基于ICT應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的電子與通信工程導(dǎo)論課程改革與實(shí)踐

王麗麗 張玉玲 謝艷輝

魯東大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 山東煙臺(tái) 264025

電子信息類專業(yè)是伴隨著電子、通信、信息和光電子技術(shù)的發(fā)展而建立的，以數(shù)學(xué)、物理和信息論為研究基礎(chǔ)，以電子、光子、信息相關(guān)的元器件以及電子工程、通信系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，從而形成從元器件到系統(tǒng)，從網(wǎng)絡(luò)到服務(wù)的一門學(xué)科。

國(guó)家科技部2008年172號(hào)文件[1]，在國(guó)家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域中明確了電子信息科學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域主要包括軟件、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、廣播電視技術(shù)、新型電子元器件、信息安全技術(shù)、智能交通技術(shù)。由于各種技術(shù)之間的相互滲透，信息技術(shù)的集成化、融合化的特征越來(lái)越顯著，其越來(lái)越表現(xiàn)為技術(shù)群的協(xié)同發(fā)展。例如微電子技術(shù)的發(fā)展、集成電路的出現(xiàn)，引起了計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大變革，而以計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的信息技術(shù)群則帶來(lái)了通訊產(chǎn)業(yè)的革命，并滲透到各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域。

電子信息類專業(yè)是具有理工融合特點(diǎn)的專業(yè)，主要包括電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程和光學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、工程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，主要涵蓋物理電子學(xué)、微電子學(xué)與固體電子學(xué)、電路與系統(tǒng)、電磁場(chǎng)與微波技術(shù)等，研究電子和光子等微觀粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與相互作用規(guī)律。在信息與通信工程領(lǐng)域，主要涵蓋通信與信息系統(tǒng)、信號(hào)與信息處理，研究信息獲取、處理、傳輸和應(yīng)用的理論與技術(shù)以及相關(guān)的設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用。在光學(xué)工程領(lǐng)域主要涵蓋光電子技術(shù)與光子學(xué)、光電信息技術(shù)與工程，研究光的產(chǎn)生和傳播規(guī)律、光與物質(zhì)的相互作用、光電子材料與器件、光電儀器與設(shè)備，包括光信息的產(chǎn)生、傳輸、處理、存儲(chǔ)及顯示技術(shù)以及光通信、光電檢測(cè)、光能應(yīng)用、光加工、新型光電子技術(shù)等。

而對(duì)于剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生，絕大多數(shù)對(duì)所學(xué)專業(yè)缺乏足夠的了解，尤其是電子信息類學(xué)科與其他學(xué)科相比具有知識(shí)面涉及范圍廣、學(xué)科內(nèi)容更新快等顯著特點(diǎn)。新生往往會(huì)對(duì)電子信息學(xué)科的發(fā)展及專業(yè)前景感到迷茫，會(huì)有這樣的疑問(wèn)：所面對(duì)的學(xué)科是做什么的？它是如何發(fā)展起來(lái)的？它在科學(xué)上很重要嗎？實(shí)際上有什么用處？它和別的學(xué)科是什么關(guān)系？它的發(fā)展前景怎么樣？因此，我們學(xué)院于2012年針對(duì)大一新生開設(shè)了專業(yè)導(dǎo)論課程，其主要目的是為了解答學(xué)生心中的這些疑問(wèn)，同時(shí)擴(kuò)展學(xué)生的視野，使電子信息學(xué)科的學(xué)生對(duì)本學(xué)科的各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域都有所了解。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多所院校開設(shè)了專業(yè)導(dǎo)論課程[2-4]，并且取得了良好效果。

1 課程內(nèi)容

2012年教育部發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》[5]中電子信息類下設(shè)6個(gè)基本專業(yè)（見表1），分別為電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程、微電子科學(xué)與工程、光電信息科學(xué)與工程和信息工程6個(gè)專業(yè)。

表1 電子信息類專業(yè)目錄

我院設(shè)有通信工程、電子信息工程、信息工程3個(gè)電子信息類專業(yè)[6,7]。通信工程專業(yè)面向社會(huì)需求設(shè)立3個(gè)專業(yè)方向，分別是移動(dòng)通信、信息安全、光纖通信。移動(dòng)通信方向開設(shè)現(xiàn)代移動(dòng)通信、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等課程，課程內(nèi)容涵蓋2G，3G，4G移動(dòng)通信的技術(shù)發(fā)展歷程以及最新應(yīng)用；信息安全方向設(shè)立網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、密碼學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用等課程，以密碼學(xué)為基礎(chǔ)，探討對(duì)通信鏈路、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)實(shí)施對(duì)抗的原理與技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀；光纖通信方向設(shè)立光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、寬帶光接入網(wǎng)技術(shù)等課程，介紹現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中的SDH，MSTP，PTN，F(xiàn)TTX等主流傳輸技術(shù)和接入技術(shù)，使學(xué)生了解傳輸網(wǎng)在通信網(wǎng)絡(luò)中的重要作用和地位，建立起全程全網(wǎng)概念。電子信息工程專業(yè)面向電子信息產(chǎn)業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，設(shè)立了信息感測(cè)與處理和物聯(lián)網(wǎng)感知與控制2個(gè)特色方向。信息感測(cè)與處理方向設(shè)立感測(cè)與測(cè)量技術(shù)、智能儀器原理與設(shè)計(jì)等課程，課程內(nèi)容涵蓋了信號(hào)感測(cè)、獲取、處理、傳輸?shù)母黝愖钚录夹g(shù)；物聯(lián)網(wǎng)感知與控制方向設(shè)立無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用等課程，介紹了物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)、組網(wǎng)、管理以及應(yīng)用開發(fā)等技術(shù)。信息工程專業(yè)面向信息產(chǎn)業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，設(shè)立了信息處理系統(tǒng)開發(fā)和數(shù)字媒體信息處理2個(gè)特色方向。信息處理系統(tǒng)開發(fā)方向設(shè)立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、VHDL 與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程，課程內(nèi)容涵蓋了以智能嵌入式系統(tǒng)為中心進(jìn)行信號(hào)感測(cè)、獲取和處理的相關(guān)開發(fā)技術(shù)；數(shù)字媒體信息處理方向設(shè)立三維可視化建模、機(jī)器視覺(jué)與圖像分析等課程，介紹了對(duì)圖像、流媒體、三維模型等數(shù)字信息進(jìn)行智能分析與處理的基礎(chǔ)知識(shí)與新技術(shù)。

結(jié)合電子信息學(xué)科的主要技術(shù)領(lǐng)域以及學(xué)院目前3個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，本門課程試圖給上述3個(gè)專業(yè)的學(xué)生搭建一個(gè)相對(duì)完整的學(xué)科體系（當(dāng)然這種劃分方法并不是唯一的），其主要由5個(gè)知識(shí)領(lǐng)域組成：微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)以及控制科學(xué)技術(shù)（如圖1所示），通過(guò)這5個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的講解使學(xué)生能夠?qū)﹄娮有畔㈩悓I(yè)的學(xué)科體系、研究領(lǐng)域、應(yīng)用領(lǐng)域和研究方法有一個(gè)全面、專業(yè)化的認(rèn)識(shí)，建立起一些基礎(chǔ)而重要的概念。

5個(gè)知識(shí)領(lǐng)域所對(duì)應(yīng)的部分課程體系結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D2～6，其中微電子技術(shù)主要由半導(dǎo)體物理、微機(jī)電系統(tǒng)、高頻電子線路、集成電路設(shè)計(jì)與制造等課程支撐，通信技術(shù)由通信原理、移動(dòng)通信、光纖通信、現(xiàn)代交換技術(shù)等課程支撐，計(jì)算機(jī)技術(shù)主要由計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程支撐，信息處理技術(shù)主要由信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、隨機(jī)信號(hào)分析、信息論與編碼等課程支撐，控制科學(xué)技術(shù)（本課程主要針對(duì)本科自動(dòng)化專業(yè)討論，2012年的普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中專業(yè)代碼080801）主要由自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、電氣控制與可編程控制器、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等課程支撐。

圖1 電子信息科學(xué)與技術(shù)的學(xué)科體系

圖2 微電子技術(shù)主要課程體系結(jié)構(gòu)

圖3 通信技術(shù)主要課程體系結(jié)構(gòu)

圖4 計(jì)算機(jī)技術(shù)主要課程體系結(jié)構(gòu)

圖5 信號(hào)處理技術(shù)主要課程體系結(jié)構(gòu)

圖6 控制科學(xué)技術(shù)主要課程體系結(jié)構(gòu)

2 師資隊(duì)伍

目前我院實(shí)行課程負(fù)責(zé)人制，課程負(fù)責(zé)人和團(tuán)隊(duì)成員共同完成該課程的課程建設(shè)、教材建設(shè)、教學(xué)改革等教學(xué)工作。不同專業(yè)相同課程設(shè)立同1名課程負(fù)責(zé)人。課程負(fù)責(zé)人向?qū)W院提供課程團(tuán)隊(duì)名單，安排每學(xué)期課程的任課教師并編寫教學(xué)大綱。

電子與通信工程導(dǎo)論課程聘請(qǐng)校內(nèi)各專業(yè)教授、博士、華為（合作企業(yè)）高級(jí)工程師等組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，以專題講座的形式組織教學(xué)。這種教學(xué)方式使得學(xué)生能夠近距離感受到各學(xué)科教授和企業(yè)家的講課風(fēng)采，加強(qiáng)他們對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解，同時(shí)也領(lǐng)略了企業(yè)文化，開闊了視野。目前課程團(tuán)隊(duì)人數(shù)8～10人，其中教授2人，副教授4人，企業(yè)工程師2人，專業(yè)生師比為18:1。

以通信技術(shù)領(lǐng)域和信息處理技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槔ㄐ偶夹g(shù)領(lǐng)域授課內(nèi)容分別為：通信發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀，光纖通信傳輸平臺(tái)，移動(dòng)通信平臺(tái)—2G，3G，4G，5G的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、雷達(dá)通信技術(shù)的發(fā)展，微波通信技術(shù)的發(fā)展。信息處理技術(shù)領(lǐng)域，授課內(nèi)容分別為：嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字圖像處理、多傳感器信息融合。通過(guò)這種方式將教師自身的專業(yè)知識(shí)和工程知識(shí)融入教學(xué)內(nèi)容中，從而對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)產(chǎn)生積極影響。教授們通過(guò)展示各自的科研成果，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究就在身邊，從而激發(fā)他們深入探索科學(xué)的熱情；華為工程師介紹企業(yè)的生產(chǎn)流程和工程實(shí)踐，生動(dòng)形象地把理論與實(shí)踐相結(jié)合，有效地提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)重要性的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，明確專業(yè)課程與職業(yè)規(guī)劃的密切關(guān)系。

3 網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)

本課程采用自編教材《電子信息科學(xué)與工程導(dǎo)論》（清華大學(xué)出版社，教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材），授課內(nèi)容依據(jù)上述5個(gè)技術(shù)領(lǐng)域來(lái)進(jìn)行，每個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的授課課時(shí)根據(jù)授課教師的需要進(jìn)行合理調(diào)整。授課教師都是從事上述研究領(lǐng)域的教授、博士研究生和高級(jí)工程師，由于每年都會(huì)有新的博士入職并且參與到導(dǎo)論課程教學(xué)中，因此本門課程的部分授課教師每年都會(huì)有變動(dòng)，同時(shí)由于從事同一技術(shù)領(lǐng)域教師的研究方向不盡相同，對(duì)學(xué)科的發(fā)展會(huì)持有不同的看法，因此導(dǎo)論課程的內(nèi)容每年都會(huì)更新，任課教師會(huì)在課后即時(shí)更新教學(xué)錄像（http://www.coursecenter.ldu.edu.cn/G2S/Template/View.aspx?courseId=345&topMenuId=115582&action=view&type=&name=&menuType=1）并對(duì)學(xué)生進(jìn)行答疑，通過(guò)這種互動(dòng)式學(xué)習(xí)方式及時(shí)幫助學(xué)生了解本學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀以及當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

專業(yè)導(dǎo)論課程在本科專業(yè)培養(yǎng)體系中起著重要的作用，它為學(xué)生認(rèn)識(shí)專業(yè)、規(guī)劃未來(lái)提供重要途徑，使不同專業(yè)的學(xué)生能在同一個(gè)平臺(tái)上對(duì)所學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)產(chǎn)生清晰、層次及廣度上的認(rèn)識(shí)。同時(shí)要求授課教師在本學(xué)科具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，能夠把握學(xué)科專業(yè)的核心、跟蹤學(xué)科專業(yè)的發(fā)展方向，同時(shí)具有較好的教學(xué)和科研基礎(chǔ)，做好學(xué)生的專業(yè)領(lǐng)路人。