香槟分校EE专业课程体系及内容简介电赛题解析.ppt

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1、华中科技大学电信系 张林,1,EE专业课程体系及内容简介,华中科技大学 张林,2011.7,伊利诺伊大学厄本那-香槟分校,2,内容,1.我们现存的问题2.伊利诺伊大学香槟分校基本情况3.学习流程4.主干课程5.典型课程内容介绍6.给我们的启示7.电赛与课程设置的关系,华中科技大学电信系 张林,3,1.我们现存的问题,注重知识传授，轻视能力培养 学生解决工程实际问题能力差 理论与实践相脱离 专业基础知识不扎实 学生知识面过窄、过专 学分要求过高，学时数过多，学生没有思考时间,问题不少，如何解决？出路在哪？在原有的框框内打转似乎没有太好的办法借鉴国外先进经验也许是一条出路,华中科技大学电信系 张林

2、,4,2.学校基本情况,USNews本科专业排名,表1 2011年电子与通讯工程专业本科USNews前10名,华中科技大学电信系 张林,5,2.学校基本情况,院系：,电气与计算机工程系（Department of Electrical and Computer Engineering，简称ECE）,本科专业：,电气工程（Electrical Engineering，EE）计算机工程系（Computer Engineering，CompE）,华中科技大学电信系 张林,6,2.学校基本情况,EE专业涵盖7个领域：,微电子学/光电子学，纳米技术 电路 电力及能源系统 生物医学成像，声学 电磁学、光学

3、遥感 信号处理、通信、控制系统 计算系统、网络、软件、算法,专业划分非常宽泛，不分强、弱电。第15学期基本上是专业基础课程，第6学期开始针对不同专业方向进行选择性学习。实际上大部分限选课也都是比较基础的课程，且要求所选课程至少覆盖3个专业方向，以保证有足够宽的知识面。,华中科技大学电信系 张林,7,3.典型学习流程,电气与计算机工程导论,计算系统导论,计算机工程I,数字系统实验,计算机系统工程,模拟信号处理,场与波I,工程应用中的概率方法,半导体器件,电子电路,华中科技大学电信系 张林,8,4.主干课程,ECE110是基础平台课程，然后从两个方向向上延伸。都是非常基础的课程，体现了宽口径、重基

4、础的特点。,华中科技大学电信系 张林,9,4.主干课程,ECE110是基础平台课程，然后从两个方向向上延伸。都是非常基础的课程，体现了宽口径、重基础的特点。,ECE 110 电气与计算机工程导论,ECE 340 半导体器件,华中科技大学电信系 张林,10,5.典型课程内容简介,（1）ECE 110-电气与计算机工程导论,4学分，必修，有随课实验，且实验更重要，第2学期开课先修课程：MATH 221 微积分I教学目标：激发学生对专业学习的兴趣，使他们较早接触到电气元件及它们在系统中的应用，并通过分析和设计提高学生解决问题的技能。,华中科技大学电信系 张林,11,5.典型课程内容简介,（1）ECE

5、 110-电气与计算机工程导论,课程主要内容：,绪论 直流电路 电磁铁，直流电机 二极管、三极管 传感器、反馈和控制 数字逻辑 脉宽调制和通信 基本计算机组成,华中科技大学电信系 张林,12,5.典型课程内容简介,（1）ECE 110-电气与计算机工程导论,实验内容：,Experiment 1-实验台设备 Experiment 2-I-V 特性，KVL/KCL Experiment 3-小车电机 Experiment 4-二极管及二极管电路 Experiment 5-三极管 Experiment 6-简单的导航电路 Experiment 7-调试 Experiment 8-分叉导航 Exper

6、iment 9-脉宽调制 Experiment 10-子电路合成（系统集成）,华中科技大学电信系 张林,13,5.典型课程内容简介,（1）ECE 110-电气与计算机工程导论,特点：,很特别的课程。内容很杂，涉及电路、电磁学、通信、电子学、控制、计算等知识。体现了宽口径，大平台特点。实验和讲课重点放在设计与实现一个自主移动小车的项目上。先实现系统的各个子单元，最后再合成完整的小车系统。使学生对专业基本知识构成和应用有了较深刻的认识，可以大大激发他们学习专业知识的兴趣。MIT也有类似的专业导论课程。对我们来说，实现的难度不小。,华中科技大学电信系 张林,14,华中科技大学电信系 张林,15,5.

7、典型课程内容简介,（2）ECE 190-计算系统导论,4学分，必修，有随课实验，第3学期开课先修课程：ECE 110 电气与计算机工程导论,华中科技大学电信系 张林,16,5.典型课程内容简介,（2）ECE 190-计算系统导论,课程主要内容：,计算机中数的表示 C语言的基本概念 数字电路：门电路，组合逻辑，存储器，时序逻辑，时钟 LC-3（Little Machine 3）微机冯诺曼计算机（最原始的处理器），包含构成实现方式、机器指令、汇编指令、汇编程序设计、I/O基本原理、堆栈 C语言的原理，深入到实现机理，而不仅仅是如何使用C语言 数值计算导论 现代计算机发展新技术简介（发展趋势）配有5

8、个上机实验,华中科技大学电信系 张林,17,特点：,也是非常特别的课程。涉及数字电路、计算机组成原理、C语言三门课程的内容，软、硬件紧密结合，C语言的学习不再“虚”，对计算机的组成原理有了基本了解。是一门高效率的课程。,5.典型课程内容简介,（2）ECE 190-计算系统导论,华中科技大学电信系 张林,18,5.典型课程内容简介,（3）ECE 290-计算机工程 I,3学分，必修，有随课实验，第4学期开课先修课程：ECE 190 计算系统导论,课程主要内容：,信息的表示 开关代数 组合网络分析与设计 时序网络分析与设计 二进制算术运算及算术逻辑单元 计算机组成和机器语言编程 输入输出 控制与设

9、计配有7个硬件描述语言仿真实验,华中科技大学电信系 张林,19,5.典型课程内容简介,（3）ECE 290-计算机工程 I,特点：,大部分内容类似我们数电课内容，但延伸至计算机组成。与ECE190有部分重叠内容，但不同的是重点放在硬件设计上。,华中科技大学电信系 张林,20,5.典型课程内容简介,（4）ECE 385-数字系统实验,2学分，必修，第5学期开课先修课程：ECE 110 电气与计算机工程导论 ECE 290 计算工程 I,华中科技大学电信系 张林,21,5.典型课程内容简介,（4）ECE 385-数字系统实验,课程主要内容：,存储单元 竞争冒险 电路（电气）特性（负载、延时等）简单

10、组合网络（加法器、多路器等）简单时序网络（计数器、移位寄存器等）同步和异步时序机 处理器和控制器 作为控制器使用的微处理器设计,10周每周1个实验和4周的项目设计实验。课程的前半部分使用标准TTL芯片、导线和实验板进行实验，后半部分使用CAD工具和VHDL进行FPGA实验.,华中科技大学电信系 张林,22,5.典型课程内容简介,（4）ECE 385-数字系统实验,特点：,从最基本的触发器实验到最后的设计项目均以数字系统（计算机）为目标，传统的数字电路已融入数字系统中。既有传统硬件实现又有可编程器件实现。,华中科技大学电信系 张林,23,5.典型课程内容简介,（5）ECE 210-模拟信号处理,

11、4学分，必修，有随课实验，第4学期开课先修课程：ECE 110 电气与计算机工程导论,华中科技大学电信系 张林,24,5.典型课程内容简介,（5）ECE 210-模拟信号处理,课程主要内容：,信号和信号处理系统例子 模拟线性时不变系统 电路和线性系统 直流电路分析回顾：KCL、KVL、受控源 电容器和电感器元件 运算放大器电路 通过线性常系数微分方程表征和求解LSI系统 复数和复变量函数 阻抗、相量和正弦稳态 频率响应和多频率电路 傅立叶级数 傅立叶变换,华中科技大学电信系 张林,25,5.典型课程内容简介,（5）ECE 210-模拟信号处理,课程主要内容：,调幅无线接收机 卷积 冲激和冲激响

12、应 采样定理和数字信号处理概述 稳定性 拉斯变换和传递函数 微分方程的拉斯变换求解 微分方程解的通式 有源滤波器设计配有5个实验，包括调幅超外差接收机的实现。,华中科技大学电信系 张林,26,5.典型课程内容简介,（5）ECE 210-模拟信号处理,特点：,是第1门数学特征明显的ECE专业核心课程。以ECE110课程学习的电路分析概念为基础开始课程学习，然后进入到傅立叶和拉普拉斯变换等更抽象的世界。课程的学习很大程度上依赖于数学基础。课程以电路、模电的基本电路和调幅无线接收机的物理系统为依托，完成理论和方法的学习。理论与实际相结合，使信号与系统不再那么抽象。课程内容涉及电路、信号与系统、模电等

13、知识，也是一门效率较高的课程,华中科技大学电信系 张林,27,5.典型课程内容简介,（6）ECE 342-电子电路,3学分，限选，无随课实验，第6学期及以后开课先修课程：ECE 210 模拟信号处理，ECE 340 半导体器件,课程主要内容：,基本电路分析 二极管 三极管 逻辑电路 放大器电路,重点在电路原理设计上，而非版图设计。大部分内容与我们的模电课相近，但包含少量门电路。,特点：,华中科技大学电信系 张林,28,6.给我们的启示,伊利诺伊大学课程设置的特点：,（1）专业入门性的基础课程，不按传统的、知识纵向的逻辑性和系统性构建，而是突破纵向条状分割，按知识的递进层次进行横向联合构建。如E

14、CE110、ECE210、ECE190、ECE290等课程，它们在内容上与传统课程的关系如表2所示。ECE110课程中甚至还涉及电磁学、通信和控制领域的知识。,表2 传统课程与新课程内容上的关系,华中科技大学电信系 张林,29,6.给我们的启示,伊利诺伊大学课程设置的特点：,这样做的好处：,可以减少课程数量 新课程中一门课包含传统的多门课的知识，知识构成不再是单一的、割裂的，而是连通的、综合的，为系统的设计建立了很好的知识架构 使学生很早就对专业产生了具体形象的认识，可以大大激发他们的专业学习兴趣 传统的课程内容在不同的新课程中重复出现，有利于知识的牢固掌握。且每次出现并不是简单地重复，而是有

15、层次的递进。,表2 传统课程与新课程内容上的关系,华中科技大学电信系 张林,30,6.给我们的启示,伊利诺伊大学课程设置的特点：,这样做的不足：,有些知识的学习达不到传统课程内容的深度或广度。如，模电和电路，但数电的情况则相反。,表2 传统课程与新课程内容上的关系,开设后续的限选课进行弥补。如，ECE342 电子电路。,华中科技大学电信系 张林,31,6.给我们的启示,伊利诺伊大学课程设置的特点：,（2）ECE110是大学第2学期的专业导论课，特色鲜明，与我们很多学校泛泛而谈的专业导论课有本质的差别。课程内容覆盖面很广，涉及很宽的知识面。最重要的是配合具体的实验项目，最终要完成一个具有自主移动

16、能力的小车系统。这在目前国内高校是没有的。实际上MIT也有类似的专业导论课程，而且开设了两门。开设这样的导论课难度相当大，弄不好适得其反。,华中科技大学电信系 张林,32,6.给我们的启示,伊利诺伊大学课程设置的特点：,（3）ECE210的课程名称为“模拟信号处理”，内容涉及电路理论、信号与系统、模电知识，数学知识是它的重要前提。与传统的信号与系统课程不同，课程有很强的具体物理系统为支撑，实验中包括最终完成一个调幅超外差无线接收机设计实现。理论与实际相结合，理论不再那么抽象。也是一门高效率的课程，比传统课程省出了不少学时。,华中科技大学电信系 张林,33,6.给我们的启示,伊利诺伊大学课程设置

17、的特点：,（4）ECE190 计算系统导论，内容涉及数电、计算机组成原理、C语言三门传统课程的内容。但既不是传统的C语言课，也不是微机原理，更不是数电课程。C语言内容占比略大，但重点不在语言本身，而是强调计算系统的构成及实现原理，即关注的是计算机实现的本质问题。课程的软、硬件结合紧密，C语言的学习不再“虚”。后续课程ECE290计算机工程 I 则是传统数电课程向计算机组成原理的延伸，更注重计算机的硬件实现。,华中科技大学电信系 张林,34,6.给我们的启示,几点启示：,（1）更注重知识面的宽广度和知识的综合应用能力；（2）更注重解决实际问题的能力；（3）更注重系统级的分析设计能力；（4）使学生

18、更早地对所学专业有清晰的认识；（5）可以明显减少学时。,为解决我们的问题提供了有价值的参考,华中科技大学电信系 张林,35,7.电赛与课程设置的关系,如果借鉴伊利诺伊大学设置我们的课程，至少有以下几点好处：（1）宽广的知识面和知识的综合应用能力符合电赛的目的之一；（2）第2学期后，学生便可进入状态，一课和二课能很好结合；（3）解决实际问题的能力和系统级的分析设计能力与电赛目的吻合度很高。以上也从另一面说明电赛的人才培养方向是正确的。,华中科技大学电信系 张林,36,B题-点光源跟踪系统解析,华中科技大学 张林,2011.7,2010湖北省电赛,华中科技大学电信系 张林,37,我校两队方案简介,

19、华中科技大学电信系 张林,38,成功之处,1、测试结果证明方案是有效的,2、精度保证上能采取一定的硬件、软件措施,3、基本上能考虑到机械部分对精度的影响,信号检测均采取了滤波措施 软件中对数据进行多次采样平均 一队采用了电机分段调速以提高跟踪速度,华中科技大学电信系 张林,39,不足,1、无论是硬件还是软件，在光信号检测和抗干扰方面方法不多，缺乏对信号检测进一步的理论分析。,光敏管感受到光的强弱与哪些因素有关？光敏管对哪些因素的灵敏度更高？哪些因素反映了光源的方位信息？采用什么方法能最有效地检测出光源的方位信息？选用具有什么样特性的光敏管更好？两队均未想到对同一组的2个光敏管信号直接采用差模信号检测，反映出对差模、共模信号的应用能力不够。,华中科技大学电信系 张林,40,不足,2、对光敏元件和其它模拟器件的参数指标在实际应用中的影响和作用关注不够。,3、电信号对精度的影响有考虑，但不清晰，不全面。,管子的最佳工作范围 检测电路的灵敏度分析,华中科技大学电信系 张林,41,谢谢！,欢迎批评指正！,