吳 靜

(北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院,北京 100191)

德島大學地處日本四國地區(qū)的首府,是該地區(qū)最大的一所綜合性大學,其教學與科研在日本公立大學中處于偏上水平。2010年8月至10月,筆者應邀對德島大學工學部電氣電子工學科進行了短期訪問,調(diào)研了其本科生教學情況。本文主要介紹德島大學電氣電子工學科的基本情況、通識教育科目、特別教育科目、工學素養(yǎng)科目和工學基礎(chǔ)科目等,以示其與國內(nèi)電氣工程學科課程體系的異同。

1 基本情況

日本高校的電氣工程學科在名稱上大都稱為電氣電子工學科,其教師配置、學科方向、課程體系與我國電氣工程學科有很大不同。以德島大學電氣電子工學科為例,該學科共有教師30名,其中教授13名,準教授11名,講師1名,助教4名,技術(shù)員1名;每年招收本科生100名,4年后約有50%的學生繼續(xù)攻讀碩士學位。該學科的四個專業(yè)方向是:電氣能源、電氣電子系統(tǒng)、智能電子回路、物性設(shè)備。

德島大學電氣電子工學科本科生課程體系包括通識教育科目和專門教育科目兩類。專門教育科目又包括特別教育科目、工學教養(yǎng)科目、工學基礎(chǔ)科目、專業(yè)基礎(chǔ)科目、專業(yè)科目和實驗科目等[1]。本科生畢業(yè)的條件是在通識教育科目中必修21學分,選擇必修10學分,選修14學分;在專門教育科目中必修33學分,選擇必修32學分以上,選修21學分以上。也就是說,畢業(yè)的總學分要求大于或等于131,其中通識教育學分為45,專門教育學分大于或等于86。(注:1學分相當于8節(jié)課,每節(jié)課 90分鐘 。)

德島大學電氣電子工學科于2004年通過了日本技術(shù)者教育認定機構(gòu)JABEE(Japan Accreditation Board for Engineering Education)的正式審核,其本科生畢業(yè)后均具備日本“修習技術(shù)者”的資格,可免除全國第一次統(tǒng)考。JABEE成立于1999年,然后于2005年成為華盛頓協(xié)定WA(Washington Accord)的正式會員。隨著我國電氣工程專業(yè)學位認證國際化的發(fā)展,了解國外與電氣工程相關(guān)的學科的課程體系具有重要意義[2,3]。

2 通識教育科目群

德島大學為本科生開設(shè)了通識教育科目群。該群包括4個子群:大學入門科目群,基礎(chǔ)形成科目群,教養(yǎng)科目群和基礎(chǔ)科目群。

2.1 大學入門科目群

大學入門科目群包括:“大學入門講座”,必修課程,1學分,主要介紹電氣電子工學的授課科目、學習方法和學習目的等;“高中大學接續(xù)科目”,針對高中時數(shù)學基礎(chǔ)不好的學生開設(shè)“數(shù)學”、“自然科學入門”、“物理學”、“化學”和“生物學”等課程。

2.2 基礎(chǔ)形成科目群

基礎(chǔ)形成科目群包括外語類、信息科學類和健康綜合練習。電氣電子工學科的本科生要在“基礎(chǔ)英語”(1學分)、“專項英語:聽力”(1學分)、“交際英語”(2學分)、“德語入門”(1學分)、“德語初級”(1學分)、“德語 2”(1學分)、“法語入門”(1學分)、“漢語入門”(1學分)、“漢語初級”(1學分)和“日語(專為留學生開設(shè))”等外語類課程中必修6學分,選擇必修2學分。信息科學類中的“信息科學入門”為必修課程,1學分,主要介紹計算機使用基礎(chǔ)。“健康綜合練習”也為必修課程,2學分,主要介紹心理和身體健康知識。

2.3 教養(yǎng)科目群

教養(yǎng)科目群包括四類課程,涉及到歷史與文化、人類與生命、生活與社會和自然與技術(shù)。電氣電子工學科的本科生在各類課程中至少選擇必修1門,所有課程中至少選修7門。為了便于和我國電氣工程專業(yè)本科生的人文社會科學類課程進行比較,以下列出所有的教養(yǎng)科目。

1)歷史與文化

歷史與文化科目有:“日本古代史”、“20世紀前半期的中國”、“日本和國外文化介紹”、“探索世界遺產(chǎn):地理與文化” 、“明治文學”、“德國傳說與英雄事跡” 、“考古學概論”、“現(xiàn)代繪畫”、“現(xiàn)代世界史”、“資本主義歷史”、“中東經(jīng)濟入門:歷史與文化基礎(chǔ)” 、“德島地理與文化” 、“美國歷史”、“歐洲早期近代史”、“日本中世紀文學”、“東亞考古學概論”、“日本古代文學”、“日本中近世文學” 、“日本語音”、“中國文化:異人”(主要介紹中國古代的文化與意識),“西洋樂”、“藝術(shù)與技巧”、“世界近現(xiàn)代史”、“日本語的外來詞”、“民族音樂入門”、“寫真畫像保存技術(shù)概論”和“繪畫表現(xiàn)技巧與應用”等。

2)人類與生命

人類與生命科目有:“現(xiàn)代知識探索”(主要介紹人與自然的關(guān)系、哲學倫理等)、各種心理學課程(“心理學入門”、“心理學概論”、“心理學基礎(chǔ)”、“初學者心理學”、“自我心理分析”、“學習的心理學”、“自我發(fā)現(xiàn)的心理學”等)、“東方哲學”、“環(huán)境問題” 、“朗讀的教育理念” 、“罪與惡:舊約全書” 、“運動與心理健康”、“生物體的綜合機能”、“宗教與人類”、“生命倫理學”、“生命科學”、“鐵路人類學”(主要介紹鐵路歷史、日本近代鐵路、鐵路文學、鐵路資本主義等)、“古希臘哲學”、“生物與環(huán)境”、“動物生態(tài)學”、“生理學”、“古希臘哲學家”、“微生物學”和“科學技術(shù)與人類”等。

3)生活與社會

生活與社會科目有:“消費者與物權(quán)法”、“經(jīng)濟學入門”、“食品經(jīng)濟”、“家庭法”、“人力資源管理”、“地圖與日常生活”、“政治與媒體”、“憲法與人權(quán)”、“環(huán)境法”、“企業(yè)法”、“經(jīng)濟與法”、“國際化與地區(qū)問題”、“國際政治學入門”、“工業(yè)與交通運輸”、“財政制度入門”、“社會學”、“信息與決策”、“現(xiàn)代社會與法律”、“人口經(jīng)濟學”、“宏觀經(jīng)濟學入門”、“拉丁美洲文化和社會”、“中東經(jīng)濟入門”、“國際化的環(huán)境問題”、“當代日本經(jīng)濟探討”、“社會科學統(tǒng)計學入門”、“志愿者實踐”、“都市的人間關(guān)系”、“魔術(shù)的解放與再魔術(shù)化”、“國際合作論”和“窮忙族與現(xiàn)代貧困”等。

4)自然與技術(shù)

自然與技術(shù)科目有:“相對論入門”、“量子論入門”、“現(xiàn)代物理學簡介”、“原子核與粒子科學前沿”、“基因組與基因技術(shù)”、“生物礦物”、“生物醫(yī)學”、“天然無機化合物”、“日本植物的多樣性”、“第四世紀自然環(huán)境”、“材料科學”、“地球科學”、“環(huán)境科學:人類與全球環(huán)境的和諧”、“統(tǒng)計學:科學研究的基礎(chǔ)”、“主動學習與科學”、“化學技術(shù)”、“交互系統(tǒng)設(shè)計”、“基因與疾病”、“遺傳與進化”、“合成醫(yī)學:有機化學的引入”、“數(shù)理科學的世界”、“宇宙物理學入門”、“化學與社會”、“自然資源與環(huán)境”、“德島農(nóng)林漁業(yè)及技術(shù)研究”、“生物資源與化學”、“海洋生物”、“防災的地球科學”和“災害防備”等。

2.4 基礎(chǔ)科目群

基礎(chǔ)科目群包括:“微分積分學”(4學分)、“線性代數(shù)學”(4學分)和“基礎(chǔ)物理學—力學概論”(2學分),均為必修課程。

德島大學通識教育的理念與國內(nèi)高校的“通才教育”、“普通教育”和“一般教育”的理念并無太大差異。我國高校也要求本科生選修覆蓋政治、經(jīng)濟、歷史、文化、社會和外語的人文社會科學類課程,以及覆蓋數(shù)學、物理、化學和生物學的自然科學基礎(chǔ)課程,目的在于擴展本科生的知識面,加強基礎(chǔ)教育,提高綜合素質(zhì)。相比而言,德島大學的通識教育課程分類更細致、種類更豐富、覆蓋面更廣,學生的選擇更加靈活。

3 特別教育科目

德島大學電氣電子工學科本科生的特別教育與我國的實踐教學(通常包括電子專題實踐、計算機實踐、綜合論文訓練和生產(chǎn)實習等)相似,具體科目如表1所示。本科生在選擇必修課程中至少選擇2門。

表1 特別教育科目

與我國電氣工程專業(yè)本科生的畢業(yè)設(shè)計相同的是,德島大學電氣電子工學科的本科生也要經(jīng)歷畢業(yè)研究這一環(huán)節(jié)。其目標是通過科研活動,讓學生了解作為一名工程師的社會責任和職業(yè)道德;提高學生查閱文獻的能力;培養(yǎng)學生主動、繼續(xù)學習的素養(yǎng);鍛煉學生發(fā)表研究成果和撰寫論文的能力等。畢業(yè)研究與畢業(yè)設(shè)計相比,前者更加突出本科生在這一環(huán)節(jié)中的研究意識。畢業(yè)研究開始于每年的4月份,結(jié)束于來年的2月份,時間為整學年,而我國高校的畢業(yè)設(shè)計大都為半學年(大四下學期)。整學年的時間可使本科生充分了解到從事科學研究的一般過程:科研選題、科研調(diào)研(資料收集)、理論或?qū)嶒炑芯亢涂蒲谐晒故捐b定等,為他們進入研究生階段的學習打下基礎(chǔ)。我國高校的畢業(yè)設(shè)計大都是指導教師直接為學生指定題目,德島大學畢業(yè)研究的指導教師更傾向于為學生指定一個方向,而具體的題目則需要學生自己確定。另外,德島大學電氣電子工學科要求三年級的本科生要參加畢業(yè)生的畢業(yè)論文發(fā)表會,以便了解各研究室的情況,更好地開展畢業(yè)研究。

“電氣電子工學輪講”是與“畢業(yè)研究”相關(guān)聯(lián)的課程,由畢業(yè)研究的指導教師安排所帶的本科生利用英語進行演講,以提高學生的專業(yè)英語水平。

“技術(shù)者與科學者的倫理”主要是通過具體案例介紹科學道德、著作權(quán)、高校與研究所的研究者的道德規(guī)范、研究成果的商業(yè)化、知識產(chǎn)權(quán)、商業(yè)道德與法律等。

“英語會話”的主要內(nèi)容是電氣電子工學專業(yè)英語的聽、說、讀。

“電氣電子工學特別講義”主要介紹電氣電子工學專業(yè)先進的技術(shù)動向;畢業(yè)生的成功經(jīng)驗、失敗經(jīng)驗和工作經(jīng)歷;技術(shù)人員的責任和道德。

“項目演習”屬于動手實踐課程,即機器人制作比賽。

“實習”與我國的生產(chǎn)實習課程類似。

4 工學教養(yǎng)科目

德島大學電氣電子工學科本科生的工學教養(yǎng)與通識教育不同,其目標是培養(yǎng)工科生的一般文化和品德修養(yǎng)。工學教養(yǎng)科目如表2所示,均為選修課程,學生可以根據(jù)個人興趣任選。

表2 工學教養(yǎng)科目

“設(shè)計制圖”主要介紹電機設(shè)計、變壓器設(shè)計、機械制圖基礎(chǔ)知識、電氣符號和有限元方法等;“無線電設(shè)備管理與法規(guī)”主要介紹無線電臺的開設(shè)、運營和管理等?！半娏υO(shè)施的管理與法規(guī)”主要介紹電力工業(yè)相關(guān)法規(guī)、電氣設(shè)備的技術(shù)標準和規(guī)格,以及電力設(shè)施的管理方法等,我國高校也會為學生開設(shè)相似的課程,或者在一些專業(yè)課程中介紹與電力工業(yè)相關(guān)的知識。

5 工學基礎(chǔ)科目

德島大學電氣電子工學科本科生的工學基礎(chǔ)科目如表3所示。學生在選擇課程時至少選修5門必修課。

表3 工學基礎(chǔ)科目

“微分方程式”、“復變函數(shù)’、“矢量分析”和“概率統(tǒng)計”等數(shù)學基礎(chǔ)課程的教學內(nèi)容和教學目標與我國相同。然而,我國大多數(shù)電氣工程專業(yè)的高校并未為本科生開設(shè)“數(shù)值分析”和“固態(tài)物理”;也鮮有高校專門開設(shè)“理論力學”、“量子力學”和“熱力學與統(tǒng)計力學”,有的高校(例如清華大學)將這些課程的部分內(nèi)容放入“大學物理”中介紹,有的高校甚至不涉及與這些課程相關(guān)的教學內(nèi)容。為了便于比較,以下列出上述課程的教學內(nèi)容。

“數(shù)值分析”的授課內(nèi)容有:計算機常識、浮點數(shù)、舍入誤差及其影響、浮點運算、線性方程組的解法(直接法、迭代法、特征值法)、條件數(shù)、非線性方程組的解法(二分法、牛頓法)、求解特征值的Householder法、求解特征向量的QR法和冪法、求解數(shù)值積分的梯形法和辛普森法、求解微分方程的歐拉法和龍格庫塔法等。而在我國大部分高校都是在研究生階段開設(shè)這門課程。

“理論力學”的授課內(nèi)容有:質(zhì)點系統(tǒng)的物理量、剛體平衡、剛體轉(zhuǎn)動慣量、剛體的運動、虛位移原理、達朗貝爾原理、變分法、哈密頓原理、拉格朗日方程和廣義坐標下的拉格朗日方程等。

“量子力學”的授課內(nèi)容有:量子力學基礎(chǔ)(物理量與算子、狀態(tài)與波動函數(shù)、期望值和薛定諤方程等)、自由粒子、諧振子、三維薛定諤方程、角動量量子化和氫原子等。

“熱力學和統(tǒng)計力學”的授課內(nèi)容有:熱力學第一定律、第二定律、玻爾茲曼熵、經(jīng)典統(tǒng)計力學方法、微正則系宗方法、經(jīng)典統(tǒng)計力學在理想氣體、晶格比熱和磁性中的應用、正則系宗方法、經(jīng)典統(tǒng)計力學在非理想氣體中的應用、巨正則系宗方法、量子統(tǒng)計力學(玻色分布與費米分布)、理想費米氣體(電子比熱)和理想波色氣體等。

“固態(tài)物理”的授課內(nèi)容有:晶體的基礎(chǔ)知識、X射線衍射、典型的晶體結(jié)構(gòu)、固體結(jié)構(gòu)、晶格振動、比熱理論、自由電子論、能帶理論、電導、霍爾效應、電介質(zhì)和固體的磁性等。

通過調(diào)研可知,日本東京大學、京都大學和立命館大學等高校也為其電氣電子工學科的本科生專門開設(shè)了“量子力學”和“固態(tài)物理”等課程。我國高校也為電氣工程學科的本科生開設(shè)了一些工程技術(shù)基礎(chǔ)課程。

以清華大學為例,其工程技術(shù)基礎(chǔ)課程涵蓋電路原理、電磁場、電子技術(shù)、自動控制和信號與系統(tǒng)、工程力學、計算機硬件和軟件、通訊技術(shù)與網(wǎng)絡應用、單片微機嵌入式系統(tǒng)和數(shù)字信號處理等[4]。工學基礎(chǔ)課程和工程技術(shù)基礎(chǔ)課程有一些差異。

6 結(jié)語

本文介紹了德島大學電氣電子工學科的基本情況、通識教育科目、特別教育科目和工學素養(yǎng)科目。可見,在通識教育方面,德島大學開設(shè)了種類更豐富、覆蓋面更寬的課程,使學生對不同的學科都有所了解,從而兼?zhèn)淙宋乃仞B(yǎng)與科學素養(yǎng);德島大學特別教育中的畢業(yè)研究與國內(nèi)的畢業(yè)設(shè)計在時間和指導思想上有所不同;德島大學專門開設(shè)了工學教養(yǎng)科目,以提高學生在電氣電子工學方面的文化素養(yǎng)和科學修養(yǎng);德島大學工學基礎(chǔ)科目的廣度和深度值得國內(nèi)高校參考。

[1] http://cms.db.tokushima-u.ac.jp/syllabus/

[2] 董旭梅,陳怡.MIT電氣工程和計算機科學系本科課程體系評價.[J]南京:電氣電子教學學報,2004(4):4-9

[3] 王娟娟.國內(nèi)外電氣工程專業(yè)課程設(shè)置的特點及比較研究.[J]武漢:武漢理工高教研究,2007(3):94-95

[4] http://www.eea.tsinghua.edu.cn/china/info.do？columnId=344