計算機專業電子技術課程的內容整合和教學改革研究

孫玉娟　王增鋒　陳婧

[摘 要]要改革人才培養模式，提高人才培養質量，教學內容和課程教學的改革是當前高等教育教學改革的重點和難點。通過借鑒國內外高等教育改革的先進做法和成功經驗，結合實際情況，我校對計算機科學與技術專業的電子學課程教學內容進行了整合和教學模式的改革，對我?，F有的計算機科學與技術（專業）教學改革的深化起到借鑒和推動作用，對學生的創造、創新能力的培養具有重要意義。

[關鍵詞]電子技術課程 內容整合 教學改革 教學模式

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）10-0140-02

美國的麻省理工大學（MIT）CS的學生的電子學課程是將電路原理，模擬電子技術和數字電子技術整合到一門課程（電路與電子學）中。該課程以電路原理為主體，從電路原理的角度出發，先介紹整個計算機系統中從整體到局部的，從實例到模型的基本思路和理念，再以應用實例的形式來引出電子技術的內容。我們也曾嘗試過用這種方法對電子學（電路理論，模擬電子技術，數字電子技術）進行整合和介紹，可是學生接受的效果并不是很理想，并沒有系統地建立關于電子技術的概念，也沒有有效的掌握電子技術中一些相應的分析和設計方法。這可能與我國學生從小接受的培養模式有關系。一成不變的將國外的教學方法搬到國內還是有困難的。

一、電子技術課程內容的整合

為了提高學生的接受程度，我校課程組的老師決定首先對計算機科學與技術專業的學生進行課程內容改革，針對計算機科學與技術專業的培養方案和專業特點，電路與電子學中只合并電路與模擬電子技術兩門課的知識點，將數字電路單獨設課（在電路與電子學修完后的下一學期開設）。為了系統的建立學生的電子技術概念，強化其對電子線路的分析和設計方法的有效掌握，我校對該課程中的重點和難點部分提出并采用了回歸式教學法?；舅悸窞椋涸陔娐放c電子學的授課過程中，電路與電子學的課程的授課理念以電路理論為主，通過理論引出實例，再通過實例抽象出模型，通過模型的分析再回歸到電路理論的思路，以此加強學生對電子線路分析和設計的本質把握。

課程組的老師在授課過程中發現，電路理論部分的受控源，電容電感的動態電路和交流電路的相量分析法是阻擋學生入門電子技術的三大首要困難。課程組的老師對回歸式的教學法進行了進一步的深入研究和探討，對電路和電子技術課程的幾個難點分別設計如下。

（一）電路理論中的受控源元件用三極管，MOSFET進行實例化

東北大學的王文輝老師將《電路與電子學》分為上下兩篇，上篇為電路基礎，下篇為模擬電子技術。電路部分包括直流電路的基本原理，電容電感器件的動態電路響應，以及基本的交流電路原理。下篇包括二極管，三極管的基本放大電路，功率放大電路和集成運放等。如何有效的將電路部分與模擬電子部分以全新的方式結合在一起，課程組的老師對此進行了深入的研究和探討。擬將電路理論與模擬器件和基本單元同時講授，穿插進行，同時注重MOSFET電路的研究，打破經典基本電路的講授體系，去掉一些傳統的內容，例如互感電路，變壓器，三相電路等內容。

（二）電容電感的動態電路特性與三極管，MOSFET管的實際應用電路相結合

由于在教學內容上打破了基礎電路理論和模擬電子技術的界限，教學內容得以加入更多的實際應用，可涉及許多有實際意義的問題，如電路的噪聲容限，高速電子系統的串擾，靜態和動態功耗等，都有很強的應用背景。三極管在高頻工作條件下會有電容效應，小信號等效模型就不適用，三極管或者MOSFET管的電路模型就需要改變。教學過程中每個知識單元都設有分析和設計題目，而如果是單純的電路理論，安排設計性的題目就比較困難。

（三）交流電路的相量分析法貫穿整個模擬電路的始終

電路理論中的相量分析法是模擬電路分析的基本工具和手段，我們發現學生在學習相量分析法的時候會比較抵觸，很大一部分原因是他們不知道相量分析法到底有什么好處。而相量分析法是模擬電路的放大，反饋，信號計算電路，震蕩電路的基本分析手段，所以我們將相量分析法挪到三極管放大電路部分再講授，首先講授三極管的放大原理，在計算放大倍數時比較復頻域分析，三角法和相量法的優劣，讓學生自己發現相量法在模擬電路的放大，反饋，信號計算電路，震蕩電路的基本分析時的有效性和計算的簡便性。

（四）加大MOS集成電路和集成電路工藝的分析與介紹

對于計算機科學與技術專業的學生來說，大部分后續課程著重于集成電路的設計和應用，外圍電路設計部分較少。而且，課程組通過將電路的基本理論和模擬電子技術進行內容整合后，可大量節省電子技術的三極管放大電路，震蕩電路的課時，加大集成電路分析設計和集成電路工藝的介紹，如MOS集成電路分析與設計，集成電路工藝基礎，ICCAD電路模擬等。

二、適合學生創新能力培養的靈活多樣的教學新模式

（一）建立以教師為核心的學生指導小組的人才培養模式，將學生創新能力培養融入教師的科研之中

我校實行了導師與學科小組相結合的培養制度，信息學院共建立了7個創新實驗室，實驗室負責人由搞同一研究方向的教師擔任，學生入學后可根據自己的興趣選擇不同的實驗室，與教師一起做理論和實踐研究。每個實驗室制定了相應的量化考核標準，包括各種不同的比賽獎勵，科研論文，學術報告等，年終會根據規定的指標進行獎勵，大大提高了教師和學生的積極性。

（二）建立研究型實驗室，保證持續性實驗教學

課程實驗是使學生加深基本理論的有效方法，是課堂理論教學的有利補充，但是該課程的理論和實驗結束后，即使當時掌握得不錯的學生，過了一學期甚至一兩個月也很容易遺忘。如何有效保持專業基礎課或者專業課的持續性教學和實驗效果也是每個大學需要考慮的重要課題。我院除鼓勵學生參與到教師的創新實驗室外，第一學期至第四學期會配合數字電路設計，在嵌入式系統開發，微機原理與接口技術，計算機體系結構等課程中穿插安排金工實習、電子器件的裝配和電子線路的設計與調試。

（三）重視課程設計和畢業設計，加強課程體系知識點的掌握

計算機科學與技術專業的電子技術課程，不像電氣工程或者電子信息工程有相應聯系緊密的后續課程（高頻電路，電力電子技術，自控原理等）作為延續和鞏固。為此，我院為計算機科學與技術專業的學生設立了電路課程群，該課程群主要包括電路與電子學，數字電子技術，嵌入式系統，微機原理與接口技術，計算機體系結構等。課程群中的課程按照排列次序依次開設，是一個從元件抽象到模塊，再抽象到系統的過程，每一門課程結束后學生可結合先修課程，完成相應的課程設計，使學生理解建模的過程在不同的層次和條件下是不同的，進一步加深在實際過程中抽象建模對不同問題解的重要性。

三、進一步教學改革的思考

（一）建立特色的教學團隊

構建職稱結構和年齡結構合理的教學梯隊是提高本科教學質量的關鍵。在確保教學質量不斷提高的前提下，適當擴充團隊人員，尤其要吸收青年教師，以滿足專業發展建設的需要。計劃每年引進該專業博士1-2人，以優化師資專業結構隊伍。推選課程組教師攻讀博士學位，進入博士后流動站，去國外訪學，以使團隊學歷層次更趨合理，提高團隊人員的知識結構水平。

（二）制定教學網站的維護和更新機制

為了保證本課程的教學網站與課程講授的內容一致，真正地起到輔助教學的作用。需要制定出詳細的網站維護和更新條例，如：主講教師每周固定網上答疑時間，更新維護時間，更新的基本內容等。通過網站，隨時掌握學生的學習狀態和對知識點的理解情況，并通過網絡交流進行反饋，實現交互式學習，目前已初步建成網絡答疑和部分電子作業。

（三）進一步優化理論課和實驗課的考核方法

電路與電子學是電子信息類學生首次接觸到的專業基礎課，理論和實踐性都很強。最終考核時，擬定理論課和實驗課并重，完善考核評價體系。考核評價體系為創新能力的培養從形式上提供了保證，也是新形勢下的要求，它是一個復雜的系統工程，既需要在理論上探討，也需要長期的探索和實踐。

四、結語

近幾年通過在教學內容和教學模式上的改革，電路與電子學課程在理論講授和實驗教學方面受到了學生的一致好評，增加了他們學習的興趣和積極性，年終的學生評教分數明顯提高，參與到不同實驗室和課題組的學生也越來越多。這大大促進了我校下一步教改計劃和課程體制的建立與完善。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 于歆杰，王樹民，陸文娟.麻省理工學院教育教學考察報告（二）[J].電氣電子教學學報，2004（5）：1-5.

[2] 李祖欣.電子信息工程專業實踐教學體系的構建與實施[J].電氣電子教學學報，2004（3）：76-78.

[3] 陳亞男，李慧.電工技能實訓課程開發與實踐[J].實驗技術與管理，2010（11）：99.

[4] 于歆杰，朱桂萍，劉秀成.麻省理工學院教育教學考察報告（三）[J].電氣電子教學學報，2004（26）：1-10.

[5] 張婧，孫建三.麻省理工學院培養創造創新型人才論析[J].黑龍江社會科學，2004（4）：130-132.

[6] 何振海，楊桂梅.MIT本科教育特色及其啟示[J].比較教育研究，2003（24）：19-22.

[責任編輯：鐘 嵐]