◇武漢輕工大學(xué) 謝 妍 周 勁 康勝武 李素芬

依據(jù)工程教育認(rèn)證要求，對電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃中的數(shù)字電子電路課程群的教學(xué)進行了改革與探索。數(shù)字電子電路作為本專業(yè)的一個重要的課程體系，其對于本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)能力的達成有著重要的貢獻。為此，本文從教學(xué)內(nèi)容的整合、知識的銜接及終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)等多方面，對數(shù)字電子電路課程群開展了相關(guān)的改革和探索。這是一個不斷優(yōu)化持續(xù)改進的過程，今后，我們將繼續(xù)開展改革與實踐，最終實現(xiàn)專業(yè)教育質(zhì)量的不斷提升。

1 引言

隨著我國加入《華盛頓協(xié)議》，具有國際實質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證工作就在全國高校各個專業(yè)火熱開展起來。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心思想，就是要確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的一種合格性評價。因此，工程教育專業(yè)認(rèn)證要求專業(yè)課程體系設(shè)置必須圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達成的核心任務(wù)展開，并建立有持續(xù)反饋改進的機制，從而保證專業(yè)教育的質(zhì)量[1-2]。

從電氣工程及其自動化專業(yè)的相關(guān)培養(yǎng)要求來看，數(shù)字電子電路課程群涉及的課程體系主要包括有：數(shù)字電路、電子測試與實驗、電子實習(xí)、電子課程設(shè)計、專業(yè)實習(xí)、EDA技術(shù)、專業(yè)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等。這些課程，不僅包含有本專業(yè)的工程基礎(chǔ)知識，也包括有知識的應(yīng)用與實踐環(huán)節(jié)、理論的提升與應(yīng)用環(huán)節(jié)，因此，數(shù)字電子電路課程群對學(xué)生畢業(yè)能力的達成有著重要的貢獻[3-5]。

在工程教育專業(yè)認(rèn)證的大背景下，本文將認(rèn)證的基本理念應(yīng)用于數(shù)字電子電路課程群的教學(xué)改革，努力提高教學(xué)質(zhì)量，最終以達成培養(yǎng)學(xué)生能力的目標(biāo)。

2 以能力培養(yǎng)和成果導(dǎo)向為目標(biāo)的課程群體系的設(shè)置

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，讓同學(xué)們具備本專業(yè)相應(yīng)的畢業(yè)能力是我們的培養(yǎng)目標(biāo)。為此，在專業(yè)課程的設(shè)置上，我們不僅要讓同學(xué)們掌握相應(yīng)的一些理論知識，還要注重培養(yǎng)同學(xué)們的終身學(xué)習(xí)和靈活應(yīng)用的能力，從而才能具備有與“解決電氣工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題”相匹配的能力。能力的培養(yǎng)是循序漸進的過程，而成果導(dǎo)向則是目標(biāo)明確、內(nèi)容明確、可測可量的。在以成果導(dǎo)向為目標(biāo)的課程教學(xué)過程中，逐步實現(xiàn)同學(xué)們能力的養(yǎng)成。

數(shù)字電子電路課程群以數(shù)字電子電路為對象，由淺入深，從工程基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)到對復(fù)雜工程問題的解決，讓同學(xué)們能通過相關(guān)課程的學(xué)習(xí)獲得相應(yīng)的能力。為此，我們的專業(yè)培養(yǎng)方案中，設(shè)置了相關(guān)的理論知識課程和實驗實踐環(huán)節(jié)。同學(xué)們用理論知識去解決實際問題，并通過實踐不斷鞏固和加深對理論知識的理解和深化，從而實現(xiàn)我們的以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的目的，并在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的某些能力。

（1）理論課程設(shè)置。數(shù)字課程群的理論課程設(shè)置，主要包括數(shù)字電路、EDA技術(shù)這兩門課程。其中，數(shù)字電路課程，主要讓同學(xué)們掌握數(shù)字電子電路的一些基本理論和基礎(chǔ)知識，從而具備對中小規(guī)模的數(shù)字電子電路進行分析和設(shè)計的能力。主要知識內(nèi)容包括：掌握常用集成器件原理、符號、功能；掌握組合電路和時序電路的分析及設(shè)計方法，能實現(xiàn)對中規(guī)模集成電路為主組成的數(shù)字系統(tǒng)的分析和設(shè)計；掌握脈沖電路、模數(shù)-數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、存儲器及可編程邏輯器件的原理及常用電路的設(shè)計；掌握基本的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法；初步學(xué)習(xí)集成電路硬件描述語言Verilog HDL等。

EDA技術(shù)這門課程是在數(shù)字電路課程知識的基礎(chǔ)上，以大規(guī)?？删幊唐骷拈_發(fā)軟件為設(shè)計平臺，以計算機和可編程邏輯器件等數(shù)字電子電路為硬件載體，用HDL（Hardware Description Language，硬件描述語言）對系統(tǒng)邏輯關(guān)系進行表達，在軟件平臺上完成電路的邏輯編譯、邏輯仿真等，再通過對特定目標(biāo)的編譯、邏輯綜合及優(yōu)化、布局布線、邏輯映射、編程下載等，從而完成復(fù)雜數(shù)字電子電路的軟件設(shè)計到硬件實現(xiàn)的過程。課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括：開發(fā)工具的學(xué)習(xí)使用；硬件描述語言的學(xué)習(xí)和應(yīng)用；復(fù)雜數(shù)字電路的設(shè)計方法及其應(yīng)用。由于該課程內(nèi)容既涉及到軟件，也涉及到硬件，因此知識的綜合面較廣，工程實踐性也較強。通過對課程的學(xué)習(xí)，能讓同學(xué)們較全面的掌握數(shù)字電子電路的工程理論知識和工程研究開發(fā)的思維及設(shè)計應(yīng)用。結(jié)合前期的數(shù)字電路課程，EDA技術(shù)通過針對性的專業(yè)知識的理論學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)實例的設(shè)計，循序漸進，讓同學(xué)們能夠掌握數(shù)字電子電路的EDA設(shè)計方法，具備EDA技術(shù)的設(shè)計能力，這對同學(xué)們的工程能力的培養(yǎng)是非常重要的。

（2）實踐性環(huán)節(jié)設(shè)置。作為工程類的專業(yè)，理論知識最終必然會轉(zhuǎn)化為工程實踐內(nèi)容。因此，為滿足對理論知識的掌握、鞏固和靈活運用的要求，實驗實踐性環(huán)節(jié)就成為我們在學(xué)生能力培養(yǎng)過程中非常重要的且不可或缺的環(huán)節(jié)。

對基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)，通過驗證性的實驗環(huán)節(jié)來鞏固，如電子測試與實驗、EDA技術(shù)課程實驗。而對于知識的深化理解和靈活運用，則開設(shè)了電子課程設(shè)計、專業(yè)課程設(shè)計等環(huán)節(jié)，基于恰當(dāng)?shù)拈_發(fā)工具實現(xiàn)對數(shù)字電子電路的仿真、測試、分析和研究，實現(xiàn)對知識的深入理解和工程應(yīng)用。結(jié)合數(shù)字電子電路應(yīng)用的具有軟件硬件相結(jié)合的特性，我們也開設(shè)了電子實習(xí)、專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)環(huán)節(jié)等實踐動手環(huán)節(jié)，配合理論的深化學(xué)習(xí)過程，將工程項目對象中的硬件與軟件開發(fā)結(jié)合起來，讓同學(xué)們完成對數(shù)字電子電路從知識理論到工程應(yīng)用、從軟件到硬件的由淺入深的學(xué)習(xí)過程，從而最終達到使同學(xué)們能具備解決復(fù)雜數(shù)字電子電路相關(guān)工程技術(shù)問題的能力的目的。

3 改革與實踐

（1）知識體系內(nèi)容的整合與相互銜接。作為組成數(shù)字電子電路課程群的每門課程各自的教學(xué)內(nèi)容而言，其知識內(nèi)容存在著一定的重疊性和相關(guān)性。如何合理地配置課程群中各門課程的知識內(nèi)容和相應(yīng)的課時，是我們每次進行培養(yǎng)計劃修訂的一個重要內(nèi)容。其中，數(shù)字電路和EDA技術(shù)課程，從基礎(chǔ)的數(shù)字邏輯基本理論，到小規(guī)模、中規(guī)模數(shù)字電子電路的分析與設(shè)計，再到復(fù)雜數(shù)字電子電路的可編程設(shè)計，重點完成數(shù)字電子電路相關(guān)理論知識的講授。結(jié)合理論的講解內(nèi)容，配套的課程設(shè)計環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)的理論知識的工程應(yīng)用思維，基于實際的設(shè)計對象，在開發(fā)軟件平臺上完成從中小規(guī)模到復(fù)雜數(shù)字電子電路的開發(fā)設(shè)計、仿真測試與調(diào)試。最后，在實習(xí)環(huán)節(jié)，完成整個數(shù)字電子電路學(xué)習(xí)的軟硬件配合到完整的工程實現(xiàn)。整個知識體系的構(gòu)建，知識內(nèi)容的整合與銜接，都是以有效培養(yǎng)同學(xué)們對復(fù)雜數(shù)字電子電路的工程問題的解決能力為目標(biāo)的。

（2）終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。以工程教育專業(yè)認(rèn)證的教學(xué)要求而言，終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，是評價我們課程教學(xué)質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要方面。如何在數(shù)字電子電路課程群的教學(xué)中，培養(yǎng)同學(xué)們終身學(xué)習(xí)的能力，也就是掌握對數(shù)字電子電路自主學(xué)習(xí)的能力，這是一個需要我們不斷探索和改進的課題。“授人以魚不如授人以漁”，以學(xué)生為中心展開教學(xué)，并建立有效的“評價-反饋-改進”的循環(huán)機制，持續(xù)地進行教學(xué)方式方法的改進，從而實現(xiàn)我們的課程目標(biāo)與學(xué)生獲得的能力相一致的目的。

為此，我們對數(shù)字電子電路課程群相關(guān)課程的教學(xué)方式方法也進行了不間斷的調(diào)整和改進。包括：①引入新的教學(xué)手段教學(xué)平臺，比如超星“三平一端”網(wǎng)絡(luò)平臺、微助教等，提供良好的線上溝通環(huán)境，從而對我們的線下教學(xué)過程進行補充和完善；②改進成績評價機制，強化過程考核，加強學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)中間目標(biāo)完成情況的監(jiān)督和反饋。③教學(xué)中，更注重培養(yǎng)學(xué)生的自主式學(xué)習(xí)、啟發(fā)式學(xué)習(xí)、貫穿式學(xué)習(xí)的理念，如向同學(xué)們推送更多地豐富的課外資源、引入更多地創(chuàng)新性設(shè)計課題、結(jié)合模擬電子技術(shù)、DSP技術(shù)等其他課程開展對復(fù)雜電子工程系統(tǒng)的分析與設(shè)計等等，將封閉的課堂逐漸開放，不僅注重教給同學(xué)們知識，更注重教給他們能力。

4 結(jié)語

以培養(yǎng)符合本專業(yè)畢業(yè)能力的工程專業(yè)人才為目標(biāo)，我們不斷的進行數(shù)字電子電路課程群的改革，從開始開展工程教育專業(yè)認(rèn)證準(zhǔn)備開始，課程群的修訂過程已經(jīng)進行了三輪。在引入“評價-反饋-改進”的理念基礎(chǔ)上，我們從教學(xué)內(nèi)容的整合、知識的銜接及終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)等多方面開展了實踐。將數(shù)字電子電路課程群的教學(xué)，以一個整體的知識體系為規(guī)模進行，利用現(xiàn)代的教育教學(xué)手段，優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容和課時設(shè)置，在單向的教學(xué)過程中注入反饋，從而將整個教學(xué)過程形成一個閉環(huán)，將單純的知識傳遞上升為對學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，用提升教學(xué)效果來實現(xiàn)我們教學(xué)質(zhì)量的提高。學(xué)校發(fā)布的最新數(shù)據(jù)表明，2020年我們專業(yè)的就業(yè)率依然高達近90%。

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，知識是不斷更新的，只有具備了終身學(xué)習(xí)的能力，才能讓同學(xué)們在未來的學(xué)習(xí)深造和社會工作中，能坦然面對各種復(fù)雜工程問題的挑戰(zhàn)，不斷地提升自身的社會價值。