依托虛擬仿真教學設(shè)計提升微電子專業(yè)學生實踐技能的研究

針對微電子技術(shù)專業(yè)的特點，以我院微電子專業(yè)虛擬仿真教學資源和建設(shè)和應(yīng)用實踐，探索虛擬仿真教學對學生實踐技能的影響。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真 微電子技術(shù) 實踐技能

現(xiàn)在半導體產(chǎn)業(yè)迎來了良好的發(fā)展時期。但由于半導體設(shè)備昂貴，更新快，很多院校在實踐教學中遇到困境。建設(shè)虛擬仿真教學資源并應(yīng)用于實踐教學，可以很好的解決這個問題。

1 微電子技術(shù)專業(yè)的特點

（1）微電子專業(yè)核心課程的實踐性很強，但實訓設(shè)備價格昂貴，易損壞，臺套數(shù)不足，學生動手機會不多，難以反復訓練，提升技能。

（2）微電子技術(shù)發(fā)展非?？?，學校很難及時更新設(shè)備，所需的消耗品很多，易產(chǎn)生污染。

（3）微電子專業(yè)課程之間聯(lián)系緊密，理論部分晦澀難懂，學生缺乏學習主動性和利用理論解決分析實踐問題的能力。

2 我院微電子技術(shù)專業(yè)虛擬仿真資源的建設(shè)及應(yīng)用

虛擬仿真教學資源是實現(xiàn)虛擬仿真教學設(shè)計的基礎(chǔ)，將豐富精美的仿真資源貫穿到信息化教學的過程中，取得良好的教學效果。我院微電子專業(yè)建設(shè)的虛擬仿真資源分為三類：

2.1 與企業(yè)合作開發(fā)“集成電路制造3D虛擬車間仿真軟件”

學院與華潤微電子合作開發(fā)了“集成電路制造3D虛擬車間仿真軟件”，將制造工藝中的重要項目，制作成3D虛擬車間仿真游戲模式，使學生猶如進入到了生產(chǎn)環(huán)境，邊游戲邊學習。軟件設(shè)有瀏覽模式、教學模式和考試模式，方便教師教學、學生聯(lián)系和考核評價。經(jīng)過實踐，游戲的方式，寓教于樂，的確吸引了學生的注意力，提升了學生的學習興趣和積極性。因此專業(yè)計劃繼續(xù)開發(fā)新的工藝項目應(yīng)用于教學。

2.2 購買專業(yè)相關(guān)的電路設(shè)計、版圖設(shè)計相關(guān)的仿真軟件，開發(fā)仿真項目

我院購買了多款微電子專業(yè)軟件，例如電路仿真軟件Multisim、邏輯提取軟件Chiplogic、工藝和器件仿真軟件Silvaco等，這些軟件主要應(yīng)用于電子電路設(shè)計、版圖設(shè)計及仿真驗證。

例如：集成電路工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)可采用SILVACO進行仿真，選擇氧化、擴散、離子注入等核心工序進行教學演示，選擇二極管、晶體管、MOS管等作為仿真的項目，進行分組教學；集成電路版圖設(shè)計可以采用公司常用的按鍵芯片作為設(shè)計項目，經(jīng)過邏輯提取--電路繪制—版圖設(shè)計—仿真驗證，完成整個虛擬仿真項目。這些項目均有豐富的教學資源，用于線上線下教學。學生設(shè)計的電路、版圖，經(jīng)過驗證，如果成功，可提升他們的自信心，如果失敗，則與同學老師一起分析原因，提出解決方案，提升他們的綜合實踐技能。

2.3 購買虛擬仿真平臺

學院購買了集成電路封裝SMT虛擬仿真平臺、微電子IC制造虛擬仿真培訓平臺、開放式虛擬仿真實驗平臺，這些仿真平臺融教學、考核、管理融為一體。

例如：開放式虛擬方真實驗平臺采用多媒體技術(shù)，在計算機上建立虛擬實驗室環(huán)境，提供可操作的虛擬實驗儀器，使學生在互聯(lián)網(wǎng)上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，同時提供網(wǎng)絡(luò)實驗教學的一體化管理功能。整個平臺將實驗實訓課程資源、條件資源、實訓內(nèi)容信息發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)，展現(xiàn)給用戶。學生可通過平臺了解實訓內(nèi)容，教師可了解實踐教學條件、內(nèi)容等。資源管理功能可統(tǒng)一、集中管理實驗實訓資源，提供給平臺其他功能使用。

3 虛擬仿真教學對學生實踐技能的影響

虛擬仿真教學是綜合應(yīng)用虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互等多種信息技術(shù)的實踐教學。而虛擬仿真教學資源是依托仿真平臺或仿真軟件開發(fā)的應(yīng)用于實踐教學的各種數(shù)字化資源，包括項目的設(shè)計、教學資源、學習資源、考核方式等，是信息化教學的一部分，對提升學生的實踐技能具有重要的作用。

3.1 解決學校實驗實訓設(shè)備臺套數(shù)不足，耗損嚴重、污染環(huán)境的問題，降低實驗實訓教學成本，提高學生實踐操作的安全性

職業(yè)教育以“培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線高素質(zhì)技能型專門人才”為目標。但在職教領(lǐng)域存在很多實踐教學困境。如：沒有足夠的資金配備實驗實訓設(shè)備，產(chǎn)生的廢水廢氣會污染環(huán)境，設(shè)備操作存在風險等。如果采用虛擬仿真教學，可降低實踐操作成本，避免廢水、廢氣產(chǎn)生，設(shè)備操作錯誤引起的問題。

3.2 使學生體驗真實的工作環(huán)境，激發(fā)學生的學習興趣，將理論與實踐相結(jié)合，提高分析問題、解決問題的能力

虛擬仿真就是模擬企業(yè)真實的工作環(huán)境，模擬真實的操作過程，使學生了解工作場景、熟悉操作步驟、規(guī)范操作方法、培養(yǎng)職業(yè)意識。將項目做成動畫、視頻或游戲，生動、直觀，提高了學生的積極性。根據(jù)理論設(shè)計項目，通過仿真驗證設(shè)計結(jié)果，利用理論對結(jié)果進行分析。整個過程，理論和實踐有機結(jié)合，可提高學生分析和解決問題問題的能力。

3.3 有利于靈活設(shè)計實訓項目，打破教學時空的限制，提升學生自主學習能力

虛擬仿真教學資源作除用于課堂教學之外，還可以用于學生的自學、拓展和提高。依托網(wǎng)絡(luò)平臺，學生可以隨時隨地查看資源，反復練習，遇到不懂的問題可以及時和同學、老師溝通，打破了教學的時空限制，提升了學生自主學習的能力，拓展了學生的專業(yè)技能。

3.4 有利于提升教師的信息化教學水平，創(chuàng)新實驗實訓教學模式，提高課堂教學效率和質(zhì)量

虛擬仿真教學資源只是教學設(shè)計的一部分，教師還需要將重點、難點做成微課，融入精美的多媒體課件、動畫、視頻等，依托虛擬仿真平臺，使理論更富有趣味，易于理解，操作更加直觀，生動，交互更加方便，提高課堂效率和教學質(zhì)量。

4 結(jié)語

采用虛擬仿真教學資源進行信息化教學，是實現(xiàn)教育信息化的重要途徑。我院微電子專業(yè)累積了豐富的虛擬仿真教學資源，并經(jīng)過教學實踐，使教師教學水平和學生實踐技能都有了很大的提升，在各種技能競賽中取得了良好成績。

參考文獻

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作者介紹

張海磊（1979-），女，山東省濰坊市人。天津理工大學碩士。江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院講師。研究方向為微電子技術(shù)。

作者單位

江蘇信息職業(yè)技術(shù)學院 江蘇省無錫市 214153endprint