電子電氣基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的思考精品課程課件

1、電子電氣基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的思考 參加第四屆電子電氣課程報(bào)告論壇的體會 會議概況由全國高等學(xué)校教學(xué)研究中心、全國高等學(xué)校教學(xué)研究會、教育部高等學(xué)校電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會、高等教育出版社和有關(guān)高校共同主辦的第四屆電子電氣課程報(bào)告論壇于2008年11月2830日在西安舉行，由西安交通大學(xué)承辦。參加會議代表有全國高校教師400多人。 論壇主題是“中外電子電氣課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法比較”，邀請來自美國、俄羅斯、英國的5名教授和國內(nèi)10名國家精品課程的名師圍繞若干電子電氣主干課程作了15場專題報(bào)告。 會議報(bào)告的內(nèi)容 Butyrin Pavel Anfimovich，莫斯科動力學(xué)院教授，莫斯科動力

2、學(xué)院電氣工程系主任，俄羅斯電工技術(shù)學(xué)會副會長；報(bào)告題目： 電工教育在俄羅斯的發(fā)展，“電工理論基礎(chǔ)”課程的意義 北京理工大學(xué)王越院士報(bào)告： 電子電氣專業(yè)基礎(chǔ)課群適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的思考 Nikolay V. Korovkin，圣彼得堡國立工業(yè)大學(xué)教授報(bào)告：將當(dāng)代學(xué)術(shù)和實(shí)踐問題的解答結(jié)果引入電工理論課程 西安交通大學(xué)羅先覺教授： 電路課程建設(shè)和教材建設(shè)的思考 會議報(bào)告的內(nèi)容Sidney Burrus，美國萊斯大學(xué)教授報(bào)告： 美國的電氣工程教育-以信號處理為例 北京交通大學(xué)陳后金教授報(bào)告： 數(shù)字信號處理課程體系及教學(xué)方法 東南大學(xué)孟橋教授報(bào)告： 信號與系統(tǒng)課程歷史分析及未來淺析 Jan Sykulski，

3、英國南安普頓大學(xué)教授報(bào)告： 英國電磁場理論課程的過去、現(xiàn)狀和未來 浙江大學(xué)倪光正教授報(bào)告： 面向工程教育培養(yǎng)模式的電磁場課程建設(shè) 湖南大學(xué)章兢教授報(bào)告： 華盛頓協(xié)議與工程教育專業(yè)認(rèn)證會議報(bào)告的內(nèi)容華中科技大學(xué)李元杰教授報(bào)告： 現(xiàn)代教學(xué)理念和教學(xué)方法改革 Robert H. Bishop，美國得克薩斯大學(xué)澳斯汀分校教授報(bào)告： 采用協(xié)作學(xué)習(xí)法進(jìn)行現(xiàn)代控制系統(tǒng)教學(xué) 浙江工業(yè)大學(xué)王萬良教授報(bào)告： 自動控制原理課程歷史變遷與當(dāng)前教學(xué)改革 清華大學(xué)華成英教授報(bào)告： 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的發(fā)展、比較與改革 華南理工大學(xué)殷瑞祥教授報(bào)告： 電工學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法 中外高等教育的主要特點(diǎn)和區(qū)別 美國的學(xué)生管理學(xué)

4、生沒有班級，沒有輔導(dǎo)員和班主任。學(xué)生依靠各種俱樂部、社團(tuán)組織相互聯(lián)系，進(jìn)行社交活動采用完全學(xué)分制，學(xué)生自選課程。每人有自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，各人的課表可能不同。美國的院系設(shè)置設(shè)電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系。包括了我國的工科和理科的電類專業(yè)。系下無專業(yè)，只有專業(yè)方向。如MIT的EECS的三個(gè)方向?yàn)镋E、EECS、CS課程體系 美國高校的課程體系十分靈活，各校的課程體系都不雷同。俄羅斯大學(xué)的課程體系可能比較死板，許多課程是國家規(guī)定的。本科學(xué)習(xí)四年，再學(xué)一年半為碩士或工程師。對基礎(chǔ)課比較重視，電工理論基礎(chǔ)對動力學(xué)院要上四個(gè)學(xué)期的課。相比之下，我國高校的課程設(shè)置基本雷同，課程體系基本是“計(jì)劃經(jīng)濟(jì)”。現(xiàn)將美國三所大

5、學(xué)有關(guān)電路和電子技術(shù)方面的課程設(shè)置介紹如下： MIT EECS設(shè)置的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程課程號及課程名稱講授-實(shí)驗(yàn)-自習(xí) 電子技術(shù)占學(xué)時(shí) 類型年級6.002 Circuits and Electronic 電路與電子學(xué) 4-2-9 40%全系必修26.004 Computation Structures計(jì)算結(jié)構(gòu) 4-3-850%2或36.012 Microelectronic Devices and Circuits 微電子器件和電路 4-0-8100%EE、EECS2或36.101 Introductory Analog Electronics Laboratory模擬電路實(shí)驗(yàn) 2-9-11

6、00%EE、EECS二選一3或4少量研究生6.111 Introductory Digital Systems Laboratory數(shù)字系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 3-7-2100%美國加州大學(xué)圣地亞哥分校電氣與計(jì)算機(jī)工程系 低年級的一級公共課程中與電子技術(shù)相關(guān)的課程電氣工程導(dǎo)論（Introduction to Electrical Engineering I/II）：主要介紹電路基本定律、半導(dǎo)體器件、基本模擬電路和數(shù)字電路。電氣工程基礎(chǔ)（Fundamentals of Electrical Engineering I/II）：講解有源和無源電路的分析和設(shè)計(jì)、模擬和數(shù)字系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。電路與系統(tǒng)（Circui

7、ts and Systems I/II）：講解電路原理、電路和網(wǎng)絡(luò)的分析。電路與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（Circuits and Systems Laboratory）：通過實(shí)驗(yàn)對實(shí)際的有源和無源電路進(jìn)行建模、仿真和設(shè)計(jì)。低年級的二級公共課程中與電子技術(shù)相關(guān)的課程有源電路設(shè)計(jì)導(dǎo)論（Introduction to Active Circuit Design）：相當(dāng)于清華的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程 。數(shù)字電路（Digital Circuit）：相當(dāng)于清華的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程 。 美國加州大學(xué)圣地亞哥分校電氣與計(jì)算機(jī)工程系ECE系的專業(yè)課程分為10個(gè)方向的系列課程，學(xué)生可選修1-2個(gè)方向的系列課程。 高年級與電子電

8、路和系統(tǒng)（Electronics Circuits and Systems）方向相關(guān)的課程 電子電路和系統(tǒng)（Electronic Circuits and Systems）模擬集成電路設(shè)計(jì)（Analog Integrated Circuit Design）數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)（Digital Integrated Circuit Design）高級數(shù)字設(shè)計(jì)項(xiàng)目（Advanced Digital Design Project）計(jì)算機(jī)接口（Computer Interfacing）數(shù)字信號處理導(dǎo)論（Introduction to Digital Signal Processing）數(shù)字信號處理I （D

9、igital Signal Processing I）微波系統(tǒng)和電路（Microwave Systems and Circuits） 加州大學(xué)伯克利分校電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系低階段的三門課程：微電子電路導(dǎo)論（Introduction to Microelectronic Circuits）、全系必修電子學(xué)導(dǎo)論以及電子學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)兩門課程，為計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè) 高階段核心課程：微電子器件和電路（Microelectronic Devices and Circuits）電力電子學(xué)（Power Electronics）集成電路器件（Integrated-Circuit Devices）高階段其它課程：線性

10、和非線性電路(Linear and Nonlinear Circuits)、半導(dǎo)體電子學(xué)(Semiconductor Electronics)、線性集成電路（Linear Integrated Circuits）、數(shù)字集成電路導(dǎo)論（Introduction to Digital Integrated Circuits） 教學(xué)內(nèi)容 中外在教學(xué)內(nèi)容上基本相同，差別不是很大。只是增加了許多計(jì)算機(jī)用于課程分析的內(nèi)容。如俄羅斯增加了電工理論的信息技術(shù)，將計(jì)算機(jī)引入課程內(nèi)容中。英國教授的電磁場報(bào)告中，引入了大量計(jì)算機(jī)可視化的內(nèi)容。俄羅斯的課程內(nèi)容比較特別，電路和電磁場仍在一起，稱為“電工理論基礎(chǔ)”。 圣彼

11、得堡國立工業(yè)大學(xué)課程類型第3學(xué)期 第4學(xué)期第5學(xué)期 第6學(xué)期 授課 每周3個(gè)課時(shí)（51個(gè)課時(shí)） 每周3個(gè)課時(shí)（51個(gè)課時(shí)）每周2個(gè)課時(shí)（32個(gè)課時(shí)） 練習(xí) 每周2個(gè)課時(shí)（32個(gè)課時(shí)） 每周3個(gè)課時(shí)（51個(gè)課時(shí)）每周2個(gè)課時(shí)（32個(gè)課時(shí)） 實(shí)驗(yàn) 每周2個(gè)課時(shí)（32個(gè)課時(shí)） 每周2個(gè)課時(shí)（32個(gè)課時(shí)） 包括考查和考試在內(nèi)的總學(xué)時(shí)，約為350個(gè)學(xué)時(shí) “電工理論基礎(chǔ)”課程各學(xué)期的分配情況教學(xué)方法 中外在教學(xué)方法上差別較大，主要體現(xiàn)在：重視教學(xué)，師資力量雄厚，分工明確，各司其職，團(tuán)隊(duì)協(xié)作，教學(xué)組織嚴(yán)密。 小課占很大比例，利于深入和展開。把主要內(nèi)容復(fù)述和細(xì)化了一遍。實(shí)驗(yàn)課有自成體系的課堂教學(xué)，體現(xiàn)課程的實(shí)

12、踐性、工程性和實(shí)用性，解決實(shí)踐中的問題，理論聯(lián)系實(shí)際。 在課堂教學(xué)中，大量使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。 考試方式全面、客觀。 MIT的生師比 11.5:1MIT 6.004的教員配置：2004年秋季學(xué)期共有學(xué)生126人共11位教員1位Lecture (主講)：講大課，負(fù)責(zé)整個(gè)課程的進(jìn)程，主持每周的教學(xué)會議等；1位Subject Assistant (課程秘書)：負(fù)責(zé)行政事務(wù)，如復(fù)印和分發(fā)講義等；1位Teaching Assistant Leader (助教的召集人)：負(fù)責(zé)召集助教，維護(hù)課程網(wǎng)站等；4位Recitation Instructors (復(fù)習(xí)課講師)：與主講一起準(zhǔn)備作業(yè)和復(fù)習(xí)提綱，講復(fù)習(xí)小課

13、等；4位Lab Assistant (實(shí)驗(yàn)助教)：負(fù)責(zé)指導(dǎo)和驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)室答疑等。 倫敦帝國理工大學(xué)生師比 19.4:1 倫敦帝國理工大學(xué) 電路分析課程的教員配置：共有學(xué)生175人共9位教員教員配備：1個(gè)主講老師，是EEE系的reader，負(fù)責(zé)每周講授2次大課，每次1小時(shí)；4個(gè)理論課輔助教師，每人承擔(dān)兩個(gè)小組（每組20人左右）、每周一次、每次1小時(shí)的study group；4個(gè)實(shí)驗(yàn)課老師，負(fù)責(zé)四個(gè)小組每周2個(gè)小時(shí)的實(shí)驗(yàn)。1個(gè)課程秘書，負(fù)責(zé)整理并復(fù)印相關(guān)的教學(xué)資料。教材：沒有固定教材，給學(xué)生發(fā)講義?？荚嚕豪碚撜n在夏季學(xué)期進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)課沒有考試，根據(jù)平時(shí)的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及presentat

14、ion + oral exam, group project綜合評定。有大課和小課本科生授課分為三個(gè)部分大課講授(Lecture)，由主講教授主講。學(xué)生120150人習(xí)題課或細(xì)述課(Recitation)，由另一教授講授。每班學(xué)生約30人左右。小課輔導(dǎo)(Tutorial)，由研究生擔(dān)任教學(xué)助教，每班學(xué)生約56人。MIT電路與電子學(xué)教學(xué)日程MIT電路與電子學(xué)教學(xué)日程MIT電路與電子學(xué)教學(xué)日程實(shí)驗(yàn)課有自成體系實(shí)驗(yàn)課有自成體系的課堂教學(xué)，體現(xiàn)課程的實(shí)踐性、工程性和實(shí)用性，解決實(shí)踐中的問題，理論聯(lián)系實(shí)際。 MIT 6.101 Analog Circuits Lab 模擬電路實(shí)驗(yàn)講課內(nèi)容(共11講)基本

15、元器件 (1講)二極管 (1講)雙極型三極管 (2講)結(jié)型場效應(yīng)管 (1講)運(yùn)放 (4講)555 定時(shí)電路 (1講)實(shí)踐中的問題 (1講)模電實(shí)驗(yàn)舉例大量使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 在國外專家的報(bào)告中可知，他們大量使用計(jì)算機(jī)仿真、動畫演示等技術(shù)手段，將課程內(nèi)容與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合的十分緊密。使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有兩種：一種是商業(yè)軟件，要求學(xué)生會操作，用它觀察看不見、摸不著的物理現(xiàn)象。另一種是要求學(xué)生編程，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的計(jì)算工作?？梢哉f計(jì)算機(jī)用在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、做作業(yè)等，是無處不在。 考試方式比較一學(xué)期有平時(shí)測驗(yàn)、期末考試。學(xué)生成績由大考、期中考、作業(yè)三部分以不同的權(quán)重作總和。成績是相對的，以全班成

16、績的峰谷分布來確定A、B、C、D和F分類，F(xiàn)為不及格。MIT電路與電子學(xué)成績評定： 成績初評包括以下幾個(gè)部分，其權(quán)重如下：作業(yè) 5% 、測驗(yàn)每次 25% 、期末考試 45% 。接下來整個(gè)教學(xué)組將會對你的平時(shí)作業(yè)的情況，實(shí)驗(yàn)時(shí)的表現(xiàn)及你的出勤率進(jìn)行討論。這次討論將會影響你的最終成績，特別是如果你的初評成績在及格邊緣的話。此外，如果你不完成本門課程的實(shí)驗(yàn)，你的成績等級將為 F 。 講座、復(fù)習(xí)課、答疑、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)均是本門課程的基本組成部分，是一個(gè)有機(jī)的整體。雖然參于、出席不會有額外的加分，但對于不出席有明確的處罰規(guī)定。不參加復(fù)習(xí)、答疑和實(shí)驗(yàn)的學(xué)生沒有資格參加成績評定。MIT模擬電路實(shí)驗(yàn)成績評定考核情

17、況 家庭作業(yè) - 10% ，兩次測驗(yàn)-15%，實(shí)驗(yàn)-25%，項(xiàng)目-50%實(shí)驗(yàn)（包括以下六個(gè)實(shí)驗(yàn)）:射頻傳輸和接收；調(diào)諧電路的Q值和帶寬，AM檢波對數(shù)放大器；整流二極管和整流電源；齊納二極管；使用Tektronix曲線儀測量三極管和場效應(yīng)管的特性 三極管放大器和場效應(yīng)管放大器的直流偏置的重要性；電容是如何影響低頻相應(yīng)的；把FET用作模擬開關(guān)。運(yùn)算放大器：反相結(jié)構(gòu)：輸出失調(diào)、增益、帶寬、變化率、飽和；比較LM741和Lf356；反相加法器；電壓跟隨器；施密特觸發(fā)器；積分器，微分器；精密整流器；互補(bǔ)推挽輸出級MIT模擬電路實(shí)驗(yàn)成績評定帶有改進(jìn)型推挽輸出級的運(yùn)算功率放大器：雙晶體管的差分放大器；三極管

18、電流源和場效應(yīng)管電流源；555鋸齒波發(fā)生器和壓控振蕩器注：這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求驗(yàn)證.直流電壓調(diào)節(jié)器； 低電池檢波器；三輸入運(yùn)放混合器和實(shí)驗(yàn)五功率運(yùn)放的增益控制級.項(xiàng)目 在學(xué)期的后半部分，你要從是一項(xiàng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，班級分成三人一組，每組確定一個(gè)項(xiàng)目.這個(gè)項(xiàng)目最終以“產(chǎn)品”的形式出現(xiàn)，并且這個(gè)產(chǎn)品要達(dá)到所有的目標(biāo)，尤其是要達(dá)到最基本的性能指標(biāo).然后每組完成產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì).（最優(yōu)美的設(shè)計(jì)，最好的性能，最接近技術(shù)指標(biāo)，最容易操作，組成部分最少，價(jià)格最低）.建議性的項(xiàng)目將隨后通過電子郵件分發(fā).體會與思考 我國現(xiàn)行的教育體制的不足，主要表現(xiàn)在：我國高校無論是哪一層次的，其人才培養(yǎng)方案中電子電氣基礎(chǔ)課的設(shè)置幾乎差不多

19、，30年來沒有大的變化。課程內(nèi)容和教學(xué)方法也變化不大，雖然搞了不少教學(xué)改革，但收效很小。我們還沒有真正的學(xué)分制，學(xué)生沒有自主能力，一切按計(jì)劃進(jìn)行。在高教大眾化的今天，教育質(zhì)量下降是明顯的事實(shí)。主要原因是什么呢？值得研究。 體會與思考我國現(xiàn)行的教學(xué)模式的不足，主要表現(xiàn)在：不知道從什么實(shí)行了“課程包干制”，一人教師對幾百學(xué)生進(jìn)行教學(xué)包干。青年教師不經(jīng)過輔導(dǎo)、習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)課等教學(xué)環(huán)節(jié)就直接主講。與國外的師資力量的投入相比，我國的高校教學(xué)是最經(jīng)濟(jì)、最簡單的教學(xué)模式。這樣的投入怎么有好的產(chǎn)出？又怎么能有高質(zhì)量的學(xué)生？ 體會與思考教學(xué)方法的不足，主要表現(xiàn)在：30年來，教學(xué)方法沒有大的改變。雖然結(jié)束了一根粉

20、筆講課的狀況，進(jìn)行了多媒體講課，但滿堂灌、一言堂、以教師為中心的問題仍然存在。正如華成英教授所說：“課內(nèi)學(xué)時(shí)不少，課外學(xué)時(shí)不多，討論課幾乎沒有，學(xué)生自主學(xué)習(xí)不夠好，選課較死，教師水平有待提高”。 體會與思考計(jì)算機(jī)和工程實(shí)例在教學(xué)方面的應(yīng)用 在聽了力國外5場報(bào)告后，明顯感到國外在教學(xué)中大量使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容可視化、形象化，從而增加了趣味性并吸引學(xué)生的注意力。經(jīng)常使用工程實(shí)例，有實(shí)物演示，也有計(jì)算機(jī)仿真。往往采用若干項(xiàng)目組的形式，完成對課程的學(xué)習(xí)，以做出作品（軟件或硬件）進(jìn)行考核。但過多的使用計(jì)算機(jī)會不會對課程有沖擊？如何處理理論分析和計(jì)算機(jī)分析的關(guān)系？主要精力放在對理論進(jìn)行詳細(xì)的介紹還是教學(xué)生如何操作軟件？我們?nèi)绾螐恼嬲齼?yōu)秀的建模和仿真軟件中獲益，同時(shí)又不失去對基本理論的理解？國外專家都介紹了用多個(gè)工程實(shí)例進(jìn)行教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。相比之下，我們的課程在這方面還有許多工作要做。 體會與思考實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步思考實(shí)驗(yàn)課程如何自成體系？實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)到底為多少合適？實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的精選？實(shí)驗(yàn)考核方式的確