電子信息類中電子線路課程群的教學改革

冉昌艷 夏平 陳明 龔國強 彭文標

摘要：三峽大學計算機與信息學院于2016年開始實行電子信息大類招生，對在“通識”教育和專業(yè)教育中起到核心關鍵作用的電子線路課程群的課程設置以及教學方面進行優(yōu)化和創(chuàng)新，十分必要。結(jié)合本學院實際情況，研究了電子線路課程群的課程設置和調(diào)整、電子線路課程群理論和實踐教學內(nèi)容的優(yōu)化整合以及教學方法和手段的創(chuàng)新三個方面，以推動大類招生的人才培養(yǎng)研究，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應社會的發(fā)展需求。

關鍵詞：大類招生;電子信息類;電子線路; 課程群;三峽大學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）18-0144-03

Abstract： The general enrollment has been introduced in the college of computer and information technology in Three Gorges University since 2016. The optimization and innovation of curricula and teaching have become necessary because the electronic circuits curriculum group is key to general education and professional education. In view of the college actual situation， the setting up and adjustment of the courses， and the optimization and integration of theoretical and practical teaching contents， and the innovation of teaching methods and means of the electronic circuits curriculum group are studied in this manuscript. Through the above discussion， the talent training research of general enrollment would be promoted and the quality of talent training would also be improved， and the college students could meet the needs of social development.

Key words：general enrollment; electronic information specialty; electronic circuits; curriculum group; Three Gorges university

為迎合社會發(fā)展需要，隨著我國高等教育辦學條件的逐漸完善，很多高校不同程度地開展了“大類招生”的改革，即在低年級實施通識教育，高年級實施寬口徑的專業(yè)教育。大類招生是指高校將相同或相近學科門類，同院系或者不同院系的專業(yè)合并，按一個大類招生[1]。學生入校后，經(jīng)過一到二年的基礎培養(yǎng)，再根據(jù)興趣和雙向選擇原則進行專業(yè)分流。“按類招生、按類培養(yǎng)”的模式越來越火熱，越來越多的高校加入大類招生的行列。到目前為止，幾乎所有985高校，超過50%的“211工程”高校，以及20%以上的一般大學實行了大類招生的培養(yǎng)模式[1-3]，可見大類招生漸成趨勢。“大類培養(yǎng)”作為一種新型的人才培養(yǎng)模式被我國高校普遍采用[4，5]。

20世紀80年代后期，北京大學在調(diào)查研究的基礎上提出了“加強基礎，淡化專業(yè)，因材施教，分流培養(yǎng)”的16字教學改革方針，并于2001年9月成立了元培計劃實驗班，其信息科學技術(shù)學院從2004 年開始施行按院系大類招生[6]。2017年清華大學打破院系壁壘，全面推行大類招生培養(yǎng)，將納入本科招生的所有專業(yè)整合為“建筑類，土木類，計算機類，理類，化生類，經(jīng)濟、金融與管理類，人文與社會類”等16大類。

隨著大類招生的實施，對于基礎課程的教學研究改革也在同時展開，國內(nèi)很多高校相繼開展了各類課程群的教學改革與優(yōu)化，呈現(xiàn)迅速發(fā)展的態(tài)勢，涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀的課程群建設案例。電子線路課程群作為電子信息大類專業(yè)的核心基礎課程群和專業(yè)教育課程群，是相關專業(yè)的研究重點。

如2016年西安思源學院開展了基于CDIO模式的“三電”基礎課程群的教學研究與探索[7];2014年河南大學物理與電子學院電子信息科學與技術(shù)專業(yè)和通信工程專業(yè)開展了基于通信電子電路理論教學的相關電路課程群的改革與研究[8];2010年北京郵電大學電子工程學院開展了基于課程群的電子信息類專業(yè)基礎課教學改革[9];2016年湖南第一師范學院信息科學與工程學院開展了通信工程專業(yè)課程集群化建設探索[10]。

1 大類招生

三峽大學計算機與信息學院電子信息相關專業(yè)于2016年秋季學期開始實施電子信息類大類招生，涵蓋通信工程和電子信息工程兩個專業(yè)，目前已有三屆學生，每屆約130余人。面向電子和通信信息行業(yè)技術(shù)發(fā)展與應用需求，致力于培養(yǎng)“強基礎、寬口徑、強能力、重實踐與應用”的、從事信息通信技術(shù)應用領域的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、管理、維護與技術(shù)支持的高級工程技術(shù)人才。大類招生的學生，經(jīng)過大一和大二兩年的基礎課學習，通過對學科、專業(yè)的進一步了解，結(jié)合自身興趣愛好和社會需求，按照雙向選擇原則于大二第二學期期末進行分流培養(yǎng)，16級學生現(xiàn)已順利分為兩個方向：通信工程和電子信息工程。

本文以三峽大學計算機與信息學院電子信息類專業(yè)大類招生的學生為研究對象，對在“通識”教育和專業(yè)教育中起到核心關鍵作用的電子線路課程群的課程設置以及教學方面進行優(yōu)化和創(chuàng)新。

2 電子線路課程群的課程設置和調(diào)整

電子線路課程群包括電子學基礎、數(shù)字邏輯設計、脈沖與數(shù)字電路、低頻電子線路、通信電子線路、射頻電路分析與設計、電子系統(tǒng)設計等理論課程以及低頻電子線路實驗、通信電子線路實驗、脈沖與數(shù)字電路實驗、數(shù)字邏輯電路的ASIC設計、Cadence印刷電路板設計、電子線路計算機輔助分析等實驗實踐課程，作為電子信息相關專業(yè)中的核心課程群，是通識核心課和專業(yè)課的課程體系中非常重要的一部分，為專業(yè)學習建立良好的理論基礎，也為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力提供了層次不同的實踐平臺。電子信息類通信工程專業(yè)、電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案采用“3+1”培養(yǎng)模式，即3年在校專業(yè)理論學習，累計1年的工程實踐能力培養(yǎng)。

教學是人才培養(yǎng)的主渠道，而課程體系的設置是高校教學工作的核心環(huán)節(jié)。表1和表2分別給出了三峽大學計算機與信息學院2016級和2017級電子信息類的電子線路相關課程的課程設置，包括學科大類專業(yè)基礎課到專業(yè)分流后的專業(yè)核心課和專業(yè)拓展課，涵蓋理論課和實驗實踐課，分別給出了課程性質(zhì)、名稱、類別、學時及開課學期。

隨著大類招生的實施，2017級的人才培養(yǎng)方案有所調(diào)整。表1和表2的主要不同部分用加粗字體表示。表2在表1的基礎上略有微調(diào)，增減了部分課程，調(diào)整了部分課程的名稱，以及對部分課程的課時和開課學期進行了調(diào)整。其中課程《印制電路板設計》在2016級大類人才培養(yǎng)方案中為兩個專業(yè)共有的專業(yè)核心課，但在2017級人才培養(yǎng)方案中通信工程專業(yè)不再作為專業(yè)核心課。課程《數(shù)字邏輯電路的ASIC設計》對于通信工程專業(yè)而言為專業(yè)拓展課，屬于選修課，兩年的培養(yǎng)方案中課時沒有變化，但對于電子信息工程專業(yè)而言為專業(yè)核心課，屬于必修課，且在2017級人才培養(yǎng)方案中增加了8個學時。電子信息工程專業(yè)在2017級的人才培養(yǎng)方案中，將課程《印刷電路板設計》減少了8個學時，且將開課學期提前，調(diào)整為第5學期，2016級的人才培養(yǎng)方案中為第6學期，且《射頻電路實驗》在2017級人才培養(yǎng)方案中增加了8個學時，另外，增加了兩門專業(yè)拓展課程《RFID原理與應用》和《電子系統(tǒng)設計》。

這些調(diào)整表明，大類招生的實施過程中，人才培養(yǎng)方案要隨著變化，引入新課程，以適應社會發(fā)展對電子信息類人才的需求，實時改進不足，優(yōu)化現(xiàn)有的電子信息類的電子線路課程群結(jié)構(gòu)，逐漸建立和完善符合實際需求的核心課程群的體系結(jié)構(gòu)。在以后的教學實踐中，還將進一步的優(yōu)化課程體系，使得課程設置更合理，更有利于大類人才的培養(yǎng)。

3 電子線路課程群理論和實踐教學內(nèi)容的優(yōu)化整合

電子信息大類培養(yǎng)要合理分配公共課、專業(yè)基礎課、選修課比例。大類培養(yǎng)期間，專業(yè)基礎課程教學既要兼顧兩個專業(yè)對相關課程知識需求，又兼顧專業(yè)分流培養(yǎng)后每個專業(yè)方向?qū)λ_設課程知識點深度與廣度的需求。因此，在新的電子信息專業(yè)大類招生背景下，不僅要在課程設置上調(diào)整，還要在課程群的理論和實踐教學內(nèi)容上進行優(yōu)化和整合。

理論教學內(nèi)容從簡單到復雜，循序漸進，內(nèi)容精煉、重點突出、主次分明。一方面，在課程組織上，對整個課程群進行整體規(guī)劃，突出每門課程的重點和難點，強調(diào)課程的關聯(lián)性，避免課程授課內(nèi)容之間的重復，整合優(yōu)化教學內(nèi)容，例如由于低頻電子線路中已經(jīng)學過正弦波振蕩電路，在通信電子線路教學中可以只側(cè)重于高頻震蕩信號的產(chǎn)生。另一方面，為了適應現(xiàn)代信息通信技術(shù)發(fā)展的需要和新技術(shù)革命的形勢，在教學內(nèi)容上，需要增加新的教學內(nèi)容，更新新技術(shù)、新方向、新案例等，兼顧信息通信技術(shù)的發(fā)展前沿。例如在通信電子線路教學中可以增加通信電路設計的EDA仿真軟件，并演示通信電子線路中的典型電路，對學生理解理論知識、完成仿真實驗、課程設計以及畢業(yè)設計等實驗實踐操作有很大的幫助。

在設置和優(yōu)化理論教學內(nèi)容的同時，建立優(yōu)化的實踐教學體系也是十分重要的研究內(nèi)容。三峽大學作為通信類、電子信息及計算機專業(yè)基礎較好的地方本科院校，于2015年7月，其計算機與信息學院以及科技學院與中興通訊正式簽約共建“2015-2020 年教育部-中興通訊ICT產(chǎn)教融合三峽大學創(chuàng)新基地”。電子線路課程群中的實驗教學內(nèi)容依托ICT創(chuàng)新基地，從基礎實驗到專業(yè)實驗，在實驗內(nèi)容上有驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗、獨立課程實驗、開放性實驗等，結(jié)合全國大學生電子設計競賽，將競賽內(nèi)容引入開放實驗項目中，培養(yǎng)學生解決工程問題的能力和創(chuàng)新能力，以適應社會對該類人才的需求。實踐教學系統(tǒng)的建立和優(yōu)化，一方面是實踐教學內(nèi)容的設置和安排，要考慮到相關課程的前后銜接問題，并且為適應大類招生的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，適當?shù)脑黾訉嵺`環(huán)節(jié)的課時和內(nèi)容。另一方面是對已有實驗設備和實驗條件的整合和利用，以及對未來實驗環(huán)境的需求，及時的整理已有的實驗設備，參考設備采購時的計劃方案，實時調(diào)整新的培養(yǎng)方案，為基礎理論以及專業(yè)技術(shù)的實踐提供更加高效的實踐教學環(huán)境。

4 教學方法和手段的創(chuàng)新

電子線路課程群的特點是理論性強，概念多，涉及大量的電路圖和理論推導，而傳統(tǒng)教學主要依靠的是黑板授課，或者是多媒體展示，通常采用的是單一的教學方法，往往課堂學習效率較低，學生的學習積極性也不高。例如通信電子線路以電路分析、低頻電子線路、信號與系統(tǒng)為基礎，結(jié)合通信基本理論，課程內(nèi)容涉及電子、通信等多個學科知識。由于通信電子線路課程內(nèi)容多且抽象、數(shù)學推導復雜、實踐性強等原因，學習過程中學生普遍感覺難學、難懂，很難完全掌握通信里面的高頻電路原理和獨立完成綜合性的通信電路設計及制作，課程考核結(jié)果往往不太滿意。

為了提高教學質(zhì)量，需要改進現(xiàn)有的電子線路課程群的教學方式，在大類招生的大環(huán)境下，結(jié)合學院自身的特點，盡可能多地去豐富教學環(huán)境色彩，將傳統(tǒng)教學法與多媒體教學相結(jié)合，引入仿真軟件配合課程理論教學，以增強趣味性和形象性，是電子線路類課程教學方法改革的必然趨勢，也是課程群建設的首要任務。如在通信電子線路課程中采用NI Multisim 14.0軟件或LabView對書本上的電路進行仿真[11-13]，以圖像和動畫的形式演示給學生，在視覺上、思維上有一個更為直觀的理解，避免純理論教學的抽象復雜而導致課堂的索然無味。圖1是在講授第6章[14]普通調(diào)幅信號 （AM）時，用該仿真軟件設計的單二極管調(diào)制電路。

該電路可以實現(xiàn)普通調(diào)幅信號AM 波的調(diào)制，同時在虛擬示波器上可以得到輸入的調(diào)制信號和AM 已調(diào)波的對比圖，在教學課件中加入AM波的動畫顯示，如圖2所示。

通過仿真可以對調(diào)幅波AM 調(diào)制的過程和原理有具體的認識，在此基礎上結(jié)合數(shù)學公式的推導，可使復雜的理論淺顯易懂，調(diào)整調(diào)制參數(shù)，例如調(diào)制度，可以在虛擬示波器上形象直觀地看到如教材[14]圖6-1所示的已調(diào)信號的變化。課后的自學、課程實驗的預習、課程設計以及課后習題的解答等都可以采用該仿真工具進行電路的設計，驗證，提高學習效率和質(zhì)量。

同時，還可以建立和完善課程群網(wǎng)絡教學平臺——求索學堂，為群內(nèi)課程提供多個教學資源的共享環(huán)境，包括教學大綱、電子教案、電子課件、教學錄像、習題解答、實驗指導書等。并積極探索當下流行的網(wǎng)絡授課模式，應用到課程群的教學環(huán)境中。

5 結(jié)束語

三峽大學計算機與信息學院的電子信息類大類招生是在順應社會發(fā)展的情況下做出的招生調(diào)整，針對新的招生模式，結(jié)合本校的實際情況，對電子信息大類中的電子線路課程群做出了相應的調(diào)整和研究，讓大類培養(yǎng)的人才培養(yǎng)方案不斷完善，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，滿足社會發(fā)展的人才需求。

參考文獻：

[1] 高強，李翠蘭，張晉京，等.推進高校大類招生改革若干問題的探討[J].大學教育，2018（12）：17-19.

[2] 李斌，羅贛虹.高校大類招生：精英教育的一種推進模式[J].大學教育科學，2012（5）：11-16.

[3] 李愛華，趙瑞希.大類招生背景下高校學生教育管理模式探索——以哈爾濱工業(yè)大學（威海）電子信息大類為例[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（35）：287-288+297.

[4] 劉志剛， 劉志寬. 大類招生背景下電子信息類人才培養(yǎng)模式探索[J]. 教育教學論壇， 2017（1）：168-169.

[5] 祝洪章.對高校“大類培養(yǎng)”模式下“個性化”人才培養(yǎng)問題的思考[J].教育探索，2015（3）：54-56.

[6] 田昊， 謝昆青， 林思聰，等. 北京大學電子信息學科大類招生的實踐與反思[J].高等理科教育， 2011（6）：35-43.

[7] 何穎， 陳綏陽， 唐亮. 基于CDIO模式的“三電”基礎課程群的教學研究與探索[J].信息系統(tǒng)工程， 2016（11）：13-14.

[8] 侯衛(wèi)周， 蔣俊華. 基于通信電子電路理論教學的相關電路課程群改革與研究[J].中國教育技術(shù)裝備， 2015（2）：76-78.

[9] 俎云霄， 王衛(wèi)東， 張健明，等. 基于課程群的電子信息類專業(yè)基礎課教學改革[J].現(xiàn)代教育技術(shù)， 2010（s1）：34-36.

[10] 孫元. 通信工程專業(yè)課程集群化建設探索[J]. 湖南第一師范學院學報， 2016， 16（3）：79-81.

[11] 王毅. 基于通信電子線路（高頻）課程的課堂教學思考[J]. 教育教學論壇， 2014（11）：172-173.

[12] 許建明， 黃同成， 謝兵，等. 應用型本科院校通信電子線路課程教學改革與探索[J]. 中國教育技術(shù)裝備， 2016（2）：124-126.

[13] 王雯.高頻電子線路中調(diào)制的仿真[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（14）：38-39.

[14] 曾興雯. 高頻電子線路[M]. 3版.北京：高等教育出版社， 2016.

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