中美英高校数字电子技术类课程教学的比较
2014-07-05江捷
江 捷
(北京工业大学 电子信息与控制工程学院，北京100124)
0 引言
数字电子技术是我国高校电子信息类、电气信息类专业的重要技术基础课，对相关专业的人才培养质量起到重要作用。随着电子技术的发展和高校人才培养目标的调整，“数字电子技术”课程的教学体系和教学内容需要不断优化。
笔者在美国密歇根州立大学和英国伯明翰大学访问期间，对美、英高校数字电子技术类课程的教学体系、教学模式、教学内容等进行了调研，与相关教授进行了深入探讨。本文以美国密歇根州立大学、美国明尼苏达大学、英国伯明翰大学和北京工业大学为例，对比分析美、英、中三国同类大学数字电子技术类课程的教学体系，希望借此对我国高校数字电子技术及相关课程的教学体系优化和教学改革，提供参考和借鉴。
1 美国大学数字电子技术课程体系
1.1 美国密歇根州立大学
美国密歇根州立大学MSU(Michigan State University)电气与计算机工程系ECE(Electrical and Computer Engineering)开设的数字电子技术类课程面向ECE 系和计算机科学与工程系CSE(Computer Science and Engineering)的各专业本科生。主要包括3 门课程:ECE 230“Digital Logic Fundamentals”(数字逻辑基础)、ECE 331 “Microprocessors and Digital Systems”(微处理器与数字系统)和ECE 411“Electronic Design Automation”(集成电路设计自动化)，是为大学1 ～3年级学生(包括研究生)开设的专业选修课。各课程均为每周2 讲，每讲50 分钟，其主要内容及学时分配如表1所示［1-3］。
表1 MSU 数字电子技术类课程的主要内容
1.2 美国明尼苏达大学
美国明尼苏达大学UM(University of Minnesota)电气与计算机工程系ECE(Electrical and Computer Engineering)开设的数字电子技术类课程包括3 门课程，即:EE 2301“Introduction to Digital System Design”(数字系统设计基础)、EE 2361“Introduction to Microcontrollers”(微控制器基础)、EE 4301“Digital Design With Programmable Logic”(基于可编程逻辑器件的数字设计)，是分别为大一、大二和大三年级学生开设的专业选修课，均为4 学分，其主要内容如表2所示［4］。
表2 UM 数字电子技术类课程的主要内容
2 英国大学数字电子技术课程体系
英国伯明翰大学UB(University of Birmingham)电子电气与计算机工程系EECE(Electronic，Electrical and Computer Engineering)开设的数字电子技术类课程面向该系的5 个专业的本科生，即:电子与电气工程EEE(Electronic and Electrical Engineering)、计算机与通信系统工程CCSE(Computer and Communications Systems Engineering)、多媒体与交互式计算机系统MICS(Multimedia and Interactive Computer Systems)、电子与计算机工程ECE(Electronic and Computer Engineering)、电子工程与企业管理EEBM(Electronic Engineering with Business Management)［5］。由5 门课程模块组成，即:EE1A1“Introduction to Digital Logic”(数字逻辑基础)，EE1A2“Digital Logic and Microprocessor Systems”(数字逻辑与微处理器系统)，EE2A1“Digital Systems and Embedded Computing”(数字系统与嵌入式设计)，EE2A2“Digital Systems and Computer Communications”(数字系统与计算机通信)和EE3A“Computer Hardware and Digital Design”(计算机硬件与数字设计)，分别在第1 ～5 学期开设，均为专业必修课。各课程模块每周2 ～3 讲，每讲90 分钟。该校数字电子技术类课程的主要内容及学时分别如表3和表4所示［6］。
表3 UB 数字电子技术类课程的主要内容
表4 UB 数字电子技术类课程的学时分配
3 我国大学数字电子技术课程体系
我国高校一般都将数字电子技术设置为电子信息类、电气信息类专业必修的专业(技术)基础课。课程教学内容也大体相同，主要包括:逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路大规模数字集成电路、数—模与模—数转换等。我校数字电子技术课程面向电子信息工程、通信工程、自动化、电子科学与技术、生物工程等专业，其主要内容及学时分配如表5所示。其中，理论课64 学时，安排在第3 学期讲授。实验单独设课，共22 学时，分别在第3、4 两个学期进行。
表5 我校数字电子技术主要内容及学时分配
4 课程体系对比分析
4.1 课程基本信息
(1)课程性质
英国伯明翰大学和我校(北京工业大学，BJUT)都将数字电子技术类课程设置为专业必修课，而美国密歇根州立大学和美国明尼苏达大学则均设置为专业选修课。
(2)学时安排
美国密歇根州立大学相关课程总学时为190。其中，理论教学学时105，实验学时85，实验学时占总学时的44.7%。美国伯明翰大学相关课程总学时为152，其中，实验学时50，占总学时的32.9%［5］。我校“数字电子技术”课程理论教学学时64，实验单独设课学时22，占总学时的25.6%。
4.2 课程体系特点
(1)美国密歇根州立大学(MSU)
美国MSU 课程体系具有以下两个特点:①做中学。在上述三所高校中，MSU 实验学时占总学时的比例最高(高达44.7%)，即除去期中、期末考试和单元测验，其课堂讲授与实验操作学时之比接近1:1。而且，实践类课程在课程体系中的比重不断加大，内容逐年更新［7］。②弹性化。半数以上课程都安排在两个学期重复讲授，因此，学生可根据学校制定的课程基本框架和要求，在选课系统上自行选修，进行弹性化学习，学生学习高度自制。
(2)英国伯明翰大学(UB)
纵观英国UB 的课程体系，主要具有两个特点:①螺旋上升结构。EE1A1(数字逻辑基础)、EE2A1(数字系统与嵌入式设计)和EE3A1(计算机硬件与数字设计)三门课程分别在第1、3、5 学期开设，侧重数字电路的基本理论和设计方法的讲授，课程间深度递增。EE1A2(数字逻辑与微处理器系统)、EE2A2(数字系统与计算机通信)则分别与EE1A1、EE2A1 构成课程组，在第2、4 学期开设，是EE1A1、EE2A1 中相关理论和设计方法的“”应用篇“”，并配以大量实验。②内容经典凝炼。从课程教学大纲来看，其教学内容高度经典、精炼。而且，在课堂上教师会从多层面、多视角采用多种方法讲深、讲透课程最核心、最基本的概念和方法，其它内容则引导学生课后自学［5］。
(3)北京工业大学(BJUT)
与国内高校同类课程设置类似，BJUT 课程体系的特点是:①系统性强。强调理论的完整性、内容的系统性、分析的缜密性。②重视基础。对数字电路的基本概念、基本理论和基本方法等都有较详尽的讲授，课堂教学比重是三所对比大学中最高的(高达74.4%)，教学模式仍以教师讲授为主，具有浓郁的知识灌输倾向。此外，在教学内容的宽泛性和应用性等方面，与MSU 和UB 相比，则感略逊一筹。
5 结语
对美、英、中三国高校数字电子技术类课程体系的对比分析，引发我们对由表象差异折射出的教育理念和人才培养观的差别的反思［8］。美国大学的强化实践，引导“做中学”以及弹性化、人性化的教学管理。英国大学的重基础、多层面、多视角和多领域等成功经验。他们的这些做法对我国高校课程体系改革、教学内容优化具有重要借鉴意义。
［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. 浅析英国伯明翰大学EECE 系的本科生课程设置［J］.北京:实验技术与管理，2008(6):133 －136.
［6］ http://www. birmingham. ac. uk/Documents/college－eps/eece/modules/electronic－electrical.pdf
［7］ 江捷. 浅析美国密歇根州立大学ECE 系本科课程设置［J］.北京:实验技术与管理，2012(2):173 －176.
［8］ 江捷. 从数字电子技术课程的比较看中英本科教学的差异［J］. 南京:电气电子教学学报，2007(6):85 －89.
