清华大学电子工程系教学改革思路与实践
电子技术课程设计教学改革与实践_陈柳
电子技术课程设计教学改革与实践陈 柳，刘海英，郑宽磊，戴璐平，戴丽萍（武汉工程大学电气信息学院，湖北武汉４３０２０５） 摘 要：分析了课程改革的必要性和目标，详细说明了教学内容与教学模式两方面改革的原则与实践方法。
在教学内容上重组和设计选题，增强综合性与多样性；在教学模式改革中采用导师制，引入网络和ＥＤＡ辅助手段开展教学，增大学生的自主性，融入信息素养培养等。
关键词：电子技术课程设计；教学改革；教学模式 中图分类号：Ｇ４３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７８００（２０１６）０７－０００７－０２收稿日期：２０１６－０６－１４基金项目：湖北省教学研究项目（２０１５３０４）；武汉工程大学教学研究项目（Ｘ２０１４０４０）作者简介：陈柳（１９７９－），女，湖北丹江口人，武汉工程大学电气信息学院讲师，研究方向为电子技术教学智能信息处理、信息安全；刘海英（１９７６－），女，辽宁本溪人，武汉工程大学副教授，研究方向为智能制造；郑宽磊（１９８１－），男，湖北仙桃人，武汉工程大学讲师，研究方向为信号检测与处理；戴璐平（１９６９－），女，上海人，武汉工程大学讲师，研究方向为智能检测与处理；戴丽萍（１９７５－），女，湖北黄冈人，武汉工程大学副教授，研究方向为电子技术教学。
１ 课程改革历程“电子技术课程设计”是电类和相关专业学生一门重要的实践性课程，要求学生综合运用模拟电子技术和数字电子技术两门课程的基础知识，围绕某个具体课题，完成一个小型电路系统的设计、安装和调试，并写出一份完整的设计报告。
作为一门历史悠久的专业基础课程，武汉工程大学的电子技术课程设计经历了多次改革的探索和实践。
在教学时间上，课程计划时间起初为两周；之后为强化模拟电路部分，分为模拟电子技术课程设计和数字电子技术课程设计两门课程，各一周时间，分两学期开设；经历几年的实践，再次合并为电子技术课程设计一门课程，教学时间恢复为两周。
在选题上，最初仅有少量以数字电子技术为主的项目；在分成两门单独的课程时，单个课题系统规模减小，分别对模拟电路和数字电路进行设计，同时增加选题数量；再次合并为两周的课程后，教学组重新论证、选择、组织、设计了一批模拟和数字电路综合的题目，并改革了教学模式和考核方法。
清华大学电机系电气工程及其自动化专业
清华大学电机系电气工程及其自动化专业“卓越工程师教育培养计划”试点学科专业培养方案1 总体思路和培养模式继续强化“厚基础、重实践、求创新”的人才培养特色，着力提高工程教育质量，致力于培养“研究型、管理型、创新型、国际型”的卓越工程人才。
具体而言，实施以能力提升为核心的培养体系和课程改革，加强与国外一流大学和国内外知名企业联合培养卓越工程技术人才，重点提高工科学生的国际视野、团队沟通与协作能力、创新与工程实践能力。
目标思路：“适合学生成长、切合清华实际、符合国家战略、汇合全球发展”，持续保持清华大学电机系人才培养的优势。
根据国家发展的战略需求，结合电气工程学科发展的实际需要，清华大学电机系确定了培养基础扎实、创新能力突出的电气工程专业人才的总体目标。
在坚持人才培养总体方向的前提下，面向国民经济和学科发展前沿的重大需求，制定了近期的人才培养战略：将“通才教育与英才教育相结合、理论教学与实践教学相结合、教学与科研相结合”，给“通才”拓宽通道，为“天才”开辟空间。
学生按本科需求完成专业课程学习，学生本科阶段校内外实践环节累计不少于1年。
达到本科毕业标准，取得工学学士学位。
同时在本科生中进行遴选，对一部分具有科研能力、创新素质的学生进行重点培养。
本专业将实行校企联合、本硕贯通的模式，实施“4+1+1”模式的工程硕士培养模式。
其中，本科阶段按4年制本科完成学业，部分学生通过选拔进入硕士阶段培养。
本科、硕士、博士阶段均安排不少于一年时间的工程实践（实习）。
图1 电气工程学科卓越工程师培养模式本科培养方案共173学分，分布如下：表1 本科培养方案课程分布根据清华大学电机系的生源特点和已有的课程安排，我们认为在组织实施“卓越工程师培养计划”时需要重点考虑的是提升学生在学期间对工程实践的理解，加强对学生的实践能力的培养，同时扩充学生的知识结构，增加人文、管理、经济方面的课程，进一步加强对学生沟通、表达、协调能力的训练。
电子信息工程实验教学理念与改革方案
实验教学理念与改革方案1．实验教学理念与改革方案我系在人才培养方面坚持以培养学生成才为本的教育理念，充分体现“强基础、重能力、抓创新”的教育教学改革思路，采取多项有效措施，提高学生创新精神与实践能力。
一是计划实施开放式实验教学，强化实验的综合性和设计性。
二是建立稳定的实习基地。
三是积极鼓励和支持学生参加教师的科研项目和科技创新活动。
我系以实验教学改革为核心，以人才培养为主线，确立以人为本，以学生为主体、教师为主导，知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念和能力培养为核心的实验教学理念，创建有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系。
为贯彻实验教学理念，电工电子实验教学中心按照学科建设与人才培养相结合、教学与科研相结合、理论教学与实验教学统筹协调的“三结合”原则，以培养学生实践能力、创新能力为核心，构建“基础层、提高设计层、综合应用层、科技创新活动层”多层次、多模块的实验教学体系，优化资源配置，重组实践教学内容，合理安排不同类型实验的比例，优化基础层实验，加强提高设计层、综合应用层、科技创新层实验，适时推出前沿性实验，及时将教师的科研成果转化为教学内容。
为不同专业的学生，提供较大的弹性选择空间，形成由基础实践训练—计算机辅助设计与仿真—电子工艺实习—电子技术综合设计、电子系统设计等设计性和综合应用型实践训练---科技创新实践等实践训练环节，创建电工电子实践教学的立体化培养模式。
实现实验中心的全方位开放，形成“理论教学与实验教学并重、基本技能培养与创新能力培养并重、课内教学与课外教学并重”的教学模式，培养电工电子实践技能扎实、动手能力强的创新型、高素质的复合型人才。
采取的改革实施方案如下：(1) 将学科建设与中心建设紧密结合。
依托国家重点学科“电力电子与电力传动”、江苏省重点学科“控制理论与控制工程”和博士点学科“通信与信息系统”，提高教师的业务水平，以学科队伍建设改善教师的组成结构，以学科内涵建设稳定教师的研究方向，构建年龄和职称结构合理、团结协作精神强的优秀教学团队。
清华大学课程改革电子电路(李国林)
原课程体系下和电路相关的课程
• • • • • 《电路原理》 《模拟电路》 《通信电路》 《数字电路》 《电子技术课程设计》 4学分 4学分 3学分 3学分 +1学分 +1学分 +1学分 +1学分 +3学分
• 《信号与系统》 • 《微波技术》
– 微波无源电路
4学分 3学分 3学分 +1学分 +1学分
I k KCL0 k 1
基 尔 霍 夫 定 律
N
V
k 1
M
电容 D H E t 麦克斯韦方程 动态电路：电容、电感、传输线 滤波器、振荡器、触发器 B E t dI
0
KVL
V 电阻 I R
dV I C dt
k
V L
电感
• 课程结构
– – – – 提出5+1个基本，作为电路核心知识 用电阻电路和动态电路进行断层 总结出了MAP图，课程内容因而可以全面压缩 以《电路原理》为核心的课程内容的全面落实
• 课程内容
– – – – – – – 提出了电路抽象的三原则 找出了模拟电路和数字电路之间的关联和结合点 厘清有源无源概念 对正负反馈进行了全面总结并应用 对张弛振荡和正弦振荡进行了全面总结 … 全面总结和思考
• 后续改革：课程内容能够将此图说清楚
– 元件、器件如何组合就可以形成某种电路功能？
20
• 1、电路基本定律和基本分析方法的掌握
四 个 电 路 基 本 素 养
– 列写电路方程：KVL+KCL+元件约束条件
• 2、电路抽象思维方法和工程近似手段的掌握
– 抓住主要矛盾、化繁为简的解决复杂问题的基本思维方法，原 本不能解决的问题变成可以解决，难以解决的问题变成容易解 决
电子与信息工程专业实践教学改革与创新
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02
实践教学现状及问题 分析
实践教学现状
01
02
03
课程设置
当前电子与信息工程专业 的实践教学课程设置较为 传统，缺乏对新兴技术和 行业发展的及时响应。
教学方法
教学方法多以理论教学为 主，缺乏实际操作和实践 环节，导致学生缺乏实际 应用能力。
实验设备
实验设备更新缓慢，无法 满足新技术和新应用的需 求。
电子与信息工程专 业实践教学改革与 创新
汇报人： 2023-11-25
目录
• 引言 • 实践教学现状及问题分析 • 实践教学改革与创新方案 • 实践教学实施与效果评估 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
背景介绍
社会需求的变化
随着社会的发展，对于电子与信息工 程专业的学生的实践能力和创新思维 的要求越来越高，需要具备解决实际 问题和创新的能力。
03
实践教学改革与创新 方案
改革目标与原则
目标
构建适应行业发展需求的电子与信息工程专业实践教学体系，提高学生实践创 新能力，提升人才培养质量。
原则
以学生为中心，以能力培养为导向，强化实践教学内容、方式和管理的改革， 增强学生的实践操作能力、工程应用能力和创新能力。
创新实践教学体系构建
1 2 3
传统实践教学的不足
传统的实践教学往往以验证性实验为 主，缺乏创新性和挑战性，无法满足 当前社会对于人才的需求。
实践教学的意义
提升学生实践能力
实践教学是培养学生实践能力和 创新思维的重要途径，通过实践 学生可以更好地理解和掌握理论 知识，提高实际操作能力。
适应社会需求
通过实践教学，可以让学生更好 地了解社会对于电子与信息工程 专业人才的需求，提高适应社会 的能力，增强就业竞争力。
高校本科实验教学与科研相结合的实践
在 实 践 中培 养 学 生 的 创新 思 维 和创 新 能 力 。文 章 介绍 了 清 华 大 学 电子 工 程 系 一 系 列 加 强 本 科 生 实 验 教 学 的
举措 。
关 键 词 ： 新 型人 才 ；实验 教 学 ；人 才 培养 创 中 图分 类 号 ： ４ ． Ｇ６ ２０ 文 献 标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ —９６ ２ １ ）０ ０ ２ — ３ ０ ２４ ５ （０ ０ １ — １２ ０
思路 ：注 重实验 教学 与 理论 教 学 的 相互 促 进 ； 重基 “ 注 本技 能 、 合能 力和 创新 能 力 的渐 次 递 进 ； 重 实验 、 综 注 实 习 向实 战演进 ； 注重 实验技 术 的研 究改 进 ， 以科 研 为 依托， 重视 科研成 果 向实验教 学 的转化 ， 过 自主研究 通
清华 大学 电子工程 系 自 １ ５ 年 建系 以来 ， ３ ９２ 作为
传统 的工科 院 系 ， 非常 重视“ 程” ， 工 性 注重 培养学 生 的 动手 能力 和实践 能 力 。进入 新 世 纪 以来 ， 过 深入 分 通 析 和总结本 科教 学现状 、 学科 发展方 向和需 求 ， 过深 经
要 ，进一 步实 现专业 背 景 下 通识 教 育 的培 养 模式 ， “ 实
施 在教 师引导下 学生 主动学 习 的教学方 法” 加 强实 践 ， 型教学 内容 ， 电子 系在 原有 几个教 学实验 室基 础上 ， 新
规 划 了图像语音 实验 室 等 实 验室 ， 对 实 验教 学 集 中 并 区进行 了统一 规 划 ，正 式 成立 了“ 清华 大学 电子 工 程 系实验 教学 中心” 。现在 ， 实验教 学 中心 已通 过学校 评 估， 成为 清华 大学一级 实验 室 ， 备 了服 务全 系师生 并 具
清华大学电子工程系教学改革思路与实践
清华大学电子工程系教学改革思路与实践1. 引言人才是国家社会经济发展的第一资源。
目前我国高等学校人才培养的现状与国家社会经济发展的需求之间还存在不相适应之处，特别是高层次拔尖创新型人才匮乏、人才创新创业能力不强等问题比较突出。
我国的社会经济发展正处于向自主创新型转变的历史进程中。
根据国家人事部的统计，在我国最急需的高技术人才中，电子信息类人才排在第一位。
这说明，在创新型国家建设中，高等电子工程教育有着特殊的地位，电子信息人才的培养举足轻重。
清华大学电子工程系历经近60年建设取得长足进步，目前无论是招生数量还是质量都名列前茅，在电子信息类教育教学改革方面有着良好的基础条件，理应承担起率先改革的使命。
课程体系在教育教学中处于“总纲要”的地位，几乎所有的教学活动都是围绕课程体系所确立的原则、方法和流程而进行的。
课程体系设计的优劣直接影响（甚至是决定）教育教学效果和学生培养的质量。
清华大学电子系改革前的课程体系经过数十年的实践检验证明对培养高水平的学生是有效的，但是随着时代的发展，经济产业结构发生了很大的变化，知识总量和人才培养目标也相应发生了很大的变化，该课程体系存在着与学科发展及人才培养不相适应之处。
这一问题在全世界高等工程教育界有一定的共性，也引起了世界各国的高度重视。
前些年，美国工程院、中国工程院等分别进行过大规模的对未来工程师培养目标和模式的研究，欧洲也在大力推进博洛尼亚进程。
西方大学早在十多年前就已经开始尝试各种改革。
这种局面，使得本轮课程体系改革具有特殊重要的意义。
世界一流的学生培养体系是世界一流大学的重要特征之一。
应该说，在本轮竞争中，哪个大学率先科学地设置了适应新情况新要求的课程体系，这个大学就可能在未来的国际竞争中处于领先地位。
在这样的背景下，清华电子系从2007年5月开始展开本科课程体系改革工作，经过近五年的努力，梳理出了学科的知识体系，并在此基础上构建起了以10门核心课程为主体的新课程体系，在电子信息类课程改革方面探索出一条理论与实践相结合的新路。
电子电路教学改革实施方案
电子电路教学改革实施方案随着科技的不断发展，电子电路作为电子信息类专业的重要基础课程，一直受到广大学生的关注和重视。
然而，传统的电子电路教学模式已经不能满足当今社会的需求，因此，急需对电子电路教学进行改革，以适应时代的发展和学生的需求。
一、教学内容更新在电子电路教学内容方面，应根据当前电子科技的发展，对课程内容进行更新和调整。
加入最新的电子电路技术和应用案例，让学生了解最新的电子电路发展动态，激发学生的学习兴趣。
二、教学方法创新传统的电子电路教学方法以理论为主，实践为辅，这种模式已经不能满足学生的需求。
应该采用以项目为导向的教学方法，注重实践操作，让学生在实践中学习，提高他们的动手能力和解决问题的能力。
三、实验室建设实验是电子电路课程的重要组成部分，实验室的建设对于学生的实践能力培养至关重要。
应该加大对实验室设备的更新和维护力度，提供良好的实验环境和设备，让学生能够在实验中得到更好的锻炼和提高。
四、教师队伍建设教师是教学改革的关键，应该加强对电子电路教师的培训和引进优秀的教师。
提高教师的教学水平和教学能力，让他们能够更好地引导学生学习，激发学生的学习兴趣。
五、课程评价体系建立科学的课程评价体系，不仅要注重学生的理论知识掌握程度，更要注重学生的实践能力和创新能力。
通过多种形式的评价，全面地了解学生的学习情况，为学生提供更好的学习环境和条件。
六、学生参与学生是教学改革的主体，应该充分尊重学生的意见和建议，让学生参与到教学改革中来，增强他们的主体意识和责任感。
只有让学生真正参与到教学改革中来，才能更好地推动教学改革的深入发展。
综上所述，电子电路教学改革是一项系统工程，需要从教学内容、教学方法、实验室建设、教师队伍建设、课程评价体系和学生参与等多个方面进行全面推进。
只有通过全方位的改革，才能更好地适应时代的发展和学生的需求，为培养高素质的电子信息类专业人才做出应有的贡献。
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清华大学电子工程系教学改革思路与实践
1. 引言
人才是国家社会经济发展的第一资源。
目前我国高等学校人才培养的现状与国家社会经济发展的需求之间还存在不相适应之处，特别是高层次拔尖创新型人才匮乏、人才创新创业能力不强等问题比较突出。
我国的社会经济发展正处于向自主创新型转变的历史进程中。
根据国家人事部的统计，在我国最急需的高技术人才中，电子信息类人才排在第一位。
这说明，在创新型国家建设中，高等电子工程教育有着特殊的地位，电子信息人才的培养举足轻重。
清华大学电子工程系历经近60年建设取得长足进步，目前无论是招生数量还是质量都名列前茅，在电子信息类教育教学改革方面有着良好的基础条件，理应承担起率先改革的使命。
课程体系在教育教学中处于“总纲要”的地位，几乎所有的教学活动都是围绕课程体系所确立的原则、方法和流程而进行的。
课程体系设计的优劣直接影响（甚至是决定）教育教学效果和学生培养的质量。
清华大学电子系改革前的课程体系经过数十年的实践检验证明对培养高水平的学生是有效的，但是随着时代的发展，经济产业结构发生了很大的变化，知识总量和人才培养目标也相应发生了很大的变化，该课程体系存在着与学科发展及人才培养不相适应之处。
这一问题在全世界高等工程教育界有一定的共性，也引起了世界各国的高度重视。
前些年，美国工程院、中国工程院等分别进行过大规模的对未来工程师培养目标和模式的研究，欧洲也在大力推进博洛尼亚进程。
西方大学早在十多年前就已经开始尝试各种改革。
这种局面，使得本轮课程体系改革具有特殊重要的意义。
世界一流的
学生培养体系是世界一流大学的重要特征之一。
应该说，在本轮竞争中，哪个大学率先科学地设置了适应新情况新要求的课程体系，这个大学就可能在未来的国际竞争中处于领先地位。
在这样的背景下，清华电子系从2007年5月开始展开本科课程体系改革工作，经过近五年的努力，梳理出了学科的知识体系，并在此基础上构建起了以10门核心课程为主体的新课程体系，在电子信息类课程改革方面探索出一条理论与实践相结合的新路。
2. 课程体系改革的理念和思路
从各国研究的成果看，目前高等工程教育面临的矛盾有很多，比如人文与科学、通识与专业、理论与实践、基础与前沿、课内与课外、教与学等等。
高等工程教育带来的问题也很严重，据美国的研究称，很多学生要么不能适应工程学习，要么即使勉强完成学业也不再适合做设计性、发明性的工作。
通过回顾历史，我们认识到，知识随着社会的发展总会越积越多，而每个人的学习时间因寿命的限制是有限的，这就必然产生增长的知识量和有限的学习时间之间的矛盾。
这一矛盾是引发历次高等教育改革的真正动因。
本轮改革也是如此，矛盾已经十分尖锐。
我们课上讲的“量”越来越多，而教给学生的“质”却越来越少，导致学生智商发展不良。
学生要学的理论课程越来越多，没有时间进行实验环节的训练，使得间接经验越来越多，直接经验越来越少，影响到学生能力的发展。
课内负担越来越重，课外活动越来越少，学生没有时间去思考、锻炼、交往，情商发展不良，甚至毕业时不愿意离开学校。
分析目前高等工程教育中的种种问题，究其根源，都是由增长的知识量和有限的学习时间之间的矛盾引起的。
为解决这一基本矛盾，历史上也采取过很多措施，比如分学科（专业）、分层次（本、硕、博），还有延长学制，但是这些办法都不能从根本上解决矛盾。
课程体系改革必须引入新的机制。
上个世纪末，教育学、心理学、认知科学、神经生物学等领域的一批学者把关于“学习”这一问题的研究成果总结成“关于学习的科学”，提出了“学习理论”（Learn Theory）。
基于“学习理论”，我们认识到：
（1）学习是一个知识重建的过程。
这种知识的重建是建立在学生已有知识基础之上的。
把教学的重点放在新知识与已有概念之间的差异上，既可以提高教学效率，又可以改善教学效果。
（2）任何一个领域的知识都是有结构的。
把知识放到一个大的架构下学习，有助于掌握和理解，有益于记忆和应用，可以有效提高学习效率。
知识体系是建立在为数不多的“核心概念”基础之上的，很多知识内容不过是这些“核心概念”的在某种具体条件下的实例。
概念型知识与案例型知识相互支撑。
可见，要提高教学的效率和效果，首先需要梳理本学科的知识体系和核心概念，打破原有各门课程相对独立成体系的状况，构建起学科的整体知识脉络。
什么样的概念才是“核心概念”？美国学者库恩认为，科学发展是“常规科学”与“科学革命”交替发生的过程。
科学革命所建立的足以支撑其后常规科学发展过程的科学成就，被库恩称为“范式”。
我们认为，“范式”正是学科发展过程中建立起来的核心概念。
从分析高等教育的基本矛盾，到以学习理论为指导重点梳理知识体系，到以科学革命理论为指导整理核心概念，构成了完整的课程体系改革的理念和思路。
3. 主要措施及进展
（1）提出高等电子工程教育的基本矛盾，以及解决该基本矛盾的思路，为整个课程体系改革提供了理论依据。
我们提出，高等电子工程教育的基本矛盾是知识量的膨胀和学时的限制之间的矛盾，并提出了基于“学习理论”和“科学革命”理论的解决基本矛盾的思路，为整个课程体系改革提供了理论基础。
我们有理由相信，这一理论基础可以扩展到更多的高等工程教育领域，甚至更多的其它学科领域。
（2）完成了电子信息科学知识体系的梳理，为建立新的课程体系提供了结构框架。
通过梳理电子信息科学技术400多年的历史进程，以“范式”作为选材标准，我们提炼出“场和电荷载体”、“电势与电路”、“比特与逻辑”、“程序与处理器”、“数据与算法”、“数据包与网络”、“媒体和认知”等七层逐次递进的核心概念体系，并将其统一在“信息载体与系统的相互作用”这一核心概念之下。
信息的载体有电磁场、电流/电压、比特、程序、数据、网络上的数据包、包括人看到的媒体等形式。
不同的信息载体有不同的系统与之相互作用，相应的有物质材料、电路、处理器、算法、网络、人的大脑等等。
把这个核心概念体系放到从基础数学物理到工程应用系统的层次结构中，我们梳理出了电子信息科学技术的知识架构图（图1），也简称为“地图”，或者
“MAP”。
它宏观地反映了整个电子信息科学的知识脉络与层次，为课程体系的规划奠定了坚实的基础，属于世界首创。
图1 电子信息科学技术的知识架构
（3）成功开设了《电子信息科学与技术导引》课程。
以电子信息科学知识架构为基础，我们从2009年开始在大一新生中开设了必修课程《电子信息科学与技术导引》（简称“导引课”）。
该课围绕知识架构图（图1）展开，授课对象为大一新生，教学目标为引导新生了解电子信息学科知识体系的架构，初步建立学科知识的核心概念，理解课程体系设置与培养计划安排的背景，为学生选课和确定主攻方向打下基础，激发学习兴趣。
经过2009年秋季、2010年春季和秋季3轮课堂教学的实践，该课程从教学大纲、授课教师、讲义等方面都日趋成熟。
到目前为止，已经有2009级、2010。