英國電氣信息類本科實踐教學分析及其特色

王曉蘭，楊新華

（蘭州理工大學 電氣工程與信息工程學院，甘肅 蘭州 730050）

世界各國的高等教育領域都在不斷調整發展戰略和人才培養模式［1］，以適應激烈的國際競爭對人才的需求。英國是近代科學的發祥地之一，是牛頓力學的故鄉。英國的本科教育已經發展了一個半世紀，期間不斷汲取他國的先進經驗，變革完善自身，其教育模式是世界上公認的最成功的教育模式之一［2－5］。在我國全面提高高等教育質量的今天，研究英國高等教育及其人才培養模式［6－10］，借鑒他們先進的、行之有效的教學方法和研究成果，并與我國教育改革實踐相結合，無疑對提高我國高校的教學質量、構建創新人才培養體系具有積極的現實意義。在與英國University of Strathclyde合作辦學的實踐中，為了制定電氣工程及其自動化專業聯合培養方案，我們認真研究了University of Strathclyde的課程體系和教學大綱。本文以電氣工程及其自動化專業的電路和電子技術核心課程為例，分析了University of Strathclyde在此課程模塊組中的實踐環節及其特色。

1 University of Strathclyde的電路、電子技術課程相關實踐環節

與電路、電子技術相關的課程一直是電氣信息類本科的核心課程，英國也不例外。英國University of Strathclyde的Electronic and Electrical Engineering系，在第1學期和第2學期，與電路、電子技術相關的課程主要由表1所列的5個模塊構成。與國內大學對應的課程主要有電路、模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統及其對應的實驗。在該課程模塊組中，前3個模塊以講授、輔導和學生自主學習為主，并有少量實驗。后2個模塊Electronic and Electrical Techniques and Design 1和Electronic and Electrical Techniques and Design 2以學生實踐為主。

Electronic and Electrical Techniques and Design 1要求學生在下列4個工程問題中選擇任意3個，在2個學期中完成：

（1）Sensor Signal Aquisition：要求學生自己裝配傳感器，用TI MSP430單片機對傳感器信號進行獲取、調理和遠程傳輸。

（2）Wireless Power Transfer：要求學生應用電磁耦合，完成電能的非接觸傳輸。

表1 電路、電子技術相關的課程安排

（3）Wireless Communication：要求學生搭建和調試一個無線接收和發射裝置。

（4）Vehicle Technology：要求學生采用氫燃料或太陽能等替代能源，完成一個模型汽車的驅動分析、設計和實驗室安裝調試。

該模塊貫穿于第1和第2學期的全過程。在此過程中，學校為學生提供了免費的、不限時的實驗設備使用和上機、上網條件。學生做實驗的時間沒有硬性規定，不記考勤，學生只要刷卡就可隨時進入實驗室。實驗室器件的選取是自助式的，學生可以各取所需。

該模塊的成績通過在此過程中完成的6個Coursework進行評定。通過此模塊，要求學生熟練掌握常用電子儀器的使用，學會識別和選擇電子元、器件；掌握印刷線路板制作及元、器件安裝，學習基本的信號調理技術及分析、調試簡單電子線路，學習項目組織、實施技能，學習研究計劃撰寫、實驗日志的填寫、研究報告撰寫，鍛煉口頭表達能力、團隊協作精神和獨立工作能力，以獲得工程師所需要的實踐和專業技能。

Electronic and Electrical Techniques and Design 2模塊進行過程中，學生按4～5人分組，每個組在下列3個工程項目中任選2個，在2個學期共計10周的時間內完成。這3個工程項目分別是：

（1）Design of Electrical Machines：要求學生完成一個交流同步或異步電機的設計、制作和性能測試，包括磁路和機械設計、繞組安裝和電機性能測試。

（2）Sensors ＆Signal Processing：要求學生設計和搭建一個超聲波水深測量裝置，能夠連續測量水深并在LED顯示器上顯示，包括壓電式換能器的設計、超聲波反射信號的檢測與處理、深度測量的計時和顯示電路的設計。

（3）Communication Channel Design：要求學生設計和搭建一個系統，完成2個裝置之間的通信。各組之間共享信道，但各自有不同的頻段。濾波器的設計必須使各組之間能夠通過信道選擇進行通信，同時在2臺計算機之間完成對已有此類商用產品的性能測試。

通過此模塊，要求學生學會使用電氣、機械車間的設備，在工程設計中熟練使用常見軟件工具，學習系統調試和故障排除技巧，提高實驗和實踐技能，提高團隊組織和協作能力，加深對相關課程知識及其聯系的理解，提高對圖書館各種資料、數據庫的應用能力。

2 University of Strathclyde實踐教學的特點

盡管上述實踐環節并不是英國電類大學生本科期間實踐環節的全部，但以點窺面，可以發現一些我們在教學改革中值得借鑒的特點：

（1）英國大學的教學計劃采用螺旋式上升的模塊結構，對專業所需知識，按照從易到難、互相關聯的方式組成若干模塊，更好地體現了學生的認知規律。

（2）在教學組織過程及課堂教學中，教師在課堂上只講授課程最基本、最核心的知識和技術，其他應用性內容則通過學生自主學習和一系列難度、規模不同的Assignments完成。Assignments要求學生獨立思考、獨立完成，引導學生自主學習，培養學生的獨立意識和原創精神。

（3）做中學理念在英國高校教學中得到了充分體現［11］。Electronic and Electrical Techniques and Design 1和Electronic and Electrical Techniques and Design 2和其他3門課程幾乎同時進行。這2門課程所涉及的Coursework和Project都具有很強的綜合性和工程性。

（4）美國教育學家杜威認為：“教育過程不應僅培養學生的競爭意識，更要培養其合作精神”［12］，學生完成的Coursework和Project中既有獨立完成的部分，也有小組成員互相合作，共同完成的部分，不僅訓練了學生解決純技術問題的能力，同時培養了學生適應環境、與人交流、與人合作、協調各方面關系的綜合能力。

3 結束語

以英國University of Strathclyde電氣與電子工程系本科教學為例，介紹了其電路、電子技術相關的核心課程實踐教學的安排，探討了英國本科實踐教學的特色，為我國本科生培養質量的提高提供借鑒。

（References）

［1］王怡.中英大學理念之差異及其啟示［J］.理工高等教育，2008，27（6）：92－94.

［2］王來武.中英大學教學模式比較研究［J］.大學教育科學，2004（1）：90－93.

［3］張曉瀛，馬東堂，王德剛.美國MIT電氣科學與工程專業本科生培養［J］.電氣電子教學學報，2012，34（4）：8－11.

［4］陶勁松，張淑娟.中英研究生培養模式的差異［J］.電氣電子教學學報，2011，33（6）：12－15.

［5］江捷.美國大學課程成績評定方法及啟示［J］.電氣電子教學學報，2011，33（6）：21－24.

［6］江捷.英國高校實踐教學的啟示［J］.理工高等教育，2007，26（3）：40－43.

［7］葉飛帆.中英高等工程教育的對比與思考［J］.高等工程教育研究，2003（6）：41－43.

［8］江捷.英國高校實驗教學的分析與啟示［J］.實驗技術與管理，2008，25（1）：110－113.

［9］楚好，吳成東，張云洲，等.中英自動化專業本科培養的對比與思考［J］.電氣電子教學學報，2009，31（增刊）：95－97.

［10］周志群，許明.從學校本位學習到工作本位學習：近年來英國大學本科教學模式的創新［J］.福建師范大學學報，2008（4）：153－158.

［11］查建中.論“做中學”戰略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008（3）：1－7.

［12］江捷.感悟英國高校多元化的教學方法［J］.實驗技術與管理，2009，26（2）：175－177.