计算机专业电子技术课程的内容整合和教学改革研究

孙玉娟　王增锋　陈婧

[摘 要]要改革人才培养模式，提高人才培养质量，教学内容和课程教学的改革是当前高等教育教学改革的重点和难点。通过借鉴国内外高等教育改革的先进做法和成功经验，结合实际情况，我校对计算机科学与技术专业的电子学课程教学内容进行了整合和教学模式的改革，对我校现有的计算机科学与技术（专业）教学改革的深化起到借鉴和推动作用，对学生的创造、创新能力的培养具有重要意义。

[关键词]电子技术课程 内容整合 教学改革 教学模式

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）10-0140-02

美国的麻省理工大学（MIT）CS的学生的电子学课程是将电路原理，模拟电子技术和数字电子技术整合到一门课程（电路与电子学）中。该课程以电路原理为主体，从电路原理的角度出发，先介绍整个计算机系统中从整体到局部的，从实例到模型的基本思路和理念，再以应用实例的形式来引出电子技术的内容。我们也曾尝试过用这种方法对电子学（电路理论，模拟电子技术，数字电子技术）进行整合和介绍，可是学生接受的效果并不是很理想，并没有系统地建立关于电子技术的概念，也没有有效的掌握电子技术中一些相应的分析和设计方法。这可能与我国学生从小接受的培养模式有关系。一成不变的将国外的教学方法搬到国内还是有困难的。

一、电子技术课程内容的整合

为了提高学生的接受程度，我校课程组的老师决定首先对计算机科学与技术专业的学生进行课程内容改革，针对计算机科学与技术专业的培养方案和专业特点，电路与电子学中只合并电路与模拟电子技术两门课的知识点，将数字电路单独设课（在电路与电子学修完后的下一学期开设）。为了系统的建立学生的电子技术概念，强化其对电子线路的分析和设计方法的有效掌握，我校对该课程中的重点和难点部分提出并采用了回归式教学法。基本思路为：在电路与电子学的授课过程中，电路与电子学的课程的授课理念以电路理论为主，通过理论引出实例，再通过实例抽象出模型，通过模型的分析再回归到电路理论的思路，以此加强学生对电子线路分析和设计的本质把握。

课程组的老师在授课过程中发现，电路理论部分的受控源，电容电感的动态电路和交流电路的相量分析法是阻挡学生入门电子技术的三大首要困难。课程组的老师对回归式的教学法进行了进一步的深入研究和探讨，对电路和电子技术课程的几个难点分别设计如下。

（一）电路理论中的受控源元件用三极管，MOSFET进行实例化

东北大学的王文辉老师将《电路与电子学》分为上下两篇，上篇为电路基础，下篇为模拟电子技术。电路部分包括直流电路的基本原理，电容电感器件的动态电路响应，以及基本的交流电路原理。下篇包括二极管，三极管的基本放大电路，功率放大电路和集成运放等。如何有效的将电路部分与模拟电子部分以全新的方式结合在一起，课程组的老师对此进行了深入的研究和探讨。拟将电路理论与模拟器件和基本单元同时讲授，穿插进行，同时注重MOSFET电路的研究，打破经典基本电路的讲授体系，去掉一些传统的内容，例如互感电路，变压器，三相电路等内容。

（二）电容电感的动态电路特性与三极管，MOSFET管的实际应用电路相结合

由于在教学内容上打破了基础电路理论和模拟电子技术的界限，教学内容得以加入更多的实际应用，可涉及许多有实际意义的问题，如电路的噪声容限，高速电子系统的串扰，静态和动态功耗等，都有很强的应用背景。三极管在高频工作条件下会有电容效应，小信号等效模型就不适用，三极管或者MOSFET管的电路模型就需要改变。教学过程中每个知识单元都设有分析和设计题目，而如果是单纯的电路理论，安排设计性的题目就比较困难。

（三）交流电路的相量分析法贯穿整个模拟电路的始终

电路理论中的相量分析法是模拟电路分析的基本工具和手段，我们发现学生在学习相量分析法的时候会比较抵触，很大一部分原因是他们不知道相量分析法到底有什么好处。而相量分析法是模拟电路的放大，反馈，信号计算电路，震荡电路的基本分析手段，所以我们将相量分析法挪到三极管放大电路部分再讲授，首先讲授三极管的放大原理，在计算放大倍数时比较复频域分析，三角法和相量法的优劣，让学生自己发现相量法在模拟电路的放大，反馈，信号计算电路，震荡电路的基本分析时的有效性和计算的简便性。

（四）加大MOS集成电路和集成电路工艺的分析与介绍

对于计算机科学与技术专业的学生来说，大部分后续课程着重于集成电路的设计和应用，外围电路设计部分较少。而且，课程组通过将电路的基本理论和模拟电子技术进行内容整合后，可大量节省电子技术的三极管放大电路，震荡电路的课时，加大集成电路分析设计和集成电路工艺的介绍，如MOS集成电路分析与设计，集成电路工艺基础，ICCAD电路模拟等。

二、适合学生创新能力培养的灵活多样的教学新模式

（一）建立以教师为核心的学生指导小组的人才培养模式，将学生创新能力培养融入教师的科研之中

我校实行了导师与学科小组相结合的培养制度，信息学院共建立了7个创新实验室，实验室负责人由搞同一研究方向的教师担任，学生入学后可根据自己的兴趣选择不同的实验室，与教师一起做理论和实践研究。每个实验室制定了相应的量化考核标准，包括各种不同的比赛奖励，科研论文，学术报告等，年终会根据规定的指标进行奖励，大大提高了教师和学生的积极性。

（二）建立研究型实验室，保证持续性实验教学

课程实验是使学生加深基本理论的有效方法，是课堂理论教学的有利补充，但是该课程的理论和实验结束后，即使当时掌握得不错的学生，过了一学期甚至一两个月也很容易遗忘。如何有效保持专业基础课或者专业课的持续性教学和实验效果也是每个大学需要考虑的重要课题。我院除鼓励学生参与到教师的创新实验室外，第一学期至第四学期会配合数字电路设计，在嵌入式系统开发，微机原理与接口技术，计算机体系结构等课程中穿插安排金工实习、电子器件的装配和电子线路的设计与调试。

（三）重视课程设计和毕业设计，加强课程体系知识点的掌握

计算机科学与技术专业的电子技术课程，不像电气工程或者电子信息工程有相应联系紧密的后续课程（高频电路，电力电子技术，自控原理等）作为延续和巩固。为此，我院为计算机科学与技术专业的学生设立了电路课程群，该课程群主要包括电路与电子学，数字电子技术，嵌入式系统，微机原理与接口技术，计算机体系结构等。课程群中的课程按照排列次序依次开设，是一个从元件抽象到模块，再抽象到系统的过程，每一门课程结束后学生可结合先修课程，完成相应的课程设计，使学生理解建模的过程在不同的层次和条件下是不同的，进一步加深在实际过程中抽象建模对不同问题解的重要性。

三、进一步教学改革的思考

（一）建立特色的教学团队

构建职称结构和年龄结构合理的教学梯队是提高本科教学质量的关键。在确保教学质量不断提高的前提下，适当扩充团队人员，尤其要吸收青年教师，以满足专业发展建设的需要。计划每年引进该专业博士1-2人，以优化师资专业结构队伍。推选课程组教师攻读博士学位，进入博士后流动站，去国外访学，以使团队学历层次更趋合理，提高团队人员的知识结构水平。

（二）制定教学网站的维护和更新机制

为了保证本课程的教学网站与课程讲授的内容一致，真正地起到辅助教学的作用。需要制定出详细的网站维护和更新条例，如：主讲教师每周固定网上答疑时间，更新维护时间，更新的基本内容等。通过网站，随时掌握学生的学习状态和对知识点的理解情况，并通过网络交流进行反馈，实现交互式学习，目前已初步建成网络答疑和部分电子作业。

（三）进一步优化理论课和实验课的考核方法

电路与电子学是电子信息类学生首次接触到的专业基础课，理论和实践性都很强。最终考核时，拟定理论课和实验课并重，完善考核评价体系。考核评价体系为创新能力的培养从形式上提供了保证，也是新形势下的要求，它是一个复杂的系统工程，既需要在理论上探讨，也需要长期的探索和实践。

四、结语

近几年通过在教学内容和教学模式上的改革，电路与电子学课程在理论讲授和实验教学方面受到了学生的一致好评，增加了他们学习的兴趣和积极性，年终的学生评教分数明显提高，参与到不同实验室和课题组的学生也越来越多。这大大促进了我校下一步教改计划和课程体制的建立与完善。

[ 参 考 文 献 ]

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[责任编辑：钟 岚]