“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)改革探索

孫靜 田莉 周細(xì)鳳 張向華 李立

【摘要】圍繞應(yīng)用型、創(chuàng)新型集成電路相關(guān)人才培養(yǎng)目標(biāo)，本文詳細(xì)闡述了“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)所存在的主要問題，并結(jié)合自身實(shí)踐，介紹了該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革措施。實(shí)踐證明，通過選優(yōu)選新課程內(nèi)容，加強(qiáng)科技前沿知識(shí)介紹，采用互動(dòng)式雙語(yǔ)教學(xué)等措施，能夠有效地提高學(xué)生的知識(shí)理解能力、專業(yè)興趣和創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】集成電路 ?理論教學(xué) ?改革探索

【基金項(xiàng)目】湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（14JJ6040）;湖南工程學(xué)院博士啟動(dòng)基金。

【中圖分類號(hào)】G642.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）08-0255-01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品向著智能化、小型化和低功耗發(fā)展。集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)著計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，同時(shí)也推動(dòng)著整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。因此，對(duì)集成電路相關(guān)人才的需求也日益增加。目前國(guó)內(nèi)不僅僅985、211等重點(diǎn)院校開設(shè)了集成電路相關(guān)課程，一些普通本科院校也開設(shè)了相關(guān)課程。課程的教學(xué)內(nèi)容由單純的器件物理轉(zhuǎn)變?yōu)榘M集成電路、數(shù)字集成電路、集成電路工藝、集成電路封裝與測(cè)試等[2]。隨著本科畢業(yè)生就業(yè)壓力的不斷增加，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型以及可發(fā)展型的本科人才顯得日益重要。然而，從目前我國(guó)各普通院校對(duì)集成電路的課程設(shè)置來看，存在著重傳統(tǒng)輕前沿、不因校施教、不因材施教等問題，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)集成電路敬而遠(yuǎn)之，退避三舍，學(xué)習(xí)積極性不高，繼而導(dǎo)致學(xué)生的可發(fā)展性不好，不能適應(yīng)企業(yè)的要求。

本文結(jié)合湖南工程學(xué)院電氣信息學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)際，詳細(xì)闡述了本校當(dāng)前“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)中存在的問題，介紹了該課程的教學(xué)改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

1.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)存在的主要問題

1.1理論性強(qiáng)，課時(shí)較少

對(duì)于集成電路來說，在講解之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)學(xué)習(xí)了以下課程，如：“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”等。但是，由于這些課程的理論性較強(qiáng)，公式較多，要求學(xué)生的數(shù)學(xué)功底要好。這對(duì)于數(shù)學(xué)不是很好的學(xué)生來說，就直接導(dǎo)致了其學(xué)習(xí)興趣降低。由于目前嵌入式就業(yè)前景比較好，在我們學(xué)校，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生更喜歡嵌入式方面的相關(guān)課程。而集成電路相關(guān)企業(yè)更喜歡研究生或者實(shí)驗(yàn)條件更好的985、211高校的畢業(yè)生，使得我校集成電路方向的本科畢業(yè)生找到相關(guān)的較好工作比較困難。因此，目前我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展方向定位為嵌入式，這就導(dǎo)致一些跟集成電路相關(guān)的課程，如“微電子工藝”、“晶體管原理”、“半導(dǎo)體物理”等課程都取消掉了，而僅僅保留了“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”這兩門基礎(chǔ)課程。這對(duì)于集成電路課程的講授更增加了難度。“集成電路原理與應(yīng)用”課程只有56課時(shí)，理論課46課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課10課時(shí)。只講授教材上的內(nèi)容，沒有基礎(chǔ)知識(shí)的積累，就像空中架房，沒有根基。在教材的基礎(chǔ)上額外再講授基礎(chǔ)知識(shí)的話，課時(shí)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這就導(dǎo)致老師講不透，學(xué)生聽不懂，效果很不好。

1.2重傳統(tǒng)知識(shí)，輕科技前沿

利用經(jīng)典案例來進(jìn)行課程教學(xué)是夯實(shí)集成電路基礎(chǔ)的有效手段。但是對(duì)于集成電路來說，由于其更新?lián)Q代的速度非?？?，故在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，除了采用經(jīng)典案例來夯實(shí)基礎(chǔ)外，還需緊扣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前沿。只有這樣才能保證人才培養(yǎng)不過時(shí)，學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與社會(huì)需求不脫節(jié)。但目前在授課內(nèi)容上還只是注重傳統(tǒng)知識(shí)的講授，對(duì)于集成電路的發(fā)展動(dòng)態(tài)和科技前沿則很少涉及。

1.3不因校施教，因材施教

教材作為教師教和學(xué)生學(xué)的主要憑借，是教師搞好教書育人的具體依據(jù)，是學(xué)生獲得知識(shí)的重要工具。然而，我校目前“集成電路原理與應(yīng)用”課程采用的教材還沒有選定。如：2012年采用葉以正、來逢昌編寫，清華大學(xué)出版社出版的《集成電路設(shè)計(jì)》;2013年采用畢查德·拉扎維編寫，西安交通大學(xué)出版社出版的《模擬CMOS集成電路設(shè)計(jì)》;2014年采用余寧梅、楊媛、潘銀松編著，科學(xué)出版社出版的《半導(dǎo)體集成電路》。教材一直不固定的原因是還沒有找到適合我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生實(shí)際情況的教材，這就導(dǎo)致教師不能因校施教、因材施教。

2.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)改革

2.1選優(yōu)選新課程內(nèi)容，夯實(shí)基礎(chǔ)

由于我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”、“微電子工藝”等相關(guān)基礎(chǔ)課程，因此理想的、適用于我校學(xué)生實(shí)際的教材應(yīng)該包括半導(dǎo)體器件原理、模擬集成電路設(shè)計(jì)、雙極型數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、CMOS數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、集成電路的設(shè)計(jì)方法、集成電路的制作工藝、集成電路的版圖設(shè)計(jì)等內(nèi)容，如表1所示。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，本著“基礎(chǔ)、夠用”的原則，采取選優(yōu)選新的思路，盡量選擇適合我校專業(yè)實(shí)際的教材。目前，使用筆者編寫的適合于我校學(xué)生實(shí)際的理論教學(xué)講義，理順了理論教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了因校施教，因材施教。

表1 “集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容

2.2提取科技前沿作為教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)專業(yè)興趣

為了提高學(xué)生的專業(yè)興趣，讓他們了解“集成電路原理與應(yīng)用”課程的價(jià)值所在，在授課的過程中穿插介紹集成電路設(shè)計(jì)的前沿動(dòng)態(tài)。如：從IEEE國(guó)際固體電路會(huì)議的論文集中提取模塊、電路、仿真、工藝等最新的內(nèi)容，并將這些內(nèi)容按照門類進(jìn)行分類和總結(jié)，穿插至傳統(tǒng)的理論知識(shí)講授中，讓學(xué)生及時(shí)了解當(dāng)前集成電路設(shè)計(jì)的核心問題。這樣不但可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.3開展雙語(yǔ)教學(xué)互動(dòng)，提高綜合能力

目前，我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)相對(duì)于國(guó)外來說，還存在著相當(dāng)?shù)牟罹?。要開展雙語(yǔ)教學(xué)的原因有三：一是集成電路課程的一些基本專業(yè)術(shù)語(yǔ)都是由英文翻譯過來的;二是集成電路的研究前沿都是以英文發(fā)表在期刊上的;三是世界上主流的EDA軟件供應(yīng)商都集中在歐美國(guó)家，軟件的操作語(yǔ)言與使用說明書都是英文的。因此，集成電路課程對(duì)學(xué)生的英語(yǔ)能力要求很高，在課堂上適當(dāng)開展雙語(yǔ)教學(xué)互動(dòng)，無論是對(duì)于學(xué)生繼續(xù)深造，還是就業(yè)都是非常必要的。

3.結(jié)語(yǔ)

集成電路自二十世紀(jì)五十年代被提出以來，經(jīng)歷了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模，目前已經(jīng)進(jìn)入到了片上系統(tǒng)階段。雖然集成電路的發(fā)展日新月異，但目前集成電路相關(guān)人才的學(xué)校培養(yǎng)與社會(huì)需求存在很大的差距。因此，對(duì)集成電路相關(guān)課程的教學(xué)改革刻不容緩?；诖耍疚膹摹凹呻娐吩砼c應(yīng)用”課程理論教學(xué)出發(fā)，詳細(xì)闡述了“集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)所存在的主要問題，并有針對(duì)性的提出了該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革措施，這對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型的集成電路相關(guān)專業(yè)的本科畢業(yè)生具有積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊媛，余寧梅，高勇. 半導(dǎo)體集成電路課程改革的探索和思考[J]. 中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008，（3）：78-79.

[2]殷樹娟. 集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的本科實(shí)踐教學(xué)探索[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（12）：148-151.