电工电子系列课程的改革实践与整合优化

电工电子系列课程的改革实践与整合优化

吴镇扬

（东南大学信息科学与工程学院，江苏南京，210096）

【摘要】　介绍了东南大学电工电子系列课程的整体结构，阐述了下一步课程整合的方案并指出了课程改革中应注意的一些问题。

【关键词】　课程改革　本科教育

1．引言

我校自1995年立项着手开始“电工电子系列课程教学内容与课程体系改革”至今已有七年，这一教改计划在我校的无线电、电子、自动控制、计算机、生医、电力、测控七个系同时实施。这一项目虽然已于2000年底通过专家鉴定，但是大规模地实施是从1999年9月入学的新生开始的，最早实施这一教学计划的学生将进入四年级，至今已三年多时间。我们觉得有必要认真总结，发扬成绩，弥补不足，以期取得更大的实效。

2．改革的思路与方案

改革的思路可以简单地归纳为八个字“拓宽、加强、整合、更新”。就是“以拓宽电气电子信息学科的基础为核心，以课程整合和加强实践为重点，以EDA和考试改革为突破口，培养基础扎实的创新型人才”。

（1）总的课程体系

当前我校电气、电子、信息学科的各专业和计算机学科方面的专业分布在7个系，课程改革统一了相关课程的基本要求，其课程体系的构成与比例见下表：

具体方案如下：

①电气、电子、信息与计算机科学公共基础课程

a．计算机科学基础或程序设计（8学分）

b．电路基础（4学分）

c．计算机结构与逻辑设计（4学分）

d．信号与系统（4学分）

②电气、电子、信息专业类的公共课程

a．电子电路基础（4学分）

b．电磁场与波（3学分）

c．微机系统与接口（3学分）

d．信息通信网络基础

③系内限定选修的二级学科平台课（10学分）

a．计算结构

b．通信原理

c．数字信号处理

d．专用集成电路设计

e．微波技术

④跨二级学科限定选修课（3学分）

七个系中的每一个系至少为外系同学开设一门选修课。供无线电系同学选修的课程为：VLSI设计基础、数据结构、传感器、计算机控制技术、电力电子。

⑤方向课程（8学分）

无线电系设立两个方向的课程组，每个学生确定一个主选方向，一个辅选方向，总计8学分。两个方向的课程组为：

a．通信组：数字通信、通信网、通信电子电路、电波传播与天线；

b．信息组：语音信号处理、图像处理、数据压缩、统计信号处理。

⑥无线电系为本系同学开设的选修课有：移动通信、交换技术、电子测量原理、操作系统与编译原理、微波器件与电路、彩电原理、单片机原理应用与系统设计等。

（2）主要课程的内容和改革情况

①“计算机科学基础”课程

其中的程序设计方法，已由面向过程为主转向以面向对象为主，注意使学生掌握处理复杂问题的一般方法。内容包括算法的设计与分析，Java程序设计、数据结构、软件工程等部分。该课程使用的教材为我系彭沛编著的《面向对象程序设计教程》（高等教育出版社，2001年9月出版——面向21世纪课程教材）。

②“电子电路基础”课程

课程内容突破了原有高低频，强弱电的界限，强调课程的基础性，着眼于电气、电子、信息类专业具有共性特点的基础功能电路；相应的将器件物理、逻辑设计等对基础有不同要求的内容纳入物理学和计算机结构与逻辑设计课程。课程的学时大大压缩。

③“计算机结构与逻辑设计”课程

课程的任务是使工科电类专业学生掌握计算机的基本组成原理和培养学生用数字电路设计计算机的硬件部件以及其他简单数字系统的能力，培养学生数字化抽象底层设计技术。该课程使用我系黄正瑾编著的《计算机结构与逻辑设计》（高等教育出版社，2001年6月出版——面向21世纪课程教材）。

④“计算结构”课程

使学生较全面、深入地掌握现代计算机的组织与结构。初步具备分析与设计复杂数字系统的能力，内容包括计算机系统、CPU的结构与功能、RISC处理器、超标量处理器、微操作、控制单元的硬布线实现法、控制单元的微程序实现法、并行组织等。

⑤“专用集成电路设计”课程

重点使学生掌握专用集成电路自顶向下的设计过程和步骤、掌握半定制、全定制、可编程逻辑器件等几种设计方法。侧重高层次的设计，要求学生能够运用硬件描述语言描述较复杂的系统。对于底层的设计，则要求学生能够运用软件工具进行简单电路的版图设计。

⑥“信息通信网络概论”课程

为适应信息时代全球网络化特点而设立的一门课程。让工科的学生对信息、通信与网络有一个整体概念。对一般的本科学生接触网络实践时能了解一些技术背景轮廓：对信息与通信工程方向的学生在学习更深的专业技术课时有一整体概念，该课程采用外文原版教材（Jean Walrand，Communication Networks－Afirst Course，Mc Graw Hill，1998）。

⑦“综合课程设计”课程

综合学生所学的关于电路、信息和计算机方面的知识，并补充一些与系统设计有关的知识，大部分时间由学生独立设计一电子系统，通过这一课程使学生得到较全面的训练。

（3）系列课程体系的整合优化

电路系列课程，如图1所示，特别是其中的模拟电子电路课程，长期以来一直是争论的焦点，也是教学改革的重点和难点。该系列课程中我们比较多地削减了模拟电子电路的学时数，加强了专用集成电路设计的内容以及充实了实验部分的内容。电路器件的发展日新月异，如果仅着眼于此必然顾此失彼，导致课时的膨胀。我们应当着眼于从具体电路中抽象出来的概念化的内容，通过典型电路的实验再去深化这些基本概念。“电路基础”、“电子电路”一脉相承，两门课程的整合始终是我们的目标。

计算机系列课程如图2所示。这一系列中“计算机科学基础”是最基本的课程，由于计算机的飞速发展和计算机知识在中学阶段的深入普及，这一课程处于不断改革之中；在“计算结构”课程中，结合课程配备了较多的PLD实验，让学生设计一简单的计算机系统；必选课“微机系统与接口”在教学与实验内容方面也在不断更新。

图1　电路系列课程

图2　计算机系列课程

两大与方向课程有关的课程，见图3与图4，将和其相应的基础课程通盘考虑。

图3　通信系列课程

图4　信息系列课程

课程的系列划分主要是为了统一规划从而达到整合优化的目的，同时我们也不能忽视系列课程之间也存在着交叉。

3．深化改革中要注意的问题

（1）解决学时与内容的矛盾

社会和经济的发展要求学生有更宽广的知识面。大学生不仅要学习与IT行业飞速发展相适应的基本技术，还应当懂得管理、设计自动化、经济学、人文科学。在4年时间内安排这些教育内容非常困难，一种看法是延长学制，4年不够，即使5年也很勉强，这种思想显然不符合我国国情。我们认为应从以下几个方面着手解决这一问题：

①改进教学方法

在实行新的教改方案中，许多课程的内容没有减少，而课内学时平均减少了三分之一左右。这就要求在讲授方法上要有改进，除了采用多媒体等现代化的教学手段外，更重要的是培养学生的自学能力，教材上的一部分内容让学生自己去学习和探讨。这不仅是解决了当前课时不够的问题，更重要的是对学生自学能力的培养。

②必须舍弃某些陈旧内容

现有的课程设计，已很少有扩展余地，相反，总学时还需进一步压缩，让学生有更多的机动时间，而电子信息领域新的内容却不断涌现，一部分陈旧的内容要舍得去抛弃它。

③给学生更多选择的余地

以宽厚的自然科学基础知识和人文知识为前提，开设更多的专业选修课，对不同类型的学生可以选修不同类型的课程，例如，一些学生可以专注于数字化的底层设计，一些学生可以侧重于系统设计，还有的可以向软件设计发展。我们开出的选修课有：移动通信、交换技术、电子测量原理、操作系统与编译原理、微波器件与电路、彩电原理、单片机原理应用与系统设计等。

④解决培养的定位问题

目前，许多学校均创办了通信与电子信息类专业，而对于东南大学无线电工程系的本科专业，我们认为应将培养目标确定为进入研究生的准确阶段更合适，这除了积极发展研究生教育外（2002年我系招收了190名硕士研究生），还应该控制本科生的招生规模，从而，培养高质量的本科生，保证大多数本科生能进入研究生学习。我们将本科生的教学大纲统一在培养高层次人才的前提下。

（2）课程的整合优化必须依靠广大的教师

要实现课程的整合优化必须最大限度地调动广大教师参与教学改革。“入世”以后，一个学校电子信息类的课程将很难自成体系，应将其融入国际高等教育的大背景中，国外的一些教学体系和先进教材将进入课堂，这些工作均需依靠教师来完成。广大教师参与教学改革应从人事聘任、教学岗位的设置、职称评定制度和政策以及分配制度进行配套改革调整。

此外，在系一级应充分发挥教学委员会的作用，教学计划和重大的政策应经教学委员会讨论决定，对教学质量的监督也要依靠教学委员会和一批骨干教师来完成。

（3）加强对实践环节的管理

改革后，每门课程的理论教学时间均进行了压缩，而实验教学的时数得到了加强，不少实验独立设课，内容更新，突出综合性和设计性，实验的设备和工具也很新，例如，我们的EDA实验室配备了Max　plus2软件和isPLD器件，使用VHDL语言进行设计并可对isPLD编程下载测试，可完成完整的设计过程。这几年我们结合学科建设，投入一定的人力、物力装备了通信教学实验室。开设“通信原理”和“数字通信”等硬件实验。为了改革和更新这些传统方法的实验，通信教学实验室已购入了System　View软件，可进行各种类型和规模的通讯、数字信号处理、射频系统的模拟分析与设计，可用来开设一些大型、先进、复杂的系统实验，并有利于建立一个开放的系统实验室。

光有先进的实验设备并不能代表实验室的水平，要切实组织好实验内容，编写一批高质量的实验教材。这就需要加强对实验室的管理，同时还要注意搞好实验室队伍的建设，提高现有人员的业务水平和管理水平，并注意补充学历较高的人员参加实验室工作。另外，我系还在尝试聘用研究生参加实验室的管理工作。

参考文献：

［1］　陈笃信，陈怡，邹家禄．面向21世纪电工电子系列课程教学内容和课程体系改革与实践．电气电子教学学报，2001，23（3）

（原载于《电气电子教学学报》，2002年第5期）