集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

夏曉娟　方玉明　劉小花　吉新村

摘 要

為培養(yǎng)應(yīng)用型集成電路設(shè)計(jì)人才，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探討，提出了改革的目的，并提出了具體的實(shí)施方案，從而進(jìn)一步完善集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系，使得先修的理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)相互融合，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞

集成電路;實(shí)踐教學(xué);創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)： G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.18

0 引言

現(xiàn)階段，集成電路是通信、多媒體以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心之一，技術(shù)密集、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)以及產(chǎn)值巨大是集成電路產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)保持高速增長(zhǎng)，技術(shù)創(chuàng)新能力不斷提高，集成電路相關(guān)技術(shù)迎來(lái)了空前的發(fā)展機(jī)遇。集成電路設(shè)計(jì)是與最前沿科技緊密相連的一個(gè)方向，高校相關(guān)的課程也應(yīng)與前沿科技緊密相連，更要注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力[1-2]。

集成電路設(shè)計(jì)過(guò)程需要集成電路專業(yè)人才經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的實(shí)踐訓(xùn)練并且積累一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。全國(guó)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)企業(yè)對(duì)于人才的需求也越來(lái)越嚴(yán)格，越來(lái)越需要應(yīng)用型的、具有創(chuàng)造力的人才。因此，集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)作為一門重要的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)內(nèi)容在“理論與實(shí)踐相結(jié)合”方面進(jìn)行探討和實(shí)踐，將理論課的知識(shí)從淺入深引入到實(shí)踐教學(xué)中，讓學(xué)生在實(shí)踐中進(jìn)一步加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)利用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐結(jié)果的分析和改進(jìn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)、自主的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題，并解決問(wèn)題的能力[3-4]。

1 教學(xué)改革目標(biāo)

集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，是為微電子專業(yè)學(xué)生在完成集成電路設(shè)計(jì)理論課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門實(shí)踐課，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用Candece等EDA軟件進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)，熟悉集成電路設(shè)計(jì)流程，能進(jìn)行電路級(jí)和版圖級(jí)的設(shè)計(jì)工作，并能進(jìn)行必要的檢查和驗(yàn)證工作。針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課程的知識(shí)聯(lián)系不夠緊密，項(xiàng)目組將根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)的本身特點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)能力和興趣的分析，提出“理論與實(shí)踐相結(jié)合”的課程內(nèi)容設(shè)置方案，并加以探討與實(shí)踐。具體的項(xiàng)目研究目標(biāo)為：

（1）從課程自身的特點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中基礎(chǔ)理論知識(shí)的鞏固和分析，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以來(lái)自先前理論課的電路雛形，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，將理論知識(shí)通過(guò)實(shí)踐教學(xué)加以復(fù)現(xiàn)并得以深化;

（2）通過(guò)有趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，和豐富的課堂討論形式，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的興趣，逐步提高學(xué)生的專業(yè)技能和動(dòng)手能力;

（3）通過(guò)具體集成電路的設(shè)計(jì)、仿真操作，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 課程內(nèi)容優(yōu)化

在教學(xué)大綱指導(dǎo)下精心設(shè)計(jì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，以理論課程為指導(dǎo)，從淺入深，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和完善，盡量采用理論課堂講解的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性。

2.2 采用課堂討論進(jìn)行專題研討的教學(xué)方法

在實(shí)踐教學(xué)模式中，師生互動(dòng)有助于學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。每次實(shí)驗(yàn)之前，先就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)生展開討論，一方面指導(dǎo)學(xué)生掌握當(dāng)天的課程內(nèi)容和要求，另一方面也帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)了理論知識(shí)，只有理論知識(shí)清晰，才能高效開展實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

2.3 指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文（報(bào)告）

在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，我們將傳統(tǒng)意義的實(shí)驗(yàn)報(bào)告優(yōu)化為“專題論文”，指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論，我們將最后一次實(shí)驗(yàn)定位綜合型自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來(lái)查找文獻(xiàn)資料，選擇電路，進(jìn)行研究，完成電路設(shè)計(jì)和仿真，最后完成專題論文的撰寫，既學(xué)會(huì)了查閱科技論文，也學(xué)會(huì)了正規(guī)論文的書寫方式，對(duì)今后畢業(yè)論文的撰寫，甚至進(jìn)一步的研究生學(xué)習(xí)，都有一定的幫助。

3 具體實(shí)施方案

為實(shí)現(xiàn)上述的教學(xué)體系改革目標(biāo)，提出了以下實(shí)踐教學(xué)體系改革方案：

（1）在實(shí)驗(yàn)課程開始之前，教師認(rèn)真探討教學(xué)大綱，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和完善，精心制定教學(xué)內(nèi)容，選舉最適合的實(shí)驗(yàn)電路，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性;將一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為熟悉軟件操作，一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為集成電路基本理論的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系，一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為具有一定創(chuàng)新意義的設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，一步一步指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題;

（2）在實(shí)踐課程的第一節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料，指導(dǎo)學(xué)生查閱各類文獻(xiàn)的方法，介紹每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)化理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義;讓學(xué)生明確課程改革的意義、目標(biāo)、作用和操作步驟與方法，并制定合理的考核標(biāo)準(zhǔn)作為直接的激勵(lì)機(jī)制，讓學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到要從被動(dòng)接受現(xiàn)成的知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索新知識(shí)，學(xué)生本人必須成為新知識(shí)的創(chuàng)造者;

（3）根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)自身的特點(diǎn)，設(shè)立難度適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改變以往教學(xué)中過(guò)多的軟件熟悉內(nèi)容以及模仿性的實(shí)驗(yàn)，而真正達(dá)到集成電路設(shè)計(jì)的目的;指導(dǎo)學(xué)生在完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，撰寫規(guī)范的設(shè)計(jì)報(bào)告。

4 結(jié)束語(yǔ)

集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程主要提供學(xué)生一個(gè)實(shí)踐平臺(tái)，采用先進(jìn)的集成電路仿真軟件，將書本上的知識(shí)采用模擬的方法進(jìn)行加深理解。該門課程既是電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及課程設(shè)計(jì)中所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的一門課程。以上對(duì)集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索，改變了以理論性教學(xué)為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法，加入了生動(dòng)的理論聯(lián)系實(shí)際的環(huán)節(jié)，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有助于提高學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

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