基于工程教育認證的數字電路課程教改探索與實踐

鄒虹 周圍 王華東

摘要：隨著中國加入《華盛頓協議》，在重慶郵電大學通信工程專業工程評估背景下，《數字電路》課程組進行了教學改革探索。在工程教育認證基本理念的指引下，結合通信工程專業的培養目標和畢業要求，修訂了教學大綱，設置了課程目標，在教學實施過程中，完善規范的教學內容、注重靈活的教學方法和教學手段、建立豐富的教學資源，保證了目標的達成，建立了“評價—反饋—改進”的有效閉環，形成持續改進機制。

關鍵詞：數字電路；通信工程；工程教育認證

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）02-0147-02

一、引言

2016年6月，在吉隆坡召開的國際工程聯盟大會上，中國成為《華盛頓協議》的正式會員國[1]，標志著我國高等工程教育得到了國際認可。中國納入國際工程教育認證體系，人才培養質量評價標準與國際接軌[2]。

二、工程教育認證基本理念

工程教育認證的三大理念如下：（1）以學生為中心的認證理念。把全體學生學習效果作為關注的焦點，以學生為中心。（2）產出導向教育的教學設計（OBE，Outcome-based Education）。教學設計和實施目標是保證學生取得特定學習成果。（3）持續改進的質量保障機制（CQI，Continuous Quality Improvement）。建立“評價—反饋—改進”閉環，形成持續改進機制。建立常態性評價機制并不斷改進，培養目標、畢業要求、教學環節都要進行評價，每個教師在持續改進中均承擔責任，持續改進的效果通過學生表現來體現[2]。

三、重慶郵電大學通信工程專業對本課程的畢業要求

重慶郵電大學通信工程專業培養學生具有獨立人格、良好的社會責任感，具備扎實的通信系統分析、設計和應用能力，具有通信與信息技術、系統和網絡等方面的專業知識和技能，具有國際化視野、創新意識、協作精神和持續學習能力，能在信息通信領域從事科學研究、技術開發、工程設計、運營管理等相關工作，成為行業發展所需的創新型工程技術人才。

培養目標分解為5個具體目標，有12個畢業要求，22個二級指標點。和數字電路課程相關聯的有2個畢業要求和2個指標點，分別是畢業要求1：工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎和專業知識，并能用于解決通信領域的復雜工程問題。指標點1-2掌握通信領域所需的電子電路、信號與系統、電磁場、計算機、工程圖學等工程基礎知識，能將其基本原理、基本方法用于工程問題分析。畢業要求2：問題分析：能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析通信領域的復雜工程問題，以獲得有效結論。指標點2-2利用工程基礎知識和專業知識對分解后的復雜工程問題進行正確表述和建模，給出相關問題的解決途徑。

四、根據畢業要求修訂課程教學大綱

《數字電路》是電子類相關專業的基礎教育課程，是公共必修課，是具有極強邏輯性和實用性的硬件基礎課程。通過本課程的學習，使學生掌握邏輯代數和邏輯設計基礎理論，掌握數字電路分析和設計的基本方法，為學生今后在數字天地中馳騁奠定堅實的硬件基礎。

課程目標對應的學生知識和能力要求如下：課程目標1：掌握數字系統中的常用數制和常用BCD碼；掌握邏輯代數的邏輯公式、定理和規則；掌握邏輯函數及其表示方法；熟練掌握邏輯函數的公式法和卡諾圖法化簡。課程目標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；掌握觸發器的工作原理、功能描述、功能轉換、觸發特點和應用；了解A/D轉換器和D/A轉換器的主要參數、應用特點和實際應用；掌握555定時器構成的施密特、單穩態觸發器和多諧振蕩器的工作原理和應用。課程目標3：掌握組合邏輯電路的特點；掌握小規模和常用中規模集成邏輯器件（譯碼器、數選器、半加器、全加器、全減器等）的邏輯功能、分析方法、設計方法、擴展方法和應用；了解數值比較器、奇偶產生/校驗器的基本概念；了解組合邏輯電路所特有的競爭冒險。課程目標4：掌握時序邏輯電路的特點和分類；掌握小規模和常用中規模集成邏輯器件（計數器、移位寄存器等）的邏輯功能、分析方法、設計方法、擴展方法和應用。課程目標5：掌握各種半導體存儲器的結構、特點、原理、擴展和應用；掌握ROM、PROM設計組合邏輯電路的方法。5個課程目標對畢業要求指標點1-2的支撐均為0.2，對畢業要求指標點2-2的支撐關系分別是課程目標1為0.1，課程目標2為0.1，課程目標3為0.3，課程目標4為0.3，課程目標5為0.2。

五、教學實施與目標達成

課程是人才培養的關鍵要素，課堂是教學獲得的主要場所，專任教師是學生學習管理的關鍵人員。教學的實施是工程教育認證的基本保證，完善規范的教學內容。

1.教學內容。《數字電路》是重要的硬件基礎課程，學習路線圖為：數學基礎（邏輯代數）→小規模電路→中規模集成芯片→大規模集成電路→建立系統概念。在電路的學習中，注意采用黑盒子的研究方法，即重外部功能、邏輯特性、電氣特性和應用，輕內部結構。學習完本課程，能夠查閱集成電路手冊，合理選用集成電路器件，并識讀、分析和設計一般典型應用電路。

2.教學資源。建立了網絡課程中心，里面有較為豐富的教學資源，包括：課程負責人的課堂在線錄播視頻，教學大綱，課程描述，考試大綱，導學方案，課堂教案，電子講稿PPT，知識點體系，作業布置及解答，參考資料和部分歷屆試卷，等等。方便學生課余線上學習。

3.目標達成及持續改進機制。審核教師提交的試卷、作業、考勤成績等考核材料，確認教學內容對畢業要求指標點的有效支撐，對課程目標達成度的合理性進行確認。

開課前：課程負責人提交教學大綱，評價小組對授課計劃中的課程目標、授課內容和方法、考核方式、評分標準等進行審核，重點核實課程目標對畢業要求指標點的支撐關系和支撐力度，授課內容是否嚴格圍繞課程目標展開；對教學大綱給出的考核方式和評分標準進行審核，重點審核各個考核環節、考核方式所占比例、試卷考試和非試卷考試的合理性。

考核前：提交空白試卷由評價小組成員進行審核，重點審核指標點的覆蓋度、試題難度、分值等，經審核后交教務處印刷。鼓勵教考分離，每套題必須包括A卷和B卷。

考核后：任課教師對課程目標的達成度進行分析，提交包含課程目標達成度分析結果、成績分布情況、課程持續改進計劃和分析的課程教學總結。

六、結語

基于工程教育認證標準，面向重慶郵電大學通信工程專業，《數字電路》課程組從過程教育認證理念出發，根據專業培養目標，結合畢業要求，進行了有效的教學改革探索與實踐。從課程角度有力地支撐了通信工程專業學生的培養，使學生具備在畢業5年左右獲得職業預期發展所需的能力。

參考文獻：

[1]陳秀梅，王紅軍，鐘建琳，劉忠和.面向工程教育認證的機械設計制造及其自動化專業培養目標的研究與探討[J].教育現代化，2017，（11）.

[2]中國工程教育專業認證協會工程教育認證標準（2016版）.

Abstract：With China's accession to the Washington Protocol，under the background of engineering evaluation of communication engineering major in Chongqing University of posts and Telecommunications，the course Group of Digital Circuits has carried out teaching reform exploration.Under the guidance of the basic concept of engineering education certification，combined with the training objectives and graduation requirements of the communication engineering major，the syllabus was revised，the curriculum objectives were set，and the standardized teaching contents were perfected in the course of teaching implementation.We should pay attention to flexible teaching methods and teaching methods，establish abundant teaching resources，ensure the achievement of goals，establish an effective closed-loop of "evaluation-feedback-improvement"，and form a mechanism of continuous improvement.

Key words：digital circuit；communication engineering；engineering education certification