طراحی و اجرای درس جدید مجازی «آزمایشگاه شبیه سازی در الکترومغناطیس»

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 معمولا 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 ۰۰-۱۳۹۹ 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 خلا 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-۱۹)، ایجاد کرد.