英國電氣信息類本科實踐教學(xué)分析及其特色

王曉蘭，楊新華

（蘭州理工大學(xué) 電氣工程與信息工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

世界各國的高等教育領(lǐng)域都在不斷調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略和人才培養(yǎng)模式［1］，以適應(yīng)激烈的國際競爭對人才的需求。英國是近代科學(xué)的發(fā)祥地之一，是牛頓力學(xué)的故鄉(xiāng)。英國的本科教育已經(jīng)發(fā)展了一個半世紀，期間不斷汲取他國的先進經(jīng)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(zhì)量的今天，研究英國高等教育及其人才培養(yǎng)模式［6－10］，借鑒他們先進的、行之有效的教學(xué)方法和研究成果，并與我國教育改革實踐相結(jié)合，無疑對提高我國高校的教學(xué)質(zhì)量、構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系具有積極的現(xiàn)實意義。在與英國University of Strathclyde合作辦學(xué)的實踐中，為了制定電氣工程及其自動化專業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)方案，我們認真研究了University of Strathclyde的課程體系和教學(xué)大綱。本文以電氣工程及其自動化專業(yè)的電路和電子技術(shù)核心課程為例，分析了University of Strathclyde在此課程模塊組中的實踐環(huán)節(jié)及其特色。

1 University of Strathclyde的電路、電子技術(shù)課程相關(guān)實踐環(huán)節(jié)

與電路、電子技術(shù)相關(guān)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(xué)期和第2學(xué)期，與電路、電子技術(shù)相關(guān)的課程主要由表1所列的5個模塊構(gòu)成。與國內(nèi)大學(xué)對應(yīng)的課程主要有電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)及其對應(yīng)的實驗。在該課程模塊組中，前3個模塊以講授、輔導(dǎo)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)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(xué)生實踐為主。

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

（1）Sensor Signal Aquisition：要求學(xué)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(diào)理和遠程傳輸。

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

表1 電路、電子技術(shù)相關(guān)的課程安排

（3）Wireless Communication：要求學(xué)生搭建和調(diào)試一個無線接收和發(fā)射裝置。

（4）Vehicle Technology：要求學(xué)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(qū)動分析、設(shè)計和實驗室安裝調(diào)試。

該模塊貫穿于第1和第2學(xué)期的全過程。在此過程中，學(xué)校為學(xué)生提供了免費的、不限時的實驗設(shè)備使用和上機、上網(wǎng)條件。學(xué)生做實驗的時間沒有硬性規(guī)定，不記考勤，學(xué)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(xué)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(xué)生熟練掌握常用電子儀器的使用，學(xué)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(xué)習(xí)基本的信號調(diào)理技術(shù)及分析、調(diào)試簡單電子線路，學(xué)習(xí)項目組織、實施技能，學(xué)習(xí)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(xié)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(yè)技能。

Electronic and Electrical Techniques and Design 2模塊進行過程中，學(xué)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(xué)期共計10周的時間內(nèi)完成。這3個工程項目分別是：

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

（2）Sensors ＆Signal Processing：要求學(xué)生設(shè)計和搭建一個超聲波水深測量裝置，能夠連續(xù)測量水深并在LED顯示器上顯示，包括壓電式換能器的設(shè)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(shè)計。

（3）Communication Channel Design：要求學(xué)生設(shè)計和搭建一個系統(tǒng)，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(shè)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(chǎn)品的性能測試。

通過此模塊，要求學(xué)生學(xué)會使用電氣、機械車間的設(shè)備，在工程設(shè)計中熟練使用常見軟件工具，學(xué)習(xí)系統(tǒng)調(diào)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(xié)作能力，加深對相關(guān)課程知識及其聯(lián)系的理解，提高對圖書館各種資料、數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用能力。

2 University of Strathclyde實踐教學(xué)的特點

盡管上述實踐環(huán)節(jié)并不是英國電類大學(xué)生本科期間實踐環(huán)節(jié)的全部，但以點窺面，可以發(fā)現(xiàn)一些我們在教學(xué)改革中值得借鑒的特點：

（1）英國大學(xué)的教學(xué)計劃采用螺旋式上升的模塊結(jié)構(gòu)，對專業(yè)所需知識，按照從易到難、互相關(guān)聯(lián)的方式組成若干模塊，更好地體現(xiàn)了學(xué)生的認知規(guī)律。

（2）在教學(xué)組織過程及課堂教學(xué)中，教師在課堂上只講授課程最基本、最核心的知識和技術(shù)，其他應(yīng)用性內(nèi)容則通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)和一系列難度、規(guī)模不同的Assignments完成。Assignments要求學(xué)生獨立思考、獨立完成，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的獨立意識和原創(chuàng)精神。

（3）做中學(xué)理念在英國高校教學(xué)中得到了充分體現(xiàn)［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(xué)家杜威認為：“教育過程不應(yīng)僅培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識，更要培養(yǎng)其合作精神”［12］，學(xué)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(xùn)練了學(xué)生解決純技術(shù)問題的能力，同時培養(yǎng)了學(xué)生適應(yīng)環(huán)境、與人交流、與人合作、協(xié)調(diào)各方面關(guān)系的綜合能力。

3 結(jié)束語

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

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