基于线上教学模式的《集成电路版图设计》课程教学探究

向静 杨文耀 李杰 徐永刚

（重庆文理学院电子信息与电气工程学院，重庆 400000）

一、引言

《集成电路版设计》课程是电子信息类的专业技术课，本课程是集成电路设计、工艺中必不可少的环节。该课程以CMOS 工艺技术和其基本逻辑门为基础，借助tanner 软件，详细介绍了版图设计的定义、设计流程、设计规则，使学生掌握L-edit绘制反相器、与非门、或非门等逻辑电路的版图，能够通过LVS 对比版图和集成电路的一致性关系，并熟练使用T-Spice、W-Edit 进行后仿真。

本课程包括理论讲授32 学时/学期、实验探索16 学时／学期。相关专业的学生在大三下期开设了该门课程。本课程对学生学习技术基础和专业课程起到承前启后的作用，具有提高学生学习相关专业理论的认知能力、增强学生对专业技术学生对专业技术工作适应能力和开发创新能力的作用。

二、《集成电路版图设计》课程线上教学存在的问题

（一）学生环境变化

重庆文理学院微电子科学与工程专业的学生主要分布在四川和重庆一代，本班一共有34 名学生。基于学生环境的变化，主要存在以下几个问题。首先，网络的问题。由于是线上教学模式，依靠的是网络交流，34 个同学中有8 位同学家中无WIFI。更严重的是其中一名学生家住在偏远山区，连4G 信号都不稳定，因此直播课程，该学生的网络信号一直不稳定，故单一的直播教学严重影响该生的学习效果。其次，设备的问题。本门课讲解关于tanner 软件相关知识，需要电脑才能完成该内容的实现，由于寒假放假，有八名同学未带电脑回家，无形中对本门课的实施增加了难度。最后，脱离学校管理，学生在家没有学习氛围，部分学生出现了迟到或者缺陷的现象。综上所述，学生教学环境由学校教室转化为家庭，学生上课的积极性和主动性都受到了影响。此外，由于学生家中网络和设备的不齐全，也增加了教学难度。

（二）教师常识全新教学模式

全新的教学模式，依然面临着诸多问题。第一，新的教学模式缺乏经验。作为一个刚刚工作一年的教师，线下教学正处于摸索阶段，全方位的线上教学的出现，带来了更大的挑战。第二，教学内容框架的设计缺乏经验。由于有过一年的教学经验，对于教学内容、知识点较为熟悉，但是线上课程教学内容框架和线下模式是有区别的，所以教师对于线上教学的内容框架需要重新构思。第三，与学生缺乏直接的互动关系。由于教师教学面对的是电脑，学生也是在手机或者电脑端，所以教师很难直观的把握学生的学习情况。

（三）其他问题

由于疫情的影响，全国各个高校基本都是实行的线上教学。但是，没有出现过如此大规模的集中的对网络的使用，学习通、QQ 直播和钉钉直播等常用软件均出现了信号不稳定，或者教师和学生无法正常登陆的情况，极大程度地限制了正常课程的有序进行。此外，教师每一个问题提出，需要等待1-5 秒才能得到学生的反馈，问题越复杂，学生要通过打字花费的时间越多，教师等待反馈的时间变长，一定程度上影响了教师上课逻辑思维和连续性。

综上所述，新的教学模式的被迫选择，学生学习氛围缺失、学生学习设备不完整、教师授课不连续、教师新模式的不熟悉都严重影响了《集成电路版图设计》课程的正常进行。

三、解决问题的方法

（一）多种教学方式相结合

除了直播课教师的讲解，借助录屏工具，实现将教学直播过程转化为视频，并上传视频到学习通，将集中的教学改为分散教学，避免了由于集中使用网络引起的卡顿和系统崩溃的问题。首先，将教学资料上传到学习通中，并设置每节课学习任务，给予1 天的时间进行分散学习，只有完成相对于的任务，才能获取相应的积分，教师通过教师端完成对学生学习视频的监督。其次，由于学生在家学习效率和学习氛围不浓厚，教师在设置签到时间段，保证学生在规定时间内进入学习通中学习。再次，针对教学内容教师可以进行教学提问，学生回答问题，学生不仅可以看见自己回答情况，同时也可以看见其他同学的回答情况，有助于学生之间相互学习。第四，基于课程内容，教师布置作业，规定时间完成，以避免部分同学推迟交作业的现象。第五，针对教学交作业情况和课程重难点，采用问题引导式和学习通抢答模块，教师抽一节课时间对学生遇到的问题进行有针对性的讲解。最后，每个一周，教师将学生的学习进度和成绩公布在学生群中，以督促学生进行学习。值得注意的是，每次公布学习进度和成绩后，未完成作业或者任务的同学会积极地完成。

（二）问卷调查了解学生学习情况

远程线上教学使得教师难以掌握学生的学习情况和对教学内容实际掌握情况。通过问卷调查的形式，可以更好的了解学生的学习状态，同时也能帮助教师更好的提升线上教学能力。对于问卷调查的制作，主要采用不记名方式进行，以避免学生因为实名制引起的一些担心。通过问卷调查不仅可以为教师提供完成《集成电路版图设计》课程教学指导，同时也使学生参与进入教学设计，提高学生学习的积极性。

问卷的内容主要集中在：（1）对教师上课内容安排方面的建议；（2）对于教师作业安排方面的建议；（3）对于多久进行一次直播讲解方面的建议；（4）对于教师内容讲解是否详细，通俗易懂方面的建议。

（三）分小组形式教学形式

《集成电路版图设计》包括版图设计理论知识的学习和Tanner 系列软件软件。单纯的讲解理论知识不进行Tanner 系列软件学习，学习过程就会变得很枯燥。但受限于部分学生没有电脑，很难进行一对一的自主软件学习，因此实行分组的形式进行学习。引入项目驱动式的分组教学模式实施Tanner 系列软件教学，具体步骤如下。

1.以4-6 人为一组，学生自行进行分组；

2.教师根据课程内容提供项目和部分参考资料，由学生组内讨论后，自行决定选择实操项目，项目先选先得；

3.由小组学生自学项目相关资料后，讨论完成项目；

4.通过抽签方法选取1 名学生，该1 名学生通过录屏，如果该学生没有电脑，由该学生作为讲解员，请另外一个同学进行电脑实操，将学习项目视频转发给教师，由教师将学生视频上传学习通，供全班学生学习；

5.教师提供1 个类似的项目，由同学单独完成项目，规定时间上交程序，对于没有电脑的同学，由该学生作为讲解员，请另外一个同学进行电脑实操；

6.教师检查学生项目视频完成情况，通过直播集中讲解。

通过基于项目驱动的分小组形式教学，锻炼学生团队合作能力、分析和解决问题的能力。采用学生自主抽签的方式决定讲解学生代表，保证小组中每位学生都能够参与到资料学习和项目完成的过程中去，避免由教师直接点名引起的学生逆反情绪。

四、结束语

2020 年特殊情况下，基于线上教学的《集成电路版图设计》课程是实现无接触远程教学的最佳选择。基于学习通视频任务学习和qq 视频直播教学，制定教学任务和通关的积分的方式，实现理论部分的学习，结合基于项目驱动式的分组教学模式，实现《集成电路版图设计》实验部分的学习，完成线上教学过程，使学生能够熟练地掌握《集成电路版图设计》课程内容。此外，通过本次线上教学活动，完成集成电路版图设计网络课程数字资源的建设工作，为后续进行线上线下混合教学奠定了坚实的基础。