人工智能视域下自动化专业电路课程群及教材建设

栾迪 谢玲

摘要：南京理工大学紫金学院自动化专业设置了智能机器人和智能终端两个方向。增加多门专业课的同时，理论基础课相应大幅缩减。电路基础、模拟电路、数字电路等电路类课程都进行了学分和内容的删减。为与专业和课程相匹配，该专业重编了电路教材，将上述三门课程合为一本教材。课程和教材的设计旨在降低理论深度和难度的同时，满足智能机器人和智能终端专业课的电路硬件基础。

关键词：自动化专业;电路课程建设;教材建设

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）31-0183-02

Abstract：The automation specialty of Zijin College of Nanjing University of science and technology has two directions： intelligent robot and intelligent terminal. With the increase of many professional courses， the theoretical basic courses have been greatly reduced. The credits and contents of circuit courses such as circuit foundation， analog circuit and digital circuit have been deleted. In order to match with the major and curriculum， the major has re edited the circuit teaching materials， and combined the above three courses into one teaching material. The design of courses and teaching materials aims to reduce the theoretical depth and difficulty， while meeting the circuit hardware foundation of intelligent robot and intelligent terminal professional courses.

Keywords： automation major; Circuit course construction; teaching material construction

1 引言

近年來，随着高新科技的发展，人工智能在科研领域取得了极大的突破，在经济和社会领域也得到了广泛应用。各大高校相继开设人工智能相关的专业或学习方向。在此背景下，南京理工大学紫金学院自动化专业设置了智能机器人系统和智能终端两个方向。为支撑两个方向的学习，在智能机器人系统方向增加了机器人系统、机器学习、机器视觉、机器人操作系统等课程，在智能终端方向增加了无线传感网络、智能互联应用开发、嵌入式人工智能、NB-IOT原理与应用等课程。在保证总学分不增加的基础上，必须降低理论基础课的学习课时。

另外，该校自动化专业设置在计算机学院，培养目标为强化学生计算机应用和嵌入式开发能力，将自动控制技术与计算机技术、嵌入式开发技术有机融合，培养智能机器人、智能终端相关领域的软硬件开发工程师。在计算机科学与技术专业设置人工智能方向后，自动化的两个方向部分课程与其共享，即在自动化专业加强了计算机技术、人工智能技术的能力培养，这也决定了传统的自动化理论基础课时必须压缩。

考虑到应用型独立学院学生的学习特点和培养目标，学生也没有必要学习过于深奥和复杂的理论知识。一是不符合学生的学习特点，学习效果差;二是大量理论学习挤压了学生应用能力的培养。

经过论证，我们认为在原来的培养方案中，电路基础、模拟电子电路、数字电子电路、电子电路仿真等电子类系列课程存在可压缩和优化的空间。课时调整必然带来内容的大幅调整。因此，该专业联合有共同需求的其他院校教师，重新编写了电子电路简明教程。从课程群建设和教材建设两方面，在降低理论深度和难度的同时，保证自动化专业的基础课程与专业方向课程构成完整的教学体系。

2课程群建设

在传统的自动化专业培养方案中，电路课程占5学分，模拟电子电路4学分，数字电子电路4.5学分，电子电路仿真2学分。这些课程占了自动化专业基础课的极大比重。因此对上述电路类课程进行删减。

在内容上，只保留基础性、应用性较广、对后续课程有影响的电路类知识。例如在模拟电子电路中，只讲述双极性三极管的原理及应用电路，场效应管部分不再讲授。删减内容的同时让学生掌握基本的三极管导通原理和小电流控制大电流的基本思想，不影响对后续课程的硬件基础的理解和学习。

在学分上，最终形成的培养方案中，电路和模拟电子电路合成一门课，叫作电子电路基础，分配3学分，配套1学分电子电路仿真课，设计电路类仿真实验，包括验证性实验和设计性实验，加强学生对于电路理论和方法的理解。数字电路减为3学分，也配套1学分电子电路仿真课。课时压缩率接近50%。

在重新设置学分和教学内容时，将上述四门电路类课程看作一个课程群，保证删减的内容不相互影响，保留的内容相互呼应，体现专业基础课程的完整性和一致性。

3教材建设

原有的电子类课程在选用教材时，在课时充足的情况下，基本上选用经典、内容较全面的教材。课时和内容大幅缩减后，深度和难度较大、内容全面的教材就不适用了。同一个知识点涉及的原理太多太杂，学生看不懂。有些章节又要跳过不讲，也给学生造成断续、不成体系的印象。因此，自动化专业联合有共同需求的其他院校教师，编写了电子电路简明教程。该教材按照新的电路类课程教学大纲的要求编写内容，学生在课上所学和教材内容基本一致。且将电路、模拟电子电路、数字电子电路三门课的教材合为一本。教材内容在编写时前后呼应，充分体现前者为后者的基础，后者为前者的应用，让学生更加了解到电路类课程群知识点的联系。

教材编写者都是资深电路相关课程的教师，将自身多年的教学经验提取加工，融入教材，方便学生理解。例如，在三极管放大电路的工作原理一节，由于学生首次接触三端非线性元件在电路中的连接，理解上非常困难。教师在编写教材时，就将三极管比喻为两个黑盒，提醒学生不需要关注三极管的非线性关系，只需要考虑b、e构成的输入端和c、e构成的输出端之间电压和电流的关系。如图2所示。将一个三端元件分为两个二端元件来看，学生就很容易理解了。

另外，为加强电路类课程与自动化专业课间的联系，教材中不仅注重电路、模电、数电三门课程的内部联系，也尽量考虑后续课程的衔接问题。例如在二极管导通部分，将单片机的按键电路中上拉电阻、下拉电阻的作用进行了介绍。在三极管的应用一节，也引入了单片机的蜂鸣器电路。让学生加强学科间的联系，理解整个专业学习的完整体系结构。

4总结

在新的智能化技术发展的背景下，为满足社会和企业对智能化技术人才的需求，高校自动化专业对学生的培养和以往将会有很大不同。设置智能机器人系统和智能终端两个学习方向后，增加了大量相关专业课程的学习，理论基础课必须大幅压缩，同时又不能影响专业体系的完整性。电路类课程在此背景下进行了课程群建设和教材建设，为自动化专业培养智能化技术人才增加了保证。

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【通联编辑：王力】