時間:2023-12-28 11:50:30
序論:在您撰寫集成電路專業方向時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
關鍵詞:課程體系改革;教學內容優化;集成電路設計
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)34-0076-02
以集成電路為龍頭的信息技術產業是國家戰略性新興產業中的重要基礎性和先導性支柱產業。國家高度重視集成電路產業的發展,2000年,國務院頒發了《國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務院了《國務院關于印發進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業和信息化部印發了《集成電路產業“十二五”發展規劃》,我國集成電路產業有了突飛猛進的發展。然而,我國的集成電路設計水平還遠遠落后于產業發展水平。2013年,全國進口產品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進口。2014年3月5日,國務院總理在兩會上的政府工作報告中,首次提到集成電路(芯片)產業,明確指出,要設立新興產業創業創新平臺,在新一代移動通信、集成電路、大數據、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進,引領未來產業發展。2014年6月,國務院頒布《國家集成電路產業發展推進綱要》,加快推進我國集成電路產業發展,10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設計人才是集成電路產業發展的重要保障。2010年,我國芯片設計人員達不到需求的10%,集成電路設計人才的培養已成為當前國內高等院校的一個迫切任務[1]。為滿足市場對集成電路設計人才的需求,2001年,教育部開始批準設置“集成電路設計與集成系統”本科專業[2]。
我校2002年開設電子科學與技術本科專業,期間,由于專業調整,暫停招生。2012年,電子科學與技術專業恢復本科招生,主要專業方向為集成電路設計。為提高人才培養質量,提出了集成電路設計專業創新型人才培養模式[3]。本文根據培養模式要求,從課程體系設置、課程內容優化兩個方面對集成電路設計方向的專業課程體系進行改革和優化。
一、專業課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業基礎課的教學。“專業物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”是集成電路設計的專業基礎課,為后續更好地學習專業方向課提供理論基礎。如果基礎不打扎實,將導致學生在學習專業課程時存在較大困難,更甚者將導致其學業荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結構、工作原理和工作特性,學生在后面學習CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水,不可能學得懂。但國內某些高校將這些課程設置為選修課,開設較少課時量,學生不能全面、深入地學習;有些院校甚至不開設這些課程[4]。比如,我校電子科學與技術專業就沒有開設“晶體管原理”這門課程,而是將其內容合并到“模擬集成電路原理與設計”這門課程中去。
2.課程開設順序不合理。專業基礎課、專業方向課和寬口徑專業課之間存在環環相扣的關系,前者是后者的基礎,后者是前者理論知識的具體應用。并且,在各類專業課的內部也存在這樣的關系。如果在前面的知識沒學好的基礎上,開設后面的課程,將直接導致學生學不懂,嚴重影響其學習積極性。例如:在某些高校的培養計劃中,沒有開設“半導體物理”,直接開設“晶體管原理”,造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“半導體物理”課程的基礎,很難進入狀態,學習興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學習MOS晶體管的工作狀態時,如果沒有半導體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關。
3.課程內容理論性太強,嚴重打擊學生積極性?!皩I物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”這些專業基礎課程本身理論性就很強,公式推導較多,并且要求學生具有較好的數學基礎。而我們有些教師在授課時,過分強調公式推導以及電路各性能參數的推導,而不是側重于對結構原理、工作機制和工作特性的掌握,使得學生(尤其是數學基礎較差的學生)學習起來很吃力,學習的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業課程體系改革的主要措施
1.“4+3+2”專業課程體系。形成“4+3+2”專業課程體系模式:“4”是專業基礎課“專業物理”、“半導體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業方向課“集成電路原理與設計”、“集成電路工藝”和“集成電路設計CAD”;“2”是寬口徑專業課“集成電路應用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負責制。依照整體優化和循序漸進的原則,根據學習每門專業課所需掌握的基礎知識,環環相扣,合理設置各專業課的開課先后順序,形成先專業基礎課,再專業方向課,然后寬口徑專業課程的開設模式。
我校物理與電子科學學院本科生實行信息科學大類培養模式,也就是三個本科專業大學一年級、二年級統一開設課程,主要開設高等數學、線性代數、力學、熱學、電磁學和光學等課程,重在增強學生的數學、物理等基礎知識,為各專業后續專業基礎課、專業方向課的學習打下很好的理論基礎。從大學三年級開始,分專業開設專業課程。為了均衡電子科學與技術專業學生各學期的學習負擔,大學三年級第一學期開設“理論物理導論”和“固體物理與半導體物理”兩門專業基礎課程。其中“固體物理與半導體物理”這門課程是將固體物理知識和半導體物理知識結合在一起,課時量為64學時,由2位教師承擔教學任務,其目的是既能讓學生掌握后續專業方向課學習所需要的基礎知識,又不過分增加學生的負擔。大學三年級第二學期開設“電子器件基礎”、“集成電路原理與設計”、“集成電路設計CAD”和“微電子工藝學”等專業課程。由于“電子器件基礎”是其他三門課程學習的基礎,為了保證學習的延續性,擬將“電子器件基礎”這門課程的開設時間定為學期的1~12周,而其他3門課程的開課時間從第6周開始,從而可以保證學生在學習專業方向課時具有高的學習效率和大的學習興趣。另外,“集成電路原理與設計”課程設置96學時,由2位教師承擔教學任務。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為6~17周;再講授“CMOS數字集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為8~19周。大學四年級第一學期開設“集成電路應用”和“集成電路封裝與測試技術”等寬口徑專業課程,并設置其為選修課,這樣設置的目的在于:對于有意向考研的同學,可以減少學習壓力,專心考研;同時,對于要找工作的同學,可以更多了解專業方面知識,為找到好工作提供有力保障。
2.優化專業課程的教學內容。由于我校物理與電子科學學院本科生采用信息科學大類培養模式,專業課程要在大學三年級才能開始開設,時間緊湊。為實現我校集成電路設計人才培養目標,培養緊跟集成電路發展前沿、具有較強實用性和創新性的集成電路設計人才,需要對集成電路設計方向專業課程的教學內容進行優化。其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結于電路各性能參數的推導。
在“固體物理與半導體物理”和“晶體管原理”等專業基礎課程教學中,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導,側重于對基本原理及特性的物理意義的學習,以免削弱學生的學習興趣。MOS器件是目前集成電路設計的基礎,因此,在“晶體管原理”中應當詳細講授MOS器件的結構、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。
對于專業方向課程,教師不但要講授集成電路設計方面的知識,也要側重于集成電路設計工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關內容的教學。實驗實踐教學是培養學生的知識應用能力、實際動手能力、創新能力和社會適應能力的重要環節。因此,在專業方向課程中要增加實驗教學的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設計”課程中,總課時量為48學時不變,理論課由原來的38學時減少至36學時,實驗教學由原來的10學時增加至12個學時。36學時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準電壓源電路、開關電路等多種電路結構。12個學時的實驗教學中2學時作為EDA工具學習,留給學生10個學時獨自進行電路設計。從而保證學生更好地理解理論課所學知識,融會貫通,有效地促進教學效果,激發學生的學習興趣。
三、結論
集成電路產業是我國國民經濟發展與社會信息化的重要基礎,而集成電路設計人才是集成電路產業發展的關鍵。本文根據調研結果,分析目前集成電路設計本科專業課程體系存在的主要問題,結合我校實際情況,對我校電子科學與技術專業集成電路設計方向的專業課程體系進行改革,提出“4+3+2”專業課程體系,并對專業課程講授內容進行優化。從而滿足我校集成電路設計專業創新型人才培養模式的要求,為培養實用創新型集成電路設計人才提供有力保障。
參考文獻:
[1]段智勇,弓巧俠,羅榮輝,等.集成電路設計人才培養課程體系改革[J].電氣電子教學學報,2010,(5).
[2]方卓紅,曲英杰.關于集成電路設計與集成系統本科專業課程體系的研究[J].科技信息,2007,(27).
[3]謝海情,唐立軍,文勇軍.集成電路設計專業創新型人才培養模式探索[J].電力教育,2013,(28).
[4]劉勝輝,崔林海,黃海.集成電路設計與集成系統專業課程體系研究與實踐[J].教育與教學研究,2008,(22).
以集成電路為龍頭的信息技術產業是國家戰略性新興產業中的重要基礎性和先導性支柱產業。國家高度重視集成電路產業的發展,2000年,國務院頒發了《國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務院了《國務院關于印發進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業和信息化部印發了《集成電路產業“十二五”發展規劃》,我國集成電路產業有了突飛猛進的發展。然而,我國的集成電路設計水平還遠遠落后于產業發展水平。2013年,全國進口產品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進口。2014年3月5日,國務院總理在兩會上的政府工作報告中,首次提到集成電路(芯片)產業,明確指出,要設立新興產業創業創新平臺,在新一代移動通信、集成電路、大數據、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進,引領未來產業發展。2014年6月,國務院頒布《國家集成電路產業發展推進綱要》,加快推進我國集成電路產業發展,10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設計人才是集成電路產業發展的重要保障。2010年,我國芯片設計人員達不到需求的10%,集成電路設計人才的培養已成為當前國內高等院校的一個迫切任務[1]。為滿足市場對集成電路設計人才的需求,2001年,教育部開始批準設置“集成電路設計與集成系統”本科專業[2]。
我校2002年開設電子科學與技術本科專業,期間,由于專業調整,暫停招生。2012年,電子科學與技術專業恢復本科招生,主要專業方向為集成電路設計。為提高人才培養質量,提出了集成電路設計專業創新型人才培養模式[3]。本文根據培養模式要求,從課程體系設置、課程內容優化兩個方面對集成電路設計方向的專業課程體系進行改革和優化。
一、專業課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業基礎課的教學?!皩I物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”是集成電路設計的專業基礎課,為后續更好地學習專業方向課提供理論基礎。如果基礎不打扎實,將導致學生在學習專業課程時存在較大困難,更甚者將導致其學業荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結構、工作原理和工作特性,學生在后面學習CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水,不可能學得懂。
但國內某些高校將這些課程設置為選修課,開設較少課時量,學生不能全面、深入地學習;有些院校甚至不開設這些課程[4]。比如,我校電子科學與技術專業就沒有開設“晶體管原理”這門課程,而是將其內容合并到“模擬集成電路原理與設計”這門課程中去。
2.課程開設順序不合理。專業基礎課、專業方向課和寬口徑專業課之間存在環環相扣的關系,前者是后者的基礎,后者是前者理論知識的具體應用。并且,在各類專業課的內部也存在這樣的關系。如果在前面的知識沒學好的基礎上,開設后面的課程,將直接導致學生學不懂,嚴重影響其學習積極性。例如:在某些高校的培養計劃中,沒有開設“半導體物理”,直接開設“晶體管原理”,造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“半導體物理”課程的基礎,很難進入狀態,學習興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學習MOS晶體管的工作狀態時,如果沒有半導體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關。
3. 課程內容理論性太強,嚴重打擊學生積極性?!皩I物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”這些專業基礎課程本身理論性就很強,公式推導較多,并且要求學生具有較好的數學基礎。而我們有些教師在授課時,過分強調公式推導以及電路各性能參數的推導,而不是側重于對結構原理、工作機制和工作特性的掌握,使得學生(尤其是數學基礎較差的學生)學習起來很吃力,學習的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業課程體系改革的主要措施
1“。 4+3+2”專業課程體系。形成“4+3+2”專業課程體系模式:“4”是專業基礎課“專業物理”、“半導體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業方向課“集成電路原理與設計”、“集成電路工藝”和“集成電路設計CAD”;“2”是寬口徑專業課“集成電路應用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負責制。依照整體優化和循序漸進的原則,根據學習每門專業課所需掌握的基礎知識,環環相扣,合理設置各專業課的開課先后順序,形成先專業基礎課,再專業方向課,然后寬口徑專業課程的開設模式。
我校物理與電子科學學院本科生實行信息科學大類培養模式,也就是三個本科專業
大學一年級、二年級統一開設課程,主要開設高等數學、線性代數、力學、熱學、電磁學和光學等課程,重在增強學生的數學、物理等基礎知識,為各專業后續專業基礎課、專業方向課的學習打下很好的理論基礎。從大學三年級開始,分專業開設專業課程。為了均衡電子科學與技術專業學生各學期的學習負擔,大學三年級第一學期開設“理論物理導論”和“固體物理與半導體物理”兩門專業基礎課程。其中“固體物理與半導體物理”這門課程是將固體物理知識和半導體物理知識結合在一起,課時量為64學時,由2位教師承擔教學任務,其目的是既能讓學生掌握后續專業方向課學習所需要的基礎知識,又不過分增加學生的負擔。大學三年級第二學期開設“電子器件基礎”、“集成電路原理與設計”、“集成電路設計CAD”和“微電子工藝學”等專業課程。由于“電子器件基礎”是其他三門課程學習的基礎,為了保證學習的延續性,擬將“電子器件基礎”這門課程的開設時間定為學期的1~12周,而其他3門課程的開課時間從第6周開始,從而可以保證學生在學習專業方向課時具有高的學習效率和大的學習興趣。另外,“集成電路原理與設計”課程設置96學時,由2位教師承擔教學任務。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為6~17周;再講授“CMOS數字集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為8~19周。大學四年級第一學期開設“集成電路應用”和“集成電路封裝與測試技術”等寬口徑專業課程,并設置其為選修課,這樣設置的目的在于:對于有意向考研的同學,可以減少學習壓力,專心考研;同時,對于要找工作的同學,可以更多了解專業方面知識,為找到好工作提供有力保障。 2.優化專業課程的教學內容。由于我校物理與電子科學學院本科生采用信息科學大類培養模式,專業課程要在大學三年級才能開始開設,時間緊湊。為實現我校集成電路設計人才培養目標,培養緊跟集成電路發展前沿、具有較強實用性和創新性的集成電路設計人才,需要對集成電路設計方向專業課程的教學內容進行優化。其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結于電路各性能參數的推導。
在“固體物理與半導體物理”和“晶體管原理”等專業基礎課程教學中,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導,側重于對基本原理及特性的物理意義的學習,以免削弱學生的學習興趣。MOS器件是目前集成電路設計的基礎,因此,在“晶體管原理”中應當詳細講授MOS器件的結構、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。
對于專業方向課程,教師不但要講授集成電路設計方面的知識,也要側重于集成電路設計工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關內容的教學。實驗實踐教學是培養學生的知識應用能力、實際動手能力、創新能力和社會適應能力的重要環節。因此,在專業方向課程中要增加實驗教學的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設計”課程中,總課時量為48學時不變,理論課由原來的38學時減少至36學時,實驗教學由原來的10學時增加至12個學時。36學時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準電壓源電路、開關電路等多種電路結構。12個學時的實驗教學中2學時作為EDA工具學習,留給學生10個學時獨自進行電路設計。從而保證學生更好地理解理論課所學知識,融會貫通,有效地促進教學效果,激發學生的學習興趣。
關鍵詞:集成電路設計;本科教學;改革探索
作者簡介:殷樹娟(1981-),女,江蘇宿遷人,北京信息科技大學物理與電子科學系,講師;齊臣杰(1958-),男,河南扶溝人,北京信息科技大學物理與電子科學系,教授。(北京 100192)
基金項目:本文系北京市教委科技發展計劃面上項目(項目編號:KM201110772018)、北京信息科技大學教改項目(項目編號:2010JG40)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)04-0064-02
1958年,美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板,這標志著世界從此進入到了集成電路的時代。在近50年的時間里,集成電路已經廣泛應用于工業、軍事、通訊和遙控等各個領域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優點,同時成本也相對低廉,便于進行大規模生產。自改革開放以來,我國集成電路發展迅猛,21世紀第1個10年,我國集成電路產量的年均增長率超過25%,集成電路銷售額的年均增長率則達到23%。我國集成電路產業規模已經由2001年不足世界集成電路產業總規模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產業發展最快的地區之一。伴隨著國內集成電路的發展,對集成電路設計相關人員的需求也日益增加,正是在這種壓力驅動下,政府從“十五”計劃開始大力發展我國的集成電路設計產業。
在20世紀末21世紀初,國內集成電路設計相關課程都是在研究生階段開設,本科階段很少涉及。不僅是因為其難度相對本科生較難接受,而且集成電路設計人員的需求在我國還未進入爆發期。我國的集成電路發展總體滯后國外先進國家的發展水平。進入21世紀后,我國的集成電路發展迅速,集成電路設計需求劇增。[1]為了適應社會發展的需要,同時也為更好地推進我國集成電路設計的發展,國家開始加大力度推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作。經過十年多的發展,集成電路設計的本科教學取得了較大的成果,較好地推進了集成電路設計行業的發展,但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設計本科教學經驗為基礎,結合對相關院校集成電路設計本科教學的調研,詳細分析集成電路設計的本科教學現狀,并以此為基礎探索集成電路設計本科教學的改革。
一、集成電路設計本科教學存在的主要問題
在政府的大力扶持下,自“十五”計劃開始,國內的集成電路設計本科教學開始走向正軌。從最初的少數幾個重點高校到后來眾多相關院校紛紛設置了集成電路設計本科專業并開設了相關的教學內容。近幾年本科學歷的集成電路設計人員數量逐漸增加,經歷本科教學后的本科生無論是選擇就業還是選擇繼續深造,都對國內集成電路設計人員緊缺的現狀起到了一定的緩解作用。但從企業和相關院校的反饋來看,目前國內集成電路設計方向的本科教學仍然存在很多問題,教學質量有待進一步提高,教學手段需做相應調整,教學內容應更多地適應現階段產業界發展需求。其主要存在以下幾方面問題。
首先,課程設置及課程內容不合理,導致學生學習熱情降低?,F階段,對于集成電路設計,國內的多數院校在本科階段主要開設有如下課程:“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”(各校命名方式可能有所不同)等。固體物理和晶體管原理是方向基礎課程,理論性較強,公式推導較多,同時對學生的數學基礎要求比較高。一方面,復雜的理論分析和繁瑣的公式推導嚴重降低了本科生的學習興趣,尤其是對于很多總體水平相對較差的學生。而另外一方面,較強的數學基礎要求又進一步打擊學生的學習積極性。另外,還有一些高等院校在設置課程教學時間上也存在很多問題。例如:有些高等院校將“固體物理”課程和“半導體器件物理”課程放在同一個學期進行教學,對于學生來說,沒有固體物理的基礎就直接進入“晶體管原理”課程的學習會讓學生很長一段時間都難以進入狀態,將極大打擊學生的學習興趣,從而直接導致學生厭學甚至放棄相關方向的學習。而這兩門課是集成電路設計的專業基礎課,集成電路設計的重點課程“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程的學習需要這兩門課的相關知識作為基礎,如果前面的基礎沒有打好,很難想象學生如何進行后續相關專業知識的的學習,從而直接導致學業的荒廢。
其次,學生實驗教學量較少,學生動手能力差。隨著IC產業的發展,集成電路設計技術中電子設計自動化(Electronic design automatic,EDA)無論是在工業界還是學術界都已經成為必備的基礎手段,一系列的設計方法學的研究成果在其中得以體現并在產品設計過程中發揮作用。因此,作為集成電路設計方向的本科生,無論是選擇就業還是選擇繼續深造,熟悉并掌握一些常用的集成電路設計EDA工具是必備的本領,也是促進工作和學習的重要方式。為了推進EDA工具的使用,很多EDA公司有專門的大學計劃,高校購買相關軟件的價格相對便宜得多。國家在推進IC產業發展方面也投入了大量的資金,現在也有很多高等院校已經具備購買相關集成電路設計軟件的條件,但學生的實際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養學生動手能力方面確實下足功夫,學生有公用機房可以自由上機,只要有興趣學生可以利用課余時間摸索各種EDA軟件的使用,這對他們以后的工作和學習奠定了很好的基礎。但仍然還有很多高校難以實現軟件使用的最大化,購買的軟件主要供學生實驗課上使用,平時學生很少使用,實驗課上學到的一點知識大都是教師填鴨式灌輸進去的,學生沒有經過自己的摸索,畢業后實驗課上學到的知識已經忘得差不多了,在后續的工作或學習中再用到相關工具時還得從頭再來學習。動手能力差在學生擇業時成為一個很大的不足。[2]
再者,理工分科紊亂,屬性不一致。集成電路設計方向從專業內容及專業性質上分應該屬于工科性質,但很多高校在專業劃分時卻將該專業劃歸理科專業。這就使得很多學生在就業時遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認為是偏理論的內容,從而讓很多學生錯失了進一步就業的好機會。而這樣的結果直接導致后面報考該專業的學生越來越少,最后只能靠調劑維持正常教學。其實,很多高校即使是理科性質的集成電路設計方向學習的課程和內容,與工科性質的集成電路設計方向是基本一致的,只是定位屬性不一致,結果卻大相徑庭。
二、改革措施
鑒于目前國內集成電路設計方向的本科教學現狀,可以從以下幾個方面改進,從而更好地推進集成電路設計的本科教學。
1.增加實驗教學量
現階段的集成電路本科教學中實驗教學量太少,以“模擬集成電路設計”課程為例,多媒體教學量40個學時但實驗教學僅8個學時。相對于40個學時的理論學習內容,8個學時的實驗教學遠遠不能滿足學生學以致用或將理論融入實踐的需求。40個學時的理論課囊括了單級預算放大器、全差分運算放大器、多級級聯運算放大器、基準電壓源電流源電路、開關電路等多種電路結構,而8個學時的實驗課除去1至2學時的工具學習,留給學生電路設計的課時量太少。
在本科階段就教會學生使用各種常用EDA軟件,對于增加學生的就業及繼續深造機會是非常必要的。一方面,現在社會的競爭是非常激烈的,很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時間專門充電的新員工,能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面,實驗對于學生來說比純理論的學習更容易接受,而且實驗過程除了可以增加學生的動手操作能力,同樣會深化學生對已有理論知識的理解。因此,在實踐教學工作中,增加本科教學的實驗教學量可以有效促進教學和增進學生學習興趣。
2.降低理論課難度尤其是復雜的公式推導
“教師的任務是授之以漁,而不是授之以魚”,這句話對于集成電路設計專業老師來說恰如其分。對于相同的電路結構,任何一個電路參數的變化都可能會導致電路性能發生翻天覆地的變化。在國際國內,每年都會有數百個新電路結構專利產生,而這些電路的設計人員多是研究生或以上學歷人員,幾乎沒有一個新的電路結構是由本科生提出的。
對于本科生來說,他們只是剛剛涉足集成電路設計產業,學習的內容是最基礎的集成電路相關理論知識、電路結構及特點。在創新方面對他們沒有過多的要求,因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復雜的公式及公式推導,其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路分析基本方法等,而不是糾結于電路各性能參數的推導。例如,對于集成電路設計專業的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”,冗長的公式及繁瑣的推導極大地削弱了學生的學習興趣,同時對于專業知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外,從專業需要方面出發,對于集成電路設計者來說更多的是需要學生掌握各種半導體器件的基本工作原理及特性,而并非是具體的公式。因此,減少理論教學中繁瑣的公式推導,轉而側重于基本原理及特性的物理意義的介紹,對于學生來說更加容易接受,也有益于之后“模擬集成電路”、“數字集成電路”的教學。
3.增加就業相關基礎知識含量
從集成電路設計專業進入本科教學后的近十年間本科生就業情況看,集成電路設計專業的本科生畢業后直接從事集成電路設計方向相關工作的非常少,多數選擇繼續深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因為本科生在基本知識儲備方面還不能達到集成電路設計人員的要求外,更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持,現在開設集成電路設計相關專業的高等院校越來越多,很多都是具有研究生辦學能力的高校,也就是說有更多的更高層次的集成電路設計人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設計崗位。
另外一方面,集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設計相關的工作,而且這些崗位相對于集成電路設計崗位來說對電路設計知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關崗位跳槽至集成電路設計的相關崗位。因此,從長期的發展目標考慮,集成電路設計專業本科畢業生從事版圖、工藝、測試相關方向的工作可能更有競爭力,也更為符合本科生知識儲備及長期發展的需求。這就對集成電路設計的本科教學內容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學生就業,在集成電路設計的本科教學內容方面,教師應該更多地側重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關內容的教學。
三、結論
集成電路產業是我國的新興戰略性產業,是國民經濟和社會信息化的重要基礎。大力推進集成電路產業的發展,必須強化集成電路設計在國內的本科教學質量和水平,而國內的集成電路設計本科教學還處在孕育發展的嶄新階段,它是適應現代IC產業發展及本科就業形勢的,但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學經驗及調研情況做了一些分析,但這遠沒有涉及集成電路設計專業本科教學的方方面面。不過,可以預測,在國家大力扶持下,在相關教師及學生的共同努力下,我國的集成電路設計本科教學定會逐步走向成熟,更加完善。
參考文獻:
[1]王為慶.高職高?!禤rotel電路設計》教學改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).
關鍵詞:電子科學與技術;本科培養方案;課程設置;辦學特色
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0070-02
21世紀被稱為信息時代,電子科學與技術在信息、能源、材料、航天、生命、環境、軍事和民用等科技領域將獲得更廣泛的應用,必然導致電子科學與技術產業的迅猛發展。這種產業化趨勢反過來對本專業的鞏固、深化、提高和發展起到積極的促進作用,也對人才的培養提出了更高的要求。因此,本文從人才的社會需求出發,結合我校實際情況,進行了本科專業培養方案的改革探索,并詳細介紹了培養方案的制定情況。
一、人才的社會需求情況
目前,我校電子科學與技術專業的本科畢業生主要面向長三角地區龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業,市場對專業人才的需求基本上是供不應求的。但是也應該注意到電子科學與技術產業的分布不均,分類較細,且發展變化較快。另外,電子科學與技術產業結構具有多樣性,既有勞動密集型的大型企業、大公司,更多的是小公司和小企業;既有國有企業和私營企業,更有合資、獨資的外企。因此,社會需求與本專業畢業生的供需矛盾還會繼續存在。
二、專業的培養目標和定位
本專業培養具備微電子、光電子領域的寬厚專業基礎知識,熟練實驗技能,能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統的新工藝、新技術研究開發和設計技能,有較強的工程實踐能力,能夠在該領域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發和管理工作工程技術人才。并且結合我?!按蠊こ逃^”人才培養特色,依據“卓越工程師”教育理念下工程技術型人才培養的原則,培養適應微電子和新興光電行業乃至區域社會經濟建設需求的工程技術型人才。
三、本科培養方案制定的思路
電子科學與技術專業培養方案參照工程教育認證的要求,以及專業下設微電子、光電子材料與器件兩個本科培養方向的思路制定。注重培養學生的專業基礎知識和實踐工程能力,使畢業生能滿足長三角地區微電子、光電子和新能源行業發展的需求。微電子方向的課程設置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統設計方面,光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。
四、本科培養方案的改革探索
要實現電子科學與技術專業的培養目標,適應電子信息產業的不斷發展,并結合我校學科發展方向和特色,對電子科學與技術專業本科人才培養方案進行了研究,并對省內外幾所高校電子科學與技術專業的培養方案進行調研,最終形成了富有特色的電子科學與技術專業人才培養方案,主要內容如下:
1.培養方案的模塊化設計。在設計電子科學與技術專業本科培養方案的整體框架時,根據“加強基礎、拓寬專業、培養能力”和培養工程技術型人才的辦學理念下,專業培養方案分人文與社會科學、專業基礎和專業課三個模塊,下設微電子和光電子材料與器件兩個專業方向。學生在前兩年學習相同的課程,到大三時根據自己的興趣選擇專業方向,選修各自方向的專業課。由于兩個方向的不同培養要求,因此在專業基礎選修課、專業必修課和專業選修課方面設置限選模塊,每個專業方向必須修滿相應的學分才能畢業。
2.改革專業基礎課程。專業基礎課程是為專業課程奠定基礎,因此,在保留了原有電子信息類專業通常所開設的電子類課程外,增加了與專業相關的課程,如EDA技術、通信原理、數字信號處理、物理光學、應用光學、激光原理與技術等課程,刪減了原先與物理類相關的一些課程,如物理學史、原子物理、熱力學與統計物理學等,并刪減了一些計算機軟件類課程,如C++程序設計、計算機在材料科學中的應用等。專業基礎選修課程分方向限選模塊,兩個專業方向對應有不同的專業基礎選修課程。
3.優化專業課程。專業課程是整個專業教育中的主干部分,微電子方向的課程設置緊緊圍繞半導體和集成電路設計方向,開設有集成電路設計、微電子工藝原理與技術、工藝與器件可靠性分析、半導體測試技術、現代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向,開設光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖傳感原理與技術、光纖通信技術等課程。另外專業課程里面還設置有專業實驗,通過加強實驗環節,訓練學生的動手操作能力,增強學生的理論知識。
五、與省內外專業人才培養的區別
具有電子科學與技術專業的各大高校分布在不同的地區,服務于不同的區域經濟,這就要求專業學生的培養具有區域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學、浙江工業大學、蘇州大學、南京理工大學和徐州工程學院這五所不同地區、不同層次高校的電子科學與技術專業的培養方案。不僅使我們能學習到其他高校的先進辦學理念、合理的課程設置體系,也可以發現與其他高校之間的差異。具體表現為以下幾個方面:
1.專業定位。各個學校的電子科學與技術專業依據自身的師資力量、辦學條件、區域經濟要求確定專業的發展定位。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業依托1個教育部重點實驗室、2個國家級實驗教學示范中心、3個省部級重點實驗室,人才培養定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統的設計和開發等方面工作的工程技術人才。浙江工業大學的電子科學與技術專業主要培養光通信、電子電路系統、集成電路設計等方面的人才。蘇州大學的電子科學與技術專業定位在培養能夠在電路與系統、集成電路與系統等領域從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的高級工程技術人才。南京理工大學的電子科學與技術專業主要是突出光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的電子科學與技術專業主要定位在培養能從事光電子材料與器件開發的工程技術人才。而我校的電子科學與技術專業定位于服務長三角地區半導體和新能源行業,培養能從事集成電路設計與開發、光電子材料與器件的研發等工作的工程技術人才。
2.課程體系。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子元器件、電子電路系統、電子集成系統的能力,在課程設置上開設了通信電子電路、EDA技術、薄膜物理與技術、電子材料與電子器件、電子系統設計與實踐、集成電路設計、嵌入式系統原理和應用、現代DSP技術及應用等專業課程。浙江工業大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子電路系統、集成電路系統的能力,開設了電路原理、模電數電、通信電子線路、集成電路設計、光纖通信原理、光網絡技術、數字信號處理等專業課程,以及電子線路CAD實驗、單片機綜合實驗、通信原理實驗、通信電子線路大型實驗、微電子基礎實驗、半導體器件仿真大型實驗、集成電路設計大型實驗等實驗類課程。蘇州大學的電子科學與技術專業培養學生設計與開發電路與系統、集成電路與系統,從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的能力,開設了信號與系統、電磁場與電磁波、高頻電路設計與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設計、VLSI設計基礎等專業課程,以及電子技術基礎實驗、信號與電路基礎實驗、電子線路實驗、電子系統綜合設計實驗等實驗類課程。南京理工大學培養學生從事光電子器件、光電系統和集成電路的設計、開發、應用的能力,開設了信號與系統、光學、光電信號處理、光輻射測量、光電子器件、光電成像技術、超大規模集成電路設計、光電子技術、顯示技術、光電檢測技術、數字圖像處理、半導體集成電路、集成電路測試技術、微電子技術、光電子線路、電視原理等專業課程。徐州工程學院的電子科學與技術專業培養學生設計與開發光電子材料與器件的能力,開設有信號與系統、光電子學、光電子技術、激光原理與技術、光伏材料等專業課程,以及模擬電路課程設計、數字電路課程設計、單片機原理課程設計等實踐性課程。我校的電子科學與技術專業主要培養學生集成電路設計、光電子材料與器件的設計與制備能力,開設有半導體物理學、半導體器件原理、MEMS技術、微電子工藝原理與技術、薄膜材料及制備技術、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術、通信原理、數字信號處理、光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖通信技術等專業課程,以及近代物理實驗、專業實驗等實驗類課程。
3.人才培養特色。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業的人才培養特色是注重集成電路設計、系統集成方面能力的培養。浙江工業大學的人才培養注重光纖通信、集成電路設計方面能力的培養。蘇州大學的人才培養注重電路與系統設計、集成電路與系統設計方面能力的培養。南京理工大學的人才培養注重光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的人才培養注重光電材料與器件方面能力的培養。我校的人才培養注重電子材料與電子器件的設計與開發、集成電路設計方面能力的培養。
參考文獻:
[1]陳鶴鳴,范紅,施偉華,徐寧.電子科學與技術本科人才培養方案的改革與探索[A]//電子高等教育年會2005年學術年會論文集[C].17-20.
微電子技術專業簡介 本專業培養德、智、體、美全面發展,具有良好職業道德和人文素養,掌握微電子學基礎知識,具備集成電路設計、生產、應用開發及營銷等能力,從事集成電路設計、FPGA 應用與開發、集成電路生產、電子產品開發以及 IC 產品營銷和技術支持等工作的高素質技術技能人才。
主干課程:電子技術基礎、集成電路工藝原理、集成電路封裝與測試基礎、硬件描述語言(Verilog/VHDL)、數字系統設計、IC 設計方法、數字系統 CAD、FPGA 應用開發、集成電路版圖設計等。
本專業學生畢業后可在集成電路制造廠家、集成電路設計中心以及通信和計算機等信息科學技術領域從事開發和研究工作。
微電子技術專業就業方向有哪些 就業方向:電子類企事業單位:半導體集成電路芯片制造、產品檢測、產品封裝、版圖設計、質量控制、生產管理、設備維護及技術研發。
學生可選擇到中、高等職業院校從事專業教學和管理工作,或到集成電路制造廠家、集成電路設計中心以及通信和計算機等信息科學技術領域從事研究、開發及管理等工作,也可選擇微電子科學與工程、固體電子學、通信、計算機科學等學科繼續深造,攻讀碩士研究生。
微電子技術專業主要職業能力 1.具備對新知識、新技能的學習能力和創新創業能力;
2.具備熟練使用通用電子儀器、儀表及集團電路相關測試設備的能力;
3.具備電子系統組裝調試能力;
4.具備從事集成電路應用推廣工作的能力和銷售能力;
5.掌握數字系統 Verilog/VHDL 編程及調試技能;
6.掌握集成電路前端(邏輯綜合)/后端工具(自動布局布線)的使用方法;
7.掌握集成電路版圖工具的使用方法;
8.掌握 FPGA 設計工具的使用方法;
我當年就是懷著對集成電路未來的美好憧憬,幻想著IC從業者西裝革履喝咖啡的小資生活。再加上那時開設該專業的還有清華、北大等“985工程”院校。于是我報考了這個前途無量的集成電路設計與集成系統(下簡稱集電)專業。
IC課堂知多少
前面提到了IC從業者,那IC究竟是什么呢?IC是半導體元件產品的統稱。那學這個有什么用呢?比方說自稱國產發燒級的小米手機,你知道它用的四核CPU是什么架構?28nm工藝又是什么工藝呢?更省電的電源管理芯片又是什么邏輯構造呢?這些在選擇了集電專業后,你都會一一了解到。在不久的將來,也許你設計的芯片還會在流水線上量產呢。
既然這個專業那么有用,那它是學什么的呢?首先,要做的就是電路設計,根據市場的需求依據電路功能設計出電路;接下來就是前期電路功能的仿真(就是將電路原理圖用專業軟件模擬出電路所實現的功能,主要是為了節省研發經費和研發周期),檢測其是否能達到所要的參數需求;再次,用專業的軟件將電路版圖畫出來;最后,將畫出來的版圖進行后期仿真,與前期的仿真對比,看是否需要做出修改。若符合要求就生成版圖文件交給晶圓廠進行量產,最后到封裝測試廠完成芯片的最后一道工藝。
如今,集成電路設計與集成系統專業已走過了9年,它變得越來越適應就業市場的需求。目前該專業分為三個方向。第一個方向是設計。這個方向又分兩類,數字集成電路設計是偏軟件類;而模擬集成電路設計是偏硬件類。有設計就要有生產,該專業的第二個方向就是生產工藝。IC工藝能力決定了芯片的性能、功耗、散熱等諸多因素。而第三個方向是集成電路的封裝與測試。好的封裝才能夠使芯片發揮正常的功能,并保證其具有高穩定性和可靠性。而芯片是否達到預期的研發目標,則需要更多的測試才能確定。
集電專業開設的課程較多,光專業基礎課就要分硬件和軟件,加上計算機應用技術、模擬電路與數字電路、電路分析基礎、信號與系統、集成電路應用實驗、現代工程設計制圖、微機原理與應用、固體電子學、電磁場與電磁波這些專業課,你會發現你的大學四年會過得格外充實。不過你放心,由于實驗課很多,學習并不會覺得枯燥。
就拿集電專業的核心課程——集成電路工藝課來說吧。這門課教授我們如何把還只是一個概念的集成電路芯片從有到無的“變”出來。喜歡玩手機的同學一定聽說過現在市面上最先進的高通的四核CPU吧,它的電路構成需要用到上百萬個我們所熟知的晶體管、電阻、電容等元器件??墒俏覀兊氖謾C只有那么小,上百萬個元器件怎么集中在那么小的一個芯片上呢?這就需要運用這門課所學的工藝技術,將這些元件制作在一小塊硅片、玻璃或陶瓷襯底上,再用適當的工藝進行互連,然后封裝在一個管殼內,使整個電路的體積大大縮小,引出線和焊接點的數目也大為減少。而這其中的奧妙,就需要你帶著一份好奇心,步入大學的殿堂用心學習了!
前途寬廣,錢途無量
目前,很多歐美IC巨頭企業都在中國設有工廠或者研發機構,比如AMD、飛思卡爾、德州儀器、意法半導體、英特爾等。本土的IC公司也如雨后春筍般層出不窮,越來越多的海歸人才帶著國外的尖端技術和項目基金回國創業。這些電子廠都是離不開IC設計人才的。
2006年考研結束后,我只身南下,去上海找工作。在火車上,我接到了德州儀器的電話面試,可惜最后因為英語口語不過關被淘汰了,這也說明這個專業對于英語應用能力的要求還是比較高的。不過之后的半個月時間,各種面試電話就成了我幸福的煩惱,對于只是一名應屆本科畢業生的我,有的公司甚至開出了4500元月薪的條件,這是當時很多畢業生想都不敢想的,更何況一年還發16個月薪水!由此可見,對于集電專業的畢業生,只要你做了充分的準備,就會有成百上千的大門向你敞開。選擇做IC人,你將“錢途”無量!
集電專業的畢業生有較強的工作適應能力,就業范圍寬,可從事集成電路設計與制造、嵌入式系統、計算機控制技術、通信、消費類電子等信息技術領域的研究、開發和教學工作。
選“山”拜師很重要
關鍵詞:集成電路專業;實踐技能;人才培養
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼: A 文章編號:1002-0845(2012)09-0102-02
集成電路產業是關系到國家經濟建設、社會發展和國家安全的新戰略性產業,是國家核心競爭力的重要體現?!秶窠洕蜕鐣l展第十二個五年規劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術產業的重點發展方向之一。
信息技術產業的特點決定了集成電路專業的畢業生應該具有很高的工程素質和實踐能力。然而,目前很多應屆畢業生實踐技能較弱,走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設計的能力。其主要原因是一些高校對集成電路專業實踐教學的重視程度不夠,技能培養目標和內容不明確,導致培養學生實踐技能的效果欠佳。因此,研究探索如何加強集成電路專業對學生實踐技能的培養具有非常重要的現實意義。
一、集成電路專業實踐技能培養的目標
集成電路專業是一門多學科交叉、高技術密集的學科,工程性和實踐性非常強。其人才培養的目標是培養熟悉模擬電路、數字電路、信號處理和計算機等相關基礎知識,以及集成電路制造的整個工藝流程,掌握集成電路設計基本理論和基本設計方法,掌握常用集成電路設計軟件工具,具有集成電路設計、驗證、測試及電子系統開發能力,能夠從事相關領域前沿技術工作的應用型高級技術人才。
根據集成電路專業人才的培養目標,我們明確了集成電路專業的核心專業能力為:模擬集成電路設計、數字集成電路設計、射頻集成電路設計以及嵌入式系統開發四個方面。圍繞這四個方面的核心能力,集成電路專業人才實踐技能培養的主要目標應確定為:掌握常用集成電路設計軟件工具,具備模擬集成電路設計能力、數字集成電路設計能力、射頻集成電路設計能力、集成電路版圖設計能力以及嵌入式系統開發能力。
二、集成電路專業實踐技能培養的內容
1.電子線路應用模塊。主要培養學生具有模擬電路、數字電路和信號處理等方面的應用能力。其課程主要包含模擬電路、數字電路、電路分析、模擬電路實驗、數字電路實驗以及電路分析實驗等。
2.嵌入式系統設計模塊。主要培養學生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應用領域的前沿知識,具備能夠從事面向應用的嵌入式系統設計能力。其課程主要有C語言程序設計、單片機原理、單片機實訓、傳感器原理、傳感器接口電路設計、FPGA原理與應用及SOPC系統設計等。
3.集成電路制造工藝模塊。主要培養學生熟悉半導體集成電路制造工藝流程,掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法,具備一定的集成電路版圖設計能力。其課程主要包含半導體物理、半導體材料、集成電路專業實驗、集成電路工藝實驗和集成電路版圖設計等。
4.模擬集成電路設計模塊。主要培養學生掌握CMOS模擬集成電路設計原理與設計方法,熟悉模擬集成電路設計流程,熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具,具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設計的能力。其課程主要包含模擬電路、半導體物理、CMOS模擬集成電路設計、集成電路CAD設計、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設計方法和混合集成電路設計等。此外,還包括Synopsis認證培訓相關課程。
5.數字集成電路設計模塊。主要培養學生掌握數字集成電路設計原理與設計方法,具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事數字集成電路設計的能力。其課程主要包含數字電路、數字集成電路設計、硬件描述語言、VLSI測試技術、ASIC設計綜合和時序分析等。
6.射頻集成電路設計模塊。主要培養學生掌握射頻集成電路設計原理與設計方法,具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設計的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設計、電磁場技術、電磁場與
天線和通訊原理等。
在實踐教學內容的設置、安排上要符合認識規律,由易到難,由淺入深,充分考慮學生的理論知識基礎與基本技能的訓練,既要有利于啟發學生的創新思維與意識,有利于培養學生創新進取的科學精神,有利于激發學生的學習興趣,又要保證基礎,注重發揮學生主觀能動性,強化綜合和創新。因此,在集成電路專業的實驗教學安排上,應減少緊隨理論課開設的驗證性實驗內容比例,增加綜合設計型和研究創新型實驗的內容,使學有余力的學生能發揮潛能,有利于因材施教。
三、集成電路專業實踐技能培養的策略
1.改善實驗教學條件,提高實驗教學效果。學校應抓住教育部本科教學水平評估的機會,加大對實驗室建設的經費投入,加大實驗室軟、硬件建設力度。同時加強實驗室制度建設,制訂修改實驗教學文件,修訂完善實驗教學大綱,加強對實驗教學的管理和指導。
2.改進實驗教學方法,豐富實驗教學手段。應以學生為主體,以教師為主導,積極改進實驗教學方法,科學安排課程實驗,合理設計實驗內容,給學生充分的自由空間,引導學生獨立思考應該怎樣做,使實驗成為可以激發學生理論聯系實際的結合點,為學生創新提供條件。應注重利用多媒體技術來豐富和優化實驗教學手段,如借助實驗輔助教學平臺,利用仿真技術,加強新技術在實驗中的應用,使學生增加對實驗的興趣。
3.加強師資隊伍建設,確保實驗教學質量。高水平的實驗師資隊伍,是確保實驗教學質量、培養創新人才的關鍵。應制定完善的有利于實驗師資隊伍建設的制度,對實驗師資隊伍的人員數量編制、年齡結構、學歷結構和職稱結構進行規劃,從職稱、待遇等方面對實驗師資隊伍予以傾斜,保證實驗師資隊伍的穩定和發展。
4.保障實習基地建設,增加就業競爭能力。開展校內外實習是提高學生實踐技能的重要手段。
實習基地是學生獲取科學知識、提高實踐技能的重要場所,對集成電路專業人才培養起著重要作用。學校應積極聯系那些具有一定實力并且在行業中有一定知名度的企業,給能夠提供實習場所并愿意支持學校完成實習任務的單位掛實習基地牌匾。另外,可以把企業請進來,聯合構建集成電路專業校內實踐基地,把企業和高校的資源最大限度地整合起來,實現在校教育與產業需求的無縫聯接。
5.重視畢業設計,全面提升學生的綜合應用能力。畢業設計是集成電路專業教學中最重要的一個綜合性實踐教學環節。由于畢業設計工作一般都被安排在最后一個學期,此時學生面臨找工作和準備考研復試的問題,畢業設計的時間和質量有時很難保證。為了進一步加強實踐環節的教學,應讓學生從大學四年級上半學期就開始畢業設計,因為那時學生已經完成基礎課程和專業基礎課程的學習,部分完成專業課程的學習,而專業課教師往往就是學生畢業設計的指導教師,在此時進行畢業設計,一方面可以和專業課學習緊密結合起來,另一方面便于指導教師加強對學生的教育和督促。
選題是畢業設計中非常關鍵的環節,通過選題來確定畢業設計的方向和主要內容,是做好畢業設計的基礎,決定著畢業設計的效果。因此教師對畢業設計的指導應從幫助學生選好設計題目開始。集成電路專業畢業設計的選題要符合本學科研究和發展的方向,在選題過程中要注重培養學生綜合分析和解決問題的能力。在畢業設計的過程中,可以讓學生們適當地參與教師的科研活動,以激發其專業課學習的熱情,在科研實踐中發揮和鞏固專業知識,提高實踐能力。
6.全面考核評價,科學檢驗技能培養的效果。實踐技能考核是檢驗實踐培訓效果的重要手段。相比理論教學的考核,實踐教學的考核標準不易把握,操作困難,因此各高校普遍缺乏對實踐教學的考核,影響了實踐技能培養的效果。集成電路專業學生的實踐技能培養貫穿于大學四年,每個培養環節都應進行科學的考核,既要加強實驗教學的考核,也要加強畢業設計等環節的考核。
對實驗教學考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實驗教學進行過程中進行的質量監控,教師要對學生在實驗過程中的操作表現、學術態度以及參與程度等進行評價;事后考核是指實驗結束后要對學生提交的實驗報告進行評價。這兩部分構成實驗課考核成績,并于期末計入課程總成績。這樣做使得學生對實驗課的重視程度大大提高,能夠有效地提高實驗課效果。此外,還可將學生結合教師的科研開展實驗的情況計入實驗考核。
7.借助學科競賽,培養團隊協作意識和創新能力。集成電路專業的學科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實際問題的能力設計的、以學生為參賽主體的比賽。學科競賽能夠在緊密結合課堂教學或新技術應用的基礎上,以競賽的方式培養學生的綜合能力,引導學生通過完成競賽任務來發現問題、解決問題,并增強學生的學習興趣及研究的主動性,培養學生的團隊協作意識和創新精神。
在參加競賽的整個過程中,學生不僅需要對學習過的若干門專業課程進行回顧,靈活運用,還要查閱資料、搜集信息,自主提出設計思想和解決問題的辦法,既檢驗了學生的專業知識,又促使學生主動地學習,最終使學生的動手能力、自學能力、科學思維能力和創業創新能力都得到不斷的提高。而教師通過考察學生在參賽過程中運用所學知識的能力,認真總結參賽經驗,分析由此暴露出的相關教學環節的問題和不足,能夠相應地改進教學方法與內容,有利于提高技能教學的有效性。
此外,還應鼓勵學生積極申報校內的創新實驗室項目和實驗室開放基金項目,通過這些項目的研究可以極大地提高學生的實踐動手能力和創新能力。
參考文獻:
[1]袁穎,等.依托專業特色,培養創新人才[J]. 電子世界,2012(1).
[2]袁穎,等.集成電路設計實踐教學課程體系的研究[J]. 實驗技術與管理,2009(6).
[3]李山,等.以新理念完善工程應用型人才培養的創新模式[J]. 高教研究與實踐,2011(1).
[4]劉勝輝,等.集成電路設計與集成系統專業課程體系研究與實踐[J]. 計算機教育,2008(22).