微電子學(xué)專業(yè)課程的改革與創(chuàng)新

吳志穎　陸曉東　周濤　吳元慶　李文軍

摘要：根據(jù)當(dāng)前對微電子專業(yè)人才培養(yǎng)的基本要求，在總結(jié)現(xiàn)今微電子課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與方法的基礎(chǔ)上，本文對微電子這門學(xué)科的教學(xué)模式進(jìn)行了更加深入的探討。結(jié)果表明：在逐步實(shí)行更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)模式以及加強(qiáng)學(xué)科實(shí)踐建設(shè)的過程中，明顯改善了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量，從而適應(yīng)了新世紀(jì)人才對擴(kuò)展知識背景、提高創(chuàng)新能力和提升綜合素質(zhì)等方面的需求。

關(guān)鍵詞：微電子專業(yè)課程 教學(xué)模式 改革 創(chuàng)新

近30多年來，微電子行業(yè)在國內(nèi)外均獲得了高速發(fā)展，隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和技術(shù)復(fù)雜度的指數(shù)級增加，科學(xué)界以及工業(yè)界對于人才綜合素質(zhì)的需求都發(fā)生了根本性的變化，這一現(xiàn)狀無疑對高等學(xué)校的教育提出了巨大的挑戰(zhàn)。這就需要高等學(xué)校必須深化改革，創(chuàng)新制度，從而做到與時俱進(jìn)，以適應(yīng)新時期經(jīng)濟(jì)下社會發(fā)展的客觀要求。因此，深入探討微電子專業(yè)課程的教學(xué)模式，從而培養(yǎng)新型專業(yè)技術(shù)人才，這一行動迫在眉睫。在大部分工科專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中，很多學(xué)生覺得枯燥無味，學(xué)習(xí)興致缺乏。造成這一現(xiàn)象的原因不僅與學(xué)生本身自主學(xué)習(xí)的意識有關(guān)，也與專業(yè)課程內(nèi)容、教授方法的設(shè)置息息相關(guān)。韓九強(qiáng)與鄭南寧提出的“柔性教育”概念指出，現(xiàn)代教育思想以及現(xiàn)代教育觀念要通過教育模式、教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法中充分體現(xiàn)。此方法應(yīng)用到實(shí)際中，就是要根據(jù)不同學(xué)生的背景、個性以及學(xué)習(xí)目標(biāo)，結(jié)合行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀與需求設(shè)計(jì)出對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容與方法，從而培養(yǎng)出適應(yīng)時代發(fā)展的高素質(zhì)創(chuàng)新型專業(yè)人才，

一、教學(xué)內(nèi)容與課程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與更新

根據(jù)微電子領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀以及現(xiàn)如今對專業(yè)人才的需求，學(xué)生雖然在課堂上修讀并掌握了部分?jǐn)?shù)字電路以及C語言編程基礎(chǔ)，但是缺乏對器件的材料特性、微觀結(jié)構(gòu)等知識的掌握以及器件編程的實(shí)際操作能力。由于高校的硬件、師資條件以及學(xué)生的容納能力均有限，專業(yè)課程的門數(shù)得到了限制，使得教育無法跟上工業(yè)發(fā)展的腳步，加之現(xiàn)今的產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對專業(yè)人才綜合素質(zhì)要求逐漸提高，這些原因使得學(xué)生在現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了一定程度上的錯位。因此，在這種情形下，教師不僅要教會學(xué)生本專業(yè)知識，而且要同時結(jié)合當(dāng)前的行業(yè)方向和需求，向?qū)W生介紹必要的背景知識，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，提高他們專業(yè)的綜合素質(zhì)。

在教學(xué)過程中，老師需要向?qū)W生介紹基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識，以及器件的邏輯功能，并結(jié)合器件的硬件結(jié)構(gòu)，以此來培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)器件功能設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)思路的能力。實(shí)施此方法后，學(xué)生中的課堂反饋顯而易見，大部分學(xué)生都能更好的運(yùn)用所學(xué)器件編程知識，編程能力水平也有明顯提高，在器件設(shè)計(jì)的方法、器件的效率評估等方面都有自己獨(dú)到的見解，并可以做到舉一反三。

針對一些學(xué)生畢業(yè)后可能會從事芯片性能評估測試的相關(guān)工作這一問題，調(diào)整了專業(yè)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，減少了對早期電子器件的詳盡介紹，改為對最新器件知識的學(xué)習(xí)。帶領(lǐng)學(xué)生接觸相關(guān)行業(yè)的工作內(nèi)容，以此來增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際認(rèn)識，包括在實(shí)驗(yàn)室用小型電子顯微鏡觀察較新的芯片結(jié)構(gòu)、用四探針儀測量芯片電學(xué)特性、參觀工廠的研發(fā)和測試部門，等等。

在教學(xué)效果反饋中可以看出，這種對于教學(xué)內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)的更新與改革的方法是非常有效的。通過改革使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與自主學(xué)習(xí)能力得到了提升，提高了學(xué)生的出勤率與課后請教老師的次數(shù)，與此同時，參與電子競賽的學(xué)生人數(shù)也明顯增加，學(xué)生的自信心顯著增強(qiáng)。這一結(jié)果更加肯定了“教學(xué)內(nèi)容與課程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與更新”這一教學(xué)方法。

二、教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新

教師在課堂教學(xué)中不僅要講解必要掌握的專業(yè)知識，而且要注重培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際操作中運(yùn)用所學(xué)知識來分析與解決問題的能力。在教學(xué)過程中，教師首先要以大綱為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際，設(shè)計(jì)好教學(xué)方案。其次，在課堂上要把握好時間安排和學(xué)法指導(dǎo)，可采用啟發(fā)式教學(xué)，增加學(xué)生提問以及上臺演示的機(jī)會，達(dá)到師生互動的教學(xué)模式，努力創(chuàng)建學(xué)習(xí)型課堂。這就要求教師在課堂教學(xué)中要善于針對不同的問題增加開放式的討論環(huán)節(jié)，或?qū)嵭蟹纸M討論，達(dá)到幫助學(xué)生開拓思路，提高分析技巧，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力的目的。

教學(xué)過程中采用面向問題的方式從不同的專題角度深入學(xué)習(xí)關(guān)于器件結(jié)構(gòu)以及編程的相關(guān)知識，如根據(jù)器件的不同類型，以專題形式指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方法可以幫助學(xué)生在解決實(shí)際問題時從多角度進(jìn)行分析，培養(yǎng)并提升了學(xué)生的思考能力水平，把硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程有機(jī)結(jié)合起來，拓展了學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和綜合素質(zhì)。

從學(xué)生的反饋可以看出，此改革教學(xué)模式是有效的。學(xué)生在課余時間中自主進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的興趣明顯增加，學(xué)習(xí)目的和范圍也不僅限于考核內(nèi)容，部分學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識自己動手設(shè)計(jì)簡單的器件，或者對器件在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力上也有顯著提高。

三、課程實(shí)踐環(huán)境的強(qiáng)化與提升

微電子專業(yè)課程在理論講解的同時，還需要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。在課堂學(xué)習(xí)過程中，教師可以在講授知識的同時借助多媒體設(shè)備進(jìn)行演示，采用理論知識與圖形化結(jié)合的教學(xué)方式，加深學(xué)生的印象。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生在機(jī)房里對如EDA工具、Verilog編程工具等仿真設(shè)計(jì)工具進(jìn)行實(shí)際操作，增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識掌握的熟練度。此外，學(xué)校應(yīng)加快更新軟件和硬件環(huán)境的頻率，使學(xué)生能夠接觸到較新的工具和設(shè)計(jì)方法，更加貼近行業(yè)主流，讓學(xué)生可以充分利用課堂所學(xué)的理論知識進(jìn)行仿真和優(yōu)化，培養(yǎng)自身立足理論解決實(shí)際問題的能力。

四、結(jié)論

更新教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，改進(jìn)教學(xué)模式，強(qiáng)化課堂實(shí)踐環(huán)境，培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才，是微電子專業(yè)課程教育教學(xué)改革的核心。經(jīng)過改革的微電子專業(yè)課程與傳統(tǒng)工科專業(yè)課程相比，具有時代性強(qiáng)、覆蓋知識面廣、技術(shù)更新快等優(yōu)點(diǎn)。因此，教授這門課程的教師不僅要加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)，更要力求不斷更新自身知識結(jié)構(gòu)、拓展知識背景、提升專業(yè)素養(yǎng)，以適應(yīng)針對課程特點(diǎn)進(jìn)行的教學(xué)改革。本文通過以上方法嘗試對微電子專業(yè)課程進(jìn)行了初步改革，結(jié)果顯而易見。采用這種方式方法，學(xué)生既易接受又對本專業(yè)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，在培養(yǎng)其研究性學(xué)習(xí)能力的同時也為其進(jìn)一步提高工程實(shí)踐能力打下了良好的基礎(chǔ)。