中外電工學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與方法比較

徐振方　孟艷花　段守敏

【摘 要】本文較詳細(xì)的闡述了國外知名大學(xué)和國內(nèi)重點大學(xué)在電工學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法做了比較，說明了國內(nèi)外大學(xué)在基礎(chǔ)課程的教學(xué)上根據(jù)各自的國情制訂了不同的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)大綱、培養(yǎng)方案等指標(biāo)，在參考國外學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容指定的同時，也要重視對教學(xué)方法的改進(jìn)，只有這樣才能使國內(nèi)電工學(xué)的教改進(jìn)一步國際化的進(jìn)程有所改善。

【關(guān)鍵詞】電工電子 網(wǎng)絡(luò)課程 系統(tǒng)仿真 EDA

【中圖分類號】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1006－9682（2009）02－0013－02

一、電工學(xué)課程的定位

《電工學(xué)》是大學(xué)理工科非電專業(yè)學(xué)生必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。主要任務(wù)是為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識和從事工程技術(shù)工作奠定電工技術(shù)與電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，并使他們受到必要的基本技能訓(xùn)練。［1、2］不僅使學(xué)生獲得完整和扎實的電工和電子方面必要的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能，還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力、計算能力、綜合分析和解決問題的能力、初步的科學(xué)實驗?zāi)芰Α?/p>

二、國外重點大學(xué)電工學(xué)講授的內(nèi)容

根據(jù)國內(nèi)的實際情況和技術(shù)課程要指導(dǎo)實踐，服務(wù)于社會的原則，國內(nèi)外重點大學(xué)所講授的電工學(xué)的基本內(nèi)容有很大的不同，下面就美國普林斯頓大學(xué)和莫斯科、彼得堡的重點大學(xué)以及國內(nèi)重點大學(xué)所講授的內(nèi)容比較：

1．國外教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)美國J.R.Cogdell著《電氣工程學(xué)概論》內(nèi)容反映出在美國電工學(xué)所講授的主要內(nèi)容該書主要分4部分：［3］第I部分 電路32%（第1章 基本電路理論；第2章 直流電路分析；第3章 動態(tài)電路；第4章 交流電路分析；第5章 交流電路中的功率；第6章 電力系統(tǒng)。）第II部分電子技術(shù)23%（第7章 半導(dǎo)體器件與電路；第8章 數(shù)字電子技術(shù)；第9章 模擬電路。）第Ⅲ部分 系統(tǒng)18%（第10章 測試設(shè)備系統(tǒng)；第11章 通信系統(tǒng)；第12章 線性系統(tǒng)；第13章 機電學(xué)物理基礎(chǔ)。）第Ⅳ部分 電動機27%（第14章 磁結(jié)構(gòu)與變壓器；第15章 同步電機；第16章 異步電動機；第17章 直流電動機；第18章 功率電子系統(tǒng)。）

美國加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California, at San Diego，簡稱UCSD）電氣與計算機工程系（Electrical and Computer Engineering Department, ECE）在講授電工學(xué)時，分低、高年級開設(shè)課程具體情況是：［4］

低年級的一級公共課程中與電工學(xué)相關(guān)的課程：

（1）電氣工程導(dǎo)論（Introduction to Electrical Engineering I/II）：主要介紹電路基本定律、半導(dǎo)體器件、基本模擬電路和數(shù)字電路。

（2）電氣工程基礎(chǔ)（Fundamentals of Electrical Engineering I/II）：講解有源和無源電路的分析和設(shè)計、模擬和數(shù)字系統(tǒng)的分析和設(shè)計。

（3）電路與系統(tǒng)（Circuits and Systems I/II）：講解電路原理、電路和網(wǎng)絡(luò)的分析。

（4）電路與系統(tǒng)實驗（Circuits and Systems Laboratory）：通過實驗對實際的有源和無源電路進(jìn)行建模、仿真和設(shè)計。

低年級的二級公共課程中與電子技術(shù)相關(guān)的課程：

（1）有源電路設(shè)計導(dǎo)論（Introduction to Active Circuit Design）：相當(dāng)于國內(nèi)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程。

（2）數(shù)字電路（Digital Circuit）：相當(dāng)于國內(nèi)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程。

ECE系的專業(yè)課程分為10個方向的系列課程，學(xué)生可選修1～2個方向的系列課程。

高年級與電子電路和系統(tǒng)（Electronics Circuits and Systems）方向相關(guān)的課程：

（1）電子電路和系統(tǒng)（Electronic Circuits and Systems）。

（2）模擬集成電路設(shè)計（Analog Integrated Circuit Design）。

（3）數(shù)字集成電路設(shè)計（Digital Integrated Circuit Design）。

（4）高級數(shù)字設(shè)計項目（Advanced Digital Design Project）。

（5）計算機接口（Computer Interfacing）。

（6）數(shù)字信號處理導(dǎo)論（Introduction to Digital Signal Proces

sing）。

（7）數(shù)字信號處理I（Digital Signal Processing I）。

（8）微波系統(tǒng)和電路（Microwave Systems and Circuits）。

加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）電氣工程與計算機科學(xué)系（Electrical Engineering and Computer Science Department, EECS）。

低階段的三門課程：

（1）微電子電路導(dǎo)論（Introduction to Microelectronic Circuits）、全系必修

（2）電子學(xué)導(dǎo)論以及電子學(xué)導(dǎo)論實驗兩門課程，為計算機專業(yè)開設(shè)高階段核心課程：①微電子器件和電路（Microelectronic Devices and Circuits）。②電力電子學(xué)（Power Electronics）。③集成電路器件（Integrated-Circuit Devices）。

高階段其它課程：線性和非線性電路（Linear and Nonlinear Circuits）、半導(dǎo)體電子學(xué)（Semiconductor Electronics）、線性集成電路（Linear Integrated Circuits）、數(shù)字集成電路導(dǎo)論（Introduction to Digital Integrated Circuits）。

2．國內(nèi)重點大學(xué)電工學(xué)講授的內(nèi)容

國內(nèi)重點大學(xué)根據(jù)各自的培養(yǎng)方案、教學(xué)目標(biāo)，每個學(xué)校都制定有符合自己定位的電工學(xué)教學(xué)大綱，在制定教學(xué)大綱時必須明白電工學(xué)課程在非電類專業(yè)培養(yǎng)方案中充當(dāng)?shù)慕巧?？涵蓋所有涉及電子電氣的相關(guān)學(xué)科內(nèi)容？基本立足點是什么？培養(yǎng)方案是否要修正？弄明白這幾個問題的同時才能給電工學(xué)課程兩個合理的定位，基礎(chǔ)性定位：建立電子電氣工程基礎(chǔ)理論、基本方法不應(yīng)演變成大學(xué)科導(dǎo)論；培養(yǎng)電子電氣工程基本技能不應(yīng)演變成某些產(chǎn)品的應(yīng)用培訓(xùn)。通過國內(nèi)電工學(xué)的教材演變放映電工的講授內(nèi)容。

國內(nèi)電工學(xué)教材的編寫有一個歷史的過程：［6］

上世紀(jì)五十年代至六十年代，電工學(xué)課程基本套用原蘇聯(lián)的教材以引進(jìn)、翻譯為主，主要代表有：基泰耶夫和格列夫切夫編寫的“普通電工學(xué)”和羅蒙諾索夫編寫的“電工學(xué)基礎(chǔ)”。

主要內(nèi)容編排為：直流電路、電場、交流電路、三相電路、電工測量及儀表、變壓器、感應(yīng)電動機、同步電機、直流電機、電子儀器、電熱、電氣照明、電力網(wǎng)、發(fā)電與變電。

上世紀(jì)六十年代至七十年代末，在借鑒原蘇聯(lián)教材基礎(chǔ)上，自編電工學(xué)教材，內(nèi)容結(jié)構(gòu)基本上沿用蘇聯(lián)教材體系以直流和交流電路、電機、電氣控制為主，電子技術(shù)成分比較少。這與當(dāng)時科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀吻合。主要代表：哈爾濱工業(yè)大學(xué).秦曾煌.《電工學(xué)》多學(xué)時；大連工學(xué)院工業(yè)大學(xué).蔣德川.《電工學(xué)》中學(xué)時；天津大學(xué)工業(yè)大學(xué).姚海彬.《電工學(xué)》少學(xué)時。

上世紀(jì)八十年代，電工學(xué)課程呈現(xiàn)多種發(fā)展模式，百花齊放，各校在恢復(fù)招生的帶動下，紛紛組織教師自編教材課程內(nèi)容、學(xué)時分配等呈現(xiàn)較大差異。為了保障教學(xué)水平，高教部（國家教委）組織編寫全國統(tǒng)編教材，各個部委也相繼出了各自的全國統(tǒng)編教材，1987年國家教委制定《電工學(xué)課程教學(xué)基本要求》。

上世紀(jì)八十年代末，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，大量新技術(shù)、新知識的涌現(xiàn)，電子技術(shù)的內(nèi)容及其在電工學(xué)中所占的比重發(fā)生了很大的變化?！峨姽W(xué)》名稱的本身已經(jīng)不能較好地表達(dá)其中內(nèi)容所涉及的范圍。為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)本身的快速發(fā)展和相應(yīng)學(xué)科專業(yè)調(diào)整、變化對于電工、電子技術(shù)的需要，教育部《電工學(xué)》課程教學(xué)指導(dǎo)委員會將原來得一門《電工學(xué)》課程劃分為：“電工技術(shù)”和“電子技術(shù)”兩門獨立的課程。

1995年修訂的電工學(xué)課程教學(xué)基本要求，電工學(xué)課程分為三種類型：電工技術(shù)（電工學(xué)I）（55～70學(xué)時）；電子技術(shù)（電工學(xué)II）（55～70學(xué)時）；電路和電子技術(shù)（100～110學(xué)時）。上世紀(jì)九十年代中期后，電工學(xué)課程發(fā)展更加廣泛。

已經(jīng)普遍認(rèn)同的有以下幾點：

（1）電工學(xué)實際上是面向非電類專業(yè)的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)系列課程。

（2）根據(jù)專業(yè)特點，應(yīng)該構(gòu)建多種模式的電工學(xué)課程。

（3）電工學(xué)系列課程中電子技術(shù)的比例應(yīng)得到加強。

（4）新技術(shù)（如PLC）應(yīng)適時補充進(jìn)電工學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容。

（5）新方法（如EDA）應(yīng)納入電工學(xué)課程。

2003年教育部要求教學(xué)指導(dǎo)委員會研究各專業(yè)培養(yǎng)方案和基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求：

（1）按照基礎(chǔ)性原則分模塊給出基本要求。

（2）考慮不同專業(yè)需求，給出了基本模塊和可選模塊。

（3）在各模塊中也考專業(yè)差異設(shè)置了若干可選內(nèi)容。

（4）剛性（最低要求）和柔性（可選）相結(jié)合。

基本模塊：

（1）電路理論。

（2）模擬電子技術(shù)。

（3）數(shù)字電子技術(shù)。

可選模塊：

（1）電機及傳動控制。

（2）電工測量。

（3）安全用電。

（4）EDA技術(shù)。

三、教學(xué)方法

對于電工學(xué)的教學(xué)方法國內(nèi)外隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都有一個過程，大致基本相同，國內(nèi)的教學(xué)方法并不落后，只是在理論教學(xué)和實踐教學(xué)上有較大的區(qū)別，說明國外的大學(xué)重視學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)，而國內(nèi)的大學(xué)則側(cè)重于理論教育。

1．國內(nèi)大學(xué)的教學(xué)方法

80年代，傳統(tǒng)教學(xué)方法：掛圖、板書、模型，該方法的特點是：

（1）教學(xué)過程的藝術(shù)性強。

（2）課堂教學(xué)信息量受限。

（3）教師個性化發(fā)揮對教學(xué)質(zhì)量影響大。

（4）對教師素質(zhì)要求高。

（5）不同教師差異大。

90年代以來，CAI、EDA、電子教案、多媒體、課程網(wǎng)站、仿真手段、網(wǎng)絡(luò)交互，該方法的特點：

（1）計算機的引入，突破了課堂信息量限制。

（2）新手段對老教師產(chǎn)生沖擊。

（3）媒體增多，如何協(xié)調(diào)成為問題。

（4）學(xué)校教學(xué)設(shè)施開始顯得不足。

（5）計算機多媒體手段已經(jīng)被廣泛接受。

（6）網(wǎng)絡(luò)課程登場（2001～2003）。

（7）“在堂”學(xué)習(xí)和“離堂”學(xué)習(xí)。

（8）課程網(wǎng)站突破了學(xué)習(xí)空間和時間限制。

（9）網(wǎng)絡(luò)交互功能必不可少。

（10）學(xué)生參與還很不夠，需要解決“我要學(xué)”和“要我學(xué)”的根本問題。

2．國外重點大學(xué)的教學(xué)方法

國外重點大學(xué)在教學(xué)方法上其實和國內(nèi)的教學(xué)方法基本上差不多，只不過在電工學(xué)的授課學(xué)時上有很大的區(qū)別，下面就莫斯科和彼得堡的重點大學(xué)（莫斯科動力學(xué)院）的“電工理論基礎(chǔ)”為例說明國外的教學(xué)方法，在莫斯科動力學(xué)院的電工學(xué)課程，共學(xué)3個學(xué)期（第三、四、五學(xué)期）（在莫斯科和彼得堡的重點大學(xué)，共學(xué)4個學(xué)期）。

莫斯科動力學(xué)院的電工學(xué)授課：［7］共36＋36＋36＝108個課時（在莫斯科和彼得堡的重點大學(xué)，共51＋51＋51＝153個課時）實踐課學(xué)時：共36＋36＋36＝108個課時，實驗課學(xué)時：共36＋36＋36＝108個課時（莫斯科動力學(xué)院的學(xué)生還將完計算機典型計算0＋0＋0＋36＝36個課時），另外，莫斯科動力學(xué)院“電工理論基礎(chǔ)”教研室還開設(shè)有“電工學(xué)的信息技術(shù)”課程：授課18個課時；實驗課程36個課時。

四、結(jié) 論

隨著教育國際化的不斷發(fā)展，教育信息化的進(jìn)程在不斷深化中，電工電子基礎(chǔ)課程的信息化建設(shè)也將不斷地被推進(jìn)。面對諸多挑戰(zhàn)，國內(nèi)高?；A(chǔ)課教師應(yīng)積極應(yīng)對，樹立新的教育觀念，提高自身的信息素養(yǎng)，改變教學(xué)方法，提升科研能力，努力提高自身的綜合素質(zhì)。隨著教育全球化進(jìn)程的深化，我國的基礎(chǔ)課教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上將會不斷的完善和提高，全球的教育網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)會越來越完善，條塊分割、各自為政的局面將會得到徹底地改變，學(xué)科、院校間的交流將會不斷發(fā)展。

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