模拟集成电路的工程实践教学改革

2018-12-06电子科技大学成都学院高大伟

电子世界 2018年22期

电子科技大学成都学院高大伟

本文的模拟集成电路专业方向的改革与实践，是基于新型CDIO工程教育理念，在电子科技大学成都学院建立一流应用型高校的背景下，采取提升基础课程的设计，完善应用工程项目建设，构建师生间新型的“师徒关系”等措施，从根本上帮助学生完成工程能力的培养，实现创新思维、理论知识、团队能力的综合实践。

在目前全国各应用型高校的模拟集成电路教学中，低年级课程主要讲授专业理论的基础内容，重点包含基本物理原理，器件原理，和原始单元电路的形成机理。而高年级则进入了预设实验内容的学习。就教学现状而言，低年级学生在学习理论基础时，缺乏工程体验。微电子电路本身具有内容抽象、理论计算公式繁琐、图示复杂等特点，这导致学生听课质量不高，随着内容深度增加，许多同学出现厌学弃学的现象。而高年级同学面对实验课程，不习惯于将理论知识与实验练习思考结合，实验完成机械空洞，工程能力提升不高。为满足学生在工程教育方面的实际需求，切实带动同学边思考边实践，我们提出在微电子电路课程中采用新型工程实践教学改革。

在学习CDIO工程教育理念的基础上，模拟集成电路教学团队提出集构思、设计、实现与运作于一体的新型教育模式。引导学生从产品研发的角度，让学生采用主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习知识。通过体验式的工程过程，系统的养成同学从知识的吸收、团队能力的协作、项目运作等方面的成长。在具体实施中，我们着重从基础课程设计，教学项目开发，“师徒型”技术培养等方面展开。

1.基础课程的设计

在课程建设方面，我们秉持基础课程建设要体现整体性，实践课程的建设要贴近工程性。基础知识的学习要藉着工程体验来加深，而工程实践的学习要扎根基础知识思考。目前模拟集成电路方向的基础课程有《模拟电路基础》、《微电子器件》、《微电子电路》和《模拟集成电路设计》等，这些课程知识环环相扣，是复杂电路学习的基础。但同学在学习中却常常迷茫，缺乏直观体验。所以我们提出基础知识学习需要结合工程实际来完成，使知识点可以在实践中被重构，叫学生对电路的掌握是直观性的，实践性的。

比如在单级放大器的学习中，我们之前的模式是将基础知识按微电子理论、电路分析、软件仿真体现出来。但在我们工程系统课程的改革之后，一种基本电路完成理论分析后，将立即进入工程仿真体验，同时习题和讨论也集中在该时段，形成在短时间内对核心知识点的聚焦，让学生在学习中形成多方位的学习体验，实现对基础核心知识的融透式的掌握（见图1）。

图1

2.教学实践项目的开发

教改的第二个核心是教学项目的开发，当我们在梳理我们的教学目标时，提出电路理论是基础,电路实践为手段, 电路的分析设计能力是最终目标。所以高年级的模拟电路的教学方式就随之改革，要突出以项目任务为导向的工程教学，强调从工程电路的角度而不是知识体系的角度来认识和解决问题。自学方式成为主要的学习方式，课程着重考核学生运用知识解决实际问题的能力。

从目前高年级的实验课程设置来看，已展开了如《集成电路反向分析实验》、《集成电路版图设计》、《原理图设计与Hspice电路仿真实验》、《数字芯片验证实验》等工程性较强的技能知识课程。但我们也同时增加了《工程系统Ⅰ》、《工程系统Ⅱ》、《工程系统Ⅲ》、《集成电路实训》等工程课程。这些课程的开发内容分为两个方面，一方面是采用以赛促学的方式，通过指导同学们参加国内各项工程技术类大赛，达到对知识技能的提升。另一方面是通过校企合作，贴近企业工程一线来提升同学们的工程能力。

以工程《工程系统Ⅱ》为例，该课程目的是通过工程教育，指导同学们完成全国大学生集成电路创新创业大赛，该项赛事于每年12月份会由企业拟定的杯赛题目，参加赛事可以让同学们体验芯片构思、整体架构设计、电路前仿、版图绘制、电路后仿等每一步芯片设计流程。相较于传统的实验课程着重于教授学生仿真软件的学习和固定实验内容的完成。提升新的开放型、任务型的工程课程、会推动学生从思维上由被动学习转向自我责任激励，给学生自主学习和实践创造条件。

3.建立新型师徒关系

教改第三个焦点是建立新型师生关系，形成“师徒型”教学模式。目前大学教育的学生工作是由辅导员为主要抓手，关注点以学生日常生活、思想教育为主。贴近学生的工程技术培育成为学生工作的盲区，“以学生为本”就要求教师必须建立与学生深入的关系。目前从教师团队建设看，我校80%以上教师都有丰富的企业工程经历，兼备“教师”和“工程师”双师双能型能力；如何将工程能力全方位的传递给同学，这是我们目前思考的焦点。新型“师徒型”师生关系不单单是技术的指导，更肩负着科学精神、人格传递等全人培育的使命。