模拟集成电路设计课程改革研究

李 蕾，南敬昌， 李国金

(辽宁工程技术大学 电子与信息工程学院，辽宁 葫芦岛 125105)

模拟集成电路设计课程改革研究

李 蕾，南敬昌， 李国金

(辽宁工程技术大学 电子与信息工程学院，辽宁 葫芦岛 125105)

针对辽宁工程技术大学电子与信息工程学院模拟集成电路设计课程授课方法、考核方式和实践教学方法3个教学环节出现的问题，该文结合大学本科模拟集成电路设计的教学经验，分析了该课程的知识体系结构及教学现状，提出了多媒体结合、理论实践融合及分阶段考核等改革方案。实践表明，该改革方案在实际教学过程得到了应用，取得了显著的效果。

模拟集成电路设计；课程改革；阶段性考核；设计平台

集成电路的概念最早诞生于20世纪50年代，在70年代发展成为相对独立的学科，并很快成为信息技术领域的核心内容之一。集成电路的产业规模和技术水平已成为一个国家综合国力的重要标志之一[1-2]。近年来，我国集成电路产业发展迅速，应用领域广泛，设计水平不断提升，对集成电路设计人员的能力要求日益提高[3-4]。对高校该学科人才的培养提出了新的要求，因此对该领域专业课程进行适当的改革以适应市场人才需求成为教学领域的研究热点。

模拟集成电路设计是电子科学与技术的专业核心课程之一，主要讲授模拟集成电路基本原理、设计和分析方法，为学生今后从事该方面研究工作奠定基础。分析该课程教学现状，有针对性地进行改革，具有较强的实际意义。

1 集成电路设计课程结构

模拟集成电路设计所需的知识体系结构，如图1所示，可划分为基础理论知识、专业基础及专业课3个层次，由5门主要课程组成[5-6]。

图1 模拟集成电路设计课程知识体系结构

由知识结构可知，模拟集成电路设计先修基础知识较多，是一门知识综合性很强的课程。同时，与实际应用紧密结合，因此授课的关键点为：1)使学生理解综合性较强的基础理论知识，在此基础上理解电路基本原理，掌握设计规律；2)在理论基础扎实的基础上注重实际设计能力培养。然而授课实际情况却不能够很好地满足以上培养目标。

2 课程教学现状

2.1 授课方法

模拟集成电路设计的课程内容既包含对集成电路发展简史、集成电路制造工艺、晶体管原理的介绍，也包含集成电路的基础理论知识，经典模块原理的分析，分析过程涉及较多的电路等效及公式推导。而目前讲授方法中，无论板书还是课件都以文字叙述过多，动画、flash及视频等多媒体手段不足，不够生动形象，不能使学生直观、深入地掌握知识，增大了学习难度，削弱了学习热情。

2.2 考核方法

2.3 实践教学

电子设计自动化(electronic design automatic，EDA)是集成电路设计技术的必备基础手段，要求集成电路设计专业的本科毕业生须掌握常用的EDA工具[8-9]。由于实验课时安排过于集中并且时间安排在结课后，学生在授课过程中对EDA工具的使用时间较少，实验室的软硬件设备在授课过程中难以充分发挥作用，实践与课程讲授结合不够紧密，学生的动手能力不能得到充分锻炼[10]。

根据以上叙述的实际授课情况，学生面对综合性强的理论知识缺乏学习兴趣，造成理论知识不扎实，从而影响实际设计能力，而单一的考核方式又不能起到对学习过程的督促作用。由于实验课过于集中，授课过程中相应的实际操作能力训练不足，不能有效地弥补实际设计能力的不足。因此，需从以下3方面对模拟集成电路设计课程进行改革。

3 课程改革内容

3.1 教学方法改革

针对目前授课情况，结合课程特点，制作多媒体形式课件，调整授课方法。如课程前两章，主要介绍集成电路发展历史、前沿，基本概念、工艺、晶体管基本原理。这些知识点不属于重点内容，讲授过程中重视程度不够，但是该部分内容通俗易懂，与实际生活结合，如果加以生动地授课，可以极大地提高学生的听课兴趣，有效地引导学生入门。按照知识点固有逻辑顺序，制作风格简洁幽默的flash、视频插入课件中辅助讲解，可以充分利用较短的课时，抓住学生眼球，提高学生的听课兴趣。在重点内容的讲解中，也可以充分利用动画描述电路电流流动方向、电路等效、米勒原理等需要形象思维的知识点，使枯燥的理论知识更加直观。

3.2 考核方法改革

3.3 实验课程改革

针对结课后集中实验的现状，增加授课过程中实验室开放时间，每周定时向学生开放实验室，配合阶段考核鼓励学生充分利用设计平台增强设计能力。通常为配合结课后集中实验，实验题目均为综合能力较强的设计题目。在有限的实验时间内，学生需要熟悉设计平台软件，同时要完成设计任务，工作量较大，实验效果不理想，学生对实验理解不深刻。增加实验室开放时间后，可结合授课进程将综合性强的设计题目分解为若干简单题目，分阶段布置学生完成，并将完成情况列入阶段考核范围。这使学生有时间熟悉掌握开发平台软件，同时循序渐进完成设计，加深对设计的理解掌握。如此一来学生在结课后开设的实验课程中，有精力完成电路参数对指标影响的总结、思考后续版图设计等深层次的设计问题。在此基础上，鼓励学生以科技小论文的形式提交实验报告，达到挖掘学生的科研潜力，培养学生科研素养的教学目的。

4 改革效果

课程改革的内容在教学过程中进行了实践，取得了明显的效果。按照改革方案改进了课件内容，在课件中插入了动画、flash及视频辅助讲解相关知识点。课上听课效果反映出学生充分认可该种授课方式，课上互动积极主动性提高，增强了对较抽象概念的学习兴趣和理解力。

通过实验改革，结合阶段考核增加了授课过程中的实验设置。该项改革使学生熟悉模拟集成电路设计流程及相对应的设计软件，为后续实验课打下良好的基础。加快实验进度，使部分学生有机会接触甚至完成后续设计。促进了对基础理论知识的理解。在毕业设计阶段体现尤为明显，由于先前对开发软件学习基础较好，节省了毕业实习阶段的软件学习时间，对基本电路模块的设计理解较深刻，能够快速完成基本模块电路设计调试，进入到系统搭建、难点解决的阶段，缩短毕业设计周期，提高完成质量。

5 结束语

本文研究了目前模拟集成电路设计教学过程中存在的问题，结合我校实际情况提出了几项改革措施，并在实际应用中取得了明显的效果。虽然没有涉及电子与科学技术本科创新型人才培养模式的诸多方面，但在此改革措施基础上，有学院的扶持和相关教师及学生的共同努力，模拟集成电路设计的教学定会逐步走向成熟，最终建立完善的集成电路设计本科创新型人才培养模式。

[1] 孙玲.关于培养集成电路专业应用型人才的思考[J].中国集成电路, 2007, 16(4): 19-22.

[2] 刘有耀, 杜慧敏, 张丽果.集成电路设计与集成系统专业创新型人才培养的课程体系研究[J].教育教学论坛, 2015(35): 49-51.

[3] 方卓红, 曲英杰.关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息, 2007(27): 11-12.

[4] 李晋文, 曹跃胜, 郭阳.“数模混合集成电路”课程研究生教学实践研究[J].电气电子教学学报, 2014, 36(6): 32-34.

[5] 谢海情, 唐立军, 唐俊龙, 等.集成电路设计专业课程体系改革与实践[J].教育教学论坛, 2015(34): 76-77.

[6] 樊艳.《集成电路设计》课程教学改革与探索[J].山东工业技术, 2013(14): 235-236.

[7] 高博.“90后”大学生思想特点及教育管理的新途径[J].教育理论研究, 2011(6): 27-28.

[8] 曾繁泰, 李冰, 李晓林.EDA工程概论[M].北京：清华大学出版社, 2002.

[9] 郭勇.EDA技术基础[M].2版.北京：机械工业出版社, 2005.

[10] 宋伟, 朱幼莲.“数字电路”课程设计教学改革探索[J].江苏理工学院学报, 2011, 17(8): 70-73.

Curriculum Reform Research on Design of Analog Integrated Circuit

LI Lei, NAN Jingchang, LI Guojin

(School of Electronic and Information Engineering, Liaoning Technical University, Huludao 125105, China)

Aiming at the problems of teaching methods, assessment methods and practical teaching methods in the course of Analog Integrated Circuit Design in School of Electronic and Information Engineering, Liaoning Technical University, Combining with the teaching experience of the undergraduate Simulation IC Design, this paper analyzes the knowledge architecture and the present teaching situation of the course.and proposes the reform programs, including multimedia combination, theory and practice combination and phased examination.Practice shows that the reform program in the actual teaching process has been applied and achieved remarkable results.

design of analog integrated circuit; curriculum reform; phased examination; design platform

2015-09-06；修改日期:2016-11-25

辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2014130)；辽宁工程技术大学电信学院本科教学改革研究项目(DXJG2014-1)。

李蕾(1981-)，女，博士，讲师，主要从事射频集成电路设计方面的研究。

G642

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.031