《電子線路》課程體系及其再認識

1、電子線路課程體系的發(fā)展和當前存在的一些問題

    電子線路課程體系的由來，最初學蘇聯(lián)是以設備應用為主干的課程，后來改為模仿歐美以原理分析為主線的體系。文革后逐步形成當前這種包括模擬和數(shù)字的內(nèi)容，既強調理論又注重實踐的教學模式。電子線路課程體系是隨著電子技術特別是信息技術的發(fā)展而發(fā)展的，這個發(fā)展以電子器件為主線，經(jīng)歷了電子管到晶體管到集成電路的發(fā)展過程。成為當前穩(wěn)定的專業(yè)基礎課程體系，多年來既有專家老前輩的辛勤開拓也有廣大教師的默默耕耘。近年來有關電子線路教學領域有些事值得一提，一是教育部有關課委會整合（如電子線路與電子技術）和指導作用的淡化，以往以專業(yè)和課程教學為主的老專家由學科和科研為主的中青年專家所替換；二是教育部提出的高校教學評估對包括電子線路在內(nèi)的課程建設的促進作用；三是和電子線路課程體系有關的大學生電子設計大賽已成為國家級重要賽事且引起廣泛重視；四是電工電子教學基地和中心的建立和開放實驗教學模式的推廣；五是EDA技術已經(jīng)對電子線路課程體系的進一步發(fā)展產(chǎn)生潛在影響。

    當前高校如何面對21世紀培養(yǎng)適應社會發(fā)展的IT專業(yè)創(chuàng)新人才，入世后如何與世界先進水平接軌和參與世界范圍的競爭，為此及時構建我們的目標體系和培養(yǎng)要求是十分重要的。對于電子線路教學和改革來說，充分發(fā)揮該課程體系在教學和人才培養(yǎng)中應有的作用，整體把握好該課程體系的教學內(nèi)容和教學方法，有許多工作需要我們?nèi)プ?。當前有許多情況值得研究：

（1）、硬件條件有所改善但跟不上形勢發(fā)展。教學評估促使各校對于專業(yè)基礎課加大投入，普遍使條件有所改善，但由于欠帳太多，特別是這些年合校和擴招使學生數(shù)量猛增，仍然無法滿足教學實際要求。理論教學還可以上大課解決，由于經(jīng)費不足，造成實驗環(huán)境和實踐環(huán)節(jié)跟不上，實習出不去又缺校內(nèi)工廠，課程設計和畢業(yè)設計往往“以軟代硬”、“以虛代實”。實驗室設備落后于形勢發(fā)展和社會需求，如測試和實驗已經(jīng)出現(xiàn)面向數(shù)字示波器以及虛擬設備的更新?lián)Q代問題。

（2）、師資隊伍新老交替但存在“斷茬”。電子線路教學歷來有“好漢子不愿干、賴漢子干不了”之說，特別是對于模擬課。這些年富有多年教學經(jīng)驗的老教師不斷退休離崗，隊伍“斷茬”隱患開始顯現(xiàn)。高學歷青年教師不愿從事專業(yè)基礎課特別是電子線路教學。由于定崗要求使許多青年教師直接上講臺主講，缺乏“助教”的鍛煉和過渡，他們雖然學歷較高但無實踐動手能力和教學經(jīng)驗，還需要一個熟悉鍛煉過程。電子線路整體教學水平難免出現(xiàn)下滑。

（3）、教材建設表面“繁榮”但缺少創(chuàng)新。各類出版社注重效益關注教材建設和高校教師樂意著述立說，這兩個積極性使得多年來電子線路教材種類較少的局面不復存在。但由于各種原因造成教材低水平重復，鮮有高水平和風格鮮明的教材問世。另外歷來不被教育界提倡的題解、考研輔導教材漫天飛；多媒體課件、網(wǎng)絡教材追求時尚化粗制亂造。

（4）、教改和課程建設雖有進展但存在誤區(qū)。創(chuàng)新規(guī)劃不多，不同層次學校的課程體系缺乏多樣化。有些分管教學院長、系主任對于電子線路認識不足，表現(xiàn)在制定教學大綱時千方百計壓縮電子線路學時和削減實踐環(huán)節(jié)；學生“重軟件、輕硬件”，“重考研和學歷，輕實踐和能力”；任課教師“重科研、輕教學”。不可低估政策導向對課程建設的不利影響，如晉職和評崗“重文章、輕講課”，教師難免出現(xiàn)重科研甚至第二職業(yè)的現(xiàn)象。

提出以上問題，以期引起同行重視和加以討論，需要我們研究和認真對待。

2、對電子線路課程體系的再認識

    在教學實踐中，特別是對于“模電”，教師反映“難教”、學生反映“難學”，問題到底出在哪里？EDA教學應該如何開展？等等，對于以上問題有必要具體分析和統(tǒng)籌考慮。我們認為，首先要解決對于《電子線路》課程體系的定位，明確教學方向和培養(yǎng)目標；而后才是與之相適應的教材、教法等一系列問題，保證培養(yǎng)目標的實施。

對于《電子線路》課程體系“定位”，強調以下三點：

（1）、《電子線路》是重要的專業(yè)基礎課，強調硬件知識和技能的獲得

    大學教育按照課程性質和學習順序分為基礎課、專業(yè)（技術）基礎課和專業(yè)課。我們認為專業(yè)基礎課既是傳授從事本學科和專業(yè)方向所必備的基本知識，又在人才培養(yǎng)和三類課程體系中起到承前啟后的作用。為了打好專業(yè)基礎和做到專業(yè)入門，所以格外注重專業(yè)基礎課的教學地位。當前強調“寬口徑、重基礎”，實際上教學重點在專業(yè)基礎課。許多學校按院系統(tǒng)一招生進來，也是學完專業(yè)基礎課再分專業(yè)方向和選擇專業(yè)模塊。專業(yè)基礎課學分多，又往往是“考研課”，學好專業(yè)基礎課十分重要。這里需要強調的是，對于專業(yè)基礎課的“教”與“學”，應該和基礎課和專業(yè)課有較大區(qū)別。專業(yè)基礎課更加注重電路分析、特別強調物理概念。比如《電子線路》就特別強調工程近似估算的方法。學生學習基礎課一般并不吃力，而學習《電子線路》這類專業(yè)基礎課則往往會出現(xiàn)某些“被動”，這是由于沒有跟上課程性質的變化以及學習方法的不適應所造成的。電子信息類專業(yè)與其他專業(yè)相比要多學很多課，如果“黃瓜、羅卜都是菜”、“眉毛胡子一把抓”肯定不行。有的同學說：“真正的‘關口’是在專業(yè)基礎課”，“學好專業(yè)基礎課不但對本身而且對其它課也會產(chǎn)生影響”。能否抓住這些課的性質和特點，是教師教學效果理想不理想的重要原因，也是許多學生學好學不好的癥結所在。對于《電子線路》課程體系，學不好感到“無所適從”、有可能“掉隊”，學好了則有了“興趣”、建立起“信心”，有利于后續(xù)課程的進一步學習和提高。一些同學通過學習《電子線路》，感到：“開始入門”、“路子順了”就是這個道理。

    電子線路課程是信息技術的基礎，主要強調硬件知識和技能的獲取。信息的產(chǎn)生、處理、存儲以及傳輸無不以電子線路為硬件基礎。電子線路包括器件、單元電路以及由此組成的電路與系統(tǒng)。掌握這些硬件電路結構、原理以及如何進行分析和設計就構成電子線路的主要教學內(nèi)容。對硬件能力的培養(yǎng)需要環(huán)境條件和實踐鍛煉，對電子線路教學的要求相對比較高。當前社會上呼吁需要硬件人員特別是具有設計能力的硬件人員，實際上就是對電子線路教學下滑提出了新的要求。

    需要注意的是，每門課都有其“個性”，專業(yè)基礎課也不盡相同。比如《電路》和《電子線路》雖然同為專業(yè)基礎課，但這兩門課的教學特點和要求有所不同，《電子線路》更貼近工程和實踐?！峨娐贰窂娬{“理想模型”，《電子線路》采用“近似模型”?！峨娐贰菲袄碚摗?、要求“嚴格計算”，而《電子線路》偏“工程”、常常要“近似估算”。前者眾多的“定律”、“定理”為后者分析計算服務，教學計劃安排《電路》超前。如果銜接不好，教學就可能出現(xiàn)問題。其他如《信號與系統(tǒng)》與《電子線路》也有類似的關系。

    當前進行教學改革和制定教學計劃，由于課程多、學時緊張，常常遇到課程去與加、學時多與少、順序先與后的矛盾。但無論怎樣改，其總體安排還是有其內(nèi)在規(guī)律的。應該先保證有“樹干”（主干課）再“添枝加葉”（其它課）。教學計劃和教學基本要求是教學的“憲法”。精心制定好這個“憲法”，明確各類課程特別是《電子線路》這類專業(yè)基礎課課程的地位和要求十分重要。

（2）、《電子線路》是工程應用性課程，強調實踐應用和電子設計能力

    強調理論性還是注重工程應用性？如何認識這個問題顯得十分重要。我們認為，只有把《電子線路》視為應用性課程，才能真正抓住問題的實質。在教學實踐中要始終貫穿這種思想。比如說，有關器件的內(nèi)容，曾經(jīng)大量增加“半導體物理”的內(nèi)容，現(xiàn)在又回歸到只講“共價鍵”，講管子“以外特性為主”。又如，負反饋部分對于方框圖法的取舍，不可否認方框圖法是一種非常好的網(wǎng)絡拆環(huán)分析方法，但從加入到又基本舍棄，也正是出于這種觀點，因為深度負反饋的近似估算在工程上已經(jīng)夠用了。教材內(nèi)容要不斷有所調整，學時有限，只能減少一些內(nèi)容（如分立元件）、才能增強新的內(nèi)容（如集成電路），這是根據(jù)電子技術的發(fā)展和社會應用現(xiàn)實所決定的。

   《電子線路》教學“要強調物理概念”，“不要陷入盲目的公式推導而成為講數(shù)學”，有關理論只要“夠用即可”。應當明確，《電子線路》研究的不是理論問題而是應用問題。比如線性放大器是《電子線路》的重要內(nèi)容，線性電路的數(shù)學模型和求解方法早已解決，所以放大的理論問題已經(jīng)定型了?！案哳l”的大多數(shù)內(nèi)容屬于非線性電路，它的數(shù)學模型及其求解還會伴隨有新的理論和分析方法，所以新的電路形式還會出現(xiàn)。“數(shù)字電路”以二值邏輯為基礎，其理論簡單明確，正是這門課相對“比較好學”的主要原因?！峨娮泳€路》教學所明確要求的，是那些能夠用于工程實踐的各種基本單元電路和典型應用電路。這些電路是“活生生的”，能夠“實實在在”工作，所以必須“務實”?！峨娮泳€路》的教與學，應當采取“避虛（純理論）就實（實際應用）”的策略，這是課程性質所決定的。

    務實”就要強調實踐和實驗課的作用。重視動手能力和加強實驗的觀點和做法，有利于對這門課的理解和掌握。國外許多學校把《電子線路》的教學重點放在實驗室而不是教室，讓學生從實踐中學習理論；國內(nèi)許多學校采取實驗單獨設課，改革和加強實驗教學；這些做法都是十分有益的。我們的做法是強調實踐和工程素質的培養(yǎng)，把《電子線路》教學改革的重點放在實驗改革上，使得學生的工程素質和動手能力得到提高。

    曾提出電子線路的培養(yǎng)目標可以分為“兩個階段”，即初級階段和高級階段。初級階段主要是學習和入門階段，要求通過學習和實踐具備電子線路器件、基本電路的分析和應用能力，即初級能力培養(yǎng)。高級階段要求通過學習和實踐鍛煉，能夠達到對模擬、數(shù)字電路和模數(shù)混合電路以及系統(tǒng)的設計綜合和應用開發(fā)能力，也即高級能力培養(yǎng)，高級能力培養(yǎng)要求學習和掌握當前主流的設計技術即EDA技術。具有電子電路和系統(tǒng)的設計開發(fā)的高級能力是高校IT人才培養(yǎng)的最高境界。

    我們要充分認識高校教學改革的目的，學校是為社會培養(yǎng)后備人才的，課程定位不能與社會和市場脫節(jié)。如果我們培養(yǎng)的學生不具備工程實踐能力和綜合素質，將很難面對社會和市場的需求，這是檢驗高校人才培養(yǎng)的唯一標準。

（3）、《電子線路》教改主要是教學內(nèi)容和教學方法問題，強調“穩(wěn)中有變、變中求穩(wěn)”

    教學內(nèi)容與教科書有關，教材是教學的重要依據(jù)。從教材內(nèi)容看，基礎課多年不變，專業(yè)課程變化較快，而專業(yè)基礎課的內(nèi)容相對穩(wěn)定。由于新的理論將帶動新器件、新方法，也會有階段性的“突變”和“飛躍”，《電子線路》的這個特點就格外明顯，例如從電子管到晶體管到集成電路的發(fā)展，都曾引起《電子線路》教材內(nèi)容發(fā)生重大變化；又如，過去集成運放對線性電路的促進、乘法器對非線性電路的影響，當前可編程器件對數(shù)字電路的沖擊。隨著社會發(fā)展和科技進步，教材內(nèi)容和體系總要不斷變化甚至更新?lián)Q代。但從新的一輪“面向21世紀教材改革”情況來看，仍然是幾部傳統(tǒng)的教材起主導地位，《電子線路》的基本輪廓還沒有發(fā)生大的變化。教材的質量和生命力在于立意和內(nèi)容。一本書的厚薄，內(nèi)容的多少，不僅牽扯到書的定價，也和教學學時有關。國外都是大部頭，但組織教學時內(nèi)容不一定都講。綜觀國外一些教材，其參考文獻和素材往往取自論文和會議文獻，而國內(nèi)教材往往互相引來引去，因而缺乏特色和新意。教材主要是給學生用的，應該讓學生明確“把教材作為主要的參考書”的觀點，有經(jīng)驗學生的往往手頭有幾本書，多看多讀、互相補充。

    現(xiàn)行《電子線路》教材應以集成電路及其應用為主體，同時重視內(nèi)部單元電路原理。我們在《電子線路》的教學實踐中，既要掌握基本的、傳統(tǒng)的教學內(nèi)容，又要不斷融入一些新穎的和有發(fā)展的內(nèi)容，如電流模、開關電流、可編程邏輯器件、EDA方法等等；同時不可避免地要不斷擯棄一些陳舊的內(nèi)容，才能做到新陳代謝、適應發(fā)展。

    當前存在著教科書內(nèi)容與社會現(xiàn)實脫節(jié)乃至落后于社會發(fā)展，大學教育滯后于社會需求的問題。有的教科書還在大講特講一些現(xiàn)實應用中已經(jīng)被淘汰的內(nèi)容，制約了教學改革和人才培養(yǎng)，學生和社會都不滿意。我們認為，《電子線路》教材內(nèi)容要做到“穩(wěn)中有變、變中求穩(wěn)”?！白儭敝敢小鞍l(fā)展”和創(chuàng)新，“穩(wěn)”指“本質”的內(nèi)容不該丟的不能丟。“萬變不離其宗”，就是要以社會現(xiàn)實和發(fā)展為基準，并與世界先進水平接軌。同樣隨著技術手段和教學環(huán)境的不斷改善，教學方法和教學手段也應該隨之不斷改進和發(fā)展，如CAI課件、多媒體教學、網(wǎng)絡教材和遠程（互動）教育，當前已經(jīng)進入多媒體和信息時代，“黑板加粉筆”的教學模式已經(jīng)落后于時代發(fā)展。

3、電子線路教學改革和電子線路平臺課程體系的嘗試

    山大合校后我院招生人數(shù)穩(wěn)定在500人左右，電子線路本科教學面向理科和工科五個專業(yè)，另外還有外院部分相關課程。開始時由于教材和教學計劃各不相同，給教學工作帶來很多困難；另外由于條件所限，實驗和實踐環(huán)節(jié)訓練遠遠不足。這時不但急需調整和打好基礎，而且面臨按學院統(tǒng)一招生也提出更高的要求。

   《電子線路》課程體系在教學計劃中占有重要的地位。合校后我們重點做了兩件事。第一是借合校和實驗評估契機由學校投入大量經(jīng)費，重新組建了模擬、數(shù)字和EDA三個專業(yè)基礎實驗室，后來為適應開放實驗的要求又建立電子綜合開放實驗室。第二作為電子信息類的專業(yè)基礎課課程體系，融合理工特點并取長補短，制定出新的《電子線路》平臺課教學計劃。我院有關教學計劃包括：

《低頻電子線路》，64學時，4學分

《高頻電子線路》，64學時，4學分

《數(shù)字電路與系統(tǒng)》，64學時，4學分

《低頻電路實驗》，36學時，1學分

《高頻電路實驗》，36學時，1學分

《數(shù)字電路與系統(tǒng)實驗》，36學時，1學分

《模擬電路課程設計》，集中兩周或分散，3學分

《數(shù)字電路與系統(tǒng)課程設計》，集中兩周或分散，3學分

《電子設計自動化（EDA）》，36學時，2學分

《電子設計自動化（EDA）實驗》，36學時，1學分

    可見，這個《電子線路》課程體系有理論課也有實踐課，較為系統(tǒng)和全面。實踐課又包括實驗（單獨設課）和課程設計，充分保證了電子線路實踐教學的分量，并且加強了電子設計的內(nèi)容。同時名正言順地把與電子線路有關且大家一直關注的EDA技術納入電子線路教學體系，這樣不但保證知識體系的連續(xù)性而且強調EDA新技術的引入，有利于對學生電子設計能力的培養(yǎng)，學生可以初步掌握先進的ASIC芯片和EDA工具。將電子線路課程體系作為學院平臺課，進一步修訂教學大綱和教學要求，做到統(tǒng)一大綱、統(tǒng)一教材、統(tǒng)一排課、統(tǒng)一考試，有利于規(guī)范和優(yōu)化教學管理，保證教學改革順利進行。這個教學體系經(jīng)過幾年來教學實踐取得一定成效，低頻電路被評為優(yōu)秀課程和在建名牌課程，同時專業(yè)基礎實驗室也被評為山東省一類實驗室。通過畢業(yè)生考研和就業(yè)統(tǒng)計，表明學生的綜合素質特別是工程實踐能力得到提高。當前新一輪教學計劃修訂在即，如何進一步發(fā)揮電子線路課程體系在教學和人才培養(yǎng)中應有的作用？如何把握這些課的內(nèi)容以及課程之間的協(xié)調？需要對新的教學計劃進行總結和調整，有許多工作還有待我們深入思考和繼續(xù)努力。