探索与创新：电子工程专业研究与改革

电子工程专业课程体系研究

徐劲松　徐金甫　严迎建

(信息工程大学电子技术学院三系，河南郑州450004)

摘　要　本文从人才培养的角度分析了电子工程专业学员应具备的知识结构、专业技能，并结合国内知名院校相关专业的课程设置，剖析了目前课程设置存在的优缺点，并在现有的基础上提出了相应的改进方法。

关键词　专业课程体系;电子工程专业;人才培养

一、引言

信息安全学科是我院的重点学科，内容涉及密码、网络等诸多方面，其中密码是信息安全的核心。随着微电子技术的发展，密码芯片作为密码实现的重要载体，其设计、开发、应用得到了广泛的关注。以此为背景，我院于2001年开设了电子工程专业，该专业以培养适应时代发展的，从事密码芯片开发、使用、维护与管理的高级工程技术人才为专业的目标。在专业知识结构上，应系统掌握电子技术、计算机技术等专业基础理论和知识;掌握专用集成电路、数字系统和密码学等专业理论和知识，了解微电子技术的发展前沿和趋势。在专业技能上，应具有掌握专用集成电路设计和密码专用芯片设计等基本技能，具有从事本专业实际工作和科学研究的初步能力。研究专业课程体系对于加强人才培养，深化教育改革，突出我院电子工程专业的专业方向，体现学院特色有十分重要的意义。

二、国内知名高校相关专业情况

电子工程专业主要是培养集成电路和数字系统设计和应用方面的人才。分析研究其他高校相关专业的培养目标、课程设置，对于搭建我们电子工程专业的专业基础课平台和专业课平台，很有参考意义。

(一)清华大学电子工程专业

清华大学电子工程系在专业基础课程方面，建立了多门课程组成的基础知识平台系列，这些系列是:计算机系列、电子技术系列、电磁场与波系列、信号与系统系列、光电子工程系列、网络系列等。专业主要内容以电路与系统、信号与信息处理、电磁场与微波等理论为基础，研究各种信息如语音、文字、图像、遥感信息等的处理、交换及无线、电缆、光缆等的传输，在此基础上研究和发展各种电子与信息系统。

(二)复旦大学微电子专业

复旦大学微电子专业的培养目标是:具有坚实的数理基础，能掌握微电子学领域所必需的半导体物理、器件与工艺的基础理论和实践技能;掌握各种新型器件的结构及大规模集成电路设计方法与制造工艺;熟悉电子技术与电子计算机技术，了解本学科发展的新成就，有较强的科学研究和一定的解决实际问题的能力。学员毕业后可在微电子学领域及相关的交叉学科领域工作。主要课程有:模拟与数字电路、微机原理与应用、软件技术基础、半导体物理、半导体材料、半导体器件原理、集成电路工艺原理、集成电路设计原理、微电子工艺实验及微电子器件测试实验。

(三)上海交通大学电子科学与技术专业

该专业的培养目标是:培养基础坚实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应电子信息技术发展需要、德智体美全面发展的高层次、高质量、高水平人才。专业基本要求是:掌握本专业的基本理论、基本技能与方法及相关专业的基础知识，具有合理的知识结构和宽厚的知识面;具有综合应用的能力和创新精神，分析问题、解决问题的能力和竞争意识，具有IC设计、测试、芯片解剖分析等方面的能力，一定的社会活动能力。主干课程有:基本电路理论、信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术、半导体器件基础、通信基本电路、超大规模集成电路设计基础、微机原理及接口技术、集成电路工艺原理及实验、电子线路计算机辅助设计。

三、当前专业课程体系分析(www.xing528.com)

通过与其他高校相关专业的比较，虽然我们的电子工程专业接近于其他高校的电子类专业和微电子类专业，但与他们的电子类专业和微电子类专业还有所不同。其他高校的电子类专业很少学习专用集成电路设计方面的理论和技术。其他高校的微电子类专业虽然偏向集成电路，但微电子专业内涵比较丰富，还包括集成电路工艺和集成电路材料等，我们的电子工程专业主要学习微电子学中的集成电路设计部分。所以说，我们的电子工程专业的课程设置应该介于国内其他高校的电子类专业和微电子类专业之间。

我院电子工程专业课程体系是以2005年制定的人才培养方案为基础来设置的，尽管与国内高校相关专业的名字不尽相同，如“电子信息工程”、“电子科学与技术”等，但在课程体系的设置上还是有若干相同之处:

(1)专业基础课设置基本相同。主要包括电子技术基础课程(电路分析、数字电路、模拟电路)、信号处理与传输类课程(信号与系统、数字信号处理、通信原理)、微机原理与接口技术等。这部分课程基本包含在我们电子工程专业的专业基础课设置当中。

(2)专业课都是根据培养目标设置的。不同的培养目标的设定决定了不同的专业课设置，各有偏向。因为我们主要是培养专用集成电路设计和数字系统设计方面的人才，我们电子工程专业的专业课设置和其他院校的专业课程有较大的区别。

(3)专业方向比较明确。我院的电子工程专业培养方向比较集中，主要体现在密码芯片的开发、使用、维护与管理等方面。其他院校相关专业则有多个方向，不同方向的区别在于专业选修课的不同。因此，他们的专业选修课比较多，所占的学分也较多。

从前期学员学习知识、掌握技能的情况来看，当前的课程设置有其合理的地方。通过课程学习，学员的知识水平达到了预期的目标，学员的专业业务能力和素质在电子设计竞赛、学员优秀科技论文评选等活动中得到体现。但是目前的专业课程是根据培养方案2005年制定的人才培养方案来设置的，随着教育改革的深入，有些地方已经不适应专业的发展，距离“厚基础、宽口径、强能力、高素质”人才培养目标有较大差距。主要表现在以下几个方面:

(1)学员动手实践能力、综合应用能力较弱。从电子设计竞赛培训、毕业设计等活动中，可以感觉到，学员的编程能力、电路设计和调试能力明显不如地方知名高校相关专业的学生，对指导教员的依赖比较大。这主要是由于理论教学学时偏多，实践教学学时偏少，实践教学体系不够完善。也与第二课堂活动欠缺、实验课教学方法有待改进有关。

(2)学员知识面较窄，达不到“宽口径”的要求。和其他高校相比，我院开设的专业选修课比较少，不能兼顾学员对不同兴趣和专业方向的适应性。这主要和专业方向比较单一有关，我院电子工程专业培养方向偏重于密码芯片的开发、使用、维护与管理，开设的课程内容相对集中，目前已开设的课程大部分是专用集成电路设计方面的理论和技术等方面的内容，其他专业方向的课程开设得比较少。

四、电子工程专业课程设置

根据以往专业课程设置的经验，以及对存在问题的分析，从专业发展需要的角度，结合本院特色，我院培养的电子工程专业学员应具备以下三方面的理论与技术:数字电路和系统设计方面的理论与技术、专用集成电路设计方面的理论和技术、密码芯片设计的理论与技术。以此为出发点来制定专业基础课和专业课课程体系。

在专业基础课方面，可以基本保持原有的课程设置不变，在此基础上做适当调整。密码芯片基本上属于数字集成电路，只有掌握了数字电路、微机原理、接口技术、嵌入式系统设计等方面的知识，具有深厚的硬件功底，才能设计出数字电路和系统。如果不掌握数字电路和数字系统设计的基础理论与技术，是不可能设计出高质量的专用集成电路的。专业基础课包括“电路分析基础”、“模拟电路”、“数字电路”、“计算机原理与微机”、“总线接口技术”等。为了使学员了解其他相关领域的知识，设置了“嵌入式系统原理及应用”、“DSP原理及应用”等选修课。

在专业课方面，保持原有课程，增加其他专业方向的选修课。专用集成电路设计方面的理论和技术包括微电子学基础、集成电路设计方法学、电子设计自动化及其工具等。其中集成电路设计方法学、电子设计自动化等方面的内容设置了“硬件描述语言”、“可编程ASIC原理及应用”、“专用集成电路设计”等课程。此外，为了突出学院特色，学员除了掌握专用集成电路设计的一般知识以外，还应掌握密码学理论和密码芯片设计技术，为此设置了“密码学”、“密码芯片设计基础”等课程。而微电子基础包括半导体物理、半导体器件物理、大规模集成电路基础、半导体工艺等。许多地方大学的微电子专业通常把这几部分内容单独设课。我院的电子工程专业不同于地方大学的微电子专业，没必要也不可能让学员学到那样的深度，我们就把它们合在一门课中，称为“微电子学概论”。

在动手实践能力、综合应用能力的培养方面，采取了加大实践教学的比重，建立一体化实践教学体系，强化实践教学环节衔接等措施。统筹安排各门课程实验、电子设计竞赛、毕业设计等实践环节，注重各个实践环节的能力培养及其衔接关系，开放实验室，强化教学与实践的接轨，建立由点至面、由专业基础至综合、由虚拟实验至实际动手安装调试，最后到设计创新的系统化实践教学体系。另外还开展了丰富多彩的第二课堂活动，配合第二课堂活动的开展，完善了实验室开放制度，增加了实验室开放时间，为学员提供了良好的开发平台与实践环境。既保证绝大多数学员综合动手能力的培养，又能满足优秀学员设计创新的要求。

五、结束语

人才培养需要合理的课程设置，本文结合其他院校相关专业的课程设置，分析了当前课程设置存在的问题，并在现有的基础上进行了改进，对于加强人才培养，深化教育改革，突出我院电子工程专业的专业方向，体现学院特色有重要意义。