培养等方面，综合提高教学质量。还可借助平台的学术影响力，组织各种校外科技活动，提供培养创新型人才的各种途径[6]。在科研平台的建设过程中，采取措施，解决科研与实践教学的关系、科研与教师教学的关系、科研与学生培养的关系，促进科研与教学的融合。这里结合射频微波与电磁兼容测试平台的实验内容，阐述具体的措施。

1)科研平台与教学实践环节的深度融合

(1)开展探究性实验内容，拓展传统实验的层次。与演示和验证的实验模式不同。在探究性实验中，要求学生利用科研平台提供的设备和工具，自己设计实验步骤，测试实验数据，根据测试结果分析实验现象产生的原因，得出实验结论。探究性实验强调学生主体性，实验过程中增加了学生的参与度，既有利于学生基本知识技能的应用，又有利于培养学生的创新探索意识。

例如在分析电路板上产生的电磁干扰时，实验事先不告诉学生干扰频率，而是让学生通过测量，并且分析电路板上应该存在的信号频率，逐一对比，在众多频谱信号中确定哪一频率成分属于干扰频率，进而再确定干扰信号的来源予以消除。图1给出了电路板所有频率信号的频谱图，众多频率成分中既有工作信号，又有干扰信号，需要学生自行分析电路工作原理，找出干扰频率点。

图1 电路板信号的频谱图

(2)移植最新的科研成果，提高基础实验的水平。科研平台承担着多项国家级、省市级科研项目，可以将科研项目的研究成果引入教学环节。

例如电路板的电磁兼容设计与整改技术是电子产品通过EMC认证走向市场的前提，企业产品电路设计中的电磁兼容问题是科研平台研究的一项特色成果。通过电磁干扰扫描仪，确定电路板上电场的空间分布图，发现干扰信号出现的位置，进而确定电路板上的哪个元器件、哪些布线产生了电磁干扰信号，可以通过调整器件或调整电路板的走线来消除干扰，这样的工程实例在实际工业应用中随处可见。

将电子产品电磁兼容设计与整改的案例引入实践教学，让学生通过实实在在的项目、研究内容、研究方法来加深对理论的理解。图2和图3给出了电路板进行电磁兼容测试整改前后空间电场的分布图。从图3中可以看出，整改之后，图2中左下部的干扰问题可以消除。这样，通过科研项目中的一个小环节，让学生对电磁干扰有了本质的认识。

实践证明，把科研工作带到课堂，把科研新成果融入到教学，既丰富了课堂教学内容, 提高了课程教学质量，又培养了学生创新实践能力，使学生走向社会后能够从事创造性地工作。

图2 电磁兼容测试整改前电路板空间电场分布图

图3 电磁兼容测试整改后电路板空间电场分布图

(3)增加创新设计的实验。教师利用科研平台的设备条件和科研成果，开设与课程相关的创新性实验，预留一些自学的资料给学生，要求学生就其资料的内容结合实验题目进行学习讨论、找到解决问题的办法，并通过实验的手段，验证自己所设计的实验方法是否合理，引导学生积极参加教师的科研工作，从而培养学生的自学能力和创新思维，为终身学习和创新发明打下基础。

例如在如何消除信号中混入的干扰信号问题上，提出实验项目，消除信号中430 MHz的加扰，要求学生结合信号调制解调的原理，对照无干扰状况信号的频谱图，设计数学方法，提取430 MHz的干扰信号，并滤除干扰信号，这样就可以让学生综合运用通信原理、数字信号处理的知识，设计实验解决这一问题，利用科研平台的仪器设备，搭建实验系统，验证实验方法，解决工程问题。图4给出了消除加扰430 MHz信号的频谱图。

图4 消除加扰430 MHz信号的频谱图

2)教研融合与师资能力的提高

(1)在教学方案制定环节，教师要引入教研融合的理念。将科研的思维注入教学，贯穿于教学环节每一步。在教学内容准备环节，教师要清楚地了解专业背景，还要紧密追踪前沿问题，做到科学前沿和经典理论的融会贯通，保证知识体系的延续性，同时追踪前沿也是教师收集整理科研资料、理清科研思路的过程，做到科研与教学的协同更新。在此基础上，制定教学计划，合理安排教学进度，保证最终能圆满完成教学任务。

(2)在教学方案实施环节，实践教研融合的方法。在每学期的授课过程中，按照基本教学进度的要求，从易于学生理解和掌握的角度出发，结合自身科研方向，将合适的科研课题引入课堂，通过与学生的交流互动，积极引导学生锻炼自己的思考能力和应用能力；通过与学生的交流互动，接收来自学生的反馈信息，在实践中考验自己的科研成果，培养锻炼教师的组织能力和实施能力，拓宽科学研究思路，提高知识运用程度。

(3)在教学方案总结环节，归纳教研融合的成果。教研融合教学方式在实施过程中，每个教师都会有不同的经验体会，每届学生也会有不同的学习感受，每学期后，对教师和学生两方面进行跟踪并进行总结，为今后的工作积累经验。应建立教研一体化发展管理模式，制定科学完善的“教师教研发展指导体系”和合理规范的“教学科研质量评价体系”，使专业设置和科研项目有机结合。同时跟踪考核学生学习过程，保证学生评价、反馈的及时性，为今后的教学改革提供参考。

3)教研融合与学生创新能力的提升

(1)设置本科生科研项目基金。科研平台每年承担国家及省市级科研项目较多，资金充裕，因此组织教师结合承担项目的内容，设置一定数量适合本科生的科研题目，建立面向本科生的开放式科研项目基金，通过双向选择，将优秀学生吸收到科研教师的课题组，参与科研活动，这也有利于教师发现优秀学生，通过保送研究生的方式，为课题组选拔人才。

(2)组织大学生创新创业项目。将科研平台的实验场地和实验仪器设备向参与项目的学生免费开放，并组织教师承担大学生创新创业训练任务，为参与创新创业计划的学生提供技术和管理等支持。

(3)举办大学生校外科技活动。科技平台利用自身的优势，组织学生利用课余时间参加电子科技协会举办的科技活动，独立设计、焊接、调试电子产品；选择优秀学生参加全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”竞赛、FreeScale智能车大赛等赛事。

4 结语

本文提出建设教研融合的射频微波与电磁兼容科研平台的思路。充分利用科研平台建设中的资金优势、人才优势，以科研与教学有机结合为指导思想，通过分析教研融合科研平台建设的发展动力，明确了科研平台构建与教学的关系，探索了科研平台促进教学的运作机制，推动科学研究真正融入高等教育，为科研平台反哺教学的实践提供了经验。

[1] 洪堡著(德)，陈洪捷译，论柏林高等学术机构的内部和外部组织[J]，桂林：高等教育论坛，1987(1)：93-95.

[2] 雅斯贝尔斯著(德)，邱立波译，大学之理念[M]，上海：上海世纪出版集团，2007.

[3] 中华人民共和国科学技术部. 国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)[EB/OL]. 2006.2.9. http://www.most.gov.cn/

[4] 周倩. 省部共建高校办学定位中存在的问题和对策建议[J]. 长春：现代教育科学，2012(6): 166-169.

[5] 刘子贤，齐炜，杨明. 提高高校教师科研能力的“”教研融合“”教学方式[J]. 赤峰：赤峰学院学报(自然科学版)，2013，Vol.29(2): 206-208.

[6] 赵新亮，张彦通. 地方本科高校向应用技术大学转型的动力机制与战略[J]. 镇江：高校教育管理，2015，Vol.9(2): 38-42.

RF Microwave & EMC Research Platform Based on Teaching and Research Integration

WANG Meng-jun1,2，LIU Jian-fei1，WU Yi1,2

(1、SchoolofElectronicsandInformationEngineering,2、NationalExperimentalTeachingCenterofElectronicandCommunicationEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300401，China)

High level of RF microwave and electromagnetic compatibility scientific research platform is developed . Full use of the advantages of capital and talent in the construction process, high level scientific research platform is developed on the basis of combining scientific research and teaching guidelines. After analyzing the impetus of research and teaching integrated platform, the main construction measures are explored to promote scientific research into higher education, and provide valuable experience for cooperative development of research and teaching integration for discipline construction of local colleges and universities.

research platform; research and teaching integration; electromagnetic compatibility

2015-10-07;

2015-10- 07

2012河北省高等教育教学改革项目(2012GJJG148); 2015河北工业大学教学研究和改革指导项目(HebutJXJG2015-125)。

王蒙军(1978-)，男，博士，副教授，主要从事电磁场与电磁波、电磁兼容技术和光谱分析教学和科研工作， E-mail:wangmengjun@hebut.edu.cn

G642.0

A

1008-0686(2016)03-0004-04