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内容摘要:科学技术是人类社会的重要活动方式,科学技术的进步和发展直接推动人类文明的进步和发展,然而由于社会生活的复杂性,使得某些科技活动对整个社会起到负面和消极作用,为了更好的发挥科学技术对社会的积极作用,必须从多个角度进一步加强科技伦理对科技活动的引导和规范,从而使科技活动朝着更加有利于人类,有利于社会的方向发展。关键词:科学技术伦理危机科技伦理
引言“科学技术是第一生产力”,科学技术的重要性已经被世界各国所共识,从人类社会生产力发展进程来看,先进生产力取代落后生产力,都是由于科学技术进步所引起的。尤其是在今天,科学技术突飞猛进的发展,加快了社会发展的步伐,极大的提高了社会生产力,极大满足了人们物质文化的需要。然而由于社会生活的复杂性、多样性,在某些情况下进行科学技术的研究和运用,也会导致恶的结果。如果失控,将会导致人类的灾难,为了克服科学技术所带来的消极影响,我们必须更加重视科技伦理在科技活动中的作用,通过科技伦理知识普及、教育、认识,不断深化科技伦理在科技活动中的影响,规范人们的科技行为,使人们的科技活动产生善的结果。一科技活动引发的伦理危机人们说科学技术是一把双刃剑,其实科学技术本身并没有善恶之分,只不过从事科学技术活动的当事人对于利益的不同考虑和追求,才导致了科学技术所产生的两种不同结果。一项科学成果,一种技术手段,往往既可能被用来为人类造福,也可能被用以满足某些人的邪恶需要。科学技术,尤其是现代科学技术的发展和应用,并不是所有的都按照人们的良好愿望行事,于是在发展过程中,给人类生存、社会生活带来了一定程度的负面影响。这主要有以下几种情况:(1)由于受主客观条件的限制,人们对某些事物及客观规律的认识还处于“必然王国”阶段,在运用科技手段对某些事物及其客观世界进行改造时,只预期到好的结果,没想到可能带来的负面作用。当人们为取得的成果欢欣鼓舞时,往往会忽视可能出现的“副作用”苗头,当危害性充分暴露在大众面前时,往往积重难返。例如,由于工业化高速发展所导致的环境污染、温室效应、臭氧空洞等等,都是人们认识不足所造成的,(2)为了本国、本民族的狭隘政治经济利益,利用科学技术为手段损害他国、他民族以至全人类的利益。例如,世界头号强国美国利用自己强大的军事科技到处干涉他国内政,侵犯他国领土,把科学技术作为其称霸世界的工具。(3)为了小团体利益,损害社会公众的、国家的以至人类的利益。例如:一些企业在利润的驱动下,在运用科技手段制造商品时,也在向自然,向江河湖海、向大气中排放出污染物质,从而使人类赖以生存的环境因受到严重污染而恶化。特别是一些高污染企业,为了自身的一点利益,根本就不顾生产给自然、人类社会所带来的危害性,造成威胁人类生存和发展的生态危机。(4)为了个人的私欲而使用科技手段造成对他人利益、集体利益、国家利益的损害。如电脑黑客为了证明自己的能力制造计算机病毒造成数据的丢失,系统的瘫痪或者闯入别人的计算机偷看别人的隐私,这些都严重影响了人类社会的正常秩序和社会生活。(5)由于人类盲目地滥用、误用科学技术成果造成难以处理的伦理道德方面的问题。如生育技术、安乐死、转基因技术等等。特别是遗传基因技术,克隆技术的滥用会带来生命伦理上的混乱,破坏人类正常生活秩序,后果不堪设想。二科技伦理介入的必要性科技伦理是对于科技活动的道德引导,是调节科技工作者相互之间、科技共同体与社会之间诸种关系的道德原则、道德规范等等的总和。科技伦理的重要性在于,一方面可以使科学技术的运用得到明确的道德理性的指导,从而最大限度地减少出于邪恶目的利用科技成果的可能性;另一方面,作为道德理性的科技伦理又可以弥补单纯的科技理性之不足,增强科技工作者对于科技开发之后果的道德责任感,从而以道德理性的自觉来最大限度地消解科技理性在社会负面作用上的不自觉。在科学技术发展史上,有不少科技工作者科技伦理意识是非常强烈的。例如:诺贝尔奖获得者、物理学家爱因斯坦就曾经向准备从事科学技术工作的青年人发出过这样的忠告:“如果你们想使你们一生的工作有益于人类,那么,你们只懂得应用科学本身是不够的。关心人的本身,应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标;关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题,用以保证我们科学思想的成果会造福于人类,而不致成为祸害。”作为一个有重大影响的科学家,他一生发表的关于反对战争、争取和平的言论就有上百万字。他曾不倦地为原子能的和平利用而奔波呼吁,以满腔热情投入反对原子弹屠杀当中。与此相反,也有不少科技工作者因为缺乏科技伦理素养,被世人所唾弃。例如,当前有“女疯子”之称的“克隆援助公司”总裁布瓦瑟利耶为了实现个人野心,不惜冒天下之大不韪,宣称已经在克隆婴儿,这种违反科学伦理精神的行为,遭到世人的强烈批判。两类不同的科技工作者事例,生动说明了科技伦理在科技活动中的重要性。科技伦理虽然并非科学技术自身所固有,但它是科学技术外部的一种控制手段,科技伦理可以通过内化于科技工作者的途径,成为科学技术活动中的一种内在力量。科技伦理是一套具有道德涵义的规则系统,它可以告诉和教育人们:“什么样的科技活动是善的或者是恶的;什么样的科技行为是应该做的或者是不应该做的;人们应该通过科技活动为人民、为人类造福,而不应利用科技去作恶。”当这些规则系统被人们普遍接受并成为公认的调整人们在科技活动中的关系的行为规范时,绝大多数人就会自觉地按照这些行为规范去进行科学技术活动,自觉抵制不良的科技行为。人们在长期的社会生活中相互之间的联系和依赖性不断增强,共同生活对人们的行为规范提出了越来越高的要求,并产生协调相互关系和行为准则的道德标准。对那些于共同生活有利的科技行为,被认为是好的、善的、高尚的,要加以赞赏和表彰,给予某种荣誉,如我国著名水稻专家袁隆平由于为我国农业科技发展做出了巨大贡献,受到国家和人民的高度赞扬。而对那些不利于或破坏共同生活的行为,如有人利用科技手段制造假币、假冒商品、窃取各种技术资料、利用电脑作案等行为,认为是不好的、丑恶的,人们就会加以鄙视和惩罚。科技伦理中的美与丑、善与恶、是与非的评判,控制人们的思想和行为,维持一定的社会秩序,如果有人违反了人们共同遵守的科技道德,社会往往就会通过舆论,通过批评教育等多种手段来对违反科技道德者实行帮助和“制裁”。三科技伦理创新科技伦理是一种道德规范,它在人们科技实践活动中只能起到倡导作用,它并没有强制性力量,如果有人偏要反其道而行之的时候,其规范、调整作用就显得苍白无力,因此仅靠行为人的自律是不行的,还必须靠管理、法律等手段约束人们的行为。在这个时候我们就必须考虑把科技伦理道德上升到法律高度,通过法律的权威性来约束科技活动中的失范行为。管理的规范和法律的约束具有强制性、权威性、稳定性和长期性,能够从不同层面对人们的科技行为进行硬性约束,法律作为一种强制性的社会规范,它的直接作用就是惩恶。笔者认为为了更好的发挥科学技术的积极作用,就必须使科技伦理的规范作用上升到法律的高度,使其发挥更好的导向作用。(1)对于已经形成共识的科技伦理道德,要根据具体情况,将成熟的被社会大众所接受的道德准则上升为具有普遍约束力的法律和规范,通过法律和规范的约束性来规范科技活动,避免科技活动超出道德的界线。如中国科学院制定的《中国科学院院士自律准则》,就规定了科学家的行为准则和社会责任,有利于正确科技道德观的形成。(2)对某一些新的科技领域涉及伦理道德的行为,要根据已有的实践进行深入而细致的研究,尽快制定相应的条律条令,使人们的科技行为有明确的指导。如网络技术、安乐死、转基因技术、克隆人技术等等,都要制定相应的法律法规来引导这些新的科学技术,防止这些先进科学技术走向反面。在这些方面,一些国家已经走到了前面,如荷兰已经通过了安乐死法,美国通过了禁止克隆人的法律,这些法律对科技活动的发展已经起到了积极作用。我们国家也必须加快在这方面的立法。(3)世界各国应立足于世界人民的整体利益,加强政府间的交流和合作,通过双边和多边谈判,制定有关科技伦理道德的国际法准则和国际惯例,签订双边或多边协议,以伸张正义、遏制邪恶。例如环境保护、空间技术、武器的研制和使用(战略核武器、激光武器、反弹道导弹武器系统、生化武器、基因武器)等等。这些科学技术都是关系到世界和平与稳定,关系到世界人民生存的根本问题,如果没有一个比较统一的具有国际约束力的规范,这些科学技术就可能给人类带来灾难性的后果。因此必须加快在这方面的立法。科学技术是一把双刃剑,人类要更好的利用它,就必须重视科技伦理在其中的作用,必须把科技伦理所蕴含的精神贯穿于科技活动的全过程。通过科技伦理精神树立人们正确的科技观,使人与自然、人与社会、人与人和睦相处,和谐共存,同时也要通过人文学科、伦理宗教、社会舆论等诸多途径,逐渐祛除人性中的邪恶成分,增强其仁爱成分,使人的精神境界不断升华,从而善待自己,善待他人,善待自然。有理由相信,在面对21世纪科技给人类带来的各种挑战中,理性的人类将高瞻远瞩,自觉建立起与21世纪高科技时代相适应的21世纪科技伦理观,通过科技道德的调控,实现对科技的“扬善抑恶”,使之朝着服务全人类、造福全人类的方向发展。
参考文献[1]沈铭贤,科技与伦理:必要的张力,上海师范大学学报,2001。[2]甘绍平,科技伦理:一个有争议的课题,哲学动态,2000。[3]爱因斯坦文集(第三卷)[M],北京:商务印书馆,1983。[4]吕耀怀,科技伦理:真与善的价值融合,道德与文明,2001。[5]吴恒斌,关于科技伦理与法的思考,武汉科技大学学报,2001。
引言
“科学技术是第一生产力”,科学技术的重要性已经被世界各国所共识,从人类社会生产力发展进程来看,先进生产力取代落后生产力,都是由于科学技术进步所引起的。尤其是在今天,科学技术突飞猛进的发展,加快了社会发展的步伐,极大的提高了社会生产力,极大满足了人们物质文化的需要。然而由于社会生活的复杂性、多样性,在某些情况下进行科学技术的研究和运用,也会导致恶的结果。如果失控,将会导致人类的灾难,为了克服科学技术所带来的消极影响,我们必须更加重视科技伦理在科技活动中的作用,通过科技伦理知识普及、教育、认识,不断深化科技伦理在科技活动中的影响,规范人们的科技行为,使人们的科技活动产生善的结果。
一科技活动引发的伦理危机
人们说科学技术是一把双刃剑,其实科学技术本身并没有善恶之分,只不过从事科学技术活动的当事人对于利益的不同考虑和追求,才导致了科学技术所产生的两种不同结果。一项科学成果,一种技术手段,往往既可能被用来为人类造福,也可能被用以满足某些人的邪恶需要。科学技术,尤其是现代科学技术的发展和应用,并不是所有的都按照人们的良好愿望行事,于是在发展过程中,给人类生存、社会生活带来了一定程度的负面影响。这主要有以下几种情况:
(1)由于受主客观条件的限制,人们对某些事物及客观规律的认识还处于“必然王国”阶段,在运用科技手段对某些事物及其客观世界进行改造时,只预期到好的结果,没想到可能带来的负面作用。当人们为取得的成果欢欣鼓舞时,往往会忽视可能出现的“副作用”苗头,当危害性充分暴露在大众面前时,往往积重难返。例如,由于工业化高速发展所导致的环境污染、温室效应、臭氧空洞等等,都是人们认识不足所造成的,
(2)为了本国、本民族的狭隘政治经济利益,利用科学技术为手段损害他国、他民族以至全人类的利益。例如,世界头号强国美国利用自己强大的军事科技到处干涉他国内政,侵犯他国领土,把科学技术作为其称霸世界的工具。
(3)为了小团体利益,损害社会公众的、国家的以至人类的利益。例如:一些企业在利润的驱动下,在运用科技手段制造商品时,也在向自然,向江河湖海、向大气中排放出污染物质,从而使人类赖以生存的环境因受到严重污染而恶化。特别是一些高污染企业,为了自身的一点利益,根本就不顾生产给自然、人类社会所带来的危害性,造成威胁人类生存和发展的生态危机。
(4)为了个人的私欲而使用科技手段造成对他人利益、集体利益、国家利益的损害。如电脑黑客为了证明自己的能力制造计算机病毒造成数据的丢失,系统的瘫痪或者闯入别人的计算机偷看别人的隐私,这些都严重影响了人类社会的正常秩序和社会生活。
(5)由于人类盲目地滥用、误用科学技术成果造成难以处理的伦理道德方面的问题。如生育技术、安乐死、转基因技术等等。特别是遗传基因技术,克隆技术的滥用会带来生命伦理上的混乱,破坏人类正常生活秩序,后果不堪设想。
二科技伦理介入的必要性
科技伦理是对于科技活动的道德引导,是调节科技工作者相互之间、科技共同体与社会之间诸种关系的道德原则、道德规范等等的总和。科技伦理的重要性在于,一方面可以使科学技术的运用得到明确的道德理性的指导,从而最大限度地减少出于邪恶目的利用科技成果的可能性;另一方面,作为道德理性的科技伦理又可以弥补单纯的科技理性之不足,增强科技工作者对于科技开发之后果的道德责任感,从而以道德理性的自觉来最大限度地消解科技理性在社会负面作用上的不自觉。
在科学技术发展史上,有不少科技工作者科技伦理意识是非常强烈的。例如:诺贝尔奖获得者、物理学家爱因斯坦就曾经向准备从事科学技术工作的青年人发出过这样的忠告:“如果你们想使你们一生的工作有益于人类,那么,你们只懂得应用科学本身是不够的。关心人的本身,应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标;关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题,用以保证我们科学思想的成果会造福于人类,而不致成为祸害。”作为一个有重大影响的科学家,他一生发表的关于反对战争、争取和平的言论就有上百万字。他曾不倦地为原子能的和平利用而奔波呼吁,以满腔热情投入反对原子弹屠杀当中。与此相反,也有不少科技工作者因为缺乏科技伦理素养,被世人所唾弃。例如,当前有“女疯子”之称的“克隆援助公司”总裁布瓦瑟利耶为了实现个人野心,不惜冒天下之大不韪,宣称已经在克隆婴儿,这种违反科学伦理精神的行为,遭到世人的强烈批判。两类不同的科技工作者事例,生动说明了科技伦理在科技活动中的重要性。
科技伦理虽然并非科学技术自身所固有,但它是科学技术外部的一种控制手段,科技伦理可以通过内化于科技工作者的途径,成为科学技术活动中的一种内在力量。科技伦理是一套具有道德涵义的规则系统,它可以告诉和教育人们:“什么样的科技活动是善的或者是恶的;什么样的科技行为是应该做的或者是不应该做的;人们应该通过科技活动为人民、为人类造福,而不应利用科技去作恶。”当这些规则系统被人们普遍接受并成为公认的调整人们在科技活动中的关系的行为规范时,绝大多数人就会自觉地按照这些行为规范去进行科学技术活动,自觉抵制不良的科技行为。
人们在长期的社会生活中相互之间的联系和依赖性不断增强,共同生活对人们的行为规范提出了越来越高的要求,并产生协调相互关系和行为准则的道德标准。对那些于共同生活有利的科技行为,被认为是好的、善的、高尚的,要加以赞赏和表彰,给予某种荣誉,如我国著名水稻专家袁隆平由于为我国农业科技发展做出了巨大贡献,受到国家和人民的高度赞扬。而对那些不利于或破坏共同生活的行为,如有人利用科技手段制造假币、假冒商品、窃取各种技术资料、利用电脑作案等行为,认为是不好的、丑恶的,人们就会加以鄙视和惩罚。科技伦理中的美与丑、善与恶、是与非的评判,控制人们的思想和行为,维持一定的社会秩序,如果有人违反了人们共同遵守的科技道德,社会往往就会通过舆论,通过批评教育等多种手段来对违反科技道德者实行帮助和“制裁”。
三科技伦理创新
科技伦理是一种道德规范,它在人们科技实践活动中只能起到倡导作用,它并没有强制性力量,如果有人偏要反其道而行之的时候,其规范、调整作用就显得苍白无力,因此仅靠行为人的自律是不行的,还必须靠管理、法律等手段约束人们的行为。在这个时候我们就必须考虑把科技伦理道德上升到法律高度,通过法律的权威性来约束科技活动中的失范行为。管理的规范和法律的约束具有强制性、权威性、稳定性和长期性,能够从不同层面对人们的科技行为进行硬性约束,法律作为一种强制性的社会规范,它的直接作用就是惩恶。笔者认为为了更好的发挥科学技术的积极作用,就必须使科技伦理的规范作用上升到法律的高度,使其发挥更好的导向作用。
(1)对于已经形成共识的科技伦理道德,要根据具体情况,将成熟的被社会大众所接受的道德准则上升为具有普遍约束力的法律和规范,通过法律和规范的约束性来规范科技活动,避免科技活动超出道德的界线。如中国科学院制定的《中国科学院院士自律准则》,就规定了科学家的行为准则和社会责任,有利于正确科技道德观的形成。
(2)对某一些新的科技领域涉及伦理道德的行为,要根据已有的实践进行深入而细致的研究,尽快制定相应的条律条令,使人们的科技行为有明确的指导。如网络技术、安乐死、转基因技术、克隆人技术等等,都要制定相应的法律法规来引导这些新的科学技术,防止这些先进科学技术走向反面。在这些方面,一些国家已经走到了前面,如荷兰已经通过了安乐死法,美国通过了禁止克隆人的法律,这些法律对科技活动的发展已经起到了积极作用。我们国家也必须加快在这方面的立法。
(3)世界各国应立足于世界人民的整体利益,加强政府间的交流和合作,通过双边和多边谈判,制定有关科技伦理道德的国际法准则和国际惯例,签订双边或多边协议,以伸张正义、遏制邪恶。例如环境保护、空间技术、武器的研制和使用(战略核武器、激光武器、反弹道导弹武器系统、生化武器、基因武器)等等。这些科学技术都是关系到世界和平与稳定,关系到世界人民生存的根本问题,如果没有一个比较统一的具有国际约束力的规范,这些科学技术就可能给人类带来灾难性的后果。因此必须加快在这方面的立法。
科学技术是一把双刃剑,人类要更好的利用它,就必须重视科技伦理在其中的作用,必须把科技伦理所蕴含的精神贯穿于科技活动的全过程。通过科技伦理精神树立人们正确的科技观,使人与自然、人与社会、人与人和睦相处,和谐共存,同时也要通过人文学科、伦理宗教、社会舆论等诸多途径,逐渐祛除人性中的邪恶成分,增强其仁爱成分,使人的精神境界不断升华,从而善待自己,善待他人,善待自然。有理由相信,在面对21世纪科技给人类带来的各种挑战中,理性的人类将高瞻远瞩,自觉建立起与21世纪高科技时代相适应的21世纪科技伦理观,通过科技道德的调控,实现对科技的“扬善抑恶”,使之朝着服务全人类、造福全人类的方向发展。参考文献
[1]沈铭贤,科技与伦理:必要的张力,上海师范大学学报,2001。
[2]甘绍平,科技伦理:一个有争议的课题,哲学动态,2000。
第一,需要结合本院的实际情况,对本院较为缺乏的药学临床研究项目进行资金和科研人力投资,争取将科研成果成功运用于本院的实际临床救治中,节约经济成本,提高患者和医院的经济效益;
第二,对于患者而言,需要建立使用药物的一个咨询中心,对于患者在药物使用中存在的问题做好解释和指导,降低患者错误用药的几率,并且相关人员可以结合患者疾病的实际情况,为患者提供最为适合和经济的用药方案,在有效治疗的同时减轻患者的经济负担,减少药物浪费和滥用现象。本文中对促进药物合理应用采取的加强管理方法如下:首先相应的卫生监管部门应该履行好监督职责,对于医院临床医师的用药情况做好测查,对于发现的问题要及时与医院相关部门沟通反馈,将问题及时向医生说明,督促其进行改进;对于卫生行政部门,需要对基层医疗机构提供一小部分非限制性的常规抗菌药物,保证药物的合理使用;对于医院本身而言,需要对药剂师加强培训,创造合适的条件让药剂师参与到临床药物使用中来,协调好医院各类人员的相互学习,如医生、护士、药师之间的互相学习,提高各类人员对药物的认识水平,防止患者治疗中出现用药不良反应,促进药物在临床治疗中的合理应用。
二、结果
本文中,随机选取我院药剂科75种药品,其在2011年3月-2012年9月未加强管理期间,其药物管理中出现的问题发生率为35.21%,药物合理应用率为58.21%,在2012年9月-2014年3月加强管理期间,其药物管理中出现的问题发生率为15.32%,药物合理应用率为62.64%,这表明通过采取有效的管理方法,可以降低药剂科的问题发生率,提高了药物合理应用率。
2课程设计实例
课程设计是教学设计中的一个环节,针对一个目的或者一个内容进行有计划、有结构的系列活动。对电磁场理论相关的课程教学而言,课程设计的内容需要针对教学中比较难理解的、比较抽象的,或是需要对知识点进行综合讨论的内容来进行设计。因此,课程设计环节在“电子工程数学方法”“电磁场与波”以及“微波技术基础”课程的课堂教学中,对理论教学和实践教学相结合的重点环节进行了设计和讨论。由于商业软件平台可以模拟相对理想的实验环境,并且在观察物理现象时也不必拘泥于实验装置和物理实现方法困难的问题,在课程设计题目的设计上,可以选择尽量涵盖本课程大部分知识点的题目进行仿真设计,或者根据学生在学习过程中需要进行直观化理解的物理现象进行设定。如在本科第3学期,在学生对电磁波/场的概念还处于力线的范畴,对电磁波在导波系统中的传播规律还没有进行具体学习的前提下[10]开设“电子工程数学方法”课程,学生对为何要求解泛定方程,为何要加入边界条件等原因并没有一个具象化的认识。尽管在课堂教学中提出求解定解问题就是泛定方程和边界条件以及初始条件的结合,学生也只是机械地记住了这个说法而已。在这个前提下再提出如何求解波动方程和泊松方程等方法,学生也只是迷茫地在几个特殊形式的方程中机械地求解而已。课后常有学生反映:“为什么就学这几个方程”“这些方程求解方法到底学了有什么用”等等问题。这些问题给一个答案并不难,难的是学生就算听懂了答案,还是不知道其真正应用在何处。因此,在这门课的课程设计题目是用软件HFSS实现对矩形波导管的仿真,在求解矩形波导管主要模式的基础上设定波导管的尺寸,并观察其主模的电场、磁场以及壁电流分布。整个课程设计内容里并没有提到用什么方程来求解,也没有说用什么方法求解。学生拿到题目以后需要自己去思索:这是一个有关波导管的工程问题,这个工程问题相关的物理现象是什么,描述这个物理现象的数学公式是哪一个,为了能表达出波导管内部的场分布,必须要求解定解问题,那么与之相关的边界条件又是什么。这个课程设计的内容立足于定解问题的求解,而且是直角坐标系下波动方程的定解问题的求解,计算上并不复杂,难的是理论上的理解。学生普遍反映虽然课本上早已做过了类似的题目,但是他们还是去查了一些相关的教科书,还在网上寻找资料,最后发现其实求解的就是他们学过的东西。这就是理论和工程应用相对照的一个过程。同时,通过这次课程设计,学生普遍反映他们对HFSS这个商业软件的建模方法和仿真手段有了相对深入的了解,对波动方程和亥姆霍兹方程的推导和求解认识深刻。“电磁场与波”是针对本科第4学期的学生开设的课程,其主要内容涉及静态电磁场和时变电磁场的基础理论知识[11]。学生在前修课程大学物理中学习了很多关于静态场的知识,空间中电磁波的传播行为和状态是一个全新的内容,需要学生花更多的时间来学习波在空间中的传播情况。而课堂教学中,描述波的情况时一般用正弦波来描述(动态多媒体描述的时候也一样),这种描述方法和机械波完全一样,学生在学习电磁波时通常以机械波为原型来进行理解,这种理解方法使得他们在学习驻波、行驻波时出现困难。因此对这门课的课程设计题目做了如下设计:利用编程软件Matlab实现对下述物理现象的建模,并实现电磁波在全空间中的变化情况。一均匀平面波从半无限大自由空间(z<0的区域)入射到一介质分界面(介质存在于z>0的半空间),介质的电参数为εr=4,μr=1,σ=1,分别对以下情况进行建模:1)线极化波垂直入射到介质分界面;2)平行极化波以入射角θ(θ<θc,其中θc为临界角)入射到分界面;3)圆极化波以入射角θb(θb为布儒斯特角)入射到分界面;针对上述3种情况,分别描述入射波、反射波和投射波在空间中的变化情况,并标明各波的能量变化。学生经过这次课程设计后,首先会对使用Matlab进行编程设计有一定的了解,能够用Matlab进行电磁波的动态显示。其次会学会利用其他工具主动学习在课堂上难以理解的物理现象,这有助于学生在以后的学习中能够主动利用现有的编程软件或者商业软件平台进行知识探索。最后,学生在进行编程建模仿真的过程中强化了知识点的学习。课程设计包含了电磁场与波这门课程中关于平面波的传播、平面波在介质分界面上的变化、不同的极化方式在通过介质分界面时和入射角之间的关系等等问题,知识点囊括了电磁波在无界/半无界空间中的传播问题,而这也是本课程中有关电磁波问题的重点学习内容。“微波技术基础”是一门具体涉及微波器件的课程,不同的器件有不同的电性能和参数设计方法,不同的传输模式在同一器件中也表现出不同的特性[12],因此要设计一个相对全面的课程设计比较困难。针对不同的知识点进行了不同的课程设计题目的设计,例如:1)针对波导腔体中的模式问题,进行了模式分析编程设计;2)针对谐振腔和微扰理论,进行了谐振模式和微扰后的谐振情况建模仿真讨论;3)针对左手结构材料的概念,进行了左手/右手结构的功分器设计,以此讨论两种不同结构下电磁波的传播和器件表现在外的性能;4)针对磁材料的特性,进行了极化扭转波导仿真设计。通过这些课程设计,使得学生在学习不同的微波器件性能的同时,对微波器件的设计方法、性能和其中的电磁场分布有了更加深刻直观的了解和认识。
3结束语
综上所述,在计算机完全普及开来的大学课程学习中,在电磁波理论相关课程的课堂教学中利用课程设计敦促学生利用编程软件和商业仿真软件对相关知识点进行模型化仿真和现象分析,有助于进一步加深学生对知识点的纵向和横向理解掌握,丰富课堂教学的形式,使得学生对理论的理解更加清晰,对理论对应的工程应用了解更加明确。这对于目前的大学本科学习来说,是一个非常有利的学习手段和方法。
作者:骆无穷 王园 唐璞 潘锦 单位:电子科技大学