高職院?！稊?shù)字集成電路設(shè)計》課程改革的探索

錢香

摘 ?要：《數(shù)字集成電路設(shè)計》這門課程是微電子技術(shù)專業(yè)的一門綜合性的專業(yè)課，它的基本理論是許多后續(xù)課程和企業(yè)崗位的基礎(chǔ)。該文從課程定位出發(fā)，講述了課程內(nèi)容和教學(xué)方法方面的改革。國家十三五發(fā)展規(guī)劃指出，集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，啟動集成電路重大生產(chǎn)力布局規(guī)劃工程，將實施一批帶動作用強(qiáng)的項目，推動產(chǎn)業(yè)能力實現(xiàn)快速躍升。無錫地區(qū)微電子行業(yè)在國內(nèi)起步早，發(fā)展水平高，已經(jīng)被公認(rèn)為是中國的“硅谷”。產(chǎn)業(yè)的迅速成長必然帶來專業(yè)人才的缺失，因此培養(yǎng)微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)緊缺人才也就促成了筆者學(xué)校微電子技術(shù)專業(yè)的建立。

關(guān)鍵詞：數(shù)字集成電路 ?教學(xué)改革 ?雨課堂

中圖分類號：G642.0 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（b）-0101-02

1 ?課程定位

《數(shù)字集成電路設(shè)計》這門課程是微電子技術(shù)專業(yè)的一門綜合性的專業(yè)課，系統(tǒng)地講述了微電子方面的知識，對學(xué)生專業(yè)知識培養(yǎng)至關(guān)重要，為日后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。根據(jù)市場調(diào)研和企業(yè)人才需求分析，高職院校中微電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生所從事的工作崗位主要是技術(shù)員、設(shè)計員等，懂得電路的基本原理是學(xué)生勝任這些崗位所需要的最基礎(chǔ)和最重要的職業(yè)能力?！稊?shù)字集成電路設(shè)計》課程的主要功能正是培養(yǎng)學(xué)生電路分析能力、應(yīng)用能力、設(shè)計能力，因此該課程在微電子技術(shù)專業(yè)中處于非常重要的地位。

該課程所涉及的知識面廣，需要綜合運用多門專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識，其先修課程有《半導(dǎo)體物理》《數(shù)字電子技術(shù)》《模擬電子技術(shù)》和《集成電路制造工藝技術(shù)》等，通過該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握數(shù)字集成電路的基本原理與設(shè)計，從MOS晶體管的基本原理講起，分析數(shù)字集成電路的結(jié)構(gòu)特點、工作原理，分析各種典型的電路，為后續(xù)課程《模擬集成電路設(shè)計》《集成電路EDA》等課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2 ?課程改革

該課程包含基礎(chǔ)理論較多、涉及知識面較廣，理論內(nèi)容講起來比較枯燥單調(diào)，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增加學(xué)生參與實踐的機(jī)會，需要對課程進(jìn)行改革，具體從以下幾個方面實現(xiàn)。

2.1 整合課程資源，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，該門課設(shè)置64學(xué)時的純理論課程，高職學(xué)生對一些理論課程、邏輯性比較強(qiáng)的知識學(xué)習(xí)起來相對比較困難，因此學(xué)習(xí)積極性不高，課程學(xué)習(xí)效果不理想。俗話說：實踐出真知。從教學(xué)內(nèi)容中提取合適的實驗項目，在新的教學(xué)計劃中課程設(shè)置為48學(xué)時理論教學(xué)+16學(xué)時實踐教學(xué)，讓學(xué)生通過上機(jī)模擬仿真加深對知識點的理解，同時提高學(xué)生使用軟件和設(shè)計基本電路的能力。學(xué)生在上機(jī)過程中建立對課程的學(xué)習(xí)興趣和對專業(yè)知識的理解，從而培養(yǎng)了學(xué)生的自信。實驗項目也需考慮到學(xué)生的實際水平，因此選取了4個相對簡單的項目及1個綜合性的電路設(shè)計，實驗項目如表1所示，每個實驗項目都有對應(yīng)的理論教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)完理論后，通過實驗項目加深對知識的理解。

如在講解MOS晶體管時，利用電路仿真工具進(jìn)行輸入輸出特性仿真，學(xué)生自己做實驗，一是加深對MOS晶體管知識的理解，二是提高了使用軟件的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，用軟件設(shè)計的電路圖及仿真結(jié)果如圖1所示。

2.2 進(jìn)行數(shù)字化課程資源深度開發(fā)

教學(xué)實踐表明，利用好數(shù)字化教學(xué)資源，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)具有重要作用。該門課程中目前開發(fā)的數(shù)字化課程資源較少，在課題研究過程中，對知識點進(jìn)行課件制作、微課制作，對實驗內(nèi)容、課堂練習(xí)、課后習(xí)題等資源進(jìn)行開發(fā)，形成一套完整的數(shù)字化課程資源，資源列表如表2所示。

2.3 運用雨課堂智慧教學(xué)工具改革教學(xué)手段和方法

隨著科技的發(fā)展，手機(jī)的功能越來越多，部分學(xué)生在上課過程中控制不住地去看手機(jī)，我們在教學(xué)過程中也可以利用好手機(jī)的功能。此次教學(xué)改革使用了雨課堂智慧教學(xué)工具，雨課堂平臺是將信息技術(shù)手段融入到PowerPoint和微信，在課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)與課后作業(yè)都聯(lián)系起來，讓課堂互動永不下線，如圖2所示。

上課前，教師可以把帶有視頻、語音和習(xí)題的預(yù)習(xí)課件發(fā)到學(xué)生的手機(jī)，實時查看學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，圖3為該課程上傳到雨課堂的部分資料;上課過程中學(xué)生通過掃描二維碼進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自然地融入課堂中，提高了學(xué)習(xí)興趣;下課后雨課堂會自動生成的報表，教師一目了然地清楚學(xué)生對本節(jié)課的掌握情況，如圖4所示;課后也可以通過平臺發(fā)布課后作業(yè)及測試題。

2.4 加強(qiáng)校企合作，共同培養(yǎng)學(xué)生

利用無錫眾多企業(yè)的優(yōu)勢，積極聯(lián)系相關(guān)設(shè)計和生產(chǎn)企業(yè)，聽取企業(yè)對當(dāng)前學(xué)生的建議，同時請工程師給學(xué)生做講座，讓學(xué)生了解到行業(yè)的前沿技術(shù)。該學(xué)院與SK海力士半導(dǎo)體有限公司合作多年并組建冠名班，學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后便組織到公司進(jìn)行參觀，讓學(xué)生在畢業(yè)后能早日適應(yīng)到企業(yè)的實際工作中。

3 ?結(jié)語

《數(shù)字集成電路設(shè)計》課程在教學(xué)中不斷豐富教學(xué)資源，按照以上方式改革實施一輪后，學(xué)生對知識的掌握有了明顯提高。特別是雨課堂的授課方式創(chuàng)建了新的教學(xué)方式，使課程不再是由單一教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，而是多種教學(xué)形式綜合。隨著國家對集成電路的大力支持和無錫地區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，希望通過各方面的共同努力，我們能培養(yǎng)出一批高素質(zhì)、技能型人才，也為國家集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉旭焱，崔明月.“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.

[2] 楊媛，余寧梅，高勇.半導(dǎo)體集成電路課程改革的探索與思考[J].科教研究，2008（3）：78-80.

[3] 彭森.數(shù)字集成電路實踐教學(xué)改革探索[J].卷宗，2017（23）：198.

[4] 多依麗，付曉巖，海軍.“雨課堂”與傳統(tǒng)教學(xué)模式的比較研究[J].大學(xué)教育，2017（12）：153-155.