工程教育認(rèn)證的數(shù)字電路課程教改探索

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摘要：隨著中國加入《華盛頓協(xié)議》，在重慶郵電大學(xué)通信工程專業(yè)工程評估背景下，《數(shù)字電路》課程組進(jìn)行了教學(xué)改革探索。在工程教育認(rèn)證基本理念的指引下，結(jié)合通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，修訂了教學(xué)大綱，設(shè)置了課程目標(biāo)，在教學(xué)實(shí)施過程中，完善規(guī)范的教學(xué)內(nèi)容、注重靈活的教學(xué)方法和教學(xué)手段、建立豐富的教學(xué)資源，保證了目標(biāo)的達(dá)成，建立了“評價(jià)—反饋—改進(jìn)”的有效閉環(huán)，形成持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；通信工程；工程教育認(rèn)證

一、引言

2016年6月，在吉隆坡召開的國際工程聯(lián)盟大會上，中國成為《華盛頓協(xié)議》的正式會員國[1]，標(biāo)志著我國高等工程教育得到了國際認(rèn)可。中國納入國際工程教育認(rèn)證體系，人才培養(yǎng)質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌[2]。

二、工程教育認(rèn)證基本理念

工程教育認(rèn)證的三大理念如下：（1）以學(xué)生為中心的認(rèn)證理念。把全體學(xué)生學(xué)習(xí)效果作為關(guān)注的焦點(diǎn)，以學(xué)生為中心。（2）產(chǎn)出導(dǎo)向教育的教學(xué)設(shè)計(jì)（OBE，Outcome-basedEducation）。教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施目標(biāo)是保證學(xué)生取得特定學(xué)習(xí)成果。（3）持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量保障機(jī)制（CQI，ContinuousQualityImprovement）。建立“評價(jià)—反饋—改進(jìn)”閉環(huán)，形成持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。建立常態(tài)性評價(jià)機(jī)制并不斷改進(jìn)，培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、教學(xué)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行評價(jià)，每個(gè)教師在持續(xù)改進(jìn)中均承擔(dān)責(zé)任，持續(xù)改進(jìn)的效果通過學(xué)生表現(xiàn)來體現(xiàn)[2]。

三、重慶郵電大學(xué)通信工程專業(yè)對本課程的畢業(yè)要求

重慶郵電大學(xué)通信工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立人格、良好的社會責(zé)任感，具備扎實(shí)的通信系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力，具有通信與信息技術(shù)、系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等方面的專業(yè)知識和技能，具有國際化視野、創(chuàng)新意識、協(xié)作精神和持續(xù)學(xué)習(xí)能力，能在信息通信領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計(jì)、運(yùn)營管理等相關(guān)工作，成為行業(yè)發(fā)展所需的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。培養(yǎng)目標(biāo)分解為5個(gè)具體目標(biāo)，有12個(gè)畢業(yè)要求，22個(gè)二級指標(biāo)點(diǎn)。和數(shù)字電路課程相關(guān)聯(lián)的有2個(gè)畢業(yè)要求和2個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，分別是畢業(yè)要求1：工程知識：掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，并能用于解決通信領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。指標(biāo)點(diǎn)1-2掌握通信領(lǐng)域所需的電子電路、信號與系統(tǒng)、電磁場、計(jì)算機(jī)、工程圖學(xué)等工程基礎(chǔ)知識，能將其基本原理、基本方法用于工程問題分析。畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)并通過文獻(xiàn)研究分析通信領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。指標(biāo)點(diǎn)2-2利用工程基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識對分解后的復(fù)雜工程問題進(jìn)行正確表述和建模，給出相關(guān)問題的解決途徑。

四、根據(jù)畢業(yè)要求修訂課程教學(xué)大綱

《數(shù)字電路》是電子類相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)教育課程，是公共必修課，是具有極強(qiáng)邏輯性和實(shí)用性的硬件基礎(chǔ)課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握邏輯代數(shù)和邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論，掌握數(shù)字電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法，為學(xué)生今后在數(shù)字天地中馳騁奠定堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。課程目標(biāo)對應(yīng)的學(xué)生知識和能力要求如下：課程目標(biāo)1：掌握數(shù)字系統(tǒng)中的常用數(shù)制和常用BCD碼；掌握邏輯代數(shù)的邏輯公式、定理和規(guī)則；掌握邏輯函數(shù)及其表示方法；熟練掌握邏輯函數(shù)的公式法和卡諾圖法化簡。課程目標(biāo)2：掌握邏輯門電路的邏輯特性、電氣特性以及使用注意事項(xiàng)；掌握觸發(fā)器的工作原理、功能描述、功能轉(zhuǎn)換、觸發(fā)特點(diǎn)和應(yīng)用；了解A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)、應(yīng)用特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用；掌握555定時(shí)器構(gòu)成的施密特、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理和應(yīng)用。課程目標(biāo)3：掌握組合邏輯電路的特點(diǎn)；掌握小規(guī)模和常用中規(guī)模集成邏輯器件（譯碼器、數(shù)選器、半加器、全加器、全減器等）的邏輯功能、分析方法、設(shè)計(jì)方法、擴(kuò)展方法和應(yīng)用；了解數(shù)值比較器、奇偶產(chǎn)生/校驗(yàn)器的基本概念；了解組合邏輯電路所特有的競爭冒險(xiǎn)。課程目標(biāo)4：掌握時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)和分類；掌握小規(guī)模和常用中規(guī)模集成邏輯器件（計(jì)數(shù)器、移位寄存器等）的邏輯功能、分析方法、設(shè)計(jì)方法、擴(kuò)展方法和應(yīng)用。課程目標(biāo)5：掌握各種半導(dǎo)體存儲器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、原理、擴(kuò)展和應(yīng)用；掌握ROM、PROM設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法。5個(gè)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1-2的支撐均為0.2，對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2-2的支撐關(guān)系分別是課程目標(biāo)1為0.1，課程目標(biāo)2為0.1，課程目標(biāo)3為0.3，課程目標(biāo)4為0.3，課程目標(biāo)5為0.2。

五、教學(xué)實(shí)施與目標(biāo)達(dá)成

課程是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵要素，課堂是教學(xué)獲得的主要場所，專任教師是學(xué)生學(xué)習(xí)管理的關(guān)鍵人員。教學(xué)的實(shí)施是工程教育認(rèn)證的基本保證，完善規(guī)范的教學(xué)內(nèi)容。1.教學(xué)內(nèi)容?！稊?shù)字電路》是重要的硬件基礎(chǔ)課程，學(xué)習(xí)路線圖為：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（邏輯代數(shù)）→小規(guī)模電路→中規(guī)模集成芯片→大規(guī)模集成電路→建立系統(tǒng)概念。在電路的學(xué)習(xí)中，注意采用黑盒子的研究方法，即重外部功能、邏輯特性、電氣特性和應(yīng)用，輕內(nèi)部結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)完本課程，能夠查閱集成電路手冊，合理選用集成電路器件，并識讀、分析和設(shè)計(jì)一般典型應(yīng)用電路。2.教學(xué)資源。建立了網(wǎng)絡(luò)課程中心，里面有較為豐富的教學(xué)資源，包括：課程負(fù)責(zé)人的課堂在線錄播視頻，教學(xué)大綱，課程描述，考試大綱，導(dǎo)學(xué)方案，課堂教案，電子講稿PPT，知識點(diǎn)體系，作業(yè)布置及解答，參考資料和部分歷屆試卷，等等。方便學(xué)生課余線上學(xué)習(xí)。3.目標(biāo)達(dá)成及持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。審核教師提交的試卷、作業(yè)、考勤成績等考核材料，確認(rèn)教學(xué)內(nèi)容對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的有效支撐，對課程目標(biāo)達(dá)成度的合理性進(jìn)行確認(rèn)。開課前：課程負(fù)責(zé)人提交教學(xué)大綱，評價(jià)小組對授課計(jì)劃中的課程目標(biāo)、授課內(nèi)容和方法、考核方式、評分標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行審核，重點(diǎn)核實(shí)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐關(guān)系和支撐力度，授課內(nèi)容是否嚴(yán)格圍繞課程目標(biāo)展開；對教學(xué)大綱給出的考核方式和評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審核，重點(diǎn)審核各個(gè)考核環(huán)節(jié)、考核方式所占比例、試卷考試和非試卷考試的合理性?？己饲埃禾峤豢瞻自嚲碛稍u價(jià)小組成員進(jìn)行審核，重點(diǎn)審核指標(biāo)點(diǎn)的覆蓋度、試題難度、分值等，經(jīng)審核后交教務(wù)處印刷。鼓勵(lì)教考分離，每套題必須包括A卷和B卷。考核后：任課教師對課程目標(biāo)的達(dá)成度進(jìn)行分析，提交包含課程目標(biāo)達(dá)成度分析結(jié)果、成績分布情況、課程持續(xù)改進(jìn)計(jì)劃和分析的課程教學(xué)總結(jié)。

六、結(jié)語

基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，面向重慶郵電大學(xué)通信工程專業(yè)，《數(shù)字電路》課程組從過程教育認(rèn)證理念出發(fā)，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合畢業(yè)要求，進(jìn)行了有效的教學(xué)改革探索與實(shí)踐。從課程角度有力地支撐了通信工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，使學(xué)生具備在畢業(yè)5年左右獲得職業(yè)預(yù)期發(fā)展所需的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳秀梅,王紅軍,鐘建琳,劉忠和.面向工程教育認(rèn)證的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的研究與探討[J].教育現(xiàn)代化,2017,(11).

[2]中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(2016版).

作者：鄒虹 周圍 王華東 單位：重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院