張震宇，鄭玉珍，王子輝

(浙江科技學(xué)院 自動化與電氣工程學(xué)院，杭州 310023)

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以專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向的課程教學(xué)模式改革
——以電子技術(shù)課程設(shè)計為例

張震宇，鄭玉珍，王子輝

(浙江科技學(xué)院 自動化與電氣工程學(xué)院，杭州 310023)

摘要:在中國的工程教育專業(yè)認(rèn)證不斷推進的背景下，探討如何以專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，改革課程的教學(xué)模式，使學(xué)生的專業(yè)能力逐步符合認(rèn)證要求。今以電氣工程及其自動化專業(yè)的電子技術(shù)課程設(shè)計為例，闡述該課程的教學(xué)現(xiàn)狀，分析其在當(dāng)前存在的不足；并且結(jié)合對畢業(yè)要求指標(biāo)點的理解，討論了改革課程教學(xué)模式的具體措施；還論述了將考核結(jié)果輻射到其他課程的必要性。

關(guān)鍵詞:工程教育專業(yè)認(rèn)證；教學(xué)改革；電子技術(shù)課程設(shè)計

近年來，中國的高等教育事業(yè)得到了長足的發(fā)展，為各行業(yè)提供了各級各類的人才，滿足了國家經(jīng)濟發(fā)展的需要[1]。中國是一個制造業(yè)大國，目前急需一大批具備良好工程實踐能力的工程師，在人才全球化的今天，各國之間的專業(yè)資格互認(rèn)也顯得至關(guān)重要?；诖吮尘?，中國于2013年6月19日加入了《華盛頓協(xié)議》，該協(xié)議于1989年由美國、英國、加拿大、愛爾蘭、澳大利亞和新西蘭6個國家的民間工程專業(yè)團體共同發(fā)起和簽署，主要針對國際上本科工程教育學(xué)位資格互認(rèn)，由各簽約國確認(rèn)已認(rèn)證的工程教育學(xué)位，并且，畢業(yè)于任一簽約成員國已認(rèn)證專業(yè)的人員均應(yīng)被其他簽約國視為已獲得從事工程工作的學(xué)術(shù)資格[2]。中國的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以《華盛頓協(xié)議》提出的畢業(yè)生素質(zhì)要求為基礎(chǔ)，符合國際實質(zhì)等效要求，現(xiàn)行認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)由通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)兩部分構(gòu)成。通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了專業(yè)在學(xué)生能力、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進、課程體系、師資隊伍和支持條件7個方面的要求；專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相應(yīng)專業(yè)在上述一個或多個方面的特殊要求和補充[3]。

浙江科技學(xué)院(以下簡稱浙科院)是一所以工學(xué)為主，集工學(xué)、藝術(shù)學(xué)、管理學(xué)、文學(xué)、理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)為一體的全日制省屬本科院校，辦學(xué)特色是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力和國際素養(yǎng)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才[4]。在中國正逐步開展專業(yè)認(rèn)證的大背景下，浙科院的電氣工程及其自動化專業(yè)于2014年6月開始著手準(zhǔn)備，期間提交給專業(yè)認(rèn)證管理委員會的自評報告獲得了專家認(rèn)可，并于2015年6月8日至10日接受了專家組進校實地考察。在校期間，專家通過現(xiàn)場觀摩、材料審閱、師生座談等形式對電氣工程及其自動化專業(yè)進行全面考查。針對專家提出的反饋意見，為逐步符合認(rèn)證要求，電氣工程及其自動化專業(yè)的相關(guān)課程需要進一步深化改革。本研究以電子技術(shù)課程設(shè)計為例，探討如何改革課程的教學(xué)模式，以更好地提升學(xué)生的專業(yè)能力，使專業(yè)建設(shè)達(dá)到專業(yè)認(rèn)證的要求，以期為國內(nèi)眾多的應(yīng)用型本科高校進行課程改革提供一定的參考。

1教學(xué)目標(biāo)、現(xiàn)狀及存在的不足

電子技術(shù)課程設(shè)計是電氣工程及其自動化專業(yè)的必修實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是為配合學(xué)生在學(xué)習(xí)完電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程進一步理解和應(yīng)用相關(guān)知識而設(shè)立的綜合性實踐課程。本課程設(shè)計主要包括三部分：基本電子元器件和集成電路的了解和使用；根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，進行電子電路設(shè)計、制作和調(diào)試；課程設(shè)計報告的撰寫。通過本課程教學(xué)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列教學(xué)目標(biāo)：了解和識別基本電子元器件、集成電路芯片，并知曉其基本功能及使用方法；能用相關(guān)電子元器件和芯片設(shè)計、制作出符合課程設(shè)計要求的電子電路，并具有一定的電子電路故障排查能力和調(diào)試能力；具有規(guī)范的課程設(shè)計報告撰寫能力，以及相應(yīng)的口頭表述能力。

近年來,在專業(yè)認(rèn)證之前，本課程設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一個反應(yīng)能力測試器，指導(dǎo)教師給出任務(wù)要求及主要元器件清單，學(xué)生每2～3人為一個小組，根據(jù)要求自行設(shè)計電路并制作、調(diào)試，最后根據(jù)作品的實際效果與任務(wù)要求的符合度，并結(jié)合設(shè)計報告的質(zhì)量及口頭答辯的表現(xiàn)，給出相應(yīng)的成績等級。

客觀地說，本課程的實際開展效果整體而言還是不錯的，但結(jié)合專業(yè)認(rèn)證的要求，當(dāng)前的這種教學(xué)模式主要還存在元器件知識的拓展性、方案設(shè)計的創(chuàng)新度、設(shè)計報告的整體質(zhì)量等方面的不足。

1.1元器件知識的拓展性不足

隨著高等教育的大眾化，學(xué)生在學(xué)習(xí)上的探究、鉆研精神有下降的趨勢。由于指導(dǎo)教師之前已給出了詳細(xì)的元器件型號，因此，大部分學(xué)生在進行元器件選型時，思路僅局限于這些指定的型號，而忽略了教師同時提出的可用類似功能器件進行設(shè)計的要求。從技術(shù)設(shè)計的角度而言，類似的元器件具有類似的功能，可以通過不同的方案設(shè)計，來達(dá)到相同的技術(shù)效果。比如，指導(dǎo)教師給出的是NPN型的三極管，作用是驅(qū)動LED，很少有學(xué)生想到此處也可以用PNP型三極管來驅(qū)動LED，只不過驅(qū)動電路應(yīng)相應(yīng)地作出改動，令人遺憾地失去了很好的知識拓展的機會。

1.2方案設(shè)計的創(chuàng)新度不夠

通過近幾年的觀察，發(fā)現(xiàn)有這樣一種現(xiàn)象，即一個班里的少數(shù)幾個優(yōu)秀學(xué)生，幾乎包攬了本班的方案設(shè)計工作。在學(xué)生進行實物演示時，可以看到方案設(shè)計的版本偏少，有些學(xué)生比較盲從，沒有去比較方案為何要這樣設(shè)計，不同的方案有何優(yōu)劣。為逐步減少這種現(xiàn)象，指導(dǎo)教師應(yīng)重視學(xué)生在方案設(shè)計中的創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生多比較各種方案的優(yōu)缺點，在方案比較分析的過程中，學(xué)生的設(shè)計能力必將得到實質(zhì)性的提升。比如，在用典型的555芯片產(chǎn)生時鐘信號時，可以有多種不同的外圍電路接法。

1.3設(shè)計報告的整體質(zhì)量偏低

從這些年提交上來的設(shè)計報告來看，其整體質(zhì)量偏低，部分學(xué)生的設(shè)計報告未能完全按照指導(dǎo)教師給出的范本來寫，學(xué)生對設(shè)計報告的重視程度有待提高。特別是對于最重要的方案設(shè)計的描述，部分學(xué)生對方案原理的理解不夠深入。另外，作圖的規(guī)范化方面還需要很大的提高。比如，報告中要求作出方案的詳細(xì)電路原理圖，有的學(xué)生用Altium Designer，有的學(xué)生用Proteus，有的學(xué)生用Autocad，有的學(xué)生甚至手繪，導(dǎo)致報告不是很規(guī)范。

2根據(jù)畢業(yè)要求指標(biāo)點，合理改革課程教學(xué)模式

根據(jù)此次針對專業(yè)認(rèn)證要求而最新修訂的電子技術(shù)課程設(shè)計大綱，結(jié)合專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求指標(biāo)點，探索如何切實有效地改革該課程的教學(xué)模式，并首先在浙科院2013級電氣工程及其自動化專業(yè)開展。

2.1準(zhǔn)確理解畢業(yè)要求指標(biāo)點

在專業(yè)認(rèn)證的12條畢業(yè)要求中，結(jié)合該課程的特點，經(jīng)全面分析、對照后，筆者認(rèn)為此課程支持的指標(biāo)點有如下幾點。

2.1.1具有解決電氣工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力

體現(xiàn)在學(xué)生能選用合適的電子元器件，設(shè)計出滿足功能要求的技術(shù)方案。所謂電氣工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，針對電子技術(shù)課程設(shè)計，可以理解為學(xué)生經(jīng)過資料檢索、器件篩選、方案設(shè)計、論證、比較等，并需要一定的理論知識來指導(dǎo)實際制作、調(diào)試才能解決的問題。

2.1.2具備電氣產(chǎn)品或工程項目的方案設(shè)計能力

體現(xiàn)在能綜合運用電氣專業(yè)核心知識和技術(shù)，進行設(shè)計方案比較，完成功能模塊設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計，具備對滿足特定需求的電子電路進行整體性的設(shè)計能力。電子技術(shù)課程設(shè)計雖然離設(shè)計電氣產(chǎn)品或工程項目還有較大的距離，但對于訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)能力卻起著舉足輕重的作用。

2.1.3在方案設(shè)計環(huán)節(jié)中能體現(xiàn)創(chuàng)新意識

體現(xiàn)在解決方案設(shè)計中要求有自己的特點，考核時根據(jù)雷同程度對評價成績作降低等處理。前文已提及本課程當(dāng)前存在創(chuàng)新度不夠的問題，筆者認(rèn)為在以后的教學(xué)過程中，一方面應(yīng)從多方面鼓勵學(xué)生自行創(chuàng)新設(shè)計，設(shè)計出具有獨特“個性”的技術(shù)方案；另一方面應(yīng)實質(zhì)性地針對設(shè)計方案的雷同情況，采取較為嚴(yán)厲的懲罰措施，以此來逐步杜絕此類現(xiàn)象的發(fā)生。

2.1.4具備機械制圖、電氣制圖、電子電路制圖技能

體現(xiàn)在用專用軟件設(shè)計、制作電子電路圖紙的技能。在分析當(dāng)前主流電路制圖軟件上手難易度、普及性等特點的基礎(chǔ)上，本課程指導(dǎo)教師組指定學(xué)生應(yīng)使用Altium Designer軟件來繪制電路圖，要求學(xué)生自學(xué)該軟件。

2.1.5具有技術(shù)團隊的構(gòu)建、運行、協(xié)調(diào)和負(fù)責(zé)的能力

體現(xiàn)在每個小組成員能夠協(xié)作、溝通，一起完成課程設(shè)計任務(wù)的能力。實際過程中，學(xué)生一般是2人為1個小組，但有部分小組會出現(xiàn)只有一個人設(shè)計，另一個人很少出力或不出力的情況。為避免這種情況，指導(dǎo)教師對其考核時通過技術(shù)細(xì)節(jié)的提問，能夠判定出優(yōu)劣，成績評定時也會給出相應(yīng)的等級。

2.1.6具有撰寫設(shè)計、技術(shù)總結(jié)及項目申請報告的能力

體現(xiàn)在掌握撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告的格式和規(guī)范性，具備書面表達(dá)有關(guān)項目或產(chǎn)品的技術(shù)要求、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計成果等的能力。設(shè)計報告除了格式要求規(guī)范以外，其撰寫重點應(yīng)是設(shè)計方案的具體構(gòu)思、比較及分析等過程，以及通過課程設(shè)計得到的收獲與提高等。為能勝任工程師崗位工作，學(xué)生除了要有過硬的動手能力，還應(yīng)具備良好的技術(shù)文檔撰寫能力。

2.2合理改革課程教學(xué)模式

根據(jù)該課程支持的畢業(yè)要求指標(biāo)點，結(jié)合此課程當(dāng)前教學(xué)模式存在的主要不足，在2015年6月底至7月初開展的2013級電氣工程及其自動化專業(yè)139名學(xué)生參加的電子技術(shù)課程設(shè)計過程中，指導(dǎo)教師組主要從以下方面開展了教學(xué)改革。

2.2.1提高課題的靈活性

在本次設(shè)計中，為使課題任務(wù)具有靈活多樣的特點，以便學(xué)生能夠發(fā)揮創(chuàng)新設(shè)計，不再使用之前的反應(yīng)能力測試器課題，而是改為設(shè)計一個碼盤式密碼鎖。該課題主要用到的元器件有電源芯片、光電式碼盤、紅外槽型開關(guān)、計數(shù)器芯片、邏輯門芯片、譯碼芯片、數(shù)碼管，以及LED、三極管、電阻、電容等。該課題的基本工作原理是，首先通過撥位開關(guān)預(yù)置密碼，用戶通過轉(zhuǎn)動碼盤，紅外槽型開關(guān)輸出高低電平的跳變信號，計數(shù)電路對此計數(shù)并顯示在數(shù)碼管上。當(dāng)計數(shù)到的數(shù)值等于密碼值時，指示燈LED點亮，表明密碼預(yù)置成功。要求學(xué)生能夠在此基礎(chǔ)上進行發(fā)揮，做出更多高級的功能。擴展方面主要有紅外槽型開關(guān)輸出信號指示、密碼正確時加入互動等。指導(dǎo)教師只說明該課題的基本工作原理及擴展的方向，不給出具體的芯片型號，要求學(xué)生自行進行元器件及芯片的選型，這大大提高了課題方案的靈活性，相較之前的做法，學(xué)生出現(xiàn)的設(shè)計方案版本明顯增加。

2.2.2考察設(shè)計的創(chuàng)新度

在特別重視創(chuàng)新教育的今天，注重考查設(shè)計的創(chuàng)新度具有重要的現(xiàn)實意義，一方面可以全面衡量學(xué)生的創(chuàng)新能力和素養(yǎng)，另一方面可以以此為生動的案例，現(xiàn)身說法，激勵學(xué)生發(fā)揮自己的聰明才智，對激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力潛能起到良好的催化和促進作用[5]。指導(dǎo)教師在確定課題任務(wù)時，注重課題本身是否具有較好的可塑造性、可發(fā)揮性，即考察該課題是否具有足夠的創(chuàng)新空間。以碼盤式密碼鎖為例，光靠電子技術(shù)知識是完成不了的，還涉及機械結(jié)構(gòu)(即需要把碼盤架空才能轉(zhuǎn)動)，需要學(xué)生發(fā)揮聰明才智，考慮如何能使結(jié)構(gòu)可靠、美觀。此外，課題任務(wù)未指定密碼的位數(shù)，學(xué)生可以根據(jù)自己的理解，設(shè)計出2位甚至3位密碼，設(shè)計的自由度增加，必然使得方案的創(chuàng)新度提升。指導(dǎo)教師還要求每個班給出的技術(shù)方案中，其重合度不允許超過規(guī)定的百分比，不然在做成績評定時將做相應(yīng)的降低處理，這就使得學(xué)生能最大程度地設(shè)計出各具特色的技術(shù)方案。

2.2.3重視報告的規(guī)范性

近年來，從學(xué)生的報告文檔上看，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的撰寫能力普遍非常欠缺，導(dǎo)致報告的整體質(zhì)量偏低，這對他們走上工作崗位后涉及相關(guān)的能力要求時，是非常不利的。具有撰寫設(shè)計報告或技術(shù)總結(jié)報告的能力，不僅是專業(yè)認(rèn)證中明確提出的要求，也是從現(xiàn)實考慮學(xué)生必須具備的基本能力。報告質(zhì)量偏低主要表現(xiàn)為兩方面，一方面是部分學(xué)生的態(tài)度不夠端正，抱著應(yīng)付的心態(tài)來完成，這需要從思想上進行教育，敦促他們認(rèn)真對待；另一方面是部分學(xué)生的撰寫能力有待提升，比如文字表述不夠嚴(yán)謹(jǐn)，思路不夠清晰等。制圖時，有些學(xué)生并不是不想用專用軟件來繪圖，而是不會。對于這種情況，指導(dǎo)教師要求他們課外進行自學(xué)，并提供必要的指導(dǎo)和幫助。重視報告的規(guī)范性，從而逐步提高報告的整體質(zhì)量，不僅對培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)總結(jié)能力非常必要，也是逐步使之符合認(rèn)證要求的一個過程。

3分析課程開展情況，關(guān)聯(lián)相關(guān)課程

按照浙科院電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)計劃，電子技術(shù)課程設(shè)計是在學(xué)生系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)完電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程后，為使學(xué)生掌握相關(guān)電子電路基礎(chǔ)知識的應(yīng)用而專門設(shè)立的實踐環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)生在電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)過程中表現(xiàn)出的基礎(chǔ)知識不夠扎實等主要問題，指導(dǎo)教師組應(yīng)及時將這種情況反饋給專業(yè)基礎(chǔ)課程的任課教師，并建議他們針對存在的共性問題，在這些課程的教學(xué)過程中注重基礎(chǔ)知識的講解，引導(dǎo)學(xué)生注重實踐應(yīng)用，以達(dá)到課程教學(xué)持續(xù)改進的目的。學(xué)生在完成電子技術(shù)課程設(shè)計環(huán)節(jié)后，需學(xué)習(xí)的主干專業(yè)課程主要有單片機原理及應(yīng)用、電力拖動自動控制系統(tǒng)等。指導(dǎo)教師組應(yīng)科學(xué)地分析、總結(jié)電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)情況，特別是應(yīng)重視其中存在的典型問題，并據(jù)此提出專業(yè)課程的教學(xué)建議，使之起到實質(zhì)性的指導(dǎo)作用。

電氣工程及其自動化專業(yè)教研組于2009年入選浙科院首批校級教學(xué)團隊，主要目標(biāo)是探索在本專業(yè)建立諸多專業(yè)課程之間的有機聯(lián)系，使各課程之間有效銜接、互相融合，追求最優(yōu)的教學(xué)效果。在接受專業(yè)認(rèn)證之前，電子技術(shù)課程設(shè)計和相關(guān)專業(yè)(基礎(chǔ))課程之間存在一定程度的脫節(jié)現(xiàn)象，即電子技術(shù)課程設(shè)計的相關(guān)教學(xué)材料，如課程設(shè)計報告、設(shè)計過程記錄等，未能有效地反饋給這些專業(yè)(基礎(chǔ))課程的任課教師，導(dǎo)致承擔(dān)這些課程教學(xué)任務(wù)的教師未能及時了解學(xué)生的實際水平，影響了預(yù)期的教學(xué)效果。在實際教學(xué)過程中，每屆學(xué)生的整體水平參差不齊是正常的，而同一屆學(xué)生里面每個個體之間也必然存在水平的差距，因此，正確地評判、論證電子技術(shù)課程設(shè)計的開展過程及其結(jié)果，將有利于相關(guān)課程的教師針對學(xué)生的整體水平及個體的實際水平情況，在教學(xué)過程中注重彌補學(xué)生在電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識方面存在的不足，有的放矢，最終目標(biāo)是使得所有學(xué)生都能達(dá)到專業(yè)要求，成為合格人才。專業(yè)認(rèn)證的一個基本思想是，在考察學(xué)生的水平是否達(dá)到時，不是考察學(xué)生中最優(yōu)秀者是否達(dá)到，也不是考察學(xué)生中的一部分是否達(dá)到，而是考察學(xué)生中水平最低者是否達(dá)到[6]。就這點而言，將電子技術(shù)課程設(shè)計的考核結(jié)果輻射至相關(guān)專業(yè)課程，從而引導(dǎo)教師對癥下藥，是完全符合專業(yè)認(rèn)證的要求的，在教學(xué)過程中具有重要的意義。

4結(jié)語

開展工程教育專業(yè)認(rèn)證，是促進中國高等工程教育質(zhì)量提高的一種有效途徑。通過工程教育專業(yè)認(rèn)證，達(dá)到認(rèn)證的要求，可以明確工程教育專業(yè)質(zhì)量的國際標(biāo)準(zhǔn)和基本要求，促進高等院校和專業(yè)進一步辦出特色和優(yōu)勢，還可以發(fā)現(xiàn)高校相關(guān)專業(yè)院系教學(xué)管理的薄弱環(huán)節(jié)，促進建立科學(xué)規(guī)范的教學(xué)質(zhì)量管理和監(jiān)控體系。同時，開展工程教育專業(yè)認(rèn)證，建立與注冊工程師制度相銜接的工程教育專業(yè)認(rèn)證體系，也是注冊工程師制度實施的前提和基礎(chǔ)，能確保學(xué)生畢業(yè)后在國際就業(yè)市場上享受到公平待遇[7]。

目前，專業(yè)認(rèn)證正在全國范圍內(nèi)逐步開展，越來越多的專業(yè)正接受認(rèn)證，為盡快達(dá)到認(rèn)證的要求，教學(xué)改革勢在必行。本研究以專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，將電氣工程及其自動化專業(yè)的電子技術(shù)課程設(shè)計作為研究實例，結(jié)合浙科院實際，提出了如何開展教學(xué)改革的建議，以期為探索如何根據(jù)專業(yè)認(rèn)證的相關(guān)要求來開展課程改革，拋磚引玉。

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doi:10.3969/j.issn.1671-8798.2016.03.014

收稿日期:2015-07-08

基金項目：浙江科技學(xué)院教學(xué)團隊建設(shè)項目(浙科教[2009]4號);浙江科技學(xué)院教學(xué)研究項目(2015-z3，2016-k5)

作者簡介:張震宇(1976—)，男，浙江省蘭溪人，副教授，碩士，主要從事信號處理及應(yīng)用、電機與控制等方面的教學(xué)和研究。

中圖分類號:G642.3; TN702

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1671-8798(2016)03-0244-05

Reform on curriculum teaching and studying mode oriented to professional certification-A case study of electronic technology course design

ZHANG Zhenyu, ZHENG Yuzhen, WANG Zihui

(School of Automation and Electrical Engineering,Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou 310023, China)

Abstract:Currently, for China’s engineering education professional certification is gradually carried out, it is significant to research how to make the students’ professional ability to meet the certification requirements through reforming the course teaching and studying mode. For this purpose,the electronic technology course design for the major of electrical engineering and automation is taken as an example to be discussed.The present situation of the course is described, and the existing problems are analyzed. The detailed methods of the reform are explored combined with the qualification of graduation requirements. The necessity of establishing the relationship between the course assessment result and other relevant courses is stated.

Keywords:engineering education professional certification; curriculum reform; electronic technology course design