數(shù)字集成電路實(shí)踐教學(xué)改革探索

摘 要：數(shù)字集成電路課程是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)最重要的專業(yè)主干課程之一。該課程教學(xué)難度較大，要求學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實(shí)，動手實(shí)踐能力強(qiáng)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程后必須通過課后實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)以及實(shí)踐實(shí)習(xí)來提高自己的電路設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)技能。本文在基于電子科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析了目前數(shù)字集成電路實(shí)踐教學(xué)過程中存在的一些弊端，對存在的實(shí)際問題進(jìn)行了認(rèn)真分析，總結(jié)以前的實(shí)驗(yàn)弊端，懲前毖后，從實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)技能，實(shí)驗(yàn)體系方面進(jìn)行改革。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；改革；數(shù)字集成電路

基金項(xiàng)目：邵陽學(xué)院教改項(xiàng)目（2016JG43）

1 引言

數(shù)字集成電路課程是微電子與集成電路專業(yè)本科乃至研究生階段最重要的專業(yè)主干課程之一，它與模擬集成電路堪稱集成電路的基石。該課程教學(xué)難度較大，要求學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實(shí)，動手實(shí)踐能力強(qiáng)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程后必須通過課后實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)以及實(shí)踐實(shí)習(xí)來提高自己的電路設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)技能。作為數(shù)字集成電路課程理論教學(xué)和實(shí)踐者，該課程實(shí)踐教學(xué)還存在如下問題：實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，不足以滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，也跟不上社會對集成電路專業(yè)知識的需求；學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中處于被動，安全按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書在操作，根本沒有自己思考、設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多為驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一進(jìn)實(shí)驗(yàn)室就是安全按照指導(dǎo)書的思想在操作，根本發(fā)揮不了學(xué)生的主觀能動性，從而不利于學(xué)生獨(dú)立思考與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。為了彌補(bǔ)以上實(shí)踐教學(xué)中的不足，滿足社會對集成電路設(shè)計(jì)人才的需求的要求，為社會培養(yǎng)杰出的集成電路設(shè)計(jì)人才，所以對數(shù)字集成電路實(shí)踐教學(xué)改革有非常重要的意義。

2 數(shù)字集成電路實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

在數(shù)字集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰η啡钡膯栴}沒有解決?？偨Y(jié)問題形成原因，現(xiàn)狀如下幾點(diǎn)：

2.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)能力下降

在普通高校全國擴(kuò)招的影響下，學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量有所下降，學(xué)生的自控力和自覺學(xué)習(xí)能力也普遍減弱了。再者，學(xué)生剛從枯燥的高三解放出來，自然對學(xué)習(xí)有所放松，這些因素影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一

理工專業(yè)的專業(yè)必修課都有與專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但一直以來，由于教師對專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視度不高，因此專業(yè)實(shí)驗(yàn)一直以來作為理論教學(xué)的佐證，而且實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容一般是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，且學(xué)生完全按照指導(dǎo)書一一驗(yàn)證，沒有將實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)與培養(yǎng)學(xué)生自己動手實(shí)踐創(chuàng)新能力融合在一起。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不完整

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中處于被動，安全按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書在操作，根本沒有自己思考、設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多為驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一進(jìn)實(shí)驗(yàn)室就是安全按照指導(dǎo)書的思想在操作，根本發(fā)揮不了學(xué)生的主觀能動性，從而不利于學(xué)生獨(dú)立思考與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.4 實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制不完善

實(shí)驗(yàn)考核依賴于學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式和出勤率，這樣就使得學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)過程，只看重實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有些學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時只顧記錄按照指導(dǎo)書操作得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，自己很少親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，更沒有帶著疑問去做實(shí)驗(yàn)，根本談不上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；另外有一些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，沒有認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問題，不想辦法解決問題，還是趕時間抄寫上次未抄完的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)考核只看重實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣就完全喪失了實(shí)驗(yàn)的最終目的。而數(shù)字集成電路課程理論性較強(qiáng)、對學(xué)生工程實(shí)踐能力要求很高，集成電路的高速發(fā)展使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容必須得到不斷更新。另一方面，有些實(shí)驗(yàn)教師只擅長某一科實(shí)驗(yàn)，很少進(jìn)行其他學(xué)科的交流，從而使得知識面狹窄，不能勝任開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并且在很大程度上阻礙了學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的全面發(fā)展，影響了高校專業(yè)教學(xué)定位的提高[2]。

3 改革措施

為適應(yīng)目前集成電路技術(shù)高速發(fā)展的需求，培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型集成電路技術(shù)人才，數(shù)字集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢在必行。在具體實(shí)施中主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

①實(shí)際動手能力

目前部分實(shí)驗(yàn)還采用實(shí)驗(yàn)箱模式，它主要缺點(diǎn)就是沒有讓學(xué)生在應(yīng)用電路的自主設(shè)計(jì)、布局布線和焊接等技能上得到較好的鍛煉，而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中只對照指導(dǎo)書完成導(dǎo)線插孔、部分電路測試這些工作。長期以往，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時完全沒有發(fā)揮自己的思維，打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，根本沒有技術(shù)水平含量，自己實(shí)踐能力得不到施展。另外，實(shí)驗(yàn)箱電路的參數(shù)在實(shí)驗(yàn)前就已經(jīng)設(shè)置好，不要事先進(jìn)行調(diào)試，所以學(xué)生得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不管是否正確，多數(shù)同學(xué)都處于毫不知情的情況，這種模式根本得不到實(shí)驗(yàn)要想的效果。經(jīng)過教學(xué)改革增加實(shí)際動手的機(jī)會，提高實(shí)踐操作能力[3]。

②整機(jī)設(shè)計(jì)能力

傳統(tǒng)的實(shí)踐模式下，學(xué)生整機(jī)設(shè)計(jì)能力都非常低，不能達(dá)到當(dāng)代社會對應(yīng)用型本科生的要求。現(xiàn)在是生產(chǎn)社會，這就要求每個學(xué)生必須具備良好的專業(yè)知識和實(shí)踐能力，必須熟悉電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，從元器件的選擇，電路的初步設(shè)計(jì)，布局布線、版圖設(shè)計(jì)，焊接等，都必須清楚。采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街荒軐W(xué)習(xí)按部就班的測試技能，而忽略了其他的專業(yè)技術(shù)的重要性[4]。這樣模式培養(yǎng)出來的本科生沒有系統(tǒng)性的知識，將來在社會生產(chǎn)中很難占據(jù)一席之地。通過教學(xué)改革培養(yǎng)學(xué)生電子系統(tǒng)整機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路，掌握基本的設(shè)計(jì)方法。

③綜合調(diào)試能力

調(diào)試的目的就是檢查電路工作狀態(tài)是否正常。如果工作出現(xiàn)異常，就必須對整個電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，從而使電路工作狀態(tài)良好。因此電路調(diào)試是每個學(xué)習(xí)集成電路的學(xué)生都必須熟悉掌握的一門技術(shù)。但在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的電路調(diào)試技能沒有得到充分的練習(xí)，試驗(yàn)箱里的電路都是事先安排好的，只要連接外設(shè)就可以正常實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性較好，電路基本上不需調(diào)試，所以很多學(xué)生缺乏調(diào)試技能[5]。通過教學(xué)改革使學(xué)生掌握整機(jī)調(diào)試的方法，提高電子電路綜合調(diào)試的實(shí)踐技能。

④自主學(xué)習(xí)能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，要以學(xué)生為主體，采用適當(dāng)方法提高整體教學(xué)效果。采用任務(wù)分解式教學(xué)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分解成一個個小任務(wù)，再給每組學(xué)生分配小任務(wù)，以任務(wù)完成情況來給分；采用課堂相互討論教學(xué)，先由老師將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以提問的形式讓大家談?wù)?，鼓勵學(xué)生說出自己的想法，然后按照自己的思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生來說明實(shí)驗(yàn)原理、操作事項(xiàng)，再由實(shí)驗(yàn)老師強(qiáng)調(diào)說明；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以老師講解為主，而綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)踐內(nèi)容以學(xué)生自己為主，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

4 結(jié)束語

數(shù)字集成電路是集成電路領(lǐng)域最重要的一門專業(yè)課，集成電路發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)乃至人類社會生產(chǎn)都產(chǎn)生了重要的影響。數(shù)字集成電路課程是微電子與集成電路專業(yè)本科乃至研究生階段最重要的專業(yè)主干課程之一，它與模擬集成電路堪稱集成電路的基石。該課程教學(xué)難度較大，要求學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實(shí)，動手實(shí)踐能力強(qiáng)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程后必須通過課后實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)以及實(shí)踐實(shí)習(xí)來提高自己的電路設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)技能。本文在基于電子科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析了目前數(shù)字集成電路實(shí)踐教學(xué)過程中存在的一些弊端，對存在的實(shí)際問題進(jìn)行了認(rèn)真分析，總結(jié)以前的實(shí)驗(yàn)弊端，懲前毖后，從實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)技能，實(shí)驗(yàn)體系方面進(jìn)行改革，力爭在培養(yǎng)現(xiàn)代化應(yīng)用型集成電路人才方面貢獻(xiàn)自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)

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[3]李冰.兩門集成電路課程的教學(xué)模式改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（3）：6-8.

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作者簡介

彭森，邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院教師。endprint