專業(yè)學(xué)位工程碩士集成電路設(shè)計課程教學(xué)方法探討

羅萍++張波++王卓

[摘 要]專業(yè)學(xué)位研究生因生源差異大、學(xué)成目標不一致等因素，存在其課程教學(xué)內(nèi)容、難易程度不好把握的現(xiàn)狀?？梢跃蛯I(yè)性強的集成電路設(shè)計課程，提出面向個體差異，有的放矢的教學(xué)思路，探索依托互動、類比、穿插的教學(xué)方法和摸底、引導(dǎo)、拔高的教學(xué)理念，以提高課程教學(xué)效果，達到專業(yè)學(xué)位工程碩士教學(xué)階段的培養(yǎng)目標。

[關(guān)鍵詞]專業(yè)學(xué)位工程碩士；集成電路設(shè)計；有的放矢；教學(xué)方法

[中圖分類號] G423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）02-0115-02

一、引言

1997年，國務(wù)院學(xué)位委員會審議通過《工程碩士專業(yè)學(xué)位設(shè)置方案》，決定在我國設(shè)置工程碩士專業(yè)學(xué)位。[1]20年來，專業(yè)學(xué)位研究生教育為企業(yè)培養(yǎng)了大量技術(shù)骨干和技術(shù)管理人員。[2]

然而，工程碩士以“進校不離崗”的模式進行在職學(xué)習(xí)，必然存在學(xué)生工作與學(xué)習(xí)時間相沖突、工程技能培養(yǎng)與辦學(xué)點實驗條件不匹配等多種矛盾，特別是課程學(xué)習(xí)階段矛盾突出，亟待解決。

本文在分析現(xiàn)行專業(yè)學(xué)位工程碩士課程學(xué)習(xí)階段所存問題的基礎(chǔ)上，以集成電路設(shè)計課程為例，提出面向個體差異、有的放矢教學(xué)思路，探索依托互動、類比、穿插的教學(xué)方法和摸底、引導(dǎo)、拔高的教學(xué)理念，以提升專業(yè)學(xué)位工程碩士的該課程教學(xué)效果。

二、專業(yè)學(xué)位工程碩士課程教學(xué)問題分析

拓寬知識領(lǐng)域，更新知識結(jié)構(gòu)，為今后的發(fā)展作好鋪墊是專業(yè)學(xué)位研究生重返大學(xué)學(xué)習(xí)的主要目的。但由于他們的工作性質(zhì)不同、基礎(chǔ)不一致、學(xué)成目的相異，故存在教與學(xué)的矛盾。反映在教學(xué)過程中的問題分析如下。

（一）課程設(shè)置與知識需求存在差距

盡管學(xué)校在制定專業(yè)學(xué)位工程碩士研究生教學(xué)大綱，設(shè)置其課程體系時，會著重考慮工程碩士工程技能的培養(yǎng)，但專業(yè)學(xué)位工程碩士的教學(xué)場地往往不在學(xué)校，設(shè)備條件存在局限性而不能很好體現(xiàn)工程實踐環(huán)節(jié)。學(xué)生希望學(xué)到能解決實際工程問題的專業(yè)知識，但完整課程體系的公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課也不能不設(shè)置。另一方面，不同的企業(yè)對課程學(xué)習(xí)需求不同，如集成電路設(shè)計公司希望多開設(shè)電路方面的課程，而芯片流片/封裝企業(yè)更希望開設(shè)半導(dǎo)體物理、器件、工藝，甚至材料、機械方面的課程。

（二）課程內(nèi)容與個體需求存在矛盾

在課程設(shè)置完全相同的班里又存在教學(xué)內(nèi)容與個體需求之間的矛盾。首先，同學(xué)中存在本專業(yè)和非本專業(yè)本科畢業(yè)學(xué)生差別，其基礎(chǔ)差異較大。前者往往希望老師上課內(nèi)容講得深，而后者更希望老師講得淺顯易懂。其次，不同學(xué)生參加工作時間長短不同。工作時間長的學(xué)生害怕數(shù)學(xué)、英語等公共課，但對專業(yè)課深度要求高。工作時間短的學(xué)生，希望老師把教材中每個知識點串起來講，以便快速消化課堂內(nèi)容，形成系統(tǒng)知識。第三，不同工種的學(xué)生對知識的需求也不一樣。從事技術(shù)工作的學(xué)生希望能學(xué)到可直接指導(dǎo)他們解決工程問題的專業(yè)知識，而少數(shù)從事非技術(shù)工作的學(xué)生往往對專業(yè)性強、難度大的課程有畏懼心理，更喜歡概論性課程。這讓老師在把握課程內(nèi)容范圍與深淺程度上困難較大。

（三）教學(xué)效果與時間安排存在沖突

專業(yè)學(xué)位工程碩士是以“在校不離崗”的模式進行在職攻讀學(xué)位的，大部分專業(yè)學(xué)位研究生都是企業(yè)的技術(shù)骨干，無法脫產(chǎn)學(xué)習(xí)。工程碩士上課時間基本都集中在周末，且通常是一門課程上完再進行第二門課程的學(xué)習(xí)。由于授課時間過分集中，對于天天上班的工程碩士們來說，很難及時消化、吸收所學(xué)的新知識；即便是周末，有時也因出差、開會等無法保障上課時間，這就難以確保學(xué)習(xí)效果。學(xué)生上課出勤率不高、互動環(huán)節(jié)不積極，從一定程度上也挫傷了教師上課的積極性，降低授課質(zhì)量。

三、集成電路設(shè)計課程特性

集成電路產(chǎn)業(yè)關(guān)乎國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展，是國家核心競爭力的重要體現(xiàn)。大力發(fā)展我國集成電路產(chǎn)業(yè)，加速培養(yǎng)我國集成電路設(shè)計人才迫在眉睫。集成電路設(shè)計是集成電路專業(yè)學(xué)位工程碩士的重要專業(yè)課程之一。

（一）綜合性強、難度大

集成電路設(shè)計包括模擬和數(shù)字集成電路的設(shè)計。數(shù)字集成電路設(shè)計過程中不僅要考慮電路實現(xiàn)的邏輯功能，還要考慮所在系統(tǒng)的整體功能、功耗、延時等。因此，除了數(shù)字集成電路、VHDL語言之外，往往還要求具備數(shù)字信號處理、控制理論等方面知識。模擬集成電路的設(shè)計不僅要考慮其功能的實現(xiàn)，還要考慮增益、功耗、噪聲、輸入/輸出阻抗、速度等的折中。模擬集成電路的性能對工藝、電路參數(shù)依賴性很強，因此其電路設(shè)計非?？季?。

事實上，集成電路設(shè)計是一門綜合性很強的課程，它不僅涉及電路、系統(tǒng)知識，還涉及器件、工藝、版圖。一個優(yōu)秀的集成電路設(shè)計師一定具備深厚的器件功底，精通工藝過程和版圖藝術(shù)。因此，集成電路設(shè)計課程的學(xué)習(xí)首先體現(xiàn)出“難”字。

（二）專業(yè)性強、類推難

集成電路與板級電路的實現(xiàn)手段不一樣。板級電路在完成其電路設(shè)計后，會先設(shè)計如圖1所示的PCB版圖，經(jīng)1周左右的外協(xié)加工、元器件焊接即可得到實際電路。具備基本電路知識的人都可借助萬用表等工具還原電路原理圖，再根據(jù)PCB板上元器件的型號及其數(shù)據(jù)表分析出該電路的基本功能。

而對于集成電路來說，集成電路需要在專用工藝線上進行流片加工（加工制造）。流片加工前，需要設(shè)計如圖2所示的集成電路版圖，形成GDS-II文件。GDS-II文件交付代工廠，經(jīng)過2-3個月才能完成流片加工。集成電路中所有晶體管、電阻、電容等元件連同它們之間的連線是在一塊或幾塊很小的半導(dǎo)體基片上一同制作出來的。顯然，對于圖2所示的集成電路，若非集成電路領(lǐng)域?qū)I(yè)人員，很難還原出其電路原理圖來。因此，集成電路專業(yè)性極強。

四、有的放矢的課程教學(xué)方法探討

針對專業(yè)學(xué)位工程碩士培養(yǎng)中存在的問題，已有不少老師就課程設(shè)置、教學(xué)管理等進行了研究[2-5]，本文從任課教師的角度，就專業(yè)性強、起點要求高的集成電路設(shè)計課程，提出了面向個體需求、有的放矢的教學(xué)思路和教學(xué)方法。

（一）摸底、引導(dǎo)、拔高的教學(xué)理念

專業(yè)學(xué)位工程碩士生源差異大給教師授課帶來了很大挑戰(zhàn)。因此，課程講授之初，教師需充分了解學(xué)生工作性質(zhì)、基礎(chǔ)掌握程度，做好“摸底”工作，從而把握好授課難易程度，及時調(diào)整課件內(nèi)容。同時，在課程講授過程中，教師應(yīng)就企業(yè)主營方向、實際工程問題，“引導(dǎo)”更多的學(xué)生對工程問題所涉及的基礎(chǔ)知識感興趣，進而再對這些知識進行講述，切忌照本宣科、枯燥填鴨。

專業(yè)學(xué)位工程碩士中不乏技術(shù)高手、業(yè)務(wù)能人，針對多數(shù)學(xué)生制訂的教案不能滿足這類學(xué)生的期望。引入行業(yè)發(fā)展方向、技術(shù)動態(tài)趨勢來“拔高”學(xué)生綜合能力，無疑可提高課程教學(xué)效果。

（二）互動、類比、穿插的教學(xué)方法

“摸底、引導(dǎo)、拔高”均是基于對學(xué)生充分了解的有的放矢的教學(xué)理念，因此，與學(xué)生充分“互動”是實施“摸底、引導(dǎo)、拔高”的根本。只有課前充分“摸底”、課間適時“互動”，才能做到有的放矢的“引導(dǎo)”和“拔高”。

一味迎合學(xué)生，不顧專業(yè)知識的系統(tǒng)性、嚴謹性和科學(xué)性的教學(xué)是不負責(zé)任的做法。由淺入深，采用“類比”的方法把前后相關(guān)、同類可比的知識銜接起來，做到綱舉目張、知識融會貫通頗為重要。

無論就工程技術(shù)問題“引導(dǎo)”學(xué)生對課程感興趣，還是就行業(yè)發(fā)展方向、技術(shù)動態(tài)趨勢、交叉學(xué)科基礎(chǔ)來“拔高”學(xué)生綜合能力，都應(yīng)該反對照本宣科的死板教學(xué)方法，要“穿插”書本之外知識，這是提升教學(xué)效果的重要途徑。

五、結(jié)束語

專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)過程中存在課程設(shè)置與知識需求、課程內(nèi)容與個體需求、教學(xué)效果與時間安排等矛盾。本文就難度大、專業(yè)性強的集成電路設(shè)計課程的教學(xué)工作，提出了面向個體差異、有的放矢的教學(xué)思路，通過案例分析，探索了“摸底、引導(dǎo)、拔高”的教學(xué)理念，借助互動教學(xué)、知識點分類比較、穿插行業(yè)技術(shù)動態(tài)和工程應(yīng)用等教學(xué)方法，充分調(diào)動專業(yè)學(xué)位工程碩士生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，能有效提高課程教學(xué)效果，確保教學(xué)質(zhì)量。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 學(xué)位[1997]54號.國務(wù)院學(xué)位委員會、國家教育委員會關(guān)于實施《工程碩士專業(yè)學(xué)位設(shè)置方案》的通知[EB/OL].hee. ctgu.edu.cn/upload...2011-05-29.

[2] 張士峰.工程碩士培養(yǎng)存在的問題與思考[J].高等教育研究學(xué)報，2008（1）：81-82.

[3] 王應(yīng)密，朱敏，陳小平.全日制與非全日制工程碩士培養(yǎng)方式的差異分析[J].大學(xué)（學(xué)術(shù)版），2011（6）：27-31.

[4] 別敦榮，陶學(xué)文.我國專業(yè)學(xué)位研究生教育質(zhì)量保障體系的反思與創(chuàng)新[J].高等教育研究，2009（3）：42-48.

[5] 王玲.專業(yè)學(xué)位碩士研究生教學(xué)質(zhì)量管理體系建設(shè)[J]. 大學(xué)教育，2014（13）：177-178.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]