集成电路设计人才培养之实践教学探索

袁宇丹

(1.中国科学技术大学软件学院，安徽 合肥 230051;2.中国科学技术大学苏州研究院，江苏 苏州 215123)

0 引言

集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业，是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的核心与基础。“十二五”规划纲要提出全面提高信息化水平的工作目标，期间我国集成电路产业规模的年增长率将达到18%、占世界集成电路市场份额将达到15%［1］，这为集成电路产业的发展展示了极为广阔的前景。然而，由于人才培养的滞后使得集成电路专业人才严重不足现象日益凸显，并已成为制约我国集成电路产业健康和快速发展的瓶颈。

作为培养和输出专业人才基地的高等院校、科研院所以及培训中心等，为了努力缩小集成电路设计人才的知识和能力结构与企业需求之间的差距、尽快弥补集成电路设计人才缺口，围绕集成电路设计人才培养进行了卓有成效的探讨和研究。但已有的研究方向主要集中在人才培养模式、课程体系建设、教学平台建设、教学方法等方面［2－6］，具体探讨如何加强和实施实践环节教学的文献尚不多见。本文从实践环节的设计、执行和考核三个方面，探讨集成电路设计人才培养中提高实践教学质量的途径。

1 优化实践教学内容

实践教学的目标是培养学生初步具备符合工程实际的基本集成电路设计能力，使其能够在毕业后尽快适应岗位要求。

在设计实践教学环节时，一方面必须准确把握集成电路领域技术发展的现状，根据实际生产中对集成电路设计人员的知识和能力要求精心设计实践课题，并使用企业流行的Galaxy和ADE作为实践教学平台，为学生提供尽可能与企业实际工作相近的教学实践环境;另一方面，要有机结合企业需求和不同学习阶段的核心知识和能力要求，整合与优化实践教学内容，旨在提高学生理论与实践相结合的能力、奠定学习集成电路设计专业课程的基础及培养学生的综合应用和创新能力。通过基础实践和设计实践等不同层次项目的教学和实践，帮助学生逐步实现从单一的技能训练、知识验证到综合的工程训练、实践创新的转变。

设计实践课题除了应该遵循上述两项要素外，为了适应不同学生的兴趣或特长需求，激发和培养学生学习的主动性、积极性和实践创新能力，应在满足实践教学基本要求的基础上，尽量做到设计的实践课题类型多样和覆盖面广(鼓励学生自拟难度相当的题目)，并且每个实践课题都能够实现某种实用或学生熟悉的功能，给学生足够的选择空间和选择理由。如验证型课题，可给学生提供有bug或不完整的电路设计文档，供学生修改或补充并验证其功能;实现型课题，可给学生提供正确的电路原理图或网表，要求学生完成后续的设计流程;设计型课题，可给学生提供一些电路模块的设计指标，学生按要求进行电路设计。无论哪种类型或哪个具体的实践课题，都有明确的目的和工程实际意义，通过实践都能帮助学生熟悉相关EDA工具的使用、加深对集成电路设计理论知识和实际应用的理解、掌握集成电路设计的技术和流程，从而培养出具有较强创新精神和工程实践能力的应用型集成电路设计人才。

2 严格实践教学过程

实践教学环节是理论知识运用和实际技能训练的过程，通过培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提升学生的专业综合素质。无论实践最终的结果如何，学生都能从成功或失败的过程中领略到很多宝贵的经验或教训，因此实践环节教学重在学生参与实践活动的过程。为了鼓励和鞭策每位学生都能积极主动地参与实践教学活动，充分获取实践教学环节这一培养学生理论联系实际、应用学科知识解决实际问题能力以及团队合作精神的功效，教师在执行实践环节时应高度重视准备、实施和总结三个过程。

准备阶段的重点是介绍本次实践教学中提供的不同课题的任务、特点及要求，指导学生结合意愿选题、分组和确定小组负责人，并张榜公布各小组的选题，让学生了解各小组的成员及工作内容，以方便实践过程中学生之间的相互沟通和交流。

实施阶段的重点是指导学生根据选定课题制定合理的工作计划、进度安排和人员分工，课题开始时要求学生提出若干方案进行比较并最终由各小组自行确定所用方案。整个教学进程中教师要实时掌握每位学生的工作情况和各小组的工作进展，适时鼓励学生开展师生、同学以及小组间的交流和研讨，及时指导学生自己寻找实践过程中各种问题的解决途径，使学生在相互学习、相互借鉴、自主努力和紧密合作的氛围中提高学习效率、完成工作任务。

总结阶段，除了组织各小组在认真总结课题实施情况的基础上完成规范的设计文档外，重点是组织各小组向全体同学报告实践课题的工作过程、采用方案的理由与优劣、取得的经验与教训等情况，让全体学生在交流、质疑和探讨的过程中分享本次实践教学环节的成果。针对优秀集成电路设计人员应具备设计新品和推介产品的能力，以及考虑到从业第一重要的能力是“有效的口头沟通”［7］，小组报告可采用演讲和答辩相结合的形式进行。为了更好地取得演讲效果，教师可以和学生代表共同组成评分小组对各组的演讲进行评判。各实践小组为了让本课题组以外的同学接受自己的观点，必须齐心协力、精心准备，通过查阅资料、咨询讨论等途径补充和完善相关的背景知识，努力使本组的演讲做到内容充实、思路清晰、表达准确、通俗易懂。这样，学生在准备本组演讲的过程中加深了对自己所做课题的理解，在聆听他组同学演讲及质疑讨论的过程中拓宽了知识、培养了接受新事物的能力;对于演讲的学生更是锻炼了语言表达能力、逻辑思维能力和临场应变能力;对于教师则拉近了与学生的距离、活跃了课堂气氛，并能从中获取其他教学方式无法得到的有助于提高自身水平及教学效果的灵感和启迪。

3 完善考核评价体系

实践教学环节是检验学生综合运用所学知识解决实际问题能力的有效手段。科学合理的考核评价机制，不但能够充分体现教学管理的严肃性和公平性，还能有效激发学生参与实践活动的积极性和主动性，有利于强化学生的责任感和集体荣誉感。

实践环节的考核应根据具体课题的任务、特点以及企业相应岗位所需的能力和素养要求，从学生个体和小组整体的担当精神(课题分工情况)、工作态度、求知欲望、创新意识和自主学习能力、解决问题能力、实际动手能力、口头表达能力、团队协作能力以及课题完成情况、结题文档质量、演讲报告效果等诸多方面对小组进行评分，形成过程与结果并重、定性与定量结合、个人表现与集体成绩挂钩、教师和学生共同参与的考核评价机制。

考评过程中，一方面可以采取由学生代表和教师共同对各小组进行评价，或设置教师及各小组自评和互评权重的方式，来充分体现公平公正的考核原则;另一方面可以通过教师随时检查学生个人工作进度、随机指定小组演讲人选、根据结题文档质疑小组成员等方式，促使每个小组成员都能认真参与整个实践教学环节，使学生个体能力在集体项目的进展中得到锻炼和提高。

4 结语

集成电路产业快速发展的前景和集成电路专业人才严重匮乏的现状，为教育工作者提供了施展才华的舞台。面对机遇和挑战，只要不断更新教育思想、转变教育观念，始终以培养适合工程实际的专业技术人才的核心知识和能力为中心，坚持深化教学内容、教学方法和教学手段改革，构建突出以学生为主体、能有效调动教学双方积极性和创造性的集成电路专业人才培养途径，就能培养出具有国际竞争能力的高素质应用型集成电路专业人才。

［1］工业和信息化部.集成电路产业“十二五”发展规划(工信部规［2011］565号).

［2］谢海情，唐立军，文勇军.集成电路设计专业创新型人才培养模式探索［J］.中国电力教育，2013(28):29－30.

［3］周前能，李红娟，罗元，等.微电子学专业IC设计人才培养的课程体系构想［J］.科学咨询，2013(22):127－128.

［4］叶波，赵倩.“大规模集成电路设计”课程教学改革与实践［J］.中国电力教育，20l0(15):104－106.

［5］刘旭焱，崔明月，刘红钊，等.“集成电路设计”课程教学改革探讨［J］.南阳师范学院学报，2013(12):72－74.

［6］唐俊龙，唐立军，文勇军，等.完善集成电路设计应用型人才培养实践教学的探讨［J］.人才培养，2011(34):35－36.

［7］麦可思研究院.就业蓝皮书——2013年中国大学生就业报告［M］.北京:社会科学文献出版社，2013:233.