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躬耕不辍育桃李 矢志不渝建金课 ——电子工程学院“金课”建设阶段成果


通讯员:方心)近日省教育厅公布的2019年一流本科课程中,我院路宏敏教授负责的《电磁场与电磁波》课程团队获评省级线下一流课程,为我院“金课”建设又添新成果。我院的“金课”建设成效显著,此前任爱峰副教授负责的《数字电路与系统设计》、王新怀副教授负责的《模拟电子电路及技术基础》、田春娜等教授负责的《数字信号处理》三门课程已经推荐至国家级。至此,我院目前已有4门课程获评省级以上“金课”。

电子工程学院一流课程获评名单

《数字电路与系统设计》

课程简介:

西安电子科技大学电子工程学院《数字电路与系统设计》课程2004年被评为国家级精品课程,2016年获得国家精品共享资源建设立项。“数字电路与系统设计MOOC”2017年在爱课程(中国大学MOOC)开课,2018年被评为国家级精品在线开放课程。课程团队注重教学改革及教学队伍建设,有省级教学名师1人,连续4年获校级教学质量一等奖2人,校级讲课竞赛一等奖获得者2人。

本课程是从理论体系严谨的基础课向工程性比较强的专业课过渡的一门课程,是电子信息类本科生必修的学科基础课程。本课程注重介绍新知识、新方法,培养新技能、解决新问题。要求掌握基本概念、基本原理和基本方法、电子设计自动化 (EDA) 设计工具,具有设计较大规模的数字电路系统的能力。课程内容紧跟国内外最新发展技术和方向,利用现代信息技术,确保课程体系、教学方法与手段的不断提升,保持课程的先进性和示范作用。

课程建设体会:

通过该课程的建设,课程改革的思路和举措:

(1)课程体系结构的整合和优化

压缩内容,强调系统级的分析与设计方法;理论课与“虚拟实验训练体系”结合;推动最新科研成果及时引入教学过程,促进教学内容的先进性,提高课程学习兴趣度和挑战度。

(2)以学生为中心的3.0模式的教学实践

为了实施3.0教学模式,理论课老师参与数字电路EDA实验。①课堂引入数字电路硬件描述语言;②学生自选一个较复杂的系统工程项目,课外自主设计;③教师与同学讨论设计中的问题和设计报告的问题;④验收学生完成的一个系统设计的软件调试、下载和硬件运行结果;⑤学生提出改进意见,修改后再验收。

(3)“线上”、“线下”数字电路及系统设计的建设

该课程在中国大学MOOC成功上线,实现了“线上”、“线下”建设通盘规划,互为支撑、互为补充的统一体。“线下”是“线上”的基础,而在线开放课程又促进了课堂教学改革的深化,结合翻转课堂,提升学生学习积极性和综合能力。

(4)团队建设与青年教师培养

培养新一代教师队伍,扩大教师的国际视野,开展多样性的培训、沙龙和学术活动等,鼓励教师参加国内教学交流活动和海外引课。

《模拟电子电路及技术基础》

课程简介:

该课程在国家教学名师孙肖子教授的带领下,历经几十年建设,在教材建设、理论与实验教学建设诸方面取得了丰硕成果。依托省重点教改项目,2015年建设线上“丝绸之路云课堂-模电”,2017年获省教学成果奖二等奖,同年3月在中国大学MOOC开课,运用新技术进行改进、提升后,获评2018年国家级精品在线开放课程,目前已上线7期。我校编写的模电教材已更新到第三版,被国内几十所大学选用(其中第二、三版均为“十一五”国家级规划教材,第二版获省优秀教材一等奖,实验教材获省二等奖,第三版获校一等奖)。

本课程是重要专业基础课,宗旨是“打好基础,学以致用”。面向本校本科二年级学生,培养学生系统化概念,理解并掌握晶体二/三极管、场效应管和集成运算放大器等有源器件的工作原理、特性及其主要参数等,进一步达到以下能力:①能够分析有源器件的电路并计算,掌握各种放大器、比较器、稳压器等电路的组成原理、性能特点、基本分析方法和工程计算及应用技术,获得电子技术的基本理论、基本知识和基本技能。②培养学生识别和表达复杂工程问题的关键环节和参数,对分解后的问题进行分析,能够设计针对复杂工程问题的解决方案,能够在设计环节中体现创新意识,能够在设计过程中考虑环境等因素的影响,为以后深入学习其他相关领域中的内容及实际应用打下基础。

课程建设体会:

针对传统课程存在的问题,我们课程与教材的改革思路是“先集成后分立”,“先宏观后微观”,“先外部后内部”。从系统应用入手,与电路分析基础课程无缝链接,让学生首先掌握集成电路外部特性及应用,然后带着问题探究式去学集成电路内部元器件及电路实现原理。依据改革新方案,设计和规划了新教材架构。实验课积极配合,也实行先集成后分立的原则,让学生掌握模拟集成电路的应用,综合、设计、测试的方法和技能。举措主要包括以下几方面:

(1)创建中国MOOC“丝绸之路云课堂”,改变单一课堂教学旧模式。

从顶层设计做起,以战略角度研究了云课堂的建设方案、框架、规模、内容和形式,从知识体系关联性和课程体系出发,为适应现代电子设计方法学的新变革和增强学生解决复杂工程问题的能力, 形成了一个适应各层次学生需求,对学生影响较大的在线开放课程。

(2)建立了良好畅通的互动新渠道,搭建了互动新平台,互动中彰显平等和关爱。

“模电”是首批中国大学MOOC上线的课程之一,老师答疑区、课堂交流区、综合讨论区被学生誉为解惑的“宝地”,同学们“毫无顾忌”的提问、互相之间热烈的讨论、老师们耐心周到的回答,形成了在交流中学习,在问题中成长的新局面。完善的自动测评系统、数据统计显示系统,及时反馈了大量教学信息。

(3)构建“线上”与“线下”、“真实课堂”与“虚拟课堂”协同发展的教学改革新方案,多方位多措施增强学生解决复杂工程问题的能力。

探究式教学法、问题导入、项目驱动、在理论课中设立综合设计仿真实验大作业,已成常态化和制度化,并将大作业作为重要教学环节写入教学大纲,在新出版“模电”教材中,每章都给出若干个大作业命题,如心电图测试仪、雾霾检测仪设计等,并有独立一章介绍设计案例。大作业跨度大、综合性强,涉及多个章节甚至多门课程的知识点,学生可组队,要求利用1-2个月的课余时间完成。学生反映大作业很难但很有趣,很能锻炼人。

(4)将“过程控制”贯穿在整个教学进程中

创建了“重过程、重平时、重实践、重能力”的评价体系,将对学生的考核分散渗透到教学的各个环节中,随堂测试、单元测试、讨论题、作业题、小项目和综合设计仿真大作业等等,都将记录在学生的最终成绩中,建立起了基于能力、贯穿过程控制理念的评价体系。

《电磁场与电磁波》

程简介:

电磁场与电磁波课程的建设继往开来守正创新。1963年毕德显院士编著了《电磁场的理论基础》,用于微波专业、天线与电波传播专业的课程教学。1984年吴万春教授编著了《电磁场理论》,由电子工业出版社出版,用于电磁场与微波技术、通信工程、电子信息工程等专业的“电磁场与电磁波”课程教学。2006年路宏敏教授主编《电磁场与电磁波基础》,入选普通高等教育“十一五”和“十二五”国家级规划教材,用于电子信息工程、通信工程等国家级特色专业“电磁场与电磁波”课程教学。教材建设成效显著。

从毕德显院士讲授“电磁场理论”的军校时期,到吴万春教授、李辑熙教授讲授“电磁场理论基础”的改革开放初期(77级、78级)。虽然课时数从120学时,90学时,60学时,缩减到目前的48学时,但是用心上课,以学生发展为中心,致力于开启学生内在潜力和学习动力,注重知识、能力和素养培养的教学理念始终如一。课程建设历时半个世纪,培养了大批国家栋梁,发展历程深厚。教学团队目前有19位教师,承担本学院“电磁场与电磁波”的教学任务,其中教授7位,博士16位,10位有国外学习经历。

该课程是电子信息类本科生的公共基础课,支撑通信工程、电子信息工程等国家特色专业的课程体系。课程承前启后,构建了学生合理的知识结构,在发展智力、培养能力方面,起着极为重要的作用。通过课程学习,使学生准确、系统的理解电磁场与电磁波的基本概念,熟练掌握描述电磁场与电磁波的基本定理和定律。能够综合应用“场”方法,分析、解决复杂工程问题。培养学生自主学习的意识和能力。

课程建设体会:

在本次“金课”建设中,我们借助学校设立“电磁场与电磁波”公共基础课组的契机,建设一支责任心强,有教学热情和国际视野,科研教学并重,结构合理的优秀教学团队。以“学生”为中心,产出为导向,基于知识、能力、素质有机融合,守正创新,重构课程内容,编著有前沿性、时代性和一定难度的优秀教材。借鉴国内外高校同类课程的先进有效教学方法,结合本校学生和教学资源实际,组织任课教师探索新的教学方法,组织课堂教学。利用现代信息技术手段,探索线下线上混合式教学方法。硬件条件成熟时,探索“分层次教学”方法,以满足不同基础学生的学习需求。创建富有实效性的优秀教学方法。基于现有硬件资源,发挥学生主动性,进行相关实验的设计开发,更新“电磁场与电磁波”课程实验内容。从电子信息领域的相关研究中,针对不同专业,优选适合不同专业的具体工程问题,重建综合型研究性的大作业库。加强学生能力培养。2021年前完成“电磁场与电磁波”课程的MOOC建设工作,上线服务于学生。

《数字信号处理》

课程简介:

经过几代师生40多年的共同努力,我校《数字信号处理》课程在教材建设、实验室建设、理论与实验教学、师资队伍建设诸方面取得了一系列丰硕的成果。我校丁玉美和高西全教授编写的教材《数字信号处理(第二版)》已被国内几十所大学选用,年销售量达36,000多册,并获全国优秀畅销书一等奖;2007年史林教授等在科学出版社出版《数字信号处理》教材。2014年高新波教授和田春娜教授结合数字信号处理研究的前沿技术,在高等教育出版社出版《数字信号处理》。2005年,本课程被评为陕西省精品课程,同年获陕西省优秀教学成果二等奖。同时,针对本课程积极开展双语教学,2008年获得国家级双语教学示范课程立项。面向我校外国留学生开设的全英文课程,2013年获批教育部首批来华留学英语授课品牌课程。2015年获得我校第五届新开发实验及新研制实验设备成果奖,2017年获我校教育教学改革典型案例奖。课程组适应信息时代的新知识和学习观,打造在线精品课程,并获批2018年国家精品在线开放课程。

课程结合新工科的要求,融合线上和线下教学的优势进行改进、充实、提升,重点解决学生运用数字信号处理中的基础理论对电子信息系统设计、信号与信息处理、电磁理论与微波系统工程设计、影像处理与分析等方向中的复杂工程问题和科学问题进行建模,保证模型的准确性,满足工程计算的实际要求,对科学问题提出创新性的解决思路;使学生掌握本门课程内容的发展思路,了解知识点产生的科学方法,引导学生掌握科学研究的规律和方法,培养学生系统化认知的能力、批判性思维和多角度思维的能力,还有严密的逻辑推理能力;构建三全育人的课程思政教育体系。

课程建设体会:

通过该课程的建设,课程改革的思路和举措如下:

(1)优化课程体系

梳理课程知识图谱,去除该课程的前序课程《信号与系统》的内容重叠部分,压缩课程内容,重点讲解本课程的知识要点,并注重理论联系实践,加强前沿探究创新实验设计及基于软件仿真和MyDAQ背包实验的实践教学。课程组老师紧跟数字信号处理研究领域的最新进展,结合各自的科研实践,引领学生了解和实践新技术和新理论,保持课程的先进性。

(2)更新教学理念

在信号与系统的数字化、时-频多角度分析、滤波器设计等理论的贯穿讲解中,使学生掌握本门课程内容的发展思路,了解知识点产生的科学方法,引导学生掌握科学研究的规律和方法,做到浸润式的课程思政。采用探究性教学,引导学生从非正交基、智能化滤波器设计的角度理解压缩感知、卷积神经网络等前沿研究方向,完成有挑战度的课程设计,激发创新能力;培养学生进行创新性研究和解决复杂工程问题的能力。实施实践教学,强调工程理念,采用软件仿真和MyDAQ背包实验的实践教学,理论联系实际促进学生独立思考,达到“知行合一”。

(3)创新教学模式

融合线上线下教学优势,充分利用多样化的习题、考卷、多媒体教案等丰富的教学资源融合多种资源开展多样化教学。建立综合学习过程评价、理论知识掌握评价与实践动手能力评价的评价体系,通过随堂测试、在中国大学慕课平台上的在线测试以及实践性作业的测试多种方式来评估学生的学习效果,以此引导和督促学生对理论知识的掌握和实践能力的提高。


结束语

“金课”建设是我院贯彻落实全国教育大会精神的重要举措,是深化高等教育教学改革、提高高等教育教学质量的重要行动,也是推进课堂革命、打造“金课”课程群的重要内容。我院将在现有成果的基础上,继续加大支持力度,发挥课程组主体作用,落实课程组长负责制,推进以学生为中心的课程改革、教学方式与学习方式变革,持续加强一流学科、一流专业、一流课程的内涵建设。



责任编辑:邓鉴