计算机科学与技术专业电子基础课程改革新探索
摘要：首先介绍了将计算机科学与技术专业中“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门电子基础课程模块化，有机地精编整改为“电路与电子技术”一门课程的改革思路和措施，进而阐明了课程改革的必要性和深远意义。文章不但对课程改革所遵循的原则进行了阐述，同时也对这三门课程在内容上如何进行精编与浓缩、在知识结构上如何进行衔接、在实验教学上如何进行方式和方法的改革等都分别作了详细的论述。
关键词：课程改革；计算机科学与技术；模块化；人才培养
作者简介：邓保青（1969-），女，山东聊城人，华南师范大学增城学院，讲师；李忠金（1943-），男，湖南常德人，华南师范大学增城学院，副教授。（广东 广州 511363）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）16-0098-02
随着现代数字电子技术和计算机技术的迅猛发展，高等院校把提高大学生的综合素质和技能水平作为人才培养的重要目标，教学计划中不断涌现很多有关计算机、电子技术等方面的新课程。但是，这也带来了某些专业基础课篇幅庞大、内容分散、主次不明和知识陈旧等弊端，不仅造成了学生学习吃力、负担过重，而且也影响了新课程的教学效果。如计算机科学与技术专业的信息管理、软件和网络工程等专业方向中的“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门课程，由于这些课程的理论知识既抽象又难懂，上课的课时又很有限，而且目前这三门课程各种版本的教材篇幅都过于庞大，内容也过于繁多，因此学生负担过重，学习非常吃力。要想适应现代科技发展的需要，实现高等院校培养计算机专业高级实用型人才的目标，就必须解决这些课程教与学之间难以调和的矛盾，所以课程改革势在必行。
为了适应高等院校计算机不同专业对电路基础和电子技术课的需求，在保证基础内容和教学成效的前提下，减少学生的压力，使学生能轻松、系统地掌握基本理论知识和基本技能，并能接受良好的科学思维和技能训练，我们在“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门课程的教学上进行了大胆探索，逐步形成了一套教学改革的新思路。就课程改革而言，改革措施可概述为：对专业培养方案进行修订，将“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门课程的知识进行有机地整合，整改成“电路与电子技术”一门课程的三大模块，在宽广的知识结构框架内，实行模块教学，达到既内容详尽，又通俗易懂的目的。同时确保学生进入高年级后，能够清楚地认识和理解三大模块的知识同计算机其他专业课程（如“微机接口技术”、“嵌入式系统与应用”等）的联系，为顺利地学好这些专业课程做好必要的准备。
一、课程改革的原则
在进行课程改革的过程中，根据某些教师的教学经验，我们对该课程从内容的选取和衔接、重点和难点的体现、例题和习题的选定等都进行了认真分析，并做了较大幅度的改革。为了有效地实现三门课程的有机整合，整改过程中应遵循以下原则。
（1）整合后的课程“电路与电子技术”共分三个模块，第一模块为电路分析基础，第二模块为模拟电子技术，第三模块为数字电子技术。这三个模块的内容应基本涵盖作为计算机相关专业电子基础课所需要的知识。
（2）加强基础概念和基本工作原理的定性分析。通过分析通俗易懂的实例引导出理论的相关内容，使理论分析尽量做到保证基础、深入浅出、通俗易懂，重点培养学生分析问题和解决问题的能力。
（3）内容选择与整合。课程在以“足用、适用”为原则的基础上，侧重于数字电子技术部分，同时适当充实一些相关内容，满足计算机专业技术发展的需要。尽量做到简明扼要、重点突出、主次分明、详略得当。
（4）理论与实践并重，知识与技能并重。打破传统的教学模式，将“理论教学实践化”。根据理论知识的重点，通过Multisim 电路仿真软件，将有代表性的实例进行图文并茂、生动形象地电路仿真和分析，使抽象的理论形象化、具体化，以此提高学生的认知度，使理论知识与实践教学有机地结合起来。
（5）精选例题与习题。除精选例题、思考题与练习题外，模块后设置难度适当的思考题和习题，便于学生自学。学生在掌握基本内容的前提下，重点培养学生处理实际问题和自学的能力。
（6）适当加强新技术和应用方面的知识。模拟和数字电子技术的相关内容中，尽量引用集成电路新的应用技术，重点突出集成电路芯片外特性和应用电路的分析及技能的训练。
（7）注重实践性教学环节。把课堂教学与实验室实验安排在一个教学计划当中，灵活、自主地选取实验内容，学时数大约占该课程总学时数的四分之一左右。课程体系中可针对模块化课程教学内容，适当选择实验教学的方式和内容，可通过仿真（如Multisim 电路仿真软件）、教师课堂演示等手段，达到促进和强化基础理论的学习、培养基本技能和创新能力的目的。专业性较强，可另设实验课，灵活地增减实验内容。另外，可设置有关电路分析、模拟电路和数字电路方面的综合课程设计与创新实验课，培养学生分析问题、解决问题以及综合设计与创新的能力。
二、课程改革的措施
“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”是计算机科学与技术专业和电子信息专业的交叉课程，是相当重要的专业基础课，其内容抽象，概念众多，而且与实践结合紧密。因此，在课程改革的过程中，我们进行了充分的调研，根据专业培养目标和人才培养规格的定位，本着“基础要牢、知识面要宽、加强课程实验和实践环节、优化和重组专业课程”的课程建设思路，将这三门课程在内容整合和衔接上进行精编与浓缩，形成“电路与电子技术”一门课程的三大模块。下面浅谈在这三门课程改革中的几点看法，并和同行们共同探讨普通高校计算机科学与技术专业电子基础课程教学改革的新思路。
1.电路分析模块
根据电路形成的类型和应用，我们把电路分析内容整合为“电路的基本概念和基本定律”和“正弦交流电路”两大部分，将电路基本定律、定理及分析方法结合交直流电路进行分析，以利于学生掌握电路的基本内容及应用技能。线性电路的动态分析因理论性较强且应用较少，只对RLC电路基础在交直流电路中的应用做简单介绍。
2.模拟电子技术模块
“模拟电子技术”历来是一门非常重要的专业基础课程，它不但概念繁多、内容抽象，而且教师难教、学生难学。但是，随着现代科学技术的数字化，数字产品正迅速地取代模拟产品，使得权衡“数字电子技术”和“模拟电子技术”在教学中的侧重点有了观念性的转变。因此，模拟电子技术模块在内容上应做较大幅度的整改，可整合成“半导体器件、放大电路基础、集成运算放大器及应用和直流电源”三大部分。
（1）常用半导体二极管、三极管及场效应管的基本结构等基本知识只做一般介绍，而重点介绍半导体二极管、三极管特性和应用技术，对场效应管只做简要介绍。
（2）放大电路基础部分重点分析单管共射放大电路和射极输出器。分析电路时，也只采用图解分析法定性分析电路的工作原理，而对“微变等效电路法”和已被集成电路所取代了的多管放大电路分析部分只做简要说明。这样既减少了学生的负担，又加强了实践课的教学，更培养了学生学习应用理论知识的兴趣。
（3）将直流差分放大电路和反馈放大电路并入“集成运算放大电路”，合并为“集成运算放大器及应用和直流电源”。因为学习直流差动放大器的主要目是为分析集成运算放大器的内部结构和应用技术参数奠定基础的。因此，这样整改有利于“集成运放”和“差动放大器”的有机结合，容易理解和记忆。反馈放大电路和集成运放的应用电路结合十分紧密，将其并入该部分也有利于“集成运放”和“反馈放大器”组合电路工作原理及应用的学习。
3.数字电子技术模块
“数字电子技术”模块是本课程的重点部分，内容的整合基本上可保持通用教材的大多数章节。为了加强基础概念和基本工作原理的学习，在内容整合上也应做一些适当修改，具体措施分述如下。
（1）将“逻辑门电路”并入“逻辑代数基础”。逻辑门电路是数字逻辑电路的基本组成部分，与逻辑代数基础联系紧密，两者合并有利于对数字电子技术基础知识的系统掌握。在这一部分中，重点介绍逻辑代数中常用的“卡诺图化简法”和TTL数字集成电路的应用，而对繁琐的“公式化简法”和分立元件门电路可只做一般介绍。
（2）“组合逻辑电路”、“集成触发器”、“时序逻辑电路”是“数字电子技术”模块的重点内容，主要讲述常用集成电路芯片的基本工作原理、应用及实践技能应用的相关理论基础。
（3）建议删减“脉冲产生与整形”、“数/模（D/A）、模/数（A/D）转换”和“半导体存储器”部分。其中，“脉冲产生和整形”中的555定时器和多谐振荡器合并到时序逻辑电路部分的“定时脉冲发生器”中。
（4）建议增加“可编程逻辑器件及VHDL应用”部分内容，初步介绍PLD和硬件描述语言的基本知识。目前，电子设计自动化是现代电子技术发展的一个重要趋势，是电子设计工程师必备的专业技术，而VHDL的设计方式使数字电路的设计变得更加快捷和容易。因此，为了让学生跟上科技发展的步伐，提高部分学生学习新知识的兴趣，增加“可编程逻辑器件及VHDL应用”是非常必要的。但是，要将这部分知识学以致用，还需要后续课程的学习和实践应用，因此，这部分内容可作为阅读材料。
4.实验教学
在进行课程改革的同时，注重学生实践能力的培养，将“理论教学实践化”。课程体系中可针对模块化课程教学内容，适当选择实验教学的方式和内容。围绕各部分内容教学的基本要求和重点，增设一些应用电路仿真软件（如Multisim、Protues、protel等）进行分析和设计的精选实例，通过电路仿真、教师课堂演示等手段，将有代表性的实例进行图文并茂、生动形象地分析，使抽象的理论形象化、具体化，以此提高学生的认知度，使理论知识与实践教学有机地统一起来，达到促进和强化基础理论的学习、培养基本技能和创新能力的目的；专业性较强，可另设实验课，灵活地增减实验内容。另外，可设置有关电路分析、模拟电路和数字电路方面的综合课程设计与创新实验课，培养学生分析问题、解决问题以及综合设计与创新的能力。
三、课程改革的实际效果
早在2007年从事计算机专业课程教学多年的教师们，根据科学发展和教学中的实际情况，对“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”的课程安排进行了大胆改革，重新规划了课程体系及教学内容，制定了新的课程教学大纲，编写“电路与电子技术”课程讲义和实验指导书，随后在学生中作为试讲教材讲授了两年。实践证明，对于计算机某些专业来说，这种课程改革不论在内容模块化的整合上，还是在授课的效果上，整改的成效都非常显著，得到了领导、教师和学生的一致认可。
2010年11月，“电路与电子技术”精品课程建设被确立为院级精品课程建设立项项目，围绕该课程教学改革，从教材、课件、视频及实验等方面探讨该课程教学改革的新方法、新路子。建立了精品课程数据库，将教学大纲、课件等资料进行资源共享。通过共享资源和网络、视频、课件等教学方法，体现灵活方便、图文并茂的智能化技术用于现代化教育的培养模式，达到以项目驱动教学的最佳效果。2010年3月，体现课程改革成果的配套教材——《电路基础与电子技术简明教程》，已作为“21世纪高等院校规划教材·计算机科学与技术”，由中国铁道出版社出版发行。
四、结束语
综上所述，现代计算机、数字电子和网络通信技术的快速发展及相互渗透，传统的教学方法已不能适应现代信息技术的发展，高等院校计算机专业亟待进行电子基础课的课程改革。将“电路分析”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门课程有机地精编整改成“电路与电子技术”一门电子基础课程。实行模块化教学，不但可以满足高等院校计算机专业对电子基础课程的需求，而且能够减少学生压力，节省授课学时，提高学习效率，使学生轻松、系统地掌握电子基本应用理论知识和基本技能，适应现代科技发展的需要，为实现高等院校培养计算机专业高级实用型人才的目标奠定基础。
参考文献：
[1]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2008.
[2]潘明,潘松.数字电子技术基础[M].北京:科学出版社,2008.
[3]李平.电子设计自动化技术[M].成都:电子科技大学出版社,2008.
[4]杨素行.模拟电子技术简明教程(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2008.
[5]白中英.数字逻辑与数字系统(第四版)[M].北京:科学出版社,2007.
[6]杨志忠.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2005.
[7]刘志民.电路分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.
[8]潘松,黄继业.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社,2002.
[9]郑家龙,王小海,章安元.集成电子技术基础教程[M].北京:高等教育出版社,2002.
[10]王金明,杨吉斌.数字系统设计与Verilog HDL[M].北京:电子工业出版社,2002.
[11]童诗白.模拟电子技术基础(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[12]卢杰,赖毅.VHDL与数字电路设计[M].北京:科学出版社,2001.
（责任编辑：李海静）
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