集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)之實踐教學(xué)探索

袁宇丹

(1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院，安徽 合肥 230051;2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院，江蘇 蘇州 215123)

0 引言

集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，是培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、推動信息化和工業(yè)化深度融合的核心與基礎(chǔ)。“十二五”規(guī)劃綱要提出全面提高信息化水平的工作目標(biāo)，期間我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模的年增長率將達(dá)到18%、占世界集成電路市場份額將達(dá)到15%［1］，這為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展示了極為廣闊的前景。然而，由于人才培養(yǎng)的滯后使得集成電路專業(yè)人才嚴(yán)重不足現(xiàn)象日益凸顯，并已成為制約我國集成電路產(chǎn)業(yè)健康和快速發(fā)展的瓶頸。

作為培養(yǎng)和輸出專業(yè)人才基地的高等院校、科研院所以及培訓(xùn)中心等，為了努力縮小集成電路設(shè)計人才的知識和能力結(jié)構(gòu)與企業(yè)需求之間的差距、盡快彌補(bǔ)集成電路設(shè)計人才缺口，圍繞集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)進(jìn)行了卓有成效的探討和研究。但已有的研究方向主要集中在人才培養(yǎng)模式、課程體系建設(shè)、教學(xué)平臺建設(shè)、教學(xué)方法等方面［2－6］，具體探討如何加強(qiáng)和實施實踐環(huán)節(jié)教學(xué)的文獻(xiàn)尚不多見。本文從實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計、執(zhí)行和考核三個方面，探討集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)中提高實踐教學(xué)質(zhì)量的途徑。

1 優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容

實踐教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生初步具備符合工程實際的基本集成電路設(shè)計能力，使其能夠在畢業(yè)后盡快適應(yīng)崗位要求。

在設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)時，一方面必須準(zhǔn)確把握集成電路領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，根據(jù)實際生產(chǎn)中對集成電路設(shè)計人員的知識和能力要求精心設(shè)計實踐課題，并使用企業(yè)流行的Galaxy和ADE作為實踐教學(xué)平臺，為學(xué)生提供盡可能與企業(yè)實際工作相近的教學(xué)實踐環(huán)境;另一方面，要有機(jī)結(jié)合企業(yè)需求和不同學(xué)習(xí)階段的核心知識和能力要求，整合與優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，旨在提高學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力、奠定學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計專業(yè)課程的基礎(chǔ)及培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。通過基礎(chǔ)實踐和設(shè)計實踐等不同層次項目的教學(xué)和實踐，幫助學(xué)生逐步實現(xiàn)從單一的技能訓(xùn)練、知識驗證到綜合的工程訓(xùn)練、實踐創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變。

設(shè)計實踐課題除了應(yīng)該遵循上述兩項要素外，為了適應(yīng)不同學(xué)生的興趣或特長需求，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和實踐創(chuàng)新能力，應(yīng)在滿足實踐教學(xué)基本要求的基礎(chǔ)上，盡量做到設(shè)計的實踐課題類型多樣和覆蓋面廣(鼓勵學(xué)生自擬難度相當(dāng)?shù)念}目)，并且每個實踐課題都能夠?qū)崿F(xiàn)某種實用或?qū)W生熟悉的功能，給學(xué)生足夠的選擇空間和選擇理由。如驗證型課題，可給學(xué)生提供有bug或不完整的電路設(shè)計文檔，供學(xué)生修改或補(bǔ)充并驗證其功能;實現(xiàn)型課題，可給學(xué)生提供正確的電路原理圖或網(wǎng)表，要求學(xué)生完成后續(xù)的設(shè)計流程;設(shè)計型課題，可給學(xué)生提供一些電路模塊的設(shè)計指標(biāo)，學(xué)生按要求進(jìn)行電路設(shè)計。無論哪種類型或哪個具體的實踐課題，都有明確的目的和工程實際意義，通過實踐都能幫助學(xué)生熟悉相關(guān)EDA工具的使用、加深對集成電路設(shè)計理論知識和實際應(yīng)用的理解、掌握集成電路設(shè)計的技術(shù)和流程，從而培養(yǎng)出具有較強(qiáng)創(chuàng)新精神和工程實踐能力的應(yīng)用型集成電路設(shè)計人才。

2 嚴(yán)格實踐教學(xué)過程

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是理論知識運用和實際技能訓(xùn)練的過程，通過培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提升學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)。無論實踐最終的結(jié)果如何，學(xué)生都能從成功或失敗的過程中領(lǐng)略到很多寶貴的經(jīng)驗或教訓(xùn)，因此實踐環(huán)節(jié)教學(xué)重在學(xué)生參與實踐活動的過程。為了鼓勵和鞭策每位學(xué)生都能積極主動地參與實踐教學(xué)活動，充分獲取實踐教學(xué)環(huán)節(jié)這一培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、應(yīng)用學(xué)科知識解決實際問題能力以及團(tuán)隊合作精神的功效，教師在執(zhí)行實踐環(huán)節(jié)時應(yīng)高度重視準(zhǔn)備、實施和總結(jié)三個過程。

準(zhǔn)備階段的重點是介紹本次實踐教學(xué)中提供的不同課題的任務(wù)、特點及要求，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合意愿選題、分組和確定小組負(fù)責(zé)人，并張榜公布各小組的選題，讓學(xué)生了解各小組的成員及工作內(nèi)容，以方便實踐過程中學(xué)生之間的相互溝通和交流。

實施階段的重點是指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)選定課題制定合理的工作計劃、進(jìn)度安排和人員分工，課題開始時要求學(xué)生提出若干方案進(jìn)行比較并最終由各小組自行確定所用方案。整個教學(xué)進(jìn)程中教師要實時掌握每位學(xué)生的工作情況和各小組的工作進(jìn)展，適時鼓勵學(xué)生開展師生、同學(xué)以及小組間的交流和研討，及時指導(dǎo)學(xué)生自己尋找實踐過程中各種問題的解決途徑，使學(xué)生在相互學(xué)習(xí)、相互借鑒、自主努力和緊密合作的氛圍中提高學(xué)習(xí)效率、完成工作任務(wù)。

總結(jié)階段，除了組織各小組在認(rèn)真總結(jié)課題實施情況的基礎(chǔ)上完成規(guī)范的設(shè)計文檔外，重點是組織各小組向全體同學(xué)報告實踐課題的工作過程、采用方案的理由與優(yōu)劣、取得的經(jīng)驗與教訓(xùn)等情況，讓全體學(xué)生在交流、質(zhì)疑和探討的過程中分享本次實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的成果。針對優(yōu)秀集成電路設(shè)計人員應(yīng)具備設(shè)計新品和推介產(chǎn)品的能力，以及考慮到從業(yè)第一重要的能力是“有效的口頭溝通”［7］，小組報告可采用演講和答辯相結(jié)合的形式進(jìn)行。為了更好地取得演講效果，教師可以和學(xué)生代表共同組成評分小組對各組的演講進(jìn)行評判。各實踐小組為了讓本課題組以外的同學(xué)接受自己的觀點，必須齊心協(xié)力、精心準(zhǔn)備，通過查閱資料、咨詢討論等途徑補(bǔ)充和完善相關(guān)的背景知識，努力使本組的演講做到內(nèi)容充實、思路清晰、表達(dá)準(zhǔn)確、通俗易懂。這樣，學(xué)生在準(zhǔn)備本組演講的過程中加深了對自己所做課題的理解，在聆聽他組同學(xué)演講及質(zhì)疑討論的過程中拓寬了知識、培養(yǎng)了接受新事物的能力;對于演講的學(xué)生更是鍛煉了語言表達(dá)能力、邏輯思維能力和臨場應(yīng)變能力;對于教師則拉近了與學(xué)生的距離、活躍了課堂氣氛，并能從中獲取其他教學(xué)方式無法得到的有助于提高自身水平及教學(xué)效果的靈感和啟迪。

3 完善考核評價體系

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是檢驗學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題能力的有效手段。科學(xué)合理的考核評價機(jī)制，不但能夠充分體現(xiàn)教學(xué)管理的嚴(yán)肅性和公平性，還能有效激發(fā)學(xué)生參與實踐活動的積極性和主動性，有利于強(qiáng)化學(xué)生的責(zé)任感和集體榮譽(yù)感。

實踐環(huán)節(jié)的考核應(yīng)根據(jù)具體課題的任務(wù)、特點以及企業(yè)相應(yīng)崗位所需的能力和素養(yǎng)要求，從學(xué)生個體和小組整體的擔(dān)當(dāng)精神(課題分工情況)、工作態(tài)度、求知欲望、創(chuàng)新意識和自主學(xué)習(xí)能力、解決問題能力、實際動手能力、口頭表達(dá)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及課題完成情況、結(jié)題文檔質(zhì)量、演講報告效果等諸多方面對小組進(jìn)行評分，形成過程與結(jié)果并重、定性與定量結(jié)合、個人表現(xiàn)與集體成績掛鉤、教師和學(xué)生共同參與的考核評價機(jī)制。

考評過程中，一方面可以采取由學(xué)生代表和教師共同對各小組進(jìn)行評價，或設(shè)置教師及各小組自評和互評權(quán)重的方式，來充分體現(xiàn)公平公正的考核原則;另一方面可以通過教師隨時檢查學(xué)生個人工作進(jìn)度、隨機(jī)指定小組演講人選、根據(jù)結(jié)題文檔質(zhì)疑小組成員等方式，促使每個小組成員都能認(rèn)真參與整個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生個體能力在集體項目的進(jìn)展中得到鍛煉和提高。

4 結(jié)語

集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的前景和集成電路專業(yè)人才嚴(yán)重匱乏的現(xiàn)狀，為教育工作者提供了施展才華的舞臺。面對機(jī)遇和挑戰(zhàn)，只要不斷更新教育思想、轉(zhuǎn)變教育觀念，始終以培養(yǎng)適合工程實際的專業(yè)技術(shù)人才的核心知識和能力為中心，堅持深化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革，構(gòu)建突出以學(xué)生為主體、能有效調(diào)動教學(xué)雙方積極性和創(chuàng)造性的集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)途徑，就能培養(yǎng)出具有國際競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型集成電路專業(yè)人才。

［1］工業(yè)和信息化部.集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃(工信部規(guī)［2011］565號).

［2］謝海情，唐立軍，文勇軍.集成電路設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索［J］.中國電力教育，2013(28):29－30.

［3］周前能，李紅娟，羅元，等.微電子學(xué)專業(yè)IC設(shè)計人才培養(yǎng)的課程體系構(gòu)想［J］.科學(xué)咨詢，2013(22):127－128.

［4］葉波，趙倩.“大規(guī)模集成電路設(shè)計”課程教學(xué)改革與實踐［J］.中國電力教育，20l0(15):104－106.

［5］劉旭焱，崔明月，劉紅釗，等.“集成電路設(shè)計”課程教學(xué)改革探討［J］.南陽師范學(xué)院學(xué)報，2013(12):72－74.

［6］唐俊龍，唐立軍，文勇軍，等.完善集成電路設(shè)計應(yīng)用型人才培養(yǎng)實踐教學(xué)的探討［J］.人才培養(yǎng)，2011(34):35－36.

［7］麥可思研究院.就業(yè)藍(lán)皮書——2013年中國大學(xué)生就業(yè)報告［M］.北京:社會科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2013:233.