江 捷

(北京工業(yè)大學(xué) 電子信息與控制工程學(xué)院，北京100124)

0 引言

數(shù)字電子技術(shù)是我國高校電子信息類、電氣信息類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量起到重要作用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整，“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容需要不斷優(yōu)化。

筆者在美國密歇根州立大學(xué)和英國伯明翰大學(xué)訪問期間，對(duì)美、英高校數(shù)字電子技術(shù)類課程的教學(xué)體系、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容等進(jìn)行了調(diào)研，與相關(guān)教授進(jìn)行了深入探討。本文以美國密歇根州立大學(xué)、美國明尼蘇達(dá)大學(xué)、英國伯明翰大學(xué)和北京工業(yè)大學(xué)為例，對(duì)比分析美、英、中三國同類大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)類課程的教學(xué)體系，希望借此對(duì)我國高校數(shù)字電子技術(shù)及相關(guān)課程的教學(xué)體系優(yōu)化和教學(xué)改革，提供參考和借鑒。

1 美國大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程體系

1.1 美國密歇根州立大學(xué)

美國密歇根州立大學(xué)MSU(Michigan State University)電氣與計(jì)算機(jī)工程系ECE(Electrical and Computer Engineering)開設(shè)的數(shù)字電子技術(shù)類課程面向ECE 系和計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系CSE(Computer Science and Engineering)的各專業(yè)本科生。主要包括3 門課程:ECE 230“Digital Logic Fundamentals”(數(shù)字邏輯基礎(chǔ))、ECE 331 “Microprocessors and Digital Systems”(微處理器與數(shù)字系統(tǒng))和ECE 411“Electronic Design Automation”(集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化)，是為大學(xué)1 ～3年級(jí)學(xué)生(包括研究生)開設(shè)的專業(yè)選修課。各課程均為每周2 講，每講50 分鐘，其主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如表1所示［1-3］。

表1 MSU 數(shù)字電子技術(shù)類課程的主要內(nèi)容

1.2 美國明尼蘇達(dá)大學(xué)

美國明尼蘇達(dá)大學(xué)UM(University of Minnesota)電氣與計(jì)算機(jī)工程系ECE(Electrical and Computer Engineering)開設(shè)的數(shù)字電子技術(shù)類課程包括3 門課程，即:EE 2301“Introduction to Digital System Design”(數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ))、EE 2361“Introduction to Microcontrollers”(微控制器基礎(chǔ))、EE 4301“Digital Design With Programmable Logic”(基于可編程邏輯器件的數(shù)字設(shè)計(jì))，是分別為大一、大二和大三年級(jí)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)選修課，均為4 學(xué)分，其主要內(nèi)容如表2所示［4］。

表2 UM 數(shù)字電子技術(shù)類課程的主要內(nèi)容

2 英國大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程體系

英國伯明翰大學(xué)UB(University of Birmingham)電子電氣與計(jì)算機(jī)工程系EECE(Electronic，Electrical and Computer Engineering)開設(shè)的數(shù)字電子技術(shù)類課程面向該系的5 個(gè)專業(yè)的本科生，即:電子與電氣工程EEE(Electronic and Electrical Engineering)、計(jì)算機(jī)與通信系統(tǒng)工程CCSE(Computer and Communications Systems Engineering)、多媒體與交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)MICS(Multimedia and Interactive Computer Systems)、電子與計(jì)算機(jī)工程ECE(Electronic and Computer Engineering)、電子工程與企業(yè)管理EEBM(Electronic Engineering with Business Management)［5］。由5 門課程模塊組成，即:EE1A1“Introduction to Digital Logic”(數(shù)字邏輯基礎(chǔ))，EE1A2“Digital Logic and Microprocessor Systems”(數(shù)字邏輯與微處理器系統(tǒng))，EE2A1“Digital Systems and Embedded Computing”(數(shù)字系統(tǒng)與嵌入式設(shè)計(jì))，EE2A2“Digital Systems and Computer Communications”(數(shù)字系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)通信)和EE3A“Computer Hardware and Digital Design”(計(jì)算機(jī)硬件與數(shù)字設(shè)計(jì))，分別在第1 ～5 學(xué)期開設(shè)，均為專業(yè)必修課。各課程模塊每周2 ～3 講，每講90 分鐘。該校數(shù)字電子技術(shù)類課程的主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分別如表3和表4所示［6］。

表3 UB 數(shù)字電子技術(shù)類課程的主要內(nèi)容

表4 UB 數(shù)字電子技術(shù)類課程的學(xué)時(shí)分配

3 我國大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程體系

我國高校一般都將數(shù)字電子技術(shù)設(shè)置為電子信息類、電氣信息類專業(yè)必修的專業(yè)(技術(shù))基礎(chǔ)課。課程教學(xué)內(nèi)容也大體相同，主要包括:邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路大規(guī)模數(shù)字集成電路、數(shù)—模與?！獢?shù)轉(zhuǎn)換等。我校數(shù)字電子技術(shù)課程面向電子信息工程、通信工程、自動(dòng)化、電子科學(xué)與技術(shù)、生物工程等專業(yè)，其主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如表5所示。其中，理論課64 學(xué)時(shí)，安排在第3 學(xué)期講授。實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課，共22 學(xué)時(shí)，分別在第3、4 兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行。

表5 我校數(shù)字電子技術(shù)主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

4 課程體系對(duì)比分析

4.1 課程基本信息

(1)課程性質(zhì)

英國伯明翰大學(xué)和我校(北京工業(yè)大學(xué)，BJUT)都將數(shù)字電子技術(shù)類課程設(shè)置為專業(yè)必修課，而美國密歇根州立大學(xué)和美國明尼蘇達(dá)大學(xué)則均設(shè)置為專業(yè)選修課。

(2)學(xué)時(shí)安排

美國密歇根州立大學(xué)相關(guān)課程總學(xué)時(shí)為190。其中，理論教學(xué)學(xué)時(shí)105，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)85，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)的44.7%。美國伯明翰大學(xué)相關(guān)課程總學(xué)時(shí)為152，其中，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)50，占總學(xué)時(shí)的32.9%［5］。我?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程理論教學(xué)學(xué)時(shí)64，實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課學(xué)時(shí)22，占總學(xué)時(shí)的25.6%。

4.2 課程體系特點(diǎn)

(1)美國密歇根州立大學(xué)(MSU)

美國MSU 課程體系具有以下兩個(gè)特點(diǎn):①做中學(xué)。在上述三所高校中，MSU 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)的比例最高(高達(dá)44.7%)，即除去期中、期末考試和單元測(cè)驗(yàn)，其課堂講授與實(shí)驗(yàn)操作學(xué)時(shí)之比接近1:1。而且，實(shí)踐類課程在課程體系中的比重不斷加大，內(nèi)容逐年更新［7］。②彈性化。半數(shù)以上課程都安排在兩個(gè)學(xué)期重復(fù)講授，因此，學(xué)生可根據(jù)學(xué)校制定的課程基本框架和要求，在選課系統(tǒng)上自行選修，進(jìn)行彈性化學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)高度自制。

(2)英國伯明翰大學(xué)(UB)

縱觀英國UB 的課程體系，主要具有兩個(gè)特點(diǎn):①螺旋上升結(jié)構(gòu)。EE1A1(數(shù)字邏輯基礎(chǔ))、EE2A1(數(shù)字系統(tǒng)與嵌入式設(shè)計(jì))和EE3A1(計(jì)算機(jī)硬件與數(shù)字設(shè)計(jì))三門課程分別在第1、3、5 學(xué)期開設(shè)，側(cè)重?cái)?shù)字電路的基本理論和設(shè)計(jì)方法的講授，課程間深度遞增。EE1A2(數(shù)字邏輯與微處理器系統(tǒng))、EE2A2(數(shù)字系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)通信)則分別與EE1A1、EE2A1 構(gòu)成課程組，在第2、4 學(xué)期開設(shè)，是EE1A1、EE2A1 中相關(guān)理論和設(shè)計(jì)方法的“”應(yīng)用篇“”，并配以大量實(shí)驗(yàn)。②內(nèi)容經(jīng)典凝煉。從課程教學(xué)大綱來看，其教學(xué)內(nèi)容高度經(jīng)典、精煉。而且，在課堂上教師會(huì)從多層面、多視角采用多種方法講深、講透課程最核心、最基本的概念和方法，其它內(nèi)容則引導(dǎo)學(xué)生課后自學(xué)［5］。

(3)北京工業(yè)大學(xué)(BJUT)

與國內(nèi)高校同類課程設(shè)置類似，BJUT 課程體系的特點(diǎn)是:①系統(tǒng)性強(qiáng)。強(qiáng)調(diào)理論的完整性、內(nèi)容的系統(tǒng)性、分析的縝密性。②重視基礎(chǔ)。對(duì)數(shù)字電路的基本概念、基本理論和基本方法等都有較詳盡的講授，課堂教學(xué)比重是三所對(duì)比大學(xué)中最高的(高達(dá)74.4%)，教學(xué)模式仍以教師講授為主，具有濃郁的知識(shí)灌輸傾向。此外，在教學(xué)內(nèi)容的寬泛性和應(yīng)用性等方面，與MSU 和UB 相比，則感略遜一籌。

5 結(jié)語

對(duì)美、英、中三國高校數(shù)字電子技術(shù)類課程體系的對(duì)比分析，引發(fā)我們對(duì)由表象差異折射出的教育理念和人才培養(yǎng)觀的差別的反思［8］。美國大學(xué)的強(qiáng)化實(shí)踐，引導(dǎo)“做中學(xué)”以及彈性化、人性化的教學(xué)管理。英國大學(xué)的重基礎(chǔ)、多層面、多視角和多領(lǐng)域等成功經(jīng)驗(yàn)。他們的這些做法對(duì)我國高校課程體系改革、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化具有重要借鑒意義。

［1］ http://www. reg. msu. edu/Courses/Request. aspx?Term =1134＆SubjectCode=ECE

［2］ http://www.egr.msu.edu/ ～mason/teaching.htm

［3］ http://www. egr. msu. edu/classes/ece331/mason/web_files/ECE331 －S13_syllabus.pdf

［4］ http://onestop2. umn. edu/courses/courses. jsp?designator =EE＆submit=Show+the+courses＆campus=UMNTC

［5］ 江捷. 淺析英國伯明翰大學(xué)EECE 系的本科生課程設(shè)置［J］.北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008(6):133 －136.

［6］ http://www. birmingham. ac. uk/Documents/college－eps/eece/modules/electronic－electrical.pdf

［7］ 江捷. 淺析美國密歇根州立大學(xué)ECE 系本科課程設(shè)置［J］.北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012(2):173 －176.

［8］ 江捷. 從數(shù)字電子技術(shù)課程的比較看中英本科教學(xué)的差異［J］. 南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007(6):85 －89.