集成电路课程实验教学改革探索

山东大学信息科学与工程学院 周 莉

集成电路课程实验教学改革探索

山东大学信息科学与工程学院 周 莉

集成电路课程实验对于培养微电子专业学生成为具有坚实理论基础和熟练动手能力的复合应用型人才具有重要的作用。本文从目标、方法、人才培养模式、教学手段、考核方式等方面提出改革方法和建议系统改革传统的集成电路课程实验课程，具有很强的理论价值和实用价值。

集成电路；课程实验；教学改革

集成电路已经在各行各业得到了广泛的应用，作为关系国民经济和社会发展全局的基础性和先导性产业，集成电路设计和应用是多学科交叉高技术密集的学科，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的一个重要标志。鉴于我国集成电路行业起步较晚，且集成电路市场持续快速增长，对集成电路领域的设计人员需求也日益增加。集成电路是知识密集型的高技术产业，但人才缺失的问题是影响集成电路产业发展的主要问题之一。据统计，2012 年我国对集成电路设计人才的需求是30万人[1-2]。为加大集成电路专业人才的培养力度，更好地满足集成电路产业的人才需求，2003年教育部实施了“国家集成电路人才培养基地”计划，同时增设了“集成电路设计与集成系统”的本科专业，很多高效都相继开设了相关专业，大力培养集成电路领域高水平的专业技术人才。

山东大学集成电路设计与集成系统专业的学生主要学习数理基础知识、集成电路设计技术和电子系统集成所必须的电路、计算机、信号处理、通信等知识。通过课程设计、实验、生产实习和毕业设计环节，学习各种工具的使用，使学生将所学理论基础知识逐渐转化为实际的集成电路设计和电子系统集成等技能。集成电路设计与集成系统专业通过理论与实践相结合的培养模式，以培养既具有坚实的理论基础，又具有丰富的集成电路开发、电子系统集成和工程管理能力的复合型和应用型高级人才为目标，重视本专业的发展前沿和相关专业知识的拓展，注重培养学生的动手能力。本文将结合多年集成电路设计与集成系统专业的本科教学实践经验，以及对相关院校集成电路设计专业本科教学的多方面调研，针对集成电路课程实验教学进行分析和探索，以期提高本科教学水平，切实做好本科专业人才的培养工作。

1 课程教学现状

集成电路应用现有授课方式是以讲授集成电路的基础理论为主，完成一些相对简单且内容单一的基本训练。在学生综合能力及动手能力培养方面存在很多不足，主要体现在以下几方面。

一是课程涉及的内容复杂、知识面广，没有较为合适的教材供学生使用。学生不仅要掌握集成电路的基础理论，还要熟悉系统整体方案和芯片外围电路的设计方法，从应用角度来看，还要掌握一门软件开发语言来实现编程。学生上述几方面的基础比较薄弱，在短时间内很难有效的掌握授课内容。

二是教学内容偏重于理论知识的讲授，缺少相关实践环节；与本专业其它课程的结合点不多，学生的知识体系性较差，无法将本课程的知识很好的应用到前后相关课程中，不利于对学生综合技能的培养。

三是授课内容实践背景少，侧重于讲清集成电路原理。学生不能将学到的一些理论知识融入到实际应用背景中，学完理论知识，不知道应用在什么场合、以及如何应用，不利于创新能力的培养与提高。

四是考核方式多以专业基础知识和原理性的内容考察为主，部分学生有应付考试的心理，学习兴趣差，学习目的不明确。

2 改革目标与方法

2.1 目标

完善课程教学手段，建立新的培养模式，改变课程考核方式，丰富学生能力评价体系，全面贯彻到对学生素质教育和实际应用能力培养上去，以利于培养动手能力强、具有创新意识和能力的应用型人才。

2.2 方法

授课方法：建立共同讨论制度，并由教师通过问题反馈和随机提问的方式检查学生的理解情况，有问题及时加以解决。考核方法：通过教师演示案例，讲解并提出设计性题目供学生选择，邀请有丰富科研和教学经验的教师协助进行辅导、答疑、考核，以确保取得预期的教学效果。

3 改革内容与实践

3.1 围绕应用型人才培养模式，调整课程教学思路

应用型人才培养主要是强调实践性和应用性能力，秉承的是职业性与应用性相统一的价值标准。一方面，通过增加实践教学环节，系统强化学生知识应用和职业技能培养；另一方面，坚持本科教育的学科专业学术标准，夯实学生的学科专业知识理论基础，使之形成一定的科学素养，具备潜在的科学研究能力和学术创造能力，具有后发优势和应变能力[3]。因此，紧紧围绕学校制定的应用型人才培养模式的定位，结合集成电路应用课程的实际情况，改变此前课程重理论、轻实践的现状，形成新的既重理论知识掌握又重实践能力培养的教学思路，将具有代表性的集成电路精讲细讲，同类集成电路做对比介绍，着力培养学生的实际应用能力。

3.2 更新课程教学手段，提升课堂教学吸引力

首先，针对现有集成电路应用自编教材内容相对陈旧的现状，积极运用网络手段和多媒体授课手段，获取本学科最新的技术知识和最新的发展动向，并将其融入到授课内容中，以克服教材内容与技术发展相脱节的弊端。其次，将实际应用背景引入授课内容，结合集成电路适用场合、典型设计应用实例进行分析讲解，既有效提升课堂教学吸引力，又使学生掌握更多的综合知识。同时，引入教学业绩反馈分析手段，通过对教学质量的反馈跟踪和与学生的平时座谈，了解学生的学习状态和学习兴趣，在后续的课程中适当调整原有的授课内容及教学手段。

3.3 加强EDA实践教学，提高学生动手能力

引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。

根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通。

3.4 搭建校企合作平台，举办设计大赛

与Digilent，Altera等公司合作，由公司提供设计用的开发板，举办EDA设计大赛， 使得学生在学以致用的同时，积累宝贵的实践经验，完善知识结构，培养了团队合作创新的精神与能力，通过大赛的举办，不仅提高了本科教学工作的积极性和教学质量，更加有利了提高学生的实践能力和创新能力[4]。同时，在竞赛过程中，令学生对自身的优势和劣势有了明确的认识，对于其专业能力和发展潜质也是一次很好的发掘。

3.5 改变课程考核方式，创新能力评价体系

课程的最终成绩由平时成绩和综合设计成绩共同决定。

平时成绩考核包括日常出勤，课堂表现以及作业表现情况。新增加的综合设计成绩是结合学生实际应用情况，论文撰写情况，答辩表现进行评定。

在具体操作过程中，增加学生对于实际应用背景问题的考察力度，使其不能靠单纯地靠死记硬背课本上理论知识来满足考试要求，而是必须主动了解实际应用背景，具备从实际应用背景中提炼出问题并解答问题的能力，从根本上改变学生单纯靠硬背课本知识应付考试的问题，从而提高工程实践能力。

[1]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)．

[2]卫铭斐,王民,杨放,等．集成电路设计类EDA技术教学改革的探讨[J]．电脑知识与技术,2012(19)．

[3]湖北省教育厅．关于实施湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划的通知[EB/OL]．湖北省教育厅,http://www．hbe．gov．cn/content．php?id=7627,2010-08-27．

[4]汪金辉,候立刚,耿淑琴,等．集成电路设计大赛与创新能力培养[J]．电子世界,2012(11)．