工程教育認證下電信專業電子電路課程群教學改革與實踐

楊立娜

（嘉興學院信息科學與工程學院，浙江 嘉興 314000）

0 引言

2017 年6 月9 日，教育部在北京召開新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議，全面啟動、系統部署新工科建設。，為新形勢下的工程教育指明了改革方向和行動路線，中國工程教育認證體系取得了積極而顯著的進展，越來越多的高校認可并踐行以“學生中心”“成果導向”“持續改進”的教學保障理念[2]，進而推動高等教育高質量發展。專業是人才培養的基本單元，是建設高水平本科教育、培養一流人才的“四梁八柱”。培養方案是專業人才培養的總體設計與實施方案，是實現人才培養目標的前提和保障。為凝練專業培養目標，明晰學生的畢業要求，細化各畢業要求指標點的能力要求，關注學生解決復雜工程問題的能力培養，要構建以畢業要求能力達成為導向的專業課程體系，它作為專業人才培養的主要載體是專業人才培養方案的核心內容，它關系到人才培養目標的實現和專業培養標準的實施。為適應工程認證理念下電子信息工程專業人才培養的新需要，培育行業認可的高質量電信專業畢業生，需重構專業人才培養模式，改革教學方法并與時俱進地更新教學內容，加強實踐教學，提高人才培養質量。

1 現狀分析

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度，是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎[3]。自1932 年起，美國的工程教育認證體系已經發展了90 多年，其權威性、影響力都得到了全球的認可。該體系不僅保證了美國工程教育的高質量，也影響了世界許多國家工程教育質量保障體系的改革和發展。上世紀九十年代，我國將工程教育納入到高等教育的總體規劃中，并于1994 年，教育部發布了《關于加強工程教育質量管理的若干意見》，明確提出要建立工程教育專業認證制度。1996 年，中國工程教育認證協會成立并制定工程教育專業認證標準、開展認證評估工作，與此同時發布了第一批認證學校名單。經過多年的努力，我國工程教育專業認證機制不斷完善和發展。2004 年，教育部發布了《高等學校工程教育專業認證管理暫行辦法》，進一步規范了工程教育專業認證工作的程序和標準。2015 年，教育部發布了《高等學校工程教育專業認證管理規定》，對工程教育專業認證的管理和實施做出了更為詳細和全面的規定。2016 年6 月，我國正式加入《華盛頓協議》，標志著我國高等工程教育專業認證體系得到國際認可，真正實現了人才培養質量的國際化等效。

國外在創新教育方面的探索和研究較早，創造了一系列諸如CDIO、JBL、COOP 等新的教育教學模式。我國現階段大力實施網絡強國、大數據、“互聯網+”等重大戰略，其目的就是促進高等工程教育對新興工程高科技人才的培養[2]。目前，從雙一流建設高校到211工程院校、從地方應用型本科院校到高職高專院校，都在如火如荼開展工程教育認證，也積累了寶貴的建設經驗和產出大量的改革成果[4-5]。這些教學模式本質上都是以學生為中心（Student-Centeredness，SC），教師的重點不是單向的教知識，更關注學生的學習情況和需求，教學是根據學科知識和學生學習特點，設計符合教學目標、教學活動和教學評價，并使三者達成一致。在教育部頒布了一系列文件和政策引導下，近年來，越來越多的高校教師開始關注學生的學習需求和特點，更多地采用SC 模式來設計和實施教學，提高教學質量，培養創新人才。這表明SC 模式在教學中的地位和作用得到了越來越多的關注和認可。

隨著5G 技術、物聯網、人工智能等一系列新技術的不斷涌現和普及，以華為、蘋果、中興、聯想、微軟、IBM、三星等為代表的國內外電子信息科技企業正加速電子信息行業的快速發展，這為電子信息工程專業提供了更為廣泛的就業機會和應用場景，同時也為我們提出了更多的挑戰。我國自工程教育專業認證工作全面啟動以來，截至到2022 年初，全國范圍內電子信息工程專業通過工程教育認證的高校有69 所。我校電子信息工程專業始于2004 年，2021 年獲批浙江省一流本科專業建設點，2022 年獲批國家一流本科專業建設點。專業認證主要對教育質量、課程設置、學生能力、質量保證、社會責任等方面提出要求，按工程認證要求開展專業建設，修訂培養目標，重構課程體系，規范專業課程教學過程，優化專業課程教學內容，改革課堂教學方法，完善課程目標達成情況和畢業要求達成度評價機制，扎實開展本科教學質量持續改進工作，對于推進國一流專業建設和提高人才培養質量具有重要的教學實踐意義和示范性價值。

電子電路課程群是電子信息工程專業的核心課程群，涉及內容從電子電路的基本定律到分立電子元件，從模擬電路到數字電路、從低頻電路到高頻電路、從微控制器開發應用再到電路的繪制、電路板的焊接，直至復雜電子電路的設計等。在工程認證背景下，電子電路課程體系的重構是至關重要的，需要在保證學科框架和教學重點的同時，適當調整理論課內容，把培養學生的工程應用能力和創新精神提到新的議事日程。目前，許多高校為提高專業建設質量，對電子電路相關課程的理論教學和實踐教學都進行了改革，但仍然還面臨著諸多問題：

（1）電子電路課程理論教學內容容量較大、概念性強、理論復雜，與工程教育認證背景下學生的培養目標及實際情況存在一定的錯位，并未真正做到充分了解畢業生就業的專業領域、職業特征、職業定位以及應具備的職業能力。

（2）課程群內各課程之間可能會出現交叉重復的內容，造成師資和設備資源的浪費；缺乏課程之間的融合性，造成預修課程不能有效銜接后續課程。

（3）由于學時的限制和學生能力的局限，實驗教學大多以驗證性實驗為主，綜合設計類實驗相對較少，學生靈活運用知識的能力得不到很好的培養及鍛煉，教學內容未能反映出現代電子電路設計特性—硬件設計軟件化。這樣的教學安排忽視了工程教育認證下對工程師的專業素質培養。

（4）課程考核評價方式單一，主要通過出勤、平時作業和期末試卷進行考核，而對于學生平時的課前預習、課堂活躍度、課后復習以及實踐等方面的考核較少，甚至根本不計入期末考試成績之中，在這種考核評價下，學生對基礎知識的掌握程度、靈活運用以及創新的能力大打折扣，學生的工程素質和技能不能得到有效培養和訓練。

2 教學內容整合

電子世界發展迅速，新知識不斷涌現。為充分彰顯專業課程體系對培養目標和畢業要求的支撐，以嘉興學院電子信息工程專業產教協同育人體系為基礎，結合對電信專業培養體系的系統分析、企業行業意見和最新的科研發展態勢，以課程群為教學單元，重新整合課程資源。按照“實用性、應用性”原則，以必需、夠用為尺度進行適當取舍，使課程群內各課程教學之間有效銜接、互相融合，避免與學科、行業發展相脫節，構建能滿足畢業要求指標點能力達成的課程群，電子電路課程群及學習路徑如圖1 所示。通過本課程群系統的學習，使學生能夠對電子工程中的復雜電子電路問題進行建模、求解、分析、制定設計方案，并利用現代化工具設計滿足指標和要求的系統，重點培養學生分析復雜電子電路的能力和綜合性解決方案的設計能力。

圖1 電子電路課程群及學習路徑

以課程群內“模擬電子電路”課程為例，在教學內容上，將其整合為5 個模塊——半導體器件（二極管、MOSFET 三極管、BJT 三極管）、集成運算放大電路、反饋放大電路、功率放大電路及直流穩壓電源；在教學策略上，根據德州儀器、意法半導體等業界最具代表的模擬IC 廠商工藝情況，將原來以BJT 講授為主，過渡到以現在市場份額占比最高的MOSFET 主為介紹放大電路，重點在基本概念、基本原理、基本方法、基本電路的學習，弱化分立器件小信號放大作用，同時為“通信電路”射頻集成電路的內部結構打下基礎。接著通過實踐課程“電子線路CAD”“電子工藝實習”學習電路的繪制、電路板的焊接與調試；通過課程“電子設計”進一步培養學生能夠根據問題需求設計復雜集成電路，以滿足實際工程的需要。同時，根據社會需求、專業發展和行業意見對課程內部做出靈活的調整，又因為學時受限，可通過學習平臺適當增加學生自主學習內容，促進學科發展、開拓學生視野，避免與科技發展脫軌，將學生的學習興趣和專業發展有機地結合起來。

3 教學模式改革

傳統的課堂教學中，我們在設計課程內容和制定教學計劃時，對學生接受能力的顧慮過多，導致部分課程內容知識點覆蓋面有所欠缺，難以有效支撐課程目標，而且課堂以教師的講授為主，學生思考和自我學習空間相對較少。因此，為及時掌握課堂教學的運行狀況，以工程認證為導向，將互聯網技術、信息技術工具與課堂有效融合，建設一種混合式線上線下的SC 教學模式來設計和實施教學，更多地關注學生的學習需求和特點，主要實施內容如下。

（1）課前階段，針對學生學習的痛點對每個課程群進行課程規劃，設計課程章節，整理知識點，建立以國家精品課程為依托，自建為主的在線課程，素材盡可能做到簡潔、原創。同時，依據當前研究的相關熱點、結合教師的科研方向，將非教學重點的相關內容進行課程延伸，自建線上學習資源，給學生布置一些更宏觀的問題以待課上進行討論。

（2）課堂階段，思政之鹽化于課程之水，建立課程思政的案例庫，讓學生理解電子工程師的社會責任，樹立正確的學習觀和價值觀。調整課堂內外的時間，建立由學生為主角、教師為導演的課堂教學。

（3）課中階段，為了驗證電子電路理論分析結論的正確性，同時增強學生的感性認識，教師及時通過Multisim、EDA、PSpice 等電子線路仿真軟件將事先繪制好的重點案例電路進行仿真，加深學生對新知識的理解，有利于知識的吸收與掌握。如“數字電子電路”課程組合邏輯電路設計中的三人表決電路如圖2。

圖2 人表決電器的Multisim 仿真圖

（4）課后階段，一方面，充分利用學院現有的虛實結合的電子電路實驗室、虛擬仿真實驗室等，結合課堂講授和仿真的經典電路或經典模型等，讓學生親身設計并搭建，通過虛（實）的實驗測試設備測試結果，最后與課堂結論和仿真結果相對比，加深學生對新知識的理解；另一方面，結合本專業學生學科競賽的特色和教師科研課題項目，設計更具專業特色的SRT項目課題或電子設計指導方向，形成以項目（比賽）代替練習、以練習促進學習的良好循環。

4 教學評價優化

工程教育認證是指通過一系列的評估和審核程序，確認一個工程教育項目或機構是否達到一定的標準和要求?！俺掷m改進”理念貫穿了工程教育認證的整個過程，持續改進的效果與課程教學質量密不可分[2]。具體到電子電路課程中，就是要通過“評價—反饋—改進”的反復循環，建立一個高效的評估體系來評估學生的學習進度和成果，以確保學生的學習進度和成果與預期的課程目標相一致。

定量評價的具體流程如下：（1）在新一輪專業人才培養方案修訂以及教學大綱制定完成后：由學院教學指導委員會完成專業培養方案與課程體系審核，由專業建設委員會審定課程教學大綱。（2）課程開課前，課程組依據教學大綱，圍繞課程教學目標，進行課程教學設計，明確課程考核評價方式、評價內容以及成績評定方法，形成課程教學考核合理性評價表，并提交專業建設委員會審核后實施。（3）課程教學中，任課教師在教學過程中收集教學過程性評價數據。（4）課程結束后，任課教師對平時、實驗、測試、課堂活動、期末考核/考試等環節形成的過程性評價數據進行分析，形成課程目標達成評價基礎數據，在此基礎上進行課程目標達成評價，再結合學習成效的定性評價，形成課程達成度分析報告，并提交專業建設委員會審核。（5）通過課程目標達成評價，根據課程各個目標的達成情況，分析課程教學中存在的不足，在下一輪教學中按照擬定的持續改進措施開展教學活動，并作為專業課程體系設置和課程教學大綱修訂工作的參考依據。為方便執行上述課程質量評價運行機制體系，構建了一套自評操作流程，運行邏輯圖如圖3 所示。為有效評價畢業要求的達成情況，每四年對各專業的當年應屆畢業生開展畢業要求達成度的綜合評價工作，通過分析學生各項能力的長處和短板，檢驗和判斷專業人才培養質量是否達到預期標準，是否與行業人才需求相符合，以便形成合理的專業持續改進方案，用于對課程體系修訂的持續改進。己對課程學習效果的主觀評價，為了更科學合理地評價課程目標達成度情況，主要通過問卷調查和座談交流等形式，了解在校生和畢業生對課程目標達成情況的認可度以及同行專家對課程目標達成情況的評價與意見。

圖3 課程目標達成情況自評運行邏輯圖

5 結語

工程專業認證是衡量和評價高校畢業生培養質量和國際競爭力的一項重要指標。推進工程專業認證是一項系統工程，它的落地實施需要管理者、一線教師、全體學生的共同參與。構建高效、合理、科學的課程集群，對課程體系進行優化，強化各學科之間的融合貫通，發揮集群優勢，可提升學生對課程的深入理解，有利于提高教學質量，培養創新型的高素質人才，對高等教育教學改革至關重要。