香槟分校EE专业课程体系及内容简介电赛题解析PPT课件

1、EE专业课程体系及内容简介专业课程体系及内容简介 华中科技大学华中科技大学 张林张林2019.7伊利诺伊大学厄本那伊利诺伊大学厄本那 - - 香槟分香槟分校校内容内容1. 1. 我们现存的问题我们现存的问题2. 2. 伊利诺伊大学香槟分校根本情况伊利诺伊大学香槟分校根本情况3. 3. 学习流程学习流程4. 4. 主干课程主干课程5. 5. 典型课程内容引见典型课程内容引见6. 6. 给我们的启示给我们的启示7. 7. 电赛与课程设置的关系电赛与课程设置的关系1. 我们现存的问题我们现存的问题 注重知识教授，轻视才干培育注重知识教授，轻视才干培育 学生处理工程实践问题

2、才干差学生处理工程实践问题才干差 实际与实际相脱离实际与实际相脱离 专业根底知识不扎实专业根底知识不扎实 学生知识面过窄、过专学生知识面过窄、过专 学分要求过高，学时数过多，学生没有思索时间学分要求过高，学时数过多，学生没有思索时间问题不少，如何处理？出路在哪？问题不少，如何处理？出路在哪？在原有的框框内打转似乎没有太好的方法在原有的框框内打转似乎没有太好的方法自创国外先进阅历也许是一条出路自创国外先进阅历也许是一条出路2. 学校根本情况学校根本情况USNewsUSNews本科专业排名本科专业排名表表1 2019年电子与通讯工程专业本科年电子与通讯工程专业本科USNews前前10名名学校学校电

3、气电气/电子电子/通讯通讯专业排名专业排名综合排名综合排名本科在校生人数约本科在校生人数约麻省理工学院麻省理工学院170.41万万斯坦福大学斯坦福大学250.66万万伊利诺伊大学厄本那伊利诺伊大学厄本那-香槟分校香槟分校3473万万加州大学伯克利分校加州大学伯克利分校4222.5万万佐治亚理工学院佐治亚理工学院5351.4万万密西根大学密西根大学-安娜堡分校安娜堡分校6292.6万万康乃尔大学康乃尔大学8151.4万万普渡大学西拉法叶校区普渡大学西拉法叶校区9563.1万万2. 学校根本情况学校根本情况院系：院系：电气与计算机工程系电气与计算机工程系Department of Electric

4、al and Computer Engineering，简称简称ECE本科专业：本科专业：电气工程电气工程Electrical Engineering，EE计算机工程系计算机工程系Computer Engineering，CompE2. 学校根本情况学校根本情况EE专业涵盖专业涵盖7个领域：个领域： 微电子学微电子学/光电子学，纳米技术光电子学，纳米技术 电路电路 电力及能源系统电力及能源系统 生物医学成像，声学生物医学成像，声学 电磁学、光学遥感电磁学、光学遥感 信号处置、通讯、控制系统信号处置、通讯、控制系统 计算系统、网络、软件、算法计算系统、网络、软件、算法 专业划分非常广泛，不分强、

5、弱电。第专业划分非常广泛，不分强、弱电。第15学期根本上是专学期根本上是专业根底课程，第业根底课程，第6学期开场针对不同专业方向进展选择性学习。学期开场针对不同专业方向进展选择性学习。 实践上大部分限选课也都是比较根底的课程，且要求所选课实践上大部分限选课也都是比较根底的课程，且要求所选课程至少覆盖程至少覆盖3个专业方向，以保证有足够宽的知识面。个专业方向，以保证有足够宽的知识面。3. 典型学习流程典型学习流程电气与计电气与计算机工程算机工程导论导论计算系计算系统导论统导论计算机计算机工程工程I数字系数字系统实验统实验计算机系计算机系统工程统工程模拟信模拟信号处置号处置场与波场与波I工程运用中

6、的概率方法工程运用中的概率方法半导体器件半导体器件电子电路电子电路4. 主干课程主干课程 ECE110是根底平台课程，然后从两个方向向上延伸。都是是根底平台课程，然后从两个方向向上延伸。都是非常根底的课程，表达了宽口径、重根底的特点。非常根底的课程，表达了宽口径、重根底的特点。4. 主干课程主干课程 ECE110是根底平台课程，然后从两个方向向上延伸。都是是根底平台课程，然后从两个方向向上延伸。都是非常根底的课程，表达了宽口径、重根底的特点。非常根底的课程，表达了宽口径、重根底的特点。ECE 110 电气与计算机工程导论电气与计算机工程导论ECE 190 计算系统导论计算系统导论ECE 290

7、 计算机工程计算机工程 IECE 385 数字系统实验数字系统实验ECE 391 计算机系统工程计算机系统工程ECE 210 模拟信号处置模拟信号处置ECE 310数字信号处置数字信号处置ECE 330功率电路与电机功率电路与电机ECE 329场与波场与波IECE 342 电子电路电子电路ECE 340 半半导体器件导体器件ECE 313 工程运用工程运用中的概率方法中的概率方法5. 典型课程内容简介典型课程内容简介1ECE 110 - 电气与计算机工程导论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，第学分，必修，有随课实验，且实验更重要，第2学期开课学期开课先修课程：先修课程

8、：MATH 221 微积分微积分I教学目的：教学目的： 激发学生对专业学习的兴趣，使他们较早接触到电气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运用，并经过分析和设计提高学生元件及它们在系统中的运用，并经过分析和设计提高学生处理问题的技艺。处理问题的技艺。5. 典型课程内容简介典型课程内容简介1ECE 110 - 电气与计算机工程导论电气与计算机工程导论课程主要内容：课程主要内容： 绪论绪论 直流电路直流电路 电磁铁，直流电机电磁铁，直流电机 二极管、三极管二极管、三极管 传感器、反响和控制传感器、反响和控制 数字逻辑数字逻辑 脉宽调制和通讯脉宽调制和通讯 根本计算机组

9、成根本计算机组成5. 典型课程内容简介典型课程内容简介1ECE 110 - 电气与计算机工程导论电气与计算机工程导论实验内容：实验内容： Experiment 1 - 实验台设备实验台设备 Experiment 2 - I-V 特性，特性，KVL/KCL Experiment 3 - 小车电机小车电机 Experiment 4 - 二极管及二极管电路二极管及二极管电路 Experiment 5 - 三极管三极管 Experiment 6 - 简单的导航电路简单的导航电路 Experiment 7 - 调试调试 Experiment 8 - 分叉导航分叉导航 Experiment 9 - 脉宽调

10、制脉宽调制 Experiment 10 - 子电路合成系统集成子电路合成系统集成5. 典型课程内容简介典型课程内容简介1ECE 110 - 电气与计算机工程导论电气与计算机工程导论特点：特点： 很特别的课程。内容很杂，涉及电路、电磁学、通讯、电子很特别的课程。内容很杂，涉及电路、电磁学、通讯、电子学、控制、计算等知识。表达了宽口径，大平台特点。学、控制、计算等知识。表达了宽口径，大平台特点。 实验和讲课重点放在设计与实现一个自主挪动小车的工程上。实验和讲课重点放在设计与实现一个自主挪动小车的工程上。先实现系统的各个子单元，最后再合成完好的小车系统。先实现系统的各个子单元，最后再合成完好的小车系

11、统。 使学生对专业根本知识构成和运用有了较深化的认识，可以使学生对专业根本知识构成和运用有了较深化的认识，可以大大激发他们学习专业知识的兴趣。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也有类似的专业导论课程。程。 对我们来说，实现的难度不小。对我们来说，实现的难度不小。5. 典型课程内容简介典型课程内容简介2ECE 190 - 计算系统导论计算系统导论4学分，必修，有随课实验，第学分，必修，有随课实验，第3学期开课学期开课先修课程：先修课程：ECE 110 电气与计算机工程导论电气与计算机工程导论5. 典型课程内容简介典型课程内容简介2ECE 190 - 计算系统导论计算系统导

12、论课程主要内容：课程主要内容： 计算机中数的表示计算机中数的表示 C言语的根本概念言语的根本概念 数字电路：门电路，组合逻辑，存储器，时序逻辑，时钟数字电路：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置微机冯诺曼计算机最原始的处置器，包含构成实现方式、机器指令、汇编指令、汇编程序设计、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根本原理、堆栈根本原理、堆栈 C言语的原理，深化到实现机理，而不仅仅是如何运用言语的原理，深化到实现机理，而不仅仅是如何运用C言语言语 数值计算导论数值计算导论 现代计算机开展新技术

13、简介开展趋势现代计算机开展新技术简介开展趋势配有配有5个上机实验个上机实验特点：特点： 也是非常特别的课程。涉及数字电路、计算机组成原也是非常特别的课程。涉及数字电路、计算机组成原理、理、C言语三门课程的内容，软、硬件严密结合，言语三门课程的内容，软、硬件严密结合，C言语的言语的学习不再学习不再“虚，对计算机的组成原理有了根本了解。虚，对计算机的组成原理有了根本了解。 是一门高效率的课程。是一门高效率的课程。5. 典型课程内容简介典型课程内容简介2ECE 190 - 计算系统导论计算系统导论5. 典型课程内容简介典型课程内容简介3ECE 290 - 计算机工程计算机工程 I3学分，必修，有随课

14、实验，第学分，必修，有随课实验，第4学期开课学期开课先修课程：先修课程：ECE 190 计算系统导论计算系统导论课程主要内容：课程主要内容： 信息的表示信息的表示 开关代数开关代数 组合网络分析与设计组合网络分析与设计 时序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二进制算术运算及算术逻辑单元 计算机组成和机器言语编程计算机组成和机器言语编程 输入输出输入输出 控制与设计控制与设计配有配有7个硬件描画言语仿真实验个硬件描画言语仿真实验5. 典型课程内容简介典型课程内容简介3ECE 290 - 计算机工程计算机工程 I特点：特点： 大部分内容类似我们数电课内容，但延伸至计算机

15、组大部分内容类似我们数电课内容，但延伸至计算机组成。与成。与ECE190有部分重叠内容，但不同的是重点放在硬件有部分重叠内容，但不同的是重点放在硬件设计上。设计上。 5. 典型课程内容简介典型课程内容简介4ECE 385 - 数字系统实验数字系统实验2学分，必修，第学分，必修，第5学期开课学期开课先修课程：先修课程：ECE 110 电气与计算机工程导论电气与计算机工程导论 ECE 290 计算工程计算工程 I5. 典型课程内容简介典型课程内容简介4ECE 385 - 数字系统实验数字系统实验课程主要内容：课程主要内容： 存储单元存储单元 竞争冒险竞争冒险 电路电气特性负载、延时等电路电气特性负

16、载、延时等 简单组合网络加法器、多路器等简单组合网络加法器、多路器等 简单时序网络计数器、移位存放器等简单时序网络计数器、移位存放器等 同步和异步时序机同步和异步时序机 处置器和控制器处置器和控制器 作为控制器运用的微处置器设计作为控制器运用的微处置器设计 10周每周周每周1个实验和个实验和4周的工程设计实验。课程的前半部分运用规周的工程设计实验。课程的前半部分运用规范范TTL芯片、导线和实验板进展实验，后半部分运用芯片、导线和实验板进展实验，后半部分运用CAD工具和工具和VHDL进展进展FPGA实验实验.5. 典型课程内容简介典型课程内容简介4ECE 385 - 数字系统实验数字系统实验特点

17、：特点： 从最根本的触发器实验到最后的设计工程均以数字系从最根本的触发器实验到最后的设计工程均以数字系统计算机为目的，传统的数字电路已融入数字系统中。统计算机为目的，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。既有传统硬件实现又有可编程器件实现。 5. 典型课程内容简介典型课程内容简介5ECE 210 - 模拟信号处置模拟信号处置4学分，必修，有随课实验，第学分，必修，有随课实验，第4学期开课学期开课先修课程：先修课程：ECE 110 电气与计算机工程导论电气与计算机工程导论5. 典型课程内容简介典型课程内容简介5ECE 210 - 模拟信号处置模拟信号处置课程主要内

18、容：课程主要内容： 信号和信号处置系统例子信号和信号处置系统例子 模拟线性时不变系统模拟线性时不变系统 电路和线性系统电路和线性系统 直流电路分析回想：直流电路分析回想：KCL、KVL、受控源、受控源 电容器和电感器元件电容器和电感器元件 运算放大器电路运算放大器电路 经过线性常系数微分方程表征和求解经过线性常系数微分方程表征和求解LSI系统系统 复数和复变量函数复数和复变量函数 阻抗、相量和正弦稳态阻抗、相量和正弦稳态 频率呼应和多频率电路频率呼应和多频率电路 傅立叶级数傅立叶级数 傅立叶变换傅立叶变换5. 典型课程内容简介典型课程内容简介5ECE 210 - 模拟信号处置模拟信号处置课程主

19、要内容：课程主要内容： 调幅无线接纳机调幅无线接纳机 卷积卷积 冲激和冲激呼应冲激和冲激呼应 采样定理和数字信号处置概述采样定理和数字信号处置概述 稳定性稳定性 拉斯变换和传送函数拉斯变换和传送函数 微分方程的拉斯变换求解微分方程的拉斯变换求解 微分方程解的通式微分方程解的通式 有源滤波器设计有源滤波器设计配有配有5个实验，包括调幅超外差接纳机的实现。个实验，包括调幅超外差接纳机的实现。5. 典型课程内容简介典型课程内容简介5ECE 210 - 模拟信号处置模拟信号处置特点：特点： 是第是第1门数学特征明显的门数学特征明显的ECE专业中心课程。以专业中心课程。以ECE110课程学习的课程学习的

20、电路分析概念为根底开场课程学习，然后进入到傅立叶和拉普拉斯变换电路分析概念为根底开场课程学习，然后进入到傅立叶和拉普拉斯变换等更笼统的世界。课程的学习很大程度上依赖于数学根底。等更笼统的世界。课程的学习很大程度上依赖于数学根底。 课程以电路、模电的根本电路和调幅无线接纳机的物理系统为依托，课程以电路、模电的根本电路和调幅无线接纳机的物理系统为依托，完成实际和方法的学习。实际与实践相结合，使信号与系统不再那么笼完成实际和方法的学习。实际与实践相结合，使信号与系统不再那么笼统。统。 课程内容涉及电路、信号与系统、模电等知识，也是一门效率较高课程内容涉及电路、信号与系统、模电等知识，也是一门效率较高

21、的课程的课程 5. 典型课程内容简介典型课程内容简介6ECE 342 - 电子电路电子电路3学分，限选，无随课实验，第学分，限选，无随课实验，第6学期及以后开课学期及以后开课先修课程：先修课程：ECE 210 模拟信号处置，模拟信号处置，ECE 340 半导体器件半导体器件课程主要内容：课程主要内容： 根本电路分析根本电路分析 二极管二极管 三极管三极管 逻辑电路逻辑电路 放大器电路放大器电路 重点在电路原理设计上，而非幅员设计。大部分内容与我们的模重点在电路原理设计上，而非幅员设计。大部分内容与我们的模电课相近，但包含少量门电路。电课相近，但包含少量门电路。特点：特点：6. 给我们的启示给我

22、们的启示伊利诺伊大学课程设置的特点：伊利诺伊大学课程设置的特点： 1专业入门性的根底课程，不按传统的、知识纵向的逻辑专业入门性的根底课程，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展横向结合构建。如展横向结合构建。如ECE110、ECE210、ECE190、ECE290等课等课程，它们在内容上与传统课程的关系如表程，它们在内容上与传统课程的关系如表2所示。所示。ECE110课程中课程中甚至还涉及电磁学、通讯和控制领域的知识。甚至还涉及电磁学、通讯和控制领域的知识。表表2 传统课程与新课传统课程与新课

23、程内容上的关系程内容上的关系ECE110ECE210ECE190ECE290电路电路 模电模电 信号与系统信号与系统 数电数电 微机原理微机原理 C语言语言 6. 给我们的启示给我们的启示伊利诺伊大学课程设置的特点：伊利诺伊大学课程设置的特点：这样做的益处：这样做的益处： 可以减少课程数量可以减少课程数量 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的知识架构 使学生很早就对专业产生了详细笼统的认识，可以大大激

24、发他使学生很早就对专业产生了详细笼统的认识，可以大大激发他们的专业学习兴趣们的专业学习兴趣 传统的课程内容在不同的新课程中反复出现，有利于知识的结传统的课程内容在不同的新课程中反复出现，有利于知识的结实掌握。且每次出现并不是简单地反复，而是有层次的递进。实掌握。且每次出现并不是简单地反复，而是有层次的递进。ECE110ECE210ECE190ECE290电路电路 模电模电 信号与系统信号与系统 数电数电 微机原理微机原理 C语言语言 表表2 传统课程与新课程内容上的关系传统课程与新课程内容上的关系6. 给我们的启示给我们的启示伊利诺伊大学课程设置的特点：伊利诺伊大学课程设置的特点：这样做的缺乏

25、：这样做的缺乏：有些知识的学习达不到传统课程内容的深度或广度。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，但数电的情况那么相反。如，模电和电路，但数电的情况那么相反。ECE110ECE210ECE190ECE290电路电路 模电模电 信号与系统信号与系统 数电数电 微机原理微机原理 C语言语言 表表2 传统课程与新课程内容上的关系传统课程与新课程内容上的关系开设后续的限选课进展弥补。如，开设后续的限选课进展弥补。如，ECE342 电子电路。电子电路。6. 给我们的启示给我们的启示伊利诺伊大学课程设置的特点：伊利诺伊大学课程设置的特点： 2ECE110是大学第是大学第2学期的

26、专业导论课，特征鲜明，与我学期的专业导论课，特征鲜明，与我们很多学校泛泛而谈的专业导论课有本质的差别。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。课程内容覆盖面很广，涉及很宽的知识面。 最重要的是配合详细的实验工程，最终要完成一个具有自主最重要的是配合详细的实验工程，最终要完成一个具有自主挪动才干的小车系统。这在目前国内高校是没有的。实践上挪动才干的小车系统。这在目前国内高校是没有的。实践上MIT也有类似的专业导论课程，而且开设了两门。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。开设这样的导论课难度相当大，弄不好

27、适得其反。6. 给我们的启示给我们的启示伊利诺伊大学课程设置的特点：伊利诺伊大学课程设置的特点： 3ECE210的课程称号为的课程称号为“模拟信号处置，内容涉及电路模拟信号处置，内容涉及电路实际、信号与系统、模电知识，数学知识是它的重要前提。实际、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，课程有很强的详细物理系统与传统的信号与系统课程不同，课程有很强的详细物理系统为支撑，实验中包括最终完成一个调幅超外差无线接纳机设计实为支撑，实验中包括最终完成一个调幅超外差无线接纳机设计实现。实际与实践相结合，实际不再那么笼统。现。实际与实践相结合，实际不再那么笼统。 也是一

28、门高效率的课程，比传统课程省出了不少学时。也是一门高效率的课程，比传统课程省出了不少学时。6. 给我们的启示给我们的启示伊利诺伊大学课程设置的特点：伊利诺伊大学课程设置的特点： 4ECE190 计算系统导论，内容涉及数电、计算机组成原理、计算系统导论，内容涉及数电、计算机组成原理、C言语三门传统课程的内容。但既不是传统的言语三门传统课程的内容。但既不是传统的C言语课，也不是微言语课，也不是微机原理，更不是数电课程。机原理，更不是数电课程。 C言语内容占比略大，但重点不在言语本身，而是强调计算言语内容占比略大，但重点不在言语本身，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。

29、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、硬件结合严密，课程的软、硬件结合严密，C言语的学习不再言语的学习不再“虚。虚。 后续课程后续课程ECE290计算机工程计算机工程 I 那么是传统数电课程向计算机那么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。组成原理的延伸，更注重计算机的硬件实现。6. 给我们的启示给我们的启示几点启示：几点启示：1更注重知识面的广大度和知识的综合运用才干；更注重知识面的广大度和知识的综合运用才干；2更注重处理实践问题的才干；更注重处理实践问题的才干；3更注重系统级的分析设计才干；更注重系统级的分析设计才干；4使学生更早地对所学

30、专业有明晰的认识；使学生更早地对所学专业有明晰的认识；5可以明显减少学时。可以明显减少学时。为处理我们的问题提供了有价值的参考为处理我们的问题提供了有价值的参考7. 电赛与课程设置的关系电赛与课程设置的关系 假设自创伊利诺伊大学设置我们的课程，至少有以下假设自创伊利诺伊大学设置我们的课程，至少有以下几点益处：几点益处： 1广大的知识面和知识的综合运用才干符合电赛的广大的知识面和知识的综合运用才干符合电赛的目的之一；目的之一； 2第第2学期后，学生便可进入形状，一课和二课能很学期后，学生便可进入形状，一课和二课能很好结合；好结合； 3处理实践问题的才干和系统级的分析设计才干与处理实践问题的才干和

31、系统级的分析设计才干与电赛目的吻合度很高。电赛目的吻合度很高。 以上也从另一面阐明电赛的人才培育方向是正确的。以上也从另一面阐明电赛的人才培育方向是正确的。B题题-点光源跟踪系统解析点光源跟踪系统解析 华中科技大学华中科技大学 张林张林2019.72019湖北省电赛湖北省电赛我校两队方案简介我校两队方案简介主要功能主要功能模块模块一队方案一队方案二队方案二队方案光源光源TPS61062TPS61062芯片加三极管驱动芯片加三极管驱动LEDLEDTPS61062TPS61062芯片加三极管驱动芯片加三极管驱动LEDLED光信号接光信号接收与检测收与检测上下、左右上下、

32、左右4 4个光敏三极管进行光个光敏三极管进行光源水平垂直方向和水平方向检测，源水平垂直方向和水平方向检测，每个光敏管后跟有运放构成的放每个光敏管后跟有运放构成的放大电路，信号放大后送大电路，信号放大后送MSP430F247MSP430F247进行进行A/DA/D转换转换水平方向两组水平方向两组4 4个光敏三极管进行光源水平方个光敏三极管进行光源水平方向检测，其中一组专门用于系统水平偏差的校向检测，其中一组专门用于系统水平偏差的校准；垂直方向一组准；垂直方向一组2 2个光敏三极管进行光源垂个光敏三极管进行光源垂直方向检测，每个光敏管后跟有三极管放大条直方向检测，每个光敏管后跟有三极管放大条理电路，信号经调理后送理电路，信号经调理后送MSP430F2618MSP430F2618进行进行A/DA/D转换转换跟踪控制跟踪控制MSP430F247MSP4