麻省理工开放性课题 的研究与应用指导教授：李文

专业：电子科学与技术 学生：Eastxu_伟少 学号：07284010~~

研究概述 研究背景2003年9月30日，麻省理工学院开放课件项目的网站发布了500门课 程，开放课件项目正式启动。课程资源的建设、网络发布和系统评估 等工作一直在有条不紊地进行着。如图1所示MIT OCW发布课程数量增长示意图 1200 1000 800 600 400 200 0 课程增加数量 课程总数量2000年2月-2001年4 月 2002年9月-10月 2003年7 2003年8 2003年9月 2003年10月 2004年4月 2004年9月 2005年4月

图1 MIT OCW 发布课程数量增长示意

研究概述(二) 研究意义1.要促进人类知识进一步的增长、发展与创造，填平已有的知识鸿沟， 对知识进行公开和共享是一条最有效最切实可行的路径。 2.为同仁充分利用与合理改良该免费资源提供参考，为我国的精品教材 建设出谋划策。 3.OCW项目可加速本科生的自学规划，激励教授们不断精耕专业，提醒教育管理者贴近互连网时代的创造教育规律。

研究框架

考虑论文贴近自己所学专业，因此研究基于麻省理工电气&计算机科

学系核心基础课。

图2 麻省理工电气科学与工程专业核心基础课

研究框架(二) 本工作选取七门与个人专业相关的课程，梗概课件知识，提炼学习心 得，结合代表性的例子剖析这些课件 。 具体选取的七门课程有：电路与电子学，微电子器件与电路，计算机 组成结构，医学信息学，脑与认知科学，模拟电子实验概论，微电子 学工艺技术。 对各课件的研究方法如图3 :

课件的内容介绍 理论解析

课件的特点和目的课件中的实例剖析 总结课件研究的启示图3 论文的研究方法

实例阐述

个人心得

相关概念 所谓“窥一斑而见全豹”,本次答辩选取电路与电子学这一课程的研 究与应用，显示全篇论文的思路。 电路与电子学(Circuits and Electronics) 课程的设置是作为电气工程或电气工程及计算机科学专业本科生的 第一门课程。课程介绍了集总电路抽象的概念。内容还包括：电阻器 件和网络、独立电源和受控源、开关器件和MOS管、数字抽象、放大 器、储能元件、一阶和二阶电路的动态分析、时域和频域设计以及模 拟和数字电路及其应用。

该电路板是由MIT计算机科学和人 工智能实验室研制的具有1000个节点 的声学波束成形器的一部分。图4 一个同时包含模拟和数字器件 的混合信号印刷电路板

课程内容 1.集总电路抽象概念 2. 基本电路分析方法 3. 叠加、戴维宁和诺顿 4. 数字抽象 5. 数字门电路内部 6. 非线性分析 7. 增量分析 8. 独立源和放 大电路 9. MOSFET放大电路

和大信号分析 10. 放大电路--小信号模型 11. 小信号电路 12. 电容和一阶系统 13. 数字电路速度 14. 状态和记忆 15. 二阶系统 16. 正弦稳压 17. 阻抗模型18. 滤波电路 19. 运算放大电路 概念 20. 运算放大电路 21. 运算放大器正反馈 22. 能量和功率 23. 功率 CMOS 24. 功率装换电路和二极管 25. 违反抽象的实例

MIT电路与电子课程的特点 MIT电路与电子学课程不仅与现有电路课程的范围不同，其知识体系、 问题提出和研究方法也与一般电路课程有很大区别：

1.现有电路与电子学课程的一般路线，而MIT的电路与电子学课程将他 们的核心内容以全新的方式结合在一起，电路理论与模拟和数字器件与基本单元同时讨论，穿插进行，同时注重MOSFET电路的研究。 2.课程内容将模拟与数字电路两部分内容结合研究 3.由于MOSFET电路是现代数字系统的基本单元，课程中特别强调 MOSFET基本电路单元的研究，分别讨论其模拟与数字应用

MIT电路与电子课程的特点(二)4. “抽象”方法的应用贯穿教学过程。强调电路的研究就是用在各 层次上不断抽象化的方法解决复杂系统得分析和设计问题。 由于打破了基础电路理论与模拟和数字电子学的界限，教学内 容得以加入更多的实际背景和应用问题，知识的介绍体现最新的模 拟和数字电子技术，构成本课程内容的优势。 电路分析与电路设计并重，内容中每个知识单元均有分析和设 计题目，作业和实验也有设计问题。而在我们的电路课程中，由于 只有基本电路理论内容，设计性题目比较难安排。 所以这个是我们值得借鉴和学习的，我们也应当注重电路设计 这一块，才能真正的掌握电路的分析技巧。

5.

6.

课件中代表性的实验

MIT电路与电子学课程具有很强的实践性，体现在其课程内实验内容 和相当数量的设计型作业。 下面选取课件中的一个经典实验：音频播放系统。 在本实验中，学生将搭建、测试和演示在作业中涉及出来的音频播放 系统。实验中内容将包括购建和测试音频播放系统的各单元模块，然

后展示系统作为整体的工作情况。

图5 音频播放系统

课件中代表性的实验(二)

数字音频播放系统的构成 1.存储器中音频采样共有32768个样本，4.096秒长度的连续模拟音频信号 用8KHz速率采样，8位字数值0-255。 2. 时钟电路，用施密特反相器74HC14+RC元件构成。 3. D/A转换器：用741运放和梯形电阻网络搭成。 4. 低通滤波器用二阶有源RC电路实现。 5. 音量控制电路：用电容隔直的可调增益反相放大器实现。

课件中代表性的实验(三)实验操作： 本实验操作经过有序组织以便你可以一次完成一个功能模块的搭 建和测

试。每当一个模块经测试能正常工作后，你可将其连接到已经 测试工作正常的模块上。最后，你可分别地搭建和测试音频回放系统 的各个部分。在按自己设计的方法组建系统的过程中，在对系统进行 改进时，务必关闭电源。同样，在重新打开电源之前仔细检查连线。 这将避免对系统组件造成损害，而且还能节省大量的调试时间。 最后，尽可能紧凑简洁地搭建功能模块。按此方法，将发现利用各 个组件自身相互联结最为简便而且不需使用额外接线。这将节省大量 搭建电路的时间以及调试时间。

主要结论 综上所述，MIT电路与电子学课程具有独特的教学内容与知识体系， 与我校乃至国内现有电路、模拟电路和数字电路、电工学的体系完全 不同。其目的是将电路基本理论与现代模拟和数字系统的基本元件 MOSFET的建模及其应用分析与设计紧密联系在一起，为电机工程和 计算机科学两大领域提供一个宽口径的电路与电子学方面的公共基础 课程。 与我们当前的教学内容相比较，我们可以从下列几个方面借鉴： (a)强调抽象方法的应用，在我们的课程中，提示学生模型与其应用 局限，对于学生理解分析方法和建立实际器件和电路的概念都会有帮 助。 (b)我们的教学内容遵循比较完整的经典理论体系，近年来在更新知识 体系与内容方面做了一些工作，但是在反映新技术新方法、紧密联系 快速发展的电子技术方面仍显得不足。在教学和以后教材的修改中， 可以借鉴MIT的做法，不过分强调与经典理论体系得一直和完整，按 照知识更新和工程应用的需要，大胆改变内容和体系。 (c)MIT电路与电子学讲课中演示内容的采用是非常好的做法，已经作 为知识引入、论述于验证的必要组成部分。我们在这方面几乎是空白。

值得反思的问题 麻省理工既然对我们免费开放了这么多宝贵的课程，我们应当如何充 分利用资源 ？这些都是值得我们反思的。 本论文仅局限于电子这一块，那该如何进行其他的领域的大量课件的 研究与应用? 上线的课件中还有很多课程未翻译成中文，我们是不是该为知识的共 享尽一份力呢?还有我国许多精品课程未翻译成外文，是不是吧不利 于我国精品教材走向世界？

致谢

致谢：谢 谢XX大学XXXX学院老师们辛勤 的培养 ；感谢我的导师李文教授，没有李 博士的谆谆教导，我就没法完成本次的毕 业设计。 同时谢谢各位审稿专家批评指正。

谢谢大家！