葉朝輝-電子技術系列課程建設.pdf

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1、電子技術系列課程建設葉朝輝清華大學自動化系2023.11.25目錄一、建設背景二、建設目標三、建設思路五、建設效果四、建設內容一、建設背景1、國家戰略發展新需求 突破卡脖子技術突破卡脖子技術 建設創新型國家建設創新型國家 提高人才培養質量：創新型人才，復合型人才提高人才培養質量：創新型人才，復合型人才2、新工科、新專業需求 新工科：大數據、人工智能、智能制造、新能源等新工科：大數據、人工智能、智能制造、新能源等 傳統工科改造升級：航空航天，電力，核能，機械等傳統工科改造升級：航空航天，電力，核能，機械等3、融合式教學模式新需求 MOOCMOOC、雨課堂等、雨課堂等 虛擬教研室虛擬教研室二、建設

2、目標1、建立滿足不同專業新需求的課程體系 傳統課程體系：傳統課程體系：數理基礎數理基礎電路原理電路原理電子技術基礎電子技術基礎電子技術課程設計電子技術課程設計計算機原理計算機原理專業課專業課 新課程體系：新課程體系：增加通識課程增加通識課程滿足新專業、傳統專業的新需求滿足新專業、傳統專業的新需求二、建設目標2、突出能力培養，提升培養質量 增強增強產教融合產教融合：提高工程實踐能力、創新能力：提高工程實踐能力、創新能力 增強增強交叉融合、通識教育交叉融合、通識教育：培養復合型人才：培養復合型人才 引入引入新技術、新發展新技術、新發展：培養創新思維：培養創新思維3、充分利用融合式教學模式，提高效果

3、，同時輻射其他高校和社會 資源建設：資源建設：MOOCMOOC、課程資源、新形態教材課程資源、新形態教材 雨課堂雨課堂克隆班、虛擬教研室克隆班、虛擬教研室三、建設思路1、緊跟學校改革，優化課程體系 通識通識體系重構優化體系重構優化 基礎課程基礎課程保質保量保質保量 專業課程專業課程提質減量提質減量 設立設立書院書院2、根據專業需求定制課程，因材施教 自動化、電機、工物、智能制造與創意設計自動化、電機、工物、智能制造與創意設計(CDIE)(CDIE)等專業等專業3、采用多元、多樣的教學模式，提高培養質量 融合式教學，翻轉課堂融合式教學，翻轉課堂 新形態教材、新教材新形態教材、新教材 產教融合，與

4、專業交叉融合產教融合，與專業交叉融合四、建設內容1、課程體系 工物系、書院等 所有專業 自動化，電機，CDIE等 自動化 其它電類和非電類實踐課現代電子系統設計課程設計部分電類基礎課模電數電部分非電類基礎課模電數電通識課無處不在的電子技術四、建設內容2、模擬電子技術基礎建設 根據專業需求，定制課程，因材施教根據專業需求，定制課程，因材施教 大班融合式教學大班融合式教學 小班翻轉課堂小班翻轉課堂 理論和實驗融合為一門課程（電類）理論和實驗融合為一門課程（電類）電路原理、模電融合為一門課程（非電類）電路原理、模電融合為一門課程（非電類）填補國內空白填補國內空白 介紹介紹自己的科研項目自己的科研項目

5、、現代創新的技術現代創新的技術，鼓勵創新鼓勵創新 引入新技術，產教融合，培養實踐、研究和創新能力引入新技術，產教融合，培養實踐、研究和創新能力 將集成電路應用將集成電路應用、設計和制造技術引入課程設計和制造技術引入課程，培養滿足國家戰略需求的交叉學科創新人才培養滿足國家戰略需求的交叉學科創新人才向國內知名模向國內知名模擬集成電路設計擬集成電路設計企業學習企業學習模擬模擬 IC IC 應用、應用、設計和制造教學設計和制造教學清華大學集成電清華大學集成電路學院、路學院、國產國產EDAEDA廠商廠商合作合作與國際知名半導與國際知名半導體廠商體廠商TITI合作合作確定教學內容確定教學內容設計實驗設計實

6、驗學生用仿真和設計版圖學生用仿真和設計版圖學生感想：學生感想：a.a.這個實驗讓我們設計版圖，這個實驗讓我們設計版圖，進入了一個進入了一個新的領域，開拓了視野，豐富了電子技新的領域，開拓了視野，豐富了電子技術知識術知識。b.b.讓我初步領略到讓我初步領略到設計軟件的強大設計軟件的強大之處，之處，同時也感受到同時也感受到設計集成電路的艱辛設計集成電路的艱辛，簡，簡單的實驗也足夠讓我單的實驗也足夠讓我一窺集成電路世界一窺集成電路世界。引入新技術，產教融合，培養實踐、研究和創新能力引入新技術，產教融合，培養實踐、研究和創新能力 將集成電路應用將集成電路應用、設計和制造技術引入課程設計和制造技術引入課

7、程，培養滿足國家戰略需求的交叉學科創新人才培養滿足國家戰略需求的交叉學科創新人才將先進的模擬集成電路將先進的模擬集成電路芯片芯片引入教學引入教學，提供了提供了十多十多個創新實驗樣例個創新實驗樣例、幾十個仿真樣例幾十個仿真樣例，學生學生則則通過通過綜合綜合研究研究論文作業論文作業，自主選題自主選題、自主研究自主研究、自主創新自主創新。引入新技術，產教融合，培養實踐、研究和創新能力引入新技術，產教融合，培養實踐、研究和創新能力學生作品學生作品1 1：模擬神經網絡：模擬神經網絡學生作品學生作品2 2：心形信號發生器心形信號發生器學生作品學生作品3 3：心電信號測量電路：心電信號測量電路學生作品學生作

8、品4 4：簡易電子琴：簡易電子琴學生自主完成的創新作品學生自主完成的創新作品針對不同專業特點進行針對不同專業特點進行因材施教因材施教，利用利用MOOCMOOC、雨課堂、雨課堂為學為學生提供生提供多種教學資源和多種教學資源和自主開放自主開放的學習方式。的學習方式。融合式教學提高教學質量融合式教學提高教學質量雨課堂資源雨課堂資源自測題示例自測題示例學習指導示例學習指導示例修訂內修訂內容容講解講解視頻視頻拓展拓展習題習題模擬模擬試卷試卷EDAEDA應用應用拓展拓展內容內容思政思政資源資源 模擬第六版新形態教材模擬第六版新形態教材四、建設內容2、現代電子系統設計建設 根據專業需求，將電子設計和計算機原

9、理合為一門課程根據專業需求，將電子設計和計算機原理合為一門課程 將新的可編程片上系統將新的可編程片上系統PSoCPSoC、FPGAFPGA-SOPCSOPC引入教學引入教學 將新的將新的RISCRISC-V V軟核微處理器引入教學軟核微處理器引入教學 產教融合，學科交叉融合產教融合，學科交叉融合 課內課外結合課內課外結合 培養綜合設計和創新能力培養綜合設計和創新能力四、建設內容2、現代電子系統設計建設 內容：內容：微處理器和微處理器和SoCSoC基本知識、電子系統設計方法；基本知識、電子系統設計方法；四個層次的實驗：基礎、提高、綜合、創新，循序四個層次的實驗：基礎、提高、綜合、創新，循序漸進掌

10、握知識，培養能力；漸進掌握知識，培養能力；綜合創新實驗：測量、通信、控制、智能系統。綜合創新實驗：測量、通信、控制、智能系統。PSoCPSoCFPGAFPGA-SOPCSOPC十幾種十幾種模擬集模擬集成電路成電路多類顯多類顯示和執示和執行模塊行模塊多種通多種通信模塊信模塊十幾種十幾種傳感器傳感器模塊模塊2、現代電子系統設計建設無線手寫識別筆無線手寫識別筆獲清華挑戰杯獲清華挑戰杯一等獎一等獎CypressCypress創新競賽創新競賽第三名第三名無鍵盤的無線輸入設備無鍵盤的無線輸入設備獲清華挑戰杯獲清華挑戰杯二等獎二等獎CypressCypress創新競賽創新競賽第一名第一名無線燈光遠程控制無線

11、燈光遠程控制獲清華挑戰杯獲清華挑戰杯一等獎一等獎北京市挑戰杯北京市挑戰杯三等獎三等獎教材建設教材建設四、建設內容3、通識課程建設 無處不在的電子技術理念理念：無專業門檻，有學理深度：無專業門檻，有學理深度目標目標：培養學生對電子技術的興趣，跨學科的學習能：培養學生對電子技術的興趣，跨學科的學習能力和思維，工程思維、系統力和思維，工程思維、系統思維和思維和創新創新思維，以及實思維，以及實踐能力和創新能力。踐能力和創新能力。特色特色：凝練內容（融合電路、電子技術、微處理器、：凝練內容（融合電路、電子技術、微處理器、系統設計等知識），點面結合，案例牽引，加強實踐，系統設計等知識），點面結合，案例牽引

12、，加強實踐，交叉融合。交叉融合。四、建設內容3、通識課程建設 無處不在的電子技術內容內容：課程以歷史、應用、系統、元件、電路為主課程以歷史、應用、系統、元件、電路為主線展開，由淺入深，由易到難。線展開，由淺入深，由易到難。模式模式：通過：通過研討、自測、實驗、參觀研討、自測、實驗、參觀、培訓等、培訓等環節，環節，適當融入自學、寫作調查報告等，建立科學合理的適當融入自學、寫作調查報告等，建立科學合理的評價方式及反饋機制。評價方式及反饋機制。27講課講課自測自測知識知識思維訓練思維訓練實驗實驗培訓培訓能力能力拓展拓展能力能力培養培養調研報告調研報告應用、能力應用、能力自學自學參觀參觀寬寬新新深深拓

13、拓展展點面結合點面結合案例牽引案例牽引工程思維工程思維創新思維創新思維系統思維系統思維實踐能力實踐能力創新能力創新能力 教學評估教學評估：近近5 5年年來授課教師共來授課教師共8 8次次位于全校位于全校前前5 5%，獲得聽課獲得聽課專家和學生的專家和學生的一致好評一致好評，學生反映收獲非常大學生反映收獲非常大。20202020春教學評估春教學評估20212021春教學評估春教學評估20222022春教學評估春教學評估五、建設效果 MOOCMOOC課程選課人數超過了課程選課人數超過了2020萬萬；資源共享課程資源共享課程選課人數超過了選課人數超過了1010萬萬；模擬電子技術模擬電子技術基礎基礎第

14、第1 1-5 5版被全國版被全國近近600600所所學校選用，學校選用，發行量發行量近近500500萬萬冊。冊。模擬電子技術理論與實踐電子版在全國大學生電子模擬電子技術理論與實踐電子版在全國大學生電子設計競賽網站免費發布設計競賽網站免費發布，一年內使用一年內使用量超過量超過3 3萬萬次次；20212021-20232023年春季開設融合式教學年春季開設融合式教學教師進修教師進修克隆克隆班班（清華（清華在線辦承辦，免費）在線辦承辦，免費）。教育部第一批虛擬教研室：教育部第一批虛擬教研室：100100多所學校，多所學校，200200多教師多教師 在全國發揮重要的輻射作用在全國發揮重要的輻射作用謝謝大家