طراحی و اجرای درس جدید مجازی «آزمایشگاه شبیه سازی در الکترومغناطیس» (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
دانشجویان مقطع کارشناسی رشته های مهندسی، در کنار یادگیری کیفی مطالب نظری، می بایست مهارت های عملی، طراحی و کاربردی مورد نیاز را کسب کنند، تا آنها را برای ورود به بازار کار و یا ادامه تحصیل آماده سازد. در شاخه مخابرات مایکروویو و فوتونیک رشته مهندسی برق، تا کنون آزمایشگاه های مایکروویو، آنتن و اپتیک، دانشجویان را با جنبه های عملی، افزاره ها و دستگاه های اندازه گیری این حوزه آشنا کرده است. در دو دهه اخیر و با پیشرفت شگرف توانایی رایانه ها، نرم افزارهای شبیه سازی این حوزه کاربرد وسیعی هم در صنعت و هم در پژوهش های دانشگاهی پیدا کرده اند و به ابزارهایی جدایی ناپذیر از مراحل تحلیل و طراحی و پژوهش تبدیل شده اند. به دلایل تاریخی و همچنین پیچیدگی های محتوا در این شاخه، استفاده از این نرم افزارها در دوره کارشناسی معمولاً آموزش داده نمی شود، و اغلب مهندسان، پس از ورود به بازار کار و یا در مقاطع تحصیلات تکمیلی، بر حسب نیاز برای اولین بار این نرم افزارها را تجربه می کنند. در نتیجه، امروزه در دوره کارشناسی، جای آزمایشگاهی که نحوه صحیح استفاده از این نرم افزارها را به دانشجویان آموزش دهد، بسیار خالی است. در این راستا در نیمسال اول 00-1399 در دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف، برای اولین بار درس نوینی با نام آزمایشگاه شبیه سازی در الکترومغناطیس طراحی و ارائه شد. بررسی تعداد زیادی از برنامه های آموزش مهندسی برق دانشگاه های داخل و خارج از کشور، مشخص ساخت که طراحی و اجرای آزمایشگاه شبیه سازی در الکترومغناطیس، در قالب یک درس رسمی مقطع کارشناسی، اقدامی نوین در آموزش مهندسی برق است. هدف این درس آموزش نحوه صحیح شبیه سازی، با استفاده از سه نرم افزار معروف و کاربردی شاخه مایکروویو و فوتونیک بوده است که بتواند اکثر جنبه های این حوزه را پوشش دهد. در این مقاله دلایل پیدایش و ایده اصلی درس، ساختار و نحوه ارائه آن، به همراه چالش ها و دستاوردهای این تجربه جدید، مورد بحث قرار گرفته است. در کنار مزایای پرکردن این خلأ آموزشی در برنامه کارشناسی مهندسی برق، ارائه این آزمایشگاه فرصت بسیار مغتنمی را جهت ایجاد انگیزه و علاقه به این شاخه در دانشجویان، آماده سازی آنها برای بازار کار و یا ادامه تحصیل و امکان مجازی سازی این آزمایشگاه (به خصوص در دوران شیوع همه گیری کووید-19)، ایجاد کرد.Design and teaching of a new virtual laboratory course: “Computer Simulations in Electromagnetics”
Undergraduate engineering students must acquire practical skills alongside learning theory to better prepare them for their career. In the last two decades, simulation softwares in electromagnetics have become widespread in both industry and academia. But these softwares are not usually taught in electrical engineering (EE) programs, thus leaving a gap in skills of graduates when entering the job market or graduate school. In the first semester of 2020-2021, a new course entitled “Computer simulations in electromagnetics” was designed and offered in the School of EE of Sharif University of Technology which was a new step on a national and international level. The course objective was to teach the correct methods of simulation using three widespread softwares in the field of microwave and photonics, which cover most aspects of this field. In this paper, we discuss the main ideas behind the creation of this course, its syllabus, presentation method, as well as challenges and achievements in this effort. In addition to filling the educational gap in EE programs, this laboratory increases student interest and motivation, better prepares students for future, and allows for a virtual laboratory (especially in periods such as the Covid 19 pandemic).
تبلیغات
