時(shí)間：2024-03-15 10:39:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇集成電路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國(guó)家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號(hào)文件),2011年1月28日,國(guó)務(wù)院了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而,我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進(jìn)口。2014年3月5日,國(guó)務(wù)院總理在兩會(huì)上的政府工作報(bào)告中,首次提到集成電路(芯片)產(chǎn)業(yè),明確指出,要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái),在新一代移動(dòng)通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn),引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月,國(guó)務(wù)院頒布《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,加快推進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國(guó)家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國(guó)芯片設(shè)計(jì)人員達(dá)不到需求的10%,集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)高等院校的一個(gè)迫切任務(wù)[1]。為滿足市場(chǎng)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求,2001年,教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。
我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè),期間,由于專業(yè)調(diào)整,暫停招生。2012年,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生,主要專業(yè)方向?yàn)榧呻娐吩O(shè)計(jì)。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求,從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。
一、專業(yè)課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計(jì)的專業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實(shí),將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)存在較大困難,更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性,學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運(yùn)放電路時(shí)將會(huì)是一頭霧水,不可能學(xué)得懂。
但國(guó)內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課,開設(shè)較少課時(shí)量,學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí);有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如,我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程,而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”這門課程中去。
2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系,前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者理論知識(shí)的具體應(yīng)用。并且,在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識(shí)沒學(xué)好的基礎(chǔ)上,開設(shè)后面的課程,將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂,嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計(jì)劃中,沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”,直接開設(shè)“晶體管原理”,造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時(shí)沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ),很難進(jìn)入狀態(tài),學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時(shí),如果沒有半導(dǎo)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(guān)。
3. 課程內(nèi)容理論性太強(qiáng),嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強(qiáng),公式推導(dǎo)較多,并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時(shí),過分強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo),而不是側(cè)重于對(duì)結(jié)構(gòu)原理、工作機(jī)制和工作特性的掌握,使得學(xué)生(尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生)學(xué)習(xí)起來很吃力,學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業(yè)課程體系改革的主要措施
1“。 4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式:“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計(jì)CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測(cè)試”,實(shí)行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進(jìn)的原則,根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識(shí),環(huán)環(huán)相扣,合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序,形成先專業(yè)基礎(chǔ)課,再專業(yè)方向課,然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。
我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實(shí)行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,也就是三個(gè)本科專業(yè)
大學(xué)一年級(jí)、二年級(jí)統(tǒng)一開設(shè)課程,主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程,重在增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí),為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級(jí)開始,分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識(shí)和半導(dǎo)體物理知識(shí)結(jié)合在一起,課時(shí)量為64學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù),其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識(shí),又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路設(shè)計(jì)CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時(shí)間定為學(xué)期的1~12周,而其他3門課程的開課時(shí)間從第6周開始,從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時(shí)具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外,“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程設(shè)置96學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開設(shè)時(shí)間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開設(shè)時(shí)間為8~19周。大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測(cè)試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程,并設(shè)置其為選修課,這樣設(shè)置的目的在于:對(duì)于有意向考研的同學(xué),可以減少學(xué)習(xí)壓力,專心考研;同時(shí),對(duì)于要找工作的同學(xué),可以更多了解專業(yè)方面知識(shí),為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,專業(yè)課程要在大學(xué)三年級(jí)才能開始開設(shè),時(shí)間緊湊。為實(shí)現(xiàn)我校集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強(qiáng)實(shí)用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計(jì)人才,需要對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。
在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中,要盡量避免冗長(zhǎng)的公式及煩瑣的推導(dǎo),側(cè)重于對(duì)基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí),以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此,在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。
對(duì)于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計(jì)方面的知識(shí),也要側(cè)重于集成電路設(shè)計(jì)工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識(shí)、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專業(yè)方向課程中要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程中,總課時(shí)量為48學(xué)時(shí)不變,理論課由原來的38學(xué)時(shí)減少至36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)由原來的10學(xué)時(shí)增加至12個(gè)學(xué)時(shí)。36學(xué)時(shí)的理論課包含了單級(jí)運(yùn)算放大器、差分運(yùn)算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中2學(xué)時(shí)作為EDA工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生10個(gè)學(xué)時(shí)獨(dú)自進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí),融會(huì)貫通,有效地促進(jìn)教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1非微電子專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)課程的原則
在非微電子專業(yè)如計(jì)算機(jī)、通信、信號(hào)處理、自動(dòng)化、機(jī)械等專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)課程，一方面，這些專業(yè)的學(xué)生有電子電路基礎(chǔ)知識(shí)，又有自己本專業(yè)的知識(shí)，可以從本專業(yè)的系統(tǒng)角度來理解和設(shè)計(jì)集成電路芯片，非常適合進(jìn)行各種應(yīng)用的集成電路芯片設(shè)計(jì)階段的工作，這些專業(yè)也是目前芯片設(shè)計(jì)需求最旺盛的領(lǐng)域；另一方面，對(duì)于這些專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用特點(diǎn)，不宜也不可能開設(shè)微電子專業(yè)的所有課程，也不宜將集成電路設(shè)計(jì)階段的許多技術(shù)（如低功耗設(shè)計(jì)、可測(cè)性設(shè)計(jì)等）開設(shè)為單獨(dú)課程，而是要將相應(yīng)課程整合，開設(shè)一到二門集成電路設(shè)計(jì)的綜合課程，使學(xué)生既能夠掌握集成電路設(shè)計(jì)基本技術(shù)流程，也能夠了解集成電路設(shè)計(jì)方面更深層的技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。因此，在課程的具體設(shè)置上，應(yīng)該把握以下原則。理論講授與實(shí)踐操作并重集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，采用EDA工具進(jìn)行電路輔助設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為集成電路芯片主流的設(shè)計(jì)方法。因此，在理解電路和芯片設(shè)計(jì)的基本原理和流程的基礎(chǔ)上，了解和掌握相關(guān)設(shè)計(jì)工具，是掌握集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。技能培訓(xùn)與前瞻理論皆有在課程的內(nèi)容設(shè)置中，既要有使學(xué)生掌握集成電路芯片設(shè)計(jì)能力和技術(shù)的講授和實(shí)踐，又有對(duì)集成電路芯片設(shè)計(jì)新技術(shù)和更高層技術(shù)的介紹。這樣通過本門課程的學(xué)習(xí)，一方面，學(xué)員掌握了一項(xiàng)實(shí)實(shí)在在有用的技術(shù)；另一方面，學(xué)員了解了該項(xiàng)技術(shù)的更深和更新的知識(shí)，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對(duì)集成電路芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的繼續(xù)研究和學(xué)習(xí)。基礎(chǔ)理論和技術(shù)流程隔離由于是針對(duì)非微電子專業(yè)開設(shè)的課程，因此在課程講授中不涉及電路設(shè)計(jì)的一些原理性知識(shí)，如半導(dǎo)體物理及器件、集成電路的工藝原理等，而是將主要精力放在集成電路芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)上，這樣非微電子專業(yè)的學(xué)生能夠很容易入門，提高其學(xué)習(xí)興趣和熱情。
2非微電子專業(yè)集成電路設(shè)計(jì)課程實(shí)踐
根據(jù)以上原則，信息工程大學(xué)根據(jù)具體實(shí)際，在計(jì)算機(jī)、通信、信號(hào)處理、密碼等相關(guān)專業(yè)開設(shè)集成電路芯片設(shè)計(jì)技術(shù)課程，根據(jù)近兩年的教學(xué)情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點(diǎn)如下。優(yōu)化的理論授課內(nèi)容1）集成電路芯片設(shè)計(jì)概論：介紹IC設(shè)計(jì)的基本概念、IC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)、IC技術(shù)的發(fā)展和趨勢(shì)等內(nèi)容。使學(xué)員對(duì)IC設(shè)計(jì)技術(shù)有一個(gè)大概而全面的了解，了解IC設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展歷程及基本情況，理解IC設(shè)計(jì)技術(shù)的基本概念；了解IC設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù)，包括軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、IC低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、IC可重用設(shè)計(jì)技術(shù)等。2）IC產(chǎn)業(yè)鏈及設(shè)計(jì)流程：介紹集成電路產(chǎn)業(yè)的歷史變革、目前形成的“四業(yè)分工”，以及數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程等內(nèi)容。使學(xué)員了解集成電路產(chǎn)業(yè)的變革和分工，了解設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試等環(huán)節(jié)的一些基本情況，了解數(shù)字IC的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時(shí)序驗(yàn)證與物理驗(yàn)證及芯片面積優(yōu)化、時(shí)鐘樹綜合、掃描鏈插入等內(nèi)容。3）RTL硬件描述語言基礎(chǔ)：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容。使學(xué)員能夠初步掌握使用硬件描述語言進(jìn)行數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的基本語法，了解大型電路芯片的基本設(shè)計(jì)規(guī)則和設(shè)計(jì)方法，并通過設(shè)計(jì)實(shí)踐學(xué)習(xí)和鞏固硬件電路代碼編寫和調(diào)試能力。4）系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：主要講授更高層次的集成電路芯片如片上系統(tǒng)（SoC）、片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）的基本概念和集成設(shè)計(jì)方法。使學(xué)員初步了解大規(guī)模系統(tǒng)級(jí)芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法及主要片內(nèi)嵌入式處理器核。
豐富的實(shí)踐操作內(nèi)容1）Verilog代碼設(shè)計(jì)實(shí)踐：學(xué)習(xí)通過課下編碼、上機(jī)調(diào)試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語言進(jìn)行基本數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的能力，并通過給定的IP核或代碼模塊的集成，掌握大型芯片電路的集成設(shè)計(jì)能力。2）IC前端設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)平臺(tái)DesignCompiler，使學(xué)員通過上機(jī)演練，初步掌握使用DesignCompiler進(jìn)行集成電路前端設(shè)計(jì)的流程和方法，主要包括RTL綜合、時(shí)序約束、時(shí)序優(yōu)化、可測(cè)性設(shè)計(jì)等內(nèi)容。3）IC后端設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路后端設(shè)計(jì)平臺(tái)ICCompiler，使學(xué)員通過上機(jī)演練，初步掌握使用ICCompiler進(jìn)行集成電路后端設(shè)計(jì)的流程和方法，主要包括后端設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、版圖規(guī)劃與電源規(guī)劃、物理綜合與全局優(yōu)化、時(shí)鐘樹綜合、布線操作、物理驗(yàn)證與最終優(yōu)化等內(nèi)容。靈活的考核評(píng)價(jià)機(jī)制1）IC設(shè)計(jì)基本知識(shí)筆試：通過閉卷考試的方式，考查學(xué)員隊(duì)IC設(shè)計(jì)的一些基本知識(shí)，如基本概念、基本設(shè)計(jì)流程、簡(jiǎn)單的代碼編寫等。2）IC設(shè)計(jì)上機(jī)實(shí)踐操作：通過上機(jī)操作的形式，給定一個(gè)具體并相對(duì)簡(jiǎn)單的芯片設(shè)計(jì)代碼，要求學(xué)員使用Synopsys公司數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)前后端平臺(tái)，完成整個(gè)芯片的前后端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程。3）IC設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域報(bào)告：通過撰寫報(bào)告的形式，要求學(xué)員查閱IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，包括該領(lǐng)域的前沿研究技術(shù)、設(shè)計(jì)流程中相關(guān)技術(shù)點(diǎn)的深入研究、集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展歷程和趨勢(shì)等，撰寫相應(yīng)的專題報(bào)告。
3結(jié)語
隨著傳統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程的改變，大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)可以采用無生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和代工廠生產(chǎn)的方式完成[2]，這種流程為高校集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)提供了低成本的硬件環(huán)境[3]。此外，隨著我國(guó)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才需求的逐年提高，在高校非微電子專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)課程已經(jīng)成為培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)合格畢業(yè)生的必須。信息工程大學(xué)根據(jù)自身軟硬件條件和學(xué)生具體專業(yè)情況，開設(shè)了集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)理論和實(shí)踐課程，經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐，取得良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)了一批有著豐富專業(yè)技術(shù)知識(shí)的集成電路設(shè)計(jì)人才。
作者：宋克張帆沈劍良單位：信息工程大學(xué)信息技術(shù)研究所講師
關(guān)鍵詞：集成電路工藝；立體化教學(xué)；探索與實(shí)踐
微電子技術(shù)是高科技和信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，是伴隨著集成電路（IC）發(fā)展起來的高新技術(shù)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全有著舉足輕重的戰(zhàn)略作用。集成電路工藝作為電子科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課程，其任務(wù)是使學(xué)生掌握集成電路的主要工藝技術(shù)及相關(guān)原理，培養(yǎng)其自主解決工藝問題的能力。課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、理論與實(shí)踐密切結(jié)合的特點(diǎn)，目前的教學(xué)存在強(qiáng)調(diào)理論、忽視實(shí)踐的問題，學(xué)生害怕硬件，缺乏動(dòng)手能力，不能扎實(shí)系統(tǒng)地掌握課程知識(shí)。本文對(duì)集成電路工藝的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討，搭建了“理論―模擬―實(shí)踐”的立體化教學(xué)平臺(tái)，為大學(xué)教學(xué)改革提供參考。
一、目前課程存在的問題
1.教學(xué)模式的限制
在課程教學(xué)中，教學(xué)模式主要以理論授課為主，但是高等院校對(duì)微電子及集成電路專業(yè)的人才培養(yǎng)方式越來越強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)板書和多媒體PPT演示的教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)的結(jié)合。
2.教學(xué)資源的缺乏
要培養(yǎng)學(xué)生具備較好的動(dòng)手能力及基本的科研素質(zhì)，在集成電路工藝實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，必須使用各種工藝設(shè)備，如擴(kuò)散爐、退火爐、光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等，這些設(shè)備儀器價(jià)格昂貴，購置和維護(hù)這些設(shè)備的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了學(xué)校的承受能力，導(dǎo)致其中部分實(shí)驗(yàn)無法開設(shè)，降低了教學(xué)效果。
3.課程設(shè)置僵化
目前集成電路工藝的課程設(shè)置一般是采用理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合、理論教學(xué)和計(jì)算機(jī)模擬結(jié)合的形式，或者單獨(dú)進(jìn)行相關(guān)的課程設(shè)計(jì)，整個(gè)知識(shí)面不夠系統(tǒng)，并且考核形式比較單一，不利于學(xué)生集成電路工藝設(shè)計(jì)和分析能力的提高。
二、立體化教學(xué)在課程中的實(shí)踐
1.理論教學(xué)設(shè)計(jì)
集成電路工藝的基礎(chǔ)知識(shí)所涉及的面較廣，理論性較強(qiáng)，要求學(xué)生能夠扎實(shí)掌握半導(dǎo)體原理和器件的相關(guān)知識(shí)，能夠從前期的課程基礎(chǔ)上解釋工藝中出現(xiàn)的問題，如外延層構(gòu)造及缺陷與器件性能間的聯(lián)系、擴(kuò)散參數(shù)與摻雜離子分布的聯(lián)系等。所以，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上突出交叉課程的相關(guān)性，將半導(dǎo)體原理和器件的內(nèi)容融入工藝的教學(xué)內(nèi)容中，有利于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生對(duì)課程體系的整體掌握。
2.模擬仿真設(shè)計(jì)
TCAD（Technology CAD） 即工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)在集成電路工藝中有著舉足輕重的作用，廣泛運(yùn)用于工藝優(yōu)化、控制以及設(shè)計(jì)優(yōu)化中，不但可以通過模擬芯片制備的整個(gè)工藝流程節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本，在實(shí)驗(yàn)前后以及進(jìn)行過程中，可以隨時(shí)觀察各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果進(jìn)行直觀分析，從而使學(xué)生得到及時(shí)全面的認(rèn)知，改善教學(xué)效果。對(duì)理論教學(xué)中的案例進(jìn)行驗(yàn)證性和探究性模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。基于南通大學(xué)的SILVACO―TCAD的教學(xué)軟件，同樣以熱擴(kuò)散工藝為例，如下圖所示，擴(kuò)散深度隨著擴(kuò)散時(shí)間的增加而增加，可見在模擬實(shí)驗(yàn)中可以便捷地修改各項(xiàng)參數(shù)，靈活設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)的重要組成部分必須與理論教學(xué)相輔相成， 必須能有效地促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論的理解，又要能在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用相關(guān)理論，為學(xué)生獲得新的理論知識(shí)打下良好的基礎(chǔ)。目前集成電路工藝課程存在實(shí)驗(yàn)儀器貴重、精密、量少與實(shí)驗(yàn)人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)時(shí)間短的供需矛盾，因此對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)備一定要對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，從全面實(shí)驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注重高效率、快速、經(jīng)濟(jì)。
綜上所述，在集成電路工藝課程中，建立理論授課―TCAD工藝模擬―工藝實(shí)驗(yàn)密切結(jié)合的立體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不但能豐富課程的教學(xué)內(nèi)容，而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能使學(xué)生更為扎實(shí)地掌握集成電路制備的整個(gè)流程和設(shè)計(jì)方式，增強(qiáng)動(dòng)手能力，提升教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：本科教育；微電子；課程體系；結(jié)構(gòu)優(yōu)化
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）04-0033-03
一、引言
微電子技術(shù)是隨著集成電路，尤其是超大型規(guī)模集成電路而發(fā)展起來的一門新的技術(shù)。微電子技術(shù)包括系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動(dòng)測(cè)試以及封裝、組裝等一系列專門的技術(shù)，是高科技和信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。微電子產(chǎn)業(yè)是基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著巨大貢獻(xiàn)，并滲透到其他很多學(xué)科，是發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。作為電子通信類高校，南京郵電大學(xué)建校近50年來，正朝著信息科技類大學(xué)進(jìn)軍。隨著電子、通信和信息等產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外都需要大量的微電子學(xué)人才，我校成立微電子學(xué)專業(yè)，旨在為我國(guó)的ASIC設(shè)計(jì)方面，培養(yǎng)急需的人才[1-6]。我國(guó)“十五”計(jì)劃綱要明確提出大力發(fā)展半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)，為了滿足社會(huì)的發(fā)展和需求，我校微電子專業(yè)成立于2001年，并于2007年招收第一批本科生。在學(xué)校各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重視和關(guān)心下，專業(yè)建設(shè)取得了飛速發(fā)展。本科人才培養(yǎng)方案是各專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)規(guī)格以及培養(yǎng)過程和方式的總體設(shè)計(jì)，是學(xué)校組織本科教學(xué)、規(guī)范教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的綱領(lǐng)性文件，對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有決定性的影響。當(dāng)今的高校教育不僅需要培養(yǎng)大量理論基礎(chǔ)較扎實(shí)、具有開拓創(chuàng)新精神的專業(yè)型人才，也更需要培養(yǎng)大量工程應(yīng)用型人才。所謂“應(yīng)用型人才”主要是指德、智、體、美等方面全面發(fā)展的，能夠?qū)I(yè)知識(shí)和技能應(yīng)用于所從事的專業(yè)社會(huì)實(shí)踐的高級(jí)專門人才。“應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式是以能力為中心，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型專門人才為目標(biāo)的”。它更加注重的是實(shí)踐性、應(yīng)用性和技術(shù)性。即基礎(chǔ)知識(shí)比高職高專學(xué)生深厚、實(shí)踐能力比傳統(tǒng)本科生強(qiáng)，是本科應(yīng)用型人才最本質(zhì)的特征。本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式是根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的需要，在一定的教育思想指導(dǎo)下，人才培養(yǎng)目標(biāo)、制度、過程等要素特定的多樣化組合方式。
二、深化完善本科教學(xué)體系改革的措施探討
人才培養(yǎng)方案制（修）訂工作對(duì)于學(xué)校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)、進(jìn)一步深化完善本科教學(xué)體系改革具有重要意義，人才培養(yǎng)方案制（修）訂需要全面貫徹國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要，認(rèn)真落實(shí)教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見等文件要求，不斷適應(yīng)國(guó)家和社會(huì)發(fā)展需要，進(jìn)一步深化教育教學(xué)改革，優(yōu)化人才培養(yǎng)過程，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。具體的改革措施探討如下。
1.進(jìn)一步明確本專業(yè)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。培養(yǎng)方案是高等學(xué)校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)、開展人才培養(yǎng)工作的總體設(shè)計(jì)和實(shí)施方案，為全面貫徹教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見，以執(zhí)行最新頒布的普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置管理規(guī)定為契機(jī)，推動(dòng)我校新一輪專業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革，以不斷適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)、科技、社會(huì)發(fā)展對(duì)各類高素質(zhì)創(chuàng)新人才的需要，根據(jù)我校教育教學(xué)改革的實(shí)際，及時(shí)總結(jié)人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，以“本科教學(xué)工程”建設(shè)工作為抓手，積極參與教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”及“工程教育專業(yè)認(rèn)證”，進(jìn)一步更新教育觀念，深化教育教學(xué)改革，提高本科教育質(zhì)量，構(gòu)建和完善適合我校辦學(xué)指導(dǎo)思想、具有我校辦學(xué)特色的本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，根據(jù)新《目錄》規(guī)定的各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)要求、主干學(xué)科、核心課程、主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)、主要專業(yè)實(shí)驗(yàn)，緊密結(jié)合近年“本科教學(xué)工程”改革實(shí)踐，開展本科專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂。本專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，道德文化素養(yǎng)高，社會(huì)責(zé)任感強(qiáng)，身心健康，掌握扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和必備的專業(yè)知識(shí)，具有良好的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新意識(shí)，能在微電子器件、工藝和集成電路設(shè)計(jì)及相關(guān)的電子信息科學(xué)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)管理等工作的專門技術(shù)人才。主要專業(yè)方向?yàn)槲㈦娮悠骷⒐に嚭图呻娐吩O(shè)計(jì)。注重集成電路設(shè)計(jì)、集成電路版圖設(shè)計(jì)、微電子器件設(shè)計(jì)和MEMS設(shè)計(jì)。
2.課程設(shè)置進(jìn)一步優(yōu)化。課程的設(shè)置是否合理對(duì)人才的培養(yǎng)起到了至關(guān)重要的作用，尤其是現(xiàn)今提出的對(duì)專業(yè)人才的更高要求，需要進(jìn)一步優(yōu)化課程體系，合理安排課程內(nèi)容。首先，在課程設(shè)置方面，當(dāng)前，南郵本科微電子專業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，取得了不少成績(jī)。但世界范圍內(nèi)微電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的特點(diǎn)決定了高校微電子學(xué)科的教學(xué)必須緊緊跟隨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。我們?cè)诳吹揭郧八〉玫某煽?jī)的同時(shí)也必須看到其中所存在的一些問題，并積極進(jìn)行改革創(chuàng)新。我校的微電子專業(yè)在設(shè)立初期，經(jīng)過各方專家的反復(fù)討論和論證，建立了一套統(tǒng)一的專業(yè)課程和教學(xué)大綱。這套課程滿足該專業(yè)最基本的專業(yè)要求。但由于微電子專業(yè)設(shè)立時(shí)間不長(zhǎng)，仍屬于起步階段，由于硬件條件和師資力量的缺乏和不到位，無法設(shè)立多樣的課程體系和科目，所以目前的教學(xué)仍然是基本上按統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教學(xué)要求組織。隨著學(xué)校辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大，通達(dá)微電子學(xué)院的設(shè)立，選修微電子專業(yè)課程的學(xué)生人數(shù)不斷增加，原有的教學(xué)課程體系和科目還需要進(jìn)一步細(xì)化、深化、推廣。為此，在課程設(shè)置上，我們必須對(duì)已經(jīng)投入使用的培養(yǎng)方案進(jìn)行分析和總結(jié)、不斷地進(jìn)行修訂和完善，將整個(gè)學(xué)科的課程結(jié)構(gòu)體系、到具體到每一門課程的知識(shí)體系，都進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期在最短的學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生掌握牢固的知識(shí)。最終使學(xué)生獲得以下幾方面的能力：掌握扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理等方面的基本理論和基本知識(shí)；系統(tǒng)掌握量子與固體物理、半導(dǎo)體物理與器件物理、半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)和制造的基本知識(shí)，具有獨(dú)立進(jìn)行微電子器件、工藝和集成電路設(shè)計(jì)的基本能力；了解電子信息類專業(yè)的一般原理和知識(shí)，受到科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維的訓(xùn)練，具有本學(xué)科與跨學(xué)科的科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)的基本能力；在綜合類實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)中具有較強(qiáng)的獨(dú)立設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試系統(tǒng)的能力，能夠完成綜合性和探索性工作的能力；養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對(duì)終身學(xué)習(xí)有正確認(rèn)識(shí)，具有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力；其次，對(duì)于理論課程的內(nèi)容，針對(duì)南京郵電大學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)和電子科學(xué)與工程學(xué)院的實(shí)際情況，以及本專業(yè)的特色建設(shè)，主要專業(yè)方向?yàn)槲㈦娮悠骷⒐に嚭图呻娐吩O(shè)計(jì)。注重集成電路設(shè)計(jì)、集成電路版圖設(shè)計(jì)、微電子器件設(shè)計(jì)和MEMS設(shè)計(jì)。以能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)，并考慮學(xué)生畢業(yè)后從事的職業(yè)，根據(jù)工作的要求對(duì)教學(xué)中的課程進(jìn)行專項(xiàng)的能力和綜合能力培養(yǎng)。在通識(shí)教育類課程中設(shè)置了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理實(shí)驗(yàn)、程序設(shè)計(jì)等。專業(yè)教育類課程中設(shè)置了信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、模擬電子技術(shù)及電工電子實(shí)驗(yàn)等。這些是所有涉及到電類專業(yè)的學(xué)生都必須學(xué)習(xí)的課程。在微電子專業(yè)的專業(yè)課中安排了固體物理、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體集成電路工藝、半導(dǎo)體器件物理、通信原理，這些課程都是基礎(chǔ)理論課程，是為微電子專業(yè)的學(xué)生打下基本的專業(yè)基礎(chǔ)。考慮到工程認(rèn)證的需要，在集成電路與CAD的課程設(shè)置上，專門增加了16小時(shí)的實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和操作技能。在集成電路分析與設(shè)計(jì)的課程設(shè)置中，專門將模擬和數(shù)字分開，設(shè)置了各48小時(shí)的模擬集成電路分析與設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路分析與設(shè)計(jì)，這不同于其他院校的課程設(shè)置，應(yīng)該也算是我專業(yè)的一個(gè)特色和優(yōu)勢(shì)。使學(xué)生掌握初步的集成電路設(shè)計(jì)知識(shí)，加強(qiáng)了學(xué)生的集成電路分析和設(shè)計(jì)的能力。除了已經(jīng)設(shè)置的32小時(shí)的VLSI設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課和32小時(shí)的微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)，還增加了32小時(shí)的工藝實(shí)驗(yàn)，這也大大加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)和上機(jī)比例。具體來講，已經(jīng)在建設(shè)的ASIC設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上開展了ASIC設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)，并籌備建立了微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，擁有了一批工作站、計(jì)算機(jī)等硬件資源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等軟件資源、學(xué)會(huì)一到兩種EDA工具的使用方法。建設(shè)微電子器件和半導(dǎo)體物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上購置了必要的儀器設(shè)備、編寫了實(shí)驗(yàn)教程、開展了半導(dǎo)體材料實(shí)驗(yàn)和晶體管測(cè)試實(shí)驗(yàn)；基于以上措施，建立一整套完備的、覆蓋微電子產(chǎn)業(yè)前端和后端工序的微電子實(shí)驗(yàn)課程體系。開展了器件和工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。掌握一定微電子實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ俏㈦娮訉I(yè)本科生應(yīng)當(dāng)具備的基本素質(zhì)。在微電子專業(yè)的專業(yè)選修課中設(shè)置了VLSI版圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)、微電子器件設(shè)計(jì)、MEMS與微系統(tǒng)設(shè)計(jì)、新型微電子器件、通信集成電路等多門課程，涵蓋了微電子方向的器件設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等各個(gè)方面。更好地體現(xiàn)了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方向和目標(biāo)。再者，實(shí)踐課程的內(nèi)容上，由于微電子專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性較強(qiáng)、實(shí)踐內(nèi)容多的專業(yè)，從集成電路的生成流程來看，其實(shí)踐內(nèi)容包括系統(tǒng)和電路設(shè)計(jì)、器件設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、實(shí)際流片和測(cè)試。實(shí)踐課程的設(shè)置對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力、判斷能力和創(chuàng)新能力極為關(guān)鍵；需要工程認(rèn)證的專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程必須要達(dá)到30%以上。因此，還擬通過建立微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，開設(shè)微電子和半導(dǎo)體測(cè)試實(shí)驗(yàn)課，在培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)既有較深理論基礎(chǔ)，又有一定動(dòng)手能力的全面發(fā)展的學(xué)生。在實(shí)踐型環(huán)節(jié)的課程設(shè)置中，通識(shí)基礎(chǔ)課和學(xué)科基礎(chǔ)課中安排了電類學(xué)科所必須的程序設(shè)計(jì)、電裝實(shí)習(xí)、電子電路課程設(shè)計(jì)等。在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中，設(shè)置了軟件設(shè)計(jì)、微電子課程設(shè)計(jì)等，尤其是微電子課程設(shè)計(jì)，將進(jìn)行較大的改革，要求改革后設(shè)計(jì)內(nèi)容都是與本專業(yè)緊密相關(guān)，全面運(yùn)用到所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。
3.師資隊(duì)伍的建設(shè)。本專業(yè)現(xiàn)在擁有專業(yè)教師14名，完全滿足本科的專業(yè)教學(xué)需要，但從事集成電路設(shè)計(jì)方向的老師比較缺乏。還有，學(xué)生的個(gè)性不同，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的興趣、主動(dòng)性等方面差異很大；隨著社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈和社會(huì)需求的不斷變化，又使學(xué)生的未來發(fā)展面臨很大挑戰(zhàn)，學(xué)生的需求隨之呈現(xiàn)多樣化。因此，多元化的培養(yǎng)規(guī)格應(yīng)當(dāng)成為共識(shí)。將學(xué)生的具體情況和社會(huì)需求相結(jié)合，這就要求我們必須打破現(xiàn)有的統(tǒng)一模式，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際和社會(huì)需求建立多樣化的課程體系，實(shí)施分類教學(xué)，在保證打好扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)的前提下，設(shè)立盡可能多的適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的方向性課程。建立既具有深厚扎實(shí)的理論知識(shí)功底，又具有精通實(shí)踐、有很強(qiáng)的動(dòng)手操作能力和解決生產(chǎn)實(shí)際問題能力的教師隊(duì)伍迫在眉睫。近幾年，我學(xué)院在引進(jìn)高水平的師資力量方面進(jìn)行了不懈的努力，微電子專業(yè)教師的隊(duì)伍在不斷擴(kuò)大，教師的專業(yè)方向也在不斷豐富，能夠勝任并有選擇性地?fù)?dān)任各主要方向的專業(yè)課教學(xué)。但仍然缺乏學(xué)科帶頭人，缺乏一個(gè)凝聚人心的事業(yè)平臺(tái)，學(xué)術(shù)梯隊(duì)。這就要加速建設(shè)學(xué)科帶頭人、重點(diǎn)骨干教師和優(yōu)秀青年教師4個(gè)層次的學(xué)術(shù)梯隊(duì)。通過培養(yǎng)和引進(jìn)，形成一批整體素質(zhì)高、學(xué)術(shù)實(shí)力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理、具有團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的學(xué)術(shù)梯隊(duì)，使其在學(xué)科建設(shè)中發(fā)揮突出作用。鼓勵(lì)教師積極申報(bào)各類項(xiàng)目，積累一定的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和操作經(jīng)驗(yàn)。鼓勵(lì)教師與公司、研究所合作，鼓勵(lì)教師到國(guó)內(nèi)外高校去做訪問學(xué)者，積極參加國(guó)內(nèi)外舉辦的國(guó)際會(huì)議，從而了解專業(yè)的最新發(fā)展、前沿問題，開闊眼界。
三、小結(jié)
總的來說，微電子學(xué)是發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。培養(yǎng)方案是高等學(xué)校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)、根據(jù)我校教育教學(xué)改革的實(shí)際，及時(shí)總結(jié)人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，以“本科教學(xué)工程”建設(shè)工作為抓手，積極參與教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”及“工程教育專業(yè)認(rèn)證”，進(jìn)一步更新教育觀念，深化教育教學(xué)改革，提高本科教育質(zhì)量，迫在眉睫。其中需明確我校的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以通信集成電路設(shè)計(jì)為主要方向，同時(shí)兼顧工藝設(shè)計(jì)與器件設(shè)計(jì)。相信通過培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、師資等各方面的建設(shè)，一定會(huì)培養(yǎng)出高質(zhì)量的微電子學(xué)領(lǐng)域人才，為我國(guó)的微電子工業(yè)做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊宏，王鶴.微電子機(jī)械技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].微電子學(xué)，2001，31（6）：392-394.
[2]李文石，錢敏，黃秋萍.施敏院士論微電子學(xué)教育[J].教育家，2003，（3）：11-16.
[3]劉瑞，伍登學(xué)，鄔齊榮等.創(chuàng)建培養(yǎng)微電子人才教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23（5）：6-8，23.
[4]李斌，黃明文.微電子技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新教育探索[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2002，22（1）：108-109.
[5]嚴(yán)兆輝.微電子的過去、現(xiàn)在和未來[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，15（2）：30-34.
[6]蔣元平.學(xué)科建設(shè)的內(nèi)涵詮釋和實(shí)現(xiàn)策略[J].中國(guó)西部科技，2007，（1）.
2007年7月4日，今天早上九點(diǎn)我們微電子04級(jí)全體同學(xué)在首鋼nec門口集合，在姜老師和鞠老師的帶領(lǐng)下跟隨首鋼nec工作人員開始了我們的參觀實(shí)習(xí)。雖然天氣炎熱，但是同學(xué)們秩序井然，而且大家參觀的熱情高漲，充滿了興奮與好奇。
在工作人員的陪同下，我們來到了首鋼nec的小禮堂，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的歡迎儀式后，由工作人員向我們講解了集成電路半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體集成電路制造工藝、集成電路設(shè)計(jì)、集成電路技術(shù)與應(yīng)用前景和首鋼nec有限公司概況，其中先后具體介紹了器件的發(fā)展史、集成電路的發(fā)展史、半導(dǎo)體行業(yè)的特點(diǎn)、工藝流程、設(shè)計(jì)流程，以及sgnec的定位與相關(guān)生產(chǎn)規(guī)模等情況。
ic產(chǎn)業(yè)是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是其他高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，具有核心的作用，而且應(yīng)用廣泛，同時(shí)它也是高投入、高風(fēng)險(xiǎn)，高產(chǎn)出、規(guī)模化，具有戰(zhàn)略性地位的高科技產(chǎn)業(yè)，越來越重視高度分工與共贏協(xié)作的精神。近些年來，ic產(chǎn)業(yè)遵從摩爾定律高速發(fā)展，越來越多的國(guó)家都在鼓勵(lì)和扶持集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在這種背景下，首鋼總公司和nec電子株式會(huì)社于1991年12月31日合資興建了首鋼日電電子有限公司（sgnec），從事大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售的半導(dǎo)體企業(yè)，致力于半導(dǎo)體集成電路制造（包括完整的生產(chǎn)線――晶圓制造和ic封裝）和銷售的生產(chǎn)廠商，是首鋼新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。公司總投資580.5億日元，注冊(cè)資金207.5億日元，首鋼總公司和nec電子株式會(huì)社分別擁有49.7％和50.3％的股份。目前，sgnec的擴(kuò)散生產(chǎn)線工藝技術(shù)水平是6英寸、0.35um，生產(chǎn)能力為月投135000片，組裝線生產(chǎn)能力為年產(chǎn)8000萬塊集成電路，其主要產(chǎn)品有線性電路、遙控電路、微處理器、顯示驅(qū)動(dòng)電路、通用lic等，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、程控和家電等相關(guān)領(lǐng)域，同時(shí)可接受客戶的foundry產(chǎn)品委托加工業(yè)務(wù)。公司以“協(xié)力·敬業(yè)·創(chuàng)新·領(lǐng)先，振興中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)”為宗旨，以一貫生產(chǎn)、服務(wù)客戶為特色，是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)中生產(chǎn)體系最完整、技術(shù)水平最先進(jìn)、生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)之一，也是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的標(biāo)志性企業(yè)之一。
通過工作人員的詳細(xì)講解，我們一方面回顧了集成電路相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，同時(shí)也對(duì)首鋼日電的生產(chǎn)規(guī)模、企業(yè)文化有了一個(gè)全面而深入的了解和認(rèn)識(shí)。隨后我們?cè)诠ぷ魅藛T的陪同下第一次親身參觀了sgnec的后序工藝生產(chǎn)車間，以往只是在上課期間通過視頻觀看了集成電路的生產(chǎn)過程，這次的實(shí)踐參觀使我們心中的興奮溢于言表。
由于ic的集成度和性能的要求越來越高，生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求也越來越高，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中的前后各道工序?qū)ιa(chǎn)環(huán)境要求更加苛刻，其溫度、濕度、空氣潔凈度、氣壓、靜電防護(hù)各種情況均有嚴(yán)格的控制。
為了減少塵土顆粒被帶入車間，在正式踏入后序工藝生產(chǎn)車間前，我們都穿上了專門的鞋套膠袋。透過走道窗戶首先映入眼簾的是干凈的廠房和身著“兔子服”的工人，在密閉的工作間，大多數(shù)ic后序工藝的生產(chǎn)都是靠機(jī)械手完成，工作人員只是起到輔助操作和監(jiān)控的作用。每間工作間門口都有嚴(yán)格的凈化和除靜電設(shè)施，防止把污染源帶入生產(chǎn)線，以及靜電對(duì)器件的瞬間擊穿，保證產(chǎn)品的質(zhì)量、性能，提高器件產(chǎn)品成品率。接著，我們看到了封裝生產(chǎn)線，主要是樹脂材料的封裝。環(huán)氧樹脂的包裹，一方面起到防塵、防潮、防光線直射的作用，另一方面使芯片抗機(jī)械碰撞能力增強(qiáng)，同時(shí)封裝把內(nèi)部引線引出到外部管腳，便于連接和應(yīng)用。
在sgnec后序工藝生產(chǎn)車間，給我印象最深的是一張引人注目的的海報(bào)“一目了然”，通過向工作人員的詢問，我們才明白其中的奧秘：在集成電路版圖的設(shè)計(jì)中，最忌諱的是“一目了然”版圖的出現(xiàn)，一方面是為了保護(hù)自己產(chǎn)品的專利不被模仿和抄襲；另一方面，由于集成電路是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，毫無意義的模仿和抄襲只會(huì)限制集成電路的發(fā)展，只有以創(chuàng)新的理念融入到研發(fā)的產(chǎn)品中，才能促進(jìn)集成電路快速健康發(fā)展。
在整個(gè)參觀過程中，我們都能看到整潔干凈的車間、纖塵不染的設(shè)備、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工人，自始至終都能感受到企業(yè)的特色文化，細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳉夥铡⒁唤z不茍的工作態(tài)度、科學(xué)認(rèn)真的工作作風(fēng)。不可否認(rèn)，我們大家都應(yīng)該向他們學(xué)習(xí)，用他們的工作的態(tài)度與作風(fēng)于我們專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，使我們能夠適應(yīng)目前集成電路人才的需求。
這次參觀，由于集成電路生產(chǎn)自身的限制，我們只能通過遠(yuǎn)距離的參觀，不能進(jìn)一步向技術(shù)工人請(qǐng)教和學(xué)習(xí)而感到遺憾，總的來說，這次活動(dòng)十分圓滿。
通過本次微電子校外認(rèn)識(shí)參觀實(shí)習(xí)，進(jìn)一步加深了我們對(duì)微電子專業(yè)的認(rèn)知和理解，回顧了基礎(chǔ)理論知識(shí)，激發(fā)了我們大家對(duì)微電子專業(yè)的興趣，促進(jìn)了大家學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的自主能動(dòng)性。同時(shí)，通過參觀學(xué)習(xí)，我們對(duì)ic芯片制造工藝的過程，有關(guān)原理以及設(shè)備有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，真正做到了理論結(jié)合實(shí)際，并且對(duì)目前微電子的發(fā)展現(xiàn)狀和前景以及專業(yè)需求有了一定的了解，有助于我們樹立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度和明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)和就業(yè)具有重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)手段；考核方式
中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）03-0084-02
數(shù)字電路是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生通過對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)能正確掌握數(shù)字電路的基本理論和設(shè)計(jì)方法，并具備一定的實(shí)踐應(yīng)用能力。數(shù)字電路課程內(nèi)容較豐富，但學(xué)時(shí)卻在不斷減少，使得學(xué)生在課堂上沒有過多的時(shí)間去理解所學(xué)知識(shí)，難以跟上教師的節(jié)奏，導(dǎo)致他們失去了學(xué)習(xí)的興趣。而且，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和電子行業(yè)對(duì)人才的需求，高校數(shù)字電路課程傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和模式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需要，因此，有必要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面做些改革和研究，探索以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)新理念、新模式和新手段，以獲得更好的教學(xué)效果。
一、課程教學(xué)內(nèi)容的改革
數(shù)字電路課程理論體系非常豐富，內(nèi)容較多，在教學(xué)中存在的問題主要有兩方面。問題一是部分教師過分強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，對(duì)集成芯片的內(nèi)部原理分析過于煩瑣，以至于忽視了芯片的外部應(yīng)用和數(shù)字電路設(shè)計(jì)中不斷出現(xiàn)的新技術(shù)，導(dǎo)致學(xué)生疲于芯片電路原理的學(xué)習(xí)，疲于應(yīng)付考試，而缺少時(shí)效性，不能將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，畢業(yè)后不能適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展需求。問題二是部分教師教學(xué)體系安排不合理，過分強(qiáng)調(diào)開發(fā)工具的使用，而忽視基礎(chǔ)理論的教學(xué)，這樣使得學(xué)生對(duì)開發(fā)工具的應(yīng)用操作能力較強(qiáng)，但不具備完整的知識(shí)體系，一旦遇到問題不能舉一反三。因此，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)體現(xiàn)課程的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和先進(jìn)性，能夠與時(shí)俱進(jìn)，在教學(xué)內(nèi)容的安排上，既要重視基礎(chǔ)知識(shí)，又要緊跟時(shí)代的發(fā)展介紹開發(fā)工具的應(yīng)用。在基礎(chǔ)理論教學(xué)上，應(yīng)該以集成電路為主線，對(duì)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路和脈沖電路六大模塊加以介紹，以小規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)，引入中、大、超大規(guī)模集成電路，逐步學(xué)習(xí)各類集成電路的芯片，教學(xué)中要著重強(qiáng)調(diào)各類電路的邏輯功能及應(yīng)用。另外，要將基礎(chǔ)理論與EDA技術(shù)相結(jié)合，使學(xué)生熟練掌握VHDL語言，熟練使用Quartus II軟件，能夠應(yīng)用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字電路，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
二、采用啟發(fā)式教學(xué)
在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，往往都是課堂上教師講授，課后學(xué)生做練習(xí)，課堂教學(xué)的信息量較大，學(xué)生難以接受，因此如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性至關(guān)重要。而啟發(fā)式教學(xué)，就是以教師為主導(dǎo)，在教學(xué)中不斷引入實(shí)例，增強(qiáng)課堂上與學(xué)生的互動(dòng)性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)學(xué)生能夠舉一反三，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。
三、采用對(duì)比法介紹相關(guān)內(nèi)容
在數(shù)字電路中，很多知識(shí)模塊是相關(guān)的。例如，在介紹時(shí)序電路的設(shè)計(jì)時(shí)，可與組合電路的設(shè)計(jì)做對(duì)比。時(shí)序電路是在組合電路的基礎(chǔ)上增加了記憶元件-觸發(fā)器，因此兩者的設(shè)計(jì)在步驟上是相近的。首先定義輸入、輸出變量是共同點(diǎn)，不同之處在于時(shí)序電路還需要定義不同的邏輯狀態(tài)；其次要列寫關(guān)于輸出與輸入變量的真值表，而時(shí)序電路還要表示出輸出與輸入變量、次態(tài)與初態(tài)之間的關(guān)系，因此對(duì)應(yīng)的表稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換表；然后需要寫出關(guān)于輸出與輸入變量的邏輯函數(shù)式并化簡(jiǎn)，而時(shí)序電路要通過卡諾圖化簡(jiǎn)寫出狀態(tài)方程、輸出方程及驅(qū)動(dòng)方程；最后都要畫出邏輯電路圖，但時(shí)序電路還要驗(yàn)證能否能自啟動(dòng)。
四、借助于網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化教學(xué)手段
目前，數(shù)字電路的課堂教學(xué)多采用課件，這樣能夠大大減輕教師板書的工作量，增加信息量，但是部分教師過分依賴于課件，不再寫板書，這樣雖然教學(xué)速度變快，但是學(xué)生難以與教師保持同步，很難做到互動(dòng)，無法提高教學(xué)質(zhì)量。因此，在課堂教學(xué)中應(yīng)以“翻轉(zhuǎn)課堂”為核心，以學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為依托，建設(shè)數(shù)字電路課程教學(xué)資源，包括課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)課件、試題庫、在線測(cè)試[1]、錄制教學(xué)微視頻等內(nèi)容，完善課程教學(xué)資源網(wǎng)站，使得學(xué)生在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上能夠借助于網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)完成課程基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。在課堂教學(xué)中，教師可以針對(duì)不同的內(nèi)容采用不同的教學(xué)方式。對(duì)知識(shí)性較強(qiáng)的章節(jié)可采用課件教學(xué)，如用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)；對(duì)內(nèi)容淺顯的章節(jié)可以通過老師的指導(dǎo)，及與同學(xué)之間的交流，協(xié)助其完成知識(shí)的內(nèi)化，如門電路內(nèi)容；對(duì)于一些難點(diǎn)，可采用板書與課件相結(jié)合的方式，如異步時(shí)序電路的分析與設(shè)計(jì)、脈沖電路的分析與設(shè)計(jì)。
五、加強(qiáng)與完善實(shí)踐環(huán)節(jié)
數(shù)字電路作為一門電子技術(shù)課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，必須有相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)配合，進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，并能具體應(yīng)用到實(shí)際生活中。因此，實(shí)踐教學(xué)是數(shù)字電路教學(xué)中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)電路題目的設(shè)置要與課堂理論知識(shí)相對(duì)應(yīng)，實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度要配合理論課的教學(xué)，讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠有的放矢。首先以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的操作，加深對(duì)數(shù)字電路集成芯片的認(rèn)識(shí)，掌握如何解決實(shí)際問題；然后側(cè)重于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，包括用譯碼器及數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)任意形式的組合電路，用觸發(fā)器設(shè)計(jì)同步及異步時(shí)序電路，用集成計(jì)數(shù)器芯片設(shè)計(jì)電子秒表，基于譯碼器和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)八路彩燈控制器，基于A/D和D/A轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。另外，學(xué)生可以選做部分實(shí)驗(yàn)，在開學(xué)初就發(fā)給學(xué)生每人一塊面包板和一套實(shí)驗(yàn)用元器件，讓他們可以在課后根據(jù)教學(xué)進(jìn)度完成實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試等工作。還有部分實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要在EDA實(shí)驗(yàn)箱上完成，這樣大大增加了學(xué)生的興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)置每人一題，在期中就安排課設(shè)題目。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課教學(xué)往往是針對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，具有局限性，恰巧課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以彌補(bǔ)這個(gè)不足。課程設(shè)計(jì)題目的選擇應(yīng)具有一定的應(yīng)用背景，與實(shí)際生活緊密聯(lián)系，例如設(shè)計(jì)電風(fēng)扇控制電路、酒店客房控制電路、彩燈控制電路、音量控制電路、全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路等。在課堂教學(xué)中不斷啟發(fā)學(xué)生如何設(shè)計(jì)相應(yīng)電路，用仿真軟件Multisim設(shè)計(jì)、調(diào)試電路，最終在面包板上實(shí)現(xiàn)電路的功能。在整個(gè)課設(shè)過程中，學(xué)生的興趣在不斷提升，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生在“工程”設(shè)計(jì)、制作和組織管理等方面的創(chuàng)新能力[2]。
六、改革考核方式，重視能力的培養(yǎng)
目前，數(shù)字電路課程的考核方式還局限于傳統(tǒng)的應(yīng)試教育模式，只是以期末考試成績(jī)作為評(píng)定學(xué)生的依據(jù)，導(dǎo)致教師僅為了提高及格率安排教學(xué)，而不注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；反過來，學(xué)生僅為了考試及格而學(xué)，而不注重自身能力的提高。這種考核方式嚴(yán)重背離了高等學(xué)校教學(xué)的目標(biāo)，因此在實(shí)際考核時(shí)既要重視知識(shí)的考核又要重視能力的培養(yǎng)[3]，其中以期末試卷形式的知識(shí)考核著重考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和電路原理及應(yīng)用的掌握程度，期末試卷的成績(jī)占總成績(jī)的60%―70%，其他部分則是對(duì)能力的考核。能力考核包括日常小測(cè)驗(yàn)及綜合能力的測(cè)試，例如在實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)中，首先在課堂上提出綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的題目，學(xué)生在課間可以自由組合，提出電路設(shè)計(jì)的思路，再由教師引導(dǎo)學(xué)生思考各方案的利弊及改進(jìn)方法，給出綜合能力測(cè)試的成績(jī)，最后以實(shí)際教學(xué)證明這種方法能夠大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促使學(xué)生踴躍發(fā)言，開闊思路，提升能力。
七、與留學(xué)生交流，互通有無
數(shù)字電路課程的教學(xué)對(duì)象除了國(guó)內(nèi)學(xué)生，還包括來自多個(gè)國(guó)家的留學(xué)生，這些留學(xué)生性格迥異，學(xué)習(xí)能力也不同。在課堂教學(xué)中應(yīng)采用自愿的原則，國(guó)內(nèi)學(xué)生及留學(xué)生可以到對(duì)方課堂上學(xué)習(xí)、交流。由于學(xué)校國(guó)內(nèi)學(xué)生和留學(xué)生教學(xué)進(jìn)度不一樣，而且國(guó)內(nèi)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)要扎實(shí)一些，因此教師可以安排部分優(yōu)秀的國(guó)內(nèi)學(xué)生作為助教，到留學(xué)生課堂聽課、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明這種交互的教學(xué)方式非常有效，學(xué)生進(jìn)一步掌握了數(shù)字電路課程的基本理論和應(yīng)用，提高了英語水平，促進(jìn)了不同國(guó)家間學(xué)生的文化交流。通過近幾年的教學(xué)改革與實(shí)踐，不斷完善多種教學(xué)手段，改革教學(xué)內(nèi)容和考核方式，使得課堂教學(xué)質(zhì)量得到提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提升。在今后的教學(xué)中，還要與時(shí)俱進(jìn)，緊隨數(shù)字電路發(fā)展的潮流，緊跟科技發(fā)展的前沿，不斷改革教學(xué)方法與手段，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。
參考文獻(xiàn)：
[1]王維，許青林，韓改寧.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)數(shù)字電路教學(xué)改革研究[J].福建電腦，2012，（09）：33-34.
[2]嚴(yán)國(guó)紅，趙文來，張水英.基于Multisim和FPGA的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與研究[J].中國(guó)校外教育（中旬刊），2013，（z1）：227.
[3]王帥.數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究[J].中國(guó)科技信息，2010，（19）：270-271.
Teaching Reform and Research of Digital Circuit Course
XU Jin-li，GE Wen
（Institute of Electronic and Information Engineering，Shenyang Aerospace University，
Shenyang，Liaoning 110136，China）
關(guān)鍵詞：高職教育；項(xiàng)目化教學(xué)；形成性考核
作者簡(jiǎn)介：張麗（1981-），女，江蘇南通人，南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，講師。（江蘇 南通 226007）
中圖分類號(hào)：642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）26-0051-02
“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”是機(jī)電專業(yè)中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它的特點(diǎn)是邏輯性、實(shí)踐操作性強(qiáng)。它的先導(dǎo)課程有“電路分析”、“模擬電子技術(shù)”和“protel99SE”，后續(xù)課程有“單片機(jī)技術(shù)”、“家電原理”和“電子測(cè)量技術(shù)”，在整個(gè)學(xué)科體系中起著承前啟后的重要作用。
一、“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)的理念
以職業(yè)能力培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)遵循“手腦并用”、“做學(xué)合一”、“理論與實(shí)際并行”、“知識(shí)與技能并重”的教學(xué)原則，突出以“能力為本位”的課程模式，以應(yīng)用和就業(yè)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)職業(yè)技能為目的。以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，才能充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性。把握學(xué)生的認(rèn)知過程和接受能力的規(guī)律，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力、綜合意識(shí)與綜合能力、實(shí)踐意識(shí)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。以理論聯(lián)系實(shí)際為指導(dǎo)，重點(diǎn)提升學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力，使之養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，把握行為引導(dǎo)法促進(jìn)學(xué)生能力提升的發(fā)展性教育理念。
二、高職教育及高職學(xué)生的特點(diǎn)
高職學(xué)生的特點(diǎn)是基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、理論學(xué)習(xí)困難、學(xué)習(xí)情緒化、對(duì)感興趣的事物接受能力強(qiáng)。
高職教育的特點(diǎn)是面向崗位群，機(jī)電專業(yè)面向的崗位主要有：
生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作及維修崗位：要求具有機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝實(shí)施能力；機(jī)電工具設(shè)備的使用與操作能力；對(duì)機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行裝配、檢測(cè)與調(diào)試的能力；要求儀表的使用、計(jì)算機(jī)測(cè)試、系統(tǒng)分析或產(chǎn)品故障分析的技術(shù)能力要強(qiáng)。
機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備安裝及調(diào)試崗位：能夠?qū)C(jī)電設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試、運(yùn)行管理與設(shè)備維護(hù)，并能對(duì)一般控制系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)與改造。
機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備技術(shù)管理及服務(wù)崗位：要求技術(shù)管理人員具備看懂機(jī)械圖紙和電氣圖紙的能力；具有機(jī)電一體化設(shè)備的使用、維護(hù)、管理能力，具有一定的生產(chǎn)管理、技術(shù)管理等知識(shí)。機(jī)電設(shè)備銷售與售后服務(wù)技術(shù)人員具有機(jī)電設(shè)備的原理、裝配工藝等知識(shí)，具有機(jī)電設(shè)備的檢測(cè)與維修能力。
三、“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”項(xiàng)目化教學(xué)的必要性
傳統(tǒng)的教學(xué)法是從知識(shí)點(diǎn)的掌握到電路的分析再到電路的設(shè)計(jì)，由局部到整體，自下而上。它以教師為中心，以課堂為中心，以教材為中心，忽視了學(xué)生積極性、主動(dòng)性的發(fā)揮，實(shí)踐以模仿為主，突出技能性訓(xùn)練，缺少設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性，教學(xué)效果不是很理想。
因此，必須根據(jù)不同的崗位職業(yè)能力要求，確定課程的職業(yè)能力目標(biāo)：會(huì)用各種表示方法描述數(shù)字電路邏輯功能，會(huì)分析常用電路的功能；能完成數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，能分析和排除電路中出現(xiàn)的故障；能通過對(duì)數(shù)字集成電路芯片資料的閱讀，了解數(shù)字集成電路的邏輯功能和使用方法；能熟練掌握數(shù)字電路中常用儀器儀表的使用；能畫出所設(shè)計(jì)的數(shù)字邏輯集成電路的電原理圖，能列出所設(shè)計(jì)的電路的元器件清單，會(huì)撰寫所設(shè)計(jì)電路的測(cè)試說明。
根據(jù)課程的職業(yè)能力要求確定課程的知識(shí)目標(biāo)：掌握邏輯代數(shù)基礎(chǔ)知識(shí)；了解集成邏輯門電路內(nèi)部構(gòu)造；掌握組合、時(shí)序邏輯電路的分析設(shè)計(jì)；理解觸發(fā)器的工作特性；掌握脈沖波形的產(chǎn)生和整形；A/D及D/A轉(zhuǎn)換。
在此基礎(chǔ)上采用項(xiàng)目教學(xué)法，它是從實(shí)際問題出發(fā)來講電路的構(gòu)造、元器件的選擇，再到知識(shí)的運(yùn)用，由整體到局部，自上而下，宏觀把握，以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目為中心，以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心，緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要來選擇和組織課程內(nèi)容，突出工作任務(wù)與知識(shí)的聯(lián)系，讓學(xué)生在職業(yè)實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)上掌握知識(shí)，增強(qiáng)課程內(nèi)容與崗位職業(yè)能力要求的相關(guān)性，大大提高了學(xué)生的就業(yè)能力。
四、“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)思路
為落實(shí)以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為目標(biāo)的課程實(shí)施，給出課程總體設(shè)計(jì)思路：堅(jiān)持以高職教育培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，遵循“以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度”的原則，以“掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用、培養(yǎng)技能”為重點(diǎn)，力圖做到“精選內(nèi)容、降低理論、加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出應(yīng)用”。
課程設(shè)計(jì)以電子產(chǎn)品的制作為載體，以便于與企業(yè)共同開發(fā)該課程：項(xiàng)目一，聲光控制燈電路制作；項(xiàng)目二，競(jìng)賽搶答器制作；項(xiàng)目三，電子生日蠟燭制作；項(xiàng)目四，流水彩燈制作；項(xiàng)目五，31/2位直流數(shù)字電壓表的制作。
項(xiàng)目的選擇以課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，既與數(shù)字電路知識(shí)緊密結(jié)合，又能夠充分體現(xiàn)當(dāng)前的工程實(shí)際情況，同時(shí)具有一定的創(chuàng)新空間，學(xué)生可以運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造發(fā)揮。
通過任務(wù)引領(lǐng)的項(xiàng)目活動(dòng)將必備的知識(shí)、技能、行為、態(tài)度內(nèi)化融合，使學(xué)生具備本專業(yè)的高素質(zhì)勞動(dòng)者和高級(jí)技術(shù)應(yīng)用人才所必須的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、制作與測(cè)試的基本知識(shí)和基本技能，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的職業(yè)精神。
五、“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)
該課程的總體目標(biāo)：使學(xué)生具備本專業(yè)的高素質(zhì)勞動(dòng)者和高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才所必需的電子設(shè)計(jì)基本知識(shí)，具備靈活運(yùn)用常用數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)邏輯功能的基本技能；為學(xué)生全面掌握電子設(shè)計(jì)技術(shù)和技能，提高綜合素質(zhì)，增強(qiáng)職業(yè)變化的適應(yīng)能力和繼續(xù)學(xué)習(xí)能力打下一定基礎(chǔ)；通過問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、敬業(yè)愛崗、吃苦耐勞的品德和良好的職業(yè)道德觀。
1.內(nèi)容的選取
以項(xiàng)目二競(jìng)賽搶答器的制作為例來說明：
根據(jù)總體目標(biāo)確定該項(xiàng)目的知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)。
知識(shí)目標(biāo)：掌握編譯碼器知識(shí)、觸發(fā)器知識(shí)、計(jì)數(shù)器知識(shí)、脈沖波形的產(chǎn)生和整形知識(shí)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器知識(shí)、復(fù)習(xí)邏輯代數(shù)知識(shí)。
技能目標(biāo)：掌握編譯碼器、計(jì)數(shù)器功能、選擇連接及使用；掌握555定時(shí)器的連接及使用；運(yùn)用仿真軟件畫仿真圖；具備查閱集成芯片產(chǎn)品手冊(cè)的能力。
素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)耐心細(xì)致的工作態(tài)度，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的工作作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)與合作意識(shí)。
2.教學(xué)內(nèi)容的序化
（1）任務(wù)下達(dá)。將項(xiàng)目分解為五個(gè)子任務(wù)：譯碼電路的設(shè)計(jì)與制作、搶答電路的設(shè)計(jì)與制作、倒計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)與制作、聲響電路的設(shè)計(jì)與制作、控制電路的設(shè)計(jì)與制作。
以子任務(wù)搶答電路設(shè)計(jì)與制作為例。知識(shí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)掌握二進(jìn)制編碼器、二進(jìn)制優(yōu)先編碼器、BCD編碼器、BCD優(yōu)先編碼器。能力目標(biāo)：掌握編碼器功能、選擇連接及使用、運(yùn)用仿真軟件畫仿真圖、具備查閱集成芯片產(chǎn)品手冊(cè)的職業(yè)能力。素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)耐心細(xì)致的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的工作作風(fēng)、競(jìng)爭(zhēng)與合作的意識(shí)。
對(duì)該子任務(wù)進(jìn)行分析：選手搶答情形即選手A首先按下按鈕，顯示屏上顯示A搶答成功，其他選手再按按鈕無效，選手A松開按鈕后，顯示屏上A搶答成功的狀態(tài)保持不變，直到主持人清零，進(jìn)行下一輪搶答。搶答電路的重要功能：鎖存功能。既要能“鎖”，也要能“存”。“鎖”——其他選手，“存”——搶答成功的選手信息。通過類比的方式引入編碼的概念，對(duì)該任務(wù)進(jìn)行仿真后下達(dá)任務(wù)卡。
（2）資訊。讓學(xué)生回顧以往解決相關(guān)問題的方法，給出用門電路實(shí)現(xiàn)的方法；讓學(xué)生檢索常用編碼器的數(shù)據(jù)手冊(cè)，通過手冊(cè)了解芯片的功能和基本使用，掌握編碼器的測(cè)試方法，通過測(cè)試加深對(duì)芯片的功能和使用方法的了解。
教學(xué)重點(diǎn)：二進(jìn)制編碼器與優(yōu)先編碼器的異同點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：編碼器的使用。對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試后進(jìn)行芯片用法分析。
（3）計(jì)劃決策。通過類似電路分析，啟發(fā)學(xué)生思路；引導(dǎo)學(xué)生討論該任務(wù)中編碼器的選型，分析采用二進(jìn)制編碼器設(shè)計(jì)的缺陷；重點(diǎn)討論如何解決優(yōu)先編碼器的硬件電路已經(jīng)固定好的優(yōu)先級(jí)；深入各小組聽取學(xué)生決策意見；根據(jù)任務(wù)要求，各小組討論出任務(wù)實(shí)施方案，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)框圖，指導(dǎo)老師確認(rèn)方案的可行性。
（4）任務(wù)實(shí)施。任務(wù)的實(shí)施過程主要以學(xué)生為主體，學(xué)生三人一組，將學(xué)習(xí)能力較好、中等、較弱的學(xué)生合理分配到各組，教師指導(dǎo)、答疑。
（5）檢查評(píng)估。根據(jù)各小組的演示給出綜合評(píng)價(jià)（部分實(shí)現(xiàn)、全部實(shí)現(xiàn)、有創(chuàng)新功能）；抽取設(shè)計(jì)較佳和較差電路進(jìn)行點(diǎn)評(píng)；教師給出優(yōu)化電路，要求學(xué)生課后進(jìn)行分析。
3.教學(xué)手段、方法
項(xiàng)目二的教學(xué)方法：基于問題教學(xué)法 （從實(shí)際問題搶答競(jìng)賽出發(fā)）；基于興趣的教學(xué)法 （向?qū)W生進(jìn)行任務(wù)的虛擬仿真flash演示）；理論實(shí)踐二位一體教學(xué)法 （編碼器功能知識(shí)的掌握與電路搭建）；可視化教學(xué)法（芯片功能的測(cè)試將傳統(tǒng)測(cè)試方法與專用的數(shù)字芯片測(cè)試儀結(jié)合）；小組討論法（3人分組）；啟發(fā)式教學(xué)法（任務(wù)分析部分）；類比教學(xué)法（編碼概念引入部分）；探究法（任務(wù)實(shí)施過程中）。
本門課程教學(xué)手段、方法：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、行為導(dǎo)向項(xiàng)目教學(xué)法；工學(xué)結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法（項(xiàng)目中每個(gè)任務(wù)的綜合）；傳統(tǒng)教學(xué)手段（講解法、示范法、模仿法、練習(xí)法）；多媒體教學(xué)手段（PPT課件、flash仿真、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)及互動(dòng)平臺(tái)）。
六、“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”考核評(píng)價(jià)方式
建立終結(jié)性評(píng)價(jià)和過程性評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。終結(jié)性評(píng)價(jià)中知識(shí)考核占30%，綜合考核占70%。過程性評(píng)價(jià)以項(xiàng)目為單位，其中教師評(píng)價(jià)占40%，學(xué)習(xí)檔案占30%，小組評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)各占15%。
七、總結(jié)
以職業(yè)崗位活動(dòng)調(diào)研為前提進(jìn)行職業(yè)能力需求分析；以職業(yè)能力需求分析為導(dǎo)向確定課程職業(yè)能力目標(biāo)；根據(jù)職業(yè)能力目標(biāo)的需求確定知識(shí)目標(biāo)；根據(jù)崗位工作過程和認(rèn)識(shí)規(guī)律構(gòu)建教學(xué)模塊；以職業(yè)能力訓(xùn)練項(xiàng)目作為課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的載體；以真實(shí)的職業(yè)活動(dòng)實(shí)例作為訓(xùn)練素材；通過項(xiàng)目教學(xué)真正實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”三者的融合；建立以形成性考核為主的課程考核體系。
參考文獻(xiàn)：
[1]胡錦.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002.
關(guān)鍵詞：數(shù)字電路教學(xué)方法教學(xué)目標(biāo)教學(xué)要求
“數(shù)字電子技術(shù)”是高職高專電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程。它的任務(wù)是通過學(xué)習(xí)數(shù)字電路的基本概念、基本原理和基本技能使學(xué)生在數(shù)字電路方面具有一定的理論水平和實(shí)踐技能,它是《微機(jī)原理與應(yīng)用》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》和《PLC原理與應(yīng)用》等主要專業(yè)課程必不可少的基礎(chǔ)知識(shí)。該課程對(duì)于學(xué)好后繼專業(yè)課程以及提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力都有著極其重要的作用。
1立足于教學(xué)目標(biāo)，展開教學(xué)
1.1知識(shí)目標(biāo)
熟悉布爾代數(shù)的基本定律，掌握卡諾圖與公式化簡(jiǎn)法；掌握數(shù)字電路中常用的基本單元電路和典型電路構(gòu)成、原理與應(yīng)用；掌握常用的中小規(guī)模集成電路功能。
1.2能力目標(biāo)
具有查閱集成電路器件手冊(cè)，合理選用集成電路器件的能力。對(duì)集成芯片，重點(diǎn)分析電路的外特性和邏輯功，以一些典型集成電路為例介紹如何查閱集成電路手冊(cè)、資料等，使學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中正確選擇和使用集成芯片。
具有識(shí)讀和分析一般典型應(yīng)用電路的能力。增強(qiáng)電路分析的內(nèi)容，弱化電路設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)數(shù)字電路教學(xué)往往注重電路設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)，好像只有電路設(shè)計(jì)的能力，才能代表水平，而電路分析代表技能，是低技術(shù)的。不過技能卻正符合了高職高專的教學(xué)目標(biāo)，所以在教學(xué)過程中，應(yīng)注重電路分析方法的教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析較復(fù)雜電路，能修改已有電路服務(wù)于自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
具有邏輯分析問題與解決問題的方法。隨著數(shù)字技術(shù)的廣泛普及,數(shù)字化社會(huì)已經(jīng)到來,大規(guī)模、超大規(guī)模數(shù)字集成電路以其低功耗、高速度等特點(diǎn),應(yīng)用越來越廣泛。因此如何在有限的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生扎實(shí)掌握數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)理論和基本操作技能,培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力,是教師在教學(xué)過程中需要認(rèn)真思考的問題。并使學(xué)生在傳統(tǒng)的數(shù)字電路邏輯分析、邏輯設(shè)計(jì)思維訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立起現(xiàn)代數(shù)字電路的應(yīng)用與設(shè)計(jì)思想，掌握現(xiàn)代電子技術(shù)的新技術(shù)和新器件，在專業(yè)學(xué)習(xí)中適應(yīng)當(dāng)代硬件技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，為走向?qū)嶋H工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為拓寬就業(yè)市場(chǎng)尋求一條全新之路。
1.3思想教育目標(biāo)
（1）樹立熱愛科學(xué)、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)。（2）具有一定的自學(xué)能力和獲取新知識(shí)、新技術(shù)的基本素質(zhì)。（3）提高邏輯思維能力、養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)。
總之，專科教學(xué)不同于本科教學(xué),專科教學(xué)注重于學(xué)生能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，教學(xué)過程中突出培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí),分析解決實(shí)際問題的能力,以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),以教學(xué)為主線，樹立能力培養(yǎng)目標(biāo)為重中之重的思想。
2選擇合適的教材，以教學(xué)要求分層、考核形式分類的方式評(píng)價(jià)教學(xué)
2.1教材的選擇
目前我校選擇的教材充分體現(xiàn)了高職高專教育的特點(diǎn)，以應(yīng)用為宗旨，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，便于自學(xué)，力爭(zhēng)做到“講，學(xué)，做”統(tǒng)一協(xié)調(diào)，重點(diǎn)和難點(diǎn)采取闡述與比喻相結(jié)合，例題與習(xí)題相結(jié)合，實(shí)例與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，針對(duì)數(shù)字電路課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，增加了與教材相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容。
針對(duì)數(shù)字電路教學(xué)過程中存在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)數(shù)的矛盾，根據(jù)國(guó)家教委課程指導(dǎo)委員會(huì)的提議:EDA技術(shù)是電子技術(shù)類課程教學(xué)改革的重要方向。我校及時(shí)修訂課程大綱、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。把EDA技術(shù)和PLD器件納入教學(xué)計(jì)劃。將教學(xué)內(nèi)容分為數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、可編程邏輯器件和脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形五大模塊。
2.2教學(xué)要求分層
教學(xué)要求分為五個(gè)層次A．知道、了解。學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容有感性的、初步的認(rèn)識(shí)或只要能識(shí)別它B．領(lǐng)會(huì)、理解。學(xué)生對(duì)概念、規(guī)律、基本操作等有理性的認(rèn)識(shí)，即能自述、解釋和舉例說明，并在教師的指導(dǎo)下能順利地完成基本操作C．掌握、運(yùn)用。學(xué)生在理解教學(xué)內(nèi)容后，通過練習(xí)，形成技能；運(yùn)用概念、方法、規(guī)則進(jìn)行常規(guī)運(yùn)算求解、論述和簡(jiǎn)單運(yùn)用、自主操作等D．熟練掌握、靈活運(yùn)用。學(xué)生能綜合運(yùn)用某個(gè)知識(shí)解決問題，綜合運(yùn)用某項(xiàng)技能進(jìn)行熟練操作或小規(guī)模技術(shù)設(shè)計(jì)等，從而形成某種能力E．思想素質(zhì)的提高。如態(tài)度、意識(shí)、精神、毅力等的培養(yǎng)。
同時(shí)，采取了以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為核心的“四位一體”教學(xué)法,即旨在通過學(xué)生自學(xué)、討論、答辯、考查四個(gè)階段,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力以及分析問題和解決問題的能力,徹底解決傳統(tǒng)教法中“滿堂灌”的現(xiàn)象。
2.3考核形式分類
考核形式分為五種：筆試：傳統(tǒng)的擬卷考試；操作：通過學(xué)生動(dòng)手操作來考核；答辯：教師出題或?qū)W生自擬題，經(jīng)一段時(shí)間的實(shí)踐，學(xué)生以報(bào)告形式完成答卷并根據(jù)需要答辯；社會(huì)化考核：參加由國(guó)家有權(quán)部門認(rèn)定的考試考核機(jī)構(gòu)或組織進(jìn)行的考試考核；社會(huì)評(píng)判：由社會(huì)評(píng)定結(jié)果如實(shí)習(xí)鑒定等。
通過多種考核形式達(dá)到綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的效果。
3采取傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合方式，運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)
3.1傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合
教學(xué)課件是教材內(nèi)容的提升和精煉,是將教材中的概念、定律及應(yīng)用內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象逼真的映像展示給學(xué)生。多媒體教學(xué)進(jìn)入課堂是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革,它是教學(xué)過程的一個(gè)有力工具,但決不能成為課堂教學(xué)的主宰,過于詳細(xì)的課件使學(xué)生上課注意力不集中,一些學(xué)生覺得課程內(nèi)容包含在課件中,便在課堂上不記筆記、注意力分散、交頭接耳、甚至逃課。可以想象,教學(xué)中教師盯著顯示器,學(xué)生盯著大屏幕,這樣的教學(xué)情景很難調(diào)動(dòng)教學(xué)氣氛、影響教師配以肢體語言等的熱情發(fā)揮,更談不上師生間的互動(dòng)。只有將多媒體教學(xué)方法和傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)的結(jié)合起來,相互補(bǔ)充,并在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善,才能取得完美的效果。
EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomation)的英文縮寫,將EDA技術(shù)引入數(shù)字電路課程教學(xué),可以使教師在講述理論的同時(shí),利用EDA技術(shù)軟件進(jìn)行仿真、演示,使學(xué)生消除“抽象感”,增加學(xué)習(xí)的興趣。使課堂教學(xué)更生動(dòng)、直觀,使數(shù)字電路課程中一些基本理論和基本概念更加容易理解。
3.2運(yùn)用實(shí)例靈活教學(xué)
數(shù)字電路的授課可以結(jié)合生活中的應(yīng)用舉例,如目前多媒體PC機(jī)里的顯示卡、聲卡是用數(shù)電中的數(shù)——模(D/A)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)圖像顯示和聲音播放的;制造業(yè)中的數(shù)控機(jī)床,交通信號(hào)燈的轉(zhuǎn)向時(shí)間顯示,家電產(chǎn)品中的CD、VCD、DVD等也都應(yīng)用了數(shù)電技術(shù)。通過這些實(shí)例的介紹,可以使學(xué)生真正了解數(shù)字電路課程的重要性,從而能更加主動(dòng)的去掌握所學(xué)知識(shí)。
培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,就要實(shí)施創(chuàng)新教育,重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),改變以教師為主導(dǎo)的教育模式,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用,使之成為引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐來獲取和應(yīng)用理論知識(shí)的主要渠道,在完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)大綱中安排智力競(jìng)賽搶答器和電子秒表等一系列的綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在由簡(jiǎn)到繁的設(shè)計(jì)過程中了解設(shè)計(jì)工作的思路、方法，通過讓學(xué)生實(shí)際制作，使學(xué)生懂得如何進(jìn)行理論和實(shí)踐相結(jié)合，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體器件物理；教學(xué)改革；探索與實(shí)踐
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）04-0222-03
一、引言
隨著全球信息化進(jìn)程的加快，微電子產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，作為向社會(huì)輸送技能型人才的高職院校，培養(yǎng)微電子專業(yè)學(xué)生具備一定理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力顯得尤為重要。《半導(dǎo)體器件物理》是高職院校微電子專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授的是半導(dǎo)體特性、PN結(jié)原理以及雙極型晶體管和MOS型晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理、電學(xué)特性等內(nèi)容，該課程教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握微電子學(xué)專業(yè)所用的基本器件知識(shí)，為學(xué)習(xí)集成電路工藝和設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。
二、目前課程面臨的問題
1.學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)的不足。要系統(tǒng)而深入地學(xué)習(xí)《半導(dǎo)體器件物理》課程，一般要求具備量子力學(xué)、固體物理及統(tǒng)計(jì)物理等前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)。高職院校的學(xué)生，雖然是高中起點(diǎn)，但其中有很多文科畢業(yè)生，物理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，缺乏現(xiàn)代物理學(xué)方面的基本概念和相關(guān)理論知識(shí)，面對(duì)《半導(dǎo)體器件物理》課程的學(xué)習(xí)，知識(shí)上難以順利銜接。
2.缺乏適合高職學(xué)生的教材。高職院校的微電子專業(yè)通常起步較晚，目前適合高職教育的《半導(dǎo)體器件物理》教材很少，比較成熟的幾乎全部都是本科教材，其基礎(chǔ)知識(shí)起點(diǎn)較高、數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁雜，內(nèi)容覆蓋太廣，不能適應(yīng)高職學(xué)生的需求[1]。
3.教學(xué)模式的限制。《半導(dǎo)體器件物理》這門課理論性很強(qiáng)，通常把它定位于純理論課程，在教學(xué)模式上通常以板書為手段，以講授為主。其實(shí)，這門課是一門理論性和實(shí)踐性并重的專業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方法、具備開放的研究能力。但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式對(duì)這些能力的培養(yǎng)是一個(gè)束縛。
4.教學(xué)資源的匱乏。在教學(xué)過程中為提高教學(xué)效率、增強(qiáng)學(xué)生興趣，強(qiáng)調(diào)充分應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)和手段。但本課程缺乏直觀生動(dòng)、富有動(dòng)態(tài)變化，切實(shí)反映物理過程的輔助用PPT，另外，網(wǎng)絡(luò)資源很少，學(xué)生無法通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。
三、課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐
1.編寫適合高職學(xué)生的教材。基于高職學(xué)生的特點(diǎn)和培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才的目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)以必須、夠用為度，突出基礎(chǔ)性、實(shí)踐性。例如在半導(dǎo)體材料特性這一部分，我們注意和高中物理的銜接，刪去K空間、布里淵區(qū)等過于艱深內(nèi)容，增加了原子物理的基本概念，順利引出能帶論。在講雙極和MOS器件時(shí)，我們將半導(dǎo)體器件版圖的內(nèi)容滲透到教學(xué)內(nèi)容中，讓學(xué)生形成基本概念，有利于和《半導(dǎo)體集成電路》、《集成電路版圖設(shè)計(jì)》等課程的銜接；同時(shí)引入半導(dǎo)體器件工藝流程，為學(xué)習(xí)《半導(dǎo)體制造工藝》打下基礎(chǔ)，課程的實(shí)踐性也得以體現(xiàn)。另外，教學(xué)過程中的數(shù)學(xué)推導(dǎo)盡可能簡(jiǎn)潔或者略去，注重通過圖例闡述物理過程，避免學(xué)生的畏難情緒。
本課程的內(nèi)容按照知識(shí)內(nèi)在的邏輯關(guān)系，可以分為三個(gè)模塊。集成電路的設(shè)計(jì)與制造是圍繞著半導(dǎo)體材料特性展開的，是微電子專業(yè)課程的基礎(chǔ)；PN結(jié)原理是雙極型晶體管的基礎(chǔ)、半導(dǎo)體表面特性是MOS型晶體管的基礎(chǔ)；我們把這三塊內(nèi)容確定為基礎(chǔ)模塊。常規(guī)的半導(dǎo)體器件不是雙極性型的就是MOS型的，集成電路的基本單元也就是這兩種類型的晶體管，這是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，也是崗位職業(yè)能力的基礎(chǔ)。我們把這兩塊內(nèi)容定為核心模塊。功率器件、太陽能電池、LED屬于新興的產(chǎn)品，對(duì)他們的結(jié)構(gòu)原理的介紹也是有必要的，歸為拓展模塊。教學(xué)過程中要夯實(shí)基礎(chǔ)（模塊），突出核心（模塊），介紹拓展（模塊）。以期打好后續(xù)課程的基礎(chǔ)，全面培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。基于上述教學(xué)內(nèi)容選擇及組織形式，在多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，我們編寫了一本文字淺顯易懂、圖例直觀明了、論述明白流暢、數(shù)學(xué)表達(dá)簡(jiǎn)潔、理論聯(lián)系實(shí)際、內(nèi)容夠用即可的校本教材。通過試用學(xué)生反映較好，為教學(xué)工作帶來極大的便利。目前，教材《半導(dǎo)體器件物理》[2]已由機(jī)械工業(yè)出版社正式出版。
2.推進(jìn)理實(shí)一體化教學(xué)改革。以前，教師通常將這門課當(dāng)成一門理論課來上，以教師講課為主，實(shí)行的是填鴨式的灌輸教育，大部分學(xué)生對(duì)這種教學(xué)模式不感興趣。筆者以為，《半導(dǎo)體器件物理》這門課是理論性和實(shí)踐性并重的一門課程。在教學(xué)改革中我們將半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)嵌入其中，作為理實(shí)一體化項(xiàng)目。把原來的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自行分析研究，發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出的結(jié)論，從而提高學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，最終達(dá)到切實(shí)掌握知識(shí)的目標(biāo)。
以PN結(jié)的正向特性——肖克萊方程為例，肖克萊方程的引入是個(gè)難點(diǎn)，完整的推導(dǎo)至少需要一個(gè)課時(shí)，作為高職院的學(xué)生來說，能聽懂的是少數(shù)。現(xiàn)在我們講完正向?qū)ǖ奈锢磉^程之后，運(yùn)用半導(dǎo)體管特性圖示儀測(cè)量出PN的正向特性曲線（如圖2），然后直接引入肖克萊方程：
I=I■exp■-1
我們根據(jù)實(shí)測(cè)曲線給出理想曲線（如圖3）并進(jìn)行對(duì)照，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)差異，然后介紹閾值電壓及其產(chǎn)生機(jī)理。這樣既避開了煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，又使得閾值電壓的概念能夠牢固的掌握。
目前課程運(yùn)用的理實(shí)一體化項(xiàng)目有14個(gè)，如表1所示，占約占總課時(shí)的30%。
3.采用多元化教學(xué)方法。為了幫助克服學(xué)生學(xué)習(xí)“半導(dǎo)體器件物理”課程理論性較強(qiáng)和抽象難懂的困難，我們?cè)趯?shí)際的教學(xué)過程中，多采用啟發(fā)式和討論式教學(xué)，將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐練有機(jī)結(jié)合起來，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維和參與意識(shí)。在課堂教學(xué)中，采用啟發(fā)式教學(xué)，注重師生互動(dòng)，改變以往的灌輸教育，使學(xué)生真正參與進(jìn)來，加強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高教學(xué)效率。采用討論式教學(xué)可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)中由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。在課堂上教師提出一些問題，讓學(xué)生自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)尋找解決的辦法。然后就該問題組織學(xué)生展開討論。例如MOS管柵電極兩邊出現(xiàn)電場(chǎng)峰值，會(huì)降低擊穿電壓，應(yīng)當(dāng)怎么改善？在討論過程中教師總結(jié)和點(diǎn)評(píng)時(shí)，要指出為什么對(duì)，為什么錯(cuò)[3]。在教學(xué)過程中，課程組設(shè)計(jì)完成一套多媒體課件，注重反映重要的概念與公式以突出基本概念和基本計(jì)算，展示器件等圖例，既方便說明問題，又可以減少板書時(shí)間，將更多的時(shí)間留給學(xué)生交流討論。PPT中還表現(xiàn)了物理現(xiàn)象的變化過程，將抽象理論知識(shí)動(dòng)起來，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深刻理解。
4.將版圖設(shè)計(jì)軟件引入教學(xué)。Cadence virtuoso是一款功能強(qiáng)大的版圖設(shè)計(jì)軟件，運(yùn)用cadence配套的specture仿真工具，也可以對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行仿真分析，在這方面cadence軟件也有不俗的表現(xiàn)。下面采用該軟件對(duì)mos特性曲線在不同器件參數(shù)下進(jìn)行量化分析。
圖1是標(biāo)準(zhǔn)NMOS器件的特性曲線仿真結(jié)果，寬長(zhǎng)比為1μm∶1μm；改變其寬長(zhǎng)比為1μm∶10μm，特性曲線仿真結(jié)果如圖2。通過對(duì)比讓學(xué)生理解半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變將造成電學(xué)特性的變化，掌握如何合理選擇參數(shù)的方法。在教學(xué)過程中利用版圖設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行仿真，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，有助于學(xué)生的對(duì)理論知識(shí)的理解。同時(shí)讓學(xué)生初步接觸專業(yè)軟件，為后續(xù)的《集成電路版圖設(shè)計(jì)技術(shù)》等課程打下基礎(chǔ)。
5.建立課程網(wǎng)站。目前，課程已建立了網(wǎng)站，將課程信息、教學(xué)內(nèi)容、多媒體課件、課外習(xí)題及答案等材料上網(wǎng)。課程網(wǎng)站的設(shè)立共享了教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
四、總結(jié)與展望
在《半導(dǎo)體器件物理》課程改革的探索實(shí)踐過程中，我們使用課程組編寫的適合高職學(xué)生的教材，推進(jìn)理實(shí)一體化的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用啟發(fā)、討論等教學(xué)方法、制作直觀、動(dòng)態(tài)的PPT輔助教學(xué)，收到了良好的教學(xué)效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的畏難情緒明顯減少，主動(dòng)性得到了顯著提升，和往屆相比，學(xué)習(xí)成績(jī)獲得一定的提高，后續(xù)課程的老師反映學(xué)生對(duì)基本概念的掌握更為扎實(shí)，教學(xué)改革獲得了初步成效。
目前已建立了《半導(dǎo)體器件物理》課程網(wǎng)站，但是缺乏互動(dòng)。下一步的設(shè)想是：利用學(xué)校的Kingosoft高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)建了《半導(dǎo)體器件物理》教學(xué)網(wǎng)站，開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。要設(shè)立多媒體課件、課程錄像、網(wǎng)絡(luò)資源、交流論壇、課程信息、課外習(xí)題、習(xí)題解答等欄目，積極拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，加強(qiáng)學(xué)生之間、教生之間的交流，以期方便不同理論基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳國(guó)英.《半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)》課程教學(xué)的思考[J].常州：常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（6）.
[2]徐振邦.半導(dǎo)體器件物理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.
[3]李琦，趙秋明，段吉海.“半導(dǎo)體器件物理”的教學(xué)探討[J].南京：電子電氣教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，（2）.
關(guān)鍵詞：技能訓(xùn)練；教與學(xué)；實(shí)踐
中圖分類號(hào)：G648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2013）10-0274-01
1.實(shí)踐技能訓(xùn)練
電工電子課程體系最突出的特點(diǎn)是它的操作性，實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們電類專業(yè)的教師不斷研討改革實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中及時(shí)引用新設(shè)備，新工藝，新技術(shù)等知識(shí)內(nèi)容。設(shè)制合理的實(shí)驗(yàn)課題，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課進(jìn)一步熟悉課堂教學(xué)內(nèi)容，通過作具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握相關(guān)的技能，讓學(xué)生全面學(xué)習(xí)和掌握各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)和測(cè)試技術(shù)，掌握電工電子技術(shù)中較成熟的，較前沿的在工程實(shí)踐中較為廣泛應(yīng)用的各種器件的基本功能和使用方法，通過實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生具備借助于各種設(shè)備儀器進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，測(cè)試和設(shè)計(jì)的能力。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教材已正式出版。在新系列教材中，舍棄了過時(shí)陳舊的內(nèi)容，如模擬電路中過多的分立元件電路實(shí)驗(yàn)，數(shù)字電路中過多的小規(guī)模集成電路實(shí)驗(yàn)；引入新的內(nèi)容，如集成運(yùn)放的各種應(yīng)用、電流型運(yùn)算放大器和跨導(dǎo)型運(yùn)算放大器的應(yīng)用、復(fù)雜的大規(guī)模集成可編程邏輯器件CPLD和FPGA的應(yīng)用等。增加了電子線路軟件仿真的內(nèi)容，使硬件軟件相結(jié)合，豐富了實(shí)驗(yàn)手段。新教材還增加了大量的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并注意教學(xué)內(nèi)容的多樣性，滿足不同程度學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。我們也不再是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中手把手教，而是在電路理論課程結(jié)束后對(duì)電路綜合實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課，學(xué)生經(jīng)過電路課程的學(xué)習(xí)和電路課內(nèi)的基本實(shí)驗(yàn)已掌握了比較完整的電路理論知識(shí)和初步具備了一定的動(dòng)手能力，而且擁有了一定分析問題和解決問題的能力，就有可能綜合運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)個(gè)性化地做出一些有創(chuàng)意的測(cè)量方法來完成我們提出的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而不再是傳統(tǒng)的按照指定實(shí)驗(yàn)線路 。因此在電路綜合實(shí)驗(yàn)中，我們只提實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑑?nèi)容和要求。實(shí)驗(yàn)線路主要由學(xué)生課外根據(jù)已掌握的知識(shí)去尋找參考資料自主完成。教師的主要職責(zé)是指引學(xué)生合理選取、擇優(yōu)組合已掌握的理論知識(shí)，指導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生把注意集中于解決問題上， 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題解決問題的能力。這樣也擴(kuò)展了課堂的教學(xué)時(shí)間，保證在有限的時(shí)間內(nèi)，多學(xué)專業(yè)知識(shí)和技能！體現(xiàn)教育的職業(yè)性和崗位性。對(duì)此我們還刪減了語文數(shù)學(xué)基礎(chǔ)科目的課時(shí)，至于在專業(yè)課中需要用到的基礎(chǔ)知識(shí)！則是現(xiàn)用現(xiàn)補(bǔ)。打破知識(shí)體系，以必須夠用為度，體現(xiàn)了數(shù)學(xué)是為電子專業(yè)課的服務(wù)。專業(yè)上需要什么數(shù)學(xué)中就教什么，壓縮了基礎(chǔ)理論知識(shí)。
2.注重實(shí)踐技能訓(xùn)練
電工電子課程體系最突出的特點(diǎn)是它的操作性，實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們電類專業(yè)的教師不斷研討改革實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中及時(shí)引用新設(shè)備，新工藝，新技術(shù)等知識(shí)內(nèi)容。設(shè)制合理的實(shí)驗(yàn)課題，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課進(jìn)一步熟悉課堂教學(xué)內(nèi)容，通過作具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握相關(guān)的技能，讓學(xué)生全面學(xué)習(xí)和掌握各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)和測(cè)試技術(shù)，掌握電工電子技術(shù)中較成熟的，較前沿的在工程實(shí)踐中較為廣泛應(yīng)用的各種器件的基本功能和使用方法，通過實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生具備借助于各種設(shè)備儀器進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，測(cè)試和設(shè)計(jì)的能力。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教材已正式出版。在新系列教材中，舍棄了過時(shí)陳舊的內(nèi)容，如模擬電路中過多的分立元件電路實(shí)驗(yàn)，數(shù)字電路中過多的小規(guī)模集成電路實(shí)驗(yàn)；引入新的內(nèi)容，如集成運(yùn)放的各種應(yīng)用、電流型運(yùn)算放大器和跨導(dǎo)型運(yùn)算放大器的應(yīng)用、復(fù)雜的大規(guī)模集成可編程邏輯器件CPLD和FPGA的應(yīng)用等。增加了電子線路軟件仿真的內(nèi)容，使硬件軟件相結(jié)合，豐富了實(shí)驗(yàn)手段。新教材還增加了大量的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并注意教學(xué)內(nèi)容的多樣性，滿足不同程度學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。我們也不再是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中手把手教，而是在電路理論課程結(jié)束后對(duì)電路綜合實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課，學(xué)生經(jīng)過電路課程的學(xué)習(xí)和電路課內(nèi)的基本實(shí)驗(yàn)已掌握了比較完整的電路理論知識(shí)和初步具備了一定的動(dòng)手能力，而且擁有了一定分析問題和解決問題的能力，就有可能綜合運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)個(gè)性化地做出一些有創(chuàng)意的測(cè)量方法來完成我們提出的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而不再是傳統(tǒng)的按照指定實(shí)驗(yàn)線路"依葫蘆畫瓢"。因此在電路綜合實(shí)驗(yàn)中，我們只提實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑑?nèi)容和要求。實(shí)驗(yàn)線路主要由學(xué)生課外根據(jù)已掌握的知識(shí)去尋找參考資料自主完成。教師的主要職責(zé)是指引學(xué)生合理選取、擇優(yōu)組合已掌握的理論知識(shí)，指導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生把注意集中于解決問題上， 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題解決問題的能力。這樣也擴(kuò)展了課堂的教學(xué)時(shí)間，保證在有限的時(shí)間內(nèi)，多學(xué)專業(yè)知識(shí)和技能！體現(xiàn)中專教育的職業(yè)性和崗位性。對(duì)此我們還刪減了語文數(shù)學(xué)基礎(chǔ)科目的課時(shí)，至于在專業(yè)課中需要用到的基礎(chǔ)知識(shí)！則是現(xiàn)用現(xiàn)補(bǔ)。打破知識(shí)體系，以必須夠用為度，體現(xiàn)了數(shù)學(xué)是為電子專業(yè)課的服務(wù)。專業(yè)上需要什么數(shù)學(xué)中就教什么，壓縮了基礎(chǔ)理論知識(shí)。
總之，本著突出中職教育特色、電子專業(yè)特色，使電工電子教學(xué)盡量跟得上電子技術(shù)的迅速發(fā)展，多給學(xué)生創(chuàng)造觀察、實(shí)踐、分析、猜想、歸納的機(jī)會(huì)。能為社會(huì)提供真正用得上的應(yīng)用型技術(shù)人才，我們將在電工電子教學(xué)實(shí)踐的路上繼續(xù)探索。
參考文獻(xiàn)
[1] 周洋，.論電工技術(shù)模塊化教學(xué)趨勢(shì)，四川
[2] 楊 佳，劉 欣.模塊化教學(xué)的應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)社會(huì)科學(xué)版.
[3] 汪小城.電工學(xué)課程模塊化教學(xué)方案的建設(shè)與實(shí)施，華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院，廣州 .
[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)工程 集成電路 無線網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）31-0298-01
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，越來越多的項(xiàng)目都需依靠計(jì)算機(jī)工程來開發(fā)、運(yùn)用和完成。在飛速發(fā)展的21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)工程所研究的內(nèi)容包羅萬象，其專業(yè)學(xué)科更是相當(dāng)廣泛。因此，計(jì)算機(jī)工程專業(yè)沒有一個(gè)完全限定的范圍。就目前而言，計(jì)算機(jī)工程專業(yè)主要包括：軟件工程、編程原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、網(wǎng)絡(luò)編程、微處理器和接口、軟件技術(shù)與工具開發(fā)、算法設(shè)計(jì)與分析、軟件系統(tǒng)架構(gòu)。另外，計(jì)算機(jī)工程和電子工程密不可分，所以部分的電子工程專業(yè)也納入計(jì)算機(jī)工程學(xué)的研究范圍。
電子計(jì)算機(jī)工程是一個(gè)主要以電機(jī)工程學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的部分交叉領(lǐng)域?yàn)閮?nèi)容的工程學(xué)，它的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理。計(jì)算機(jī)工程師通常受過專業(yè)的電子工程（或其他與計(jì)算機(jī)工程有關(guān)的電機(jī)工程學(xué)分支）、軟件設(shè)計(jì)和軟硬件集成綜合技能的培訓(xùn)。工程師的主要課程有電學(xué)、系統(tǒng)分析、統(tǒng)計(jì)、模擬和數(shù)字電路、電子計(jì)算機(jī)輔助作圖（CAD）、微處理機(jī)和微控制器、微波技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、機(jī)械加工、數(shù)據(jù)通訊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)報(bào)告寫作等。基礎(chǔ)知識(shí)包括數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)，邏輯思維、創(chuàng)造性思維、人際交流能力等。
計(jì)算機(jī)工程師的工作涉及很多計(jì)算機(jī)的硬件和軟件方面的內(nèi)容，其關(guān)注范圍包括微處理器、個(gè)人電腦、超級(jí)計(jì)算機(jī)和電路設(shè)計(jì)（特別是集成電路的設(shè)計(jì)）等。計(jì)算機(jī)工程并不僅僅關(guān)注計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的工作，還致力于多個(gè)計(jì)算機(jī)組成更大規(guī)模的分布式系統(tǒng)。涉及計(jì)算機(jī)工程的常見工作包括為嵌入式系統(tǒng)、微控制器、超大規(guī)模集成電路的編寫設(shè)計(jì)軟件代碼和固件，此外還常常結(jié)合模擬的傳感器、混合信號(hào)集成電路的設(shè)計(jì)，以及參與操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)工程和機(jī)器人的研究和設(shè)計(jì)也有一定的關(guān)聯(lián)，特別是那些大量依靠數(shù)字系統(tǒng)來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)、電腦輔助溝通、傳感器相關(guān)系統(tǒng)監(jiān)視、控制的機(jī)器人系統(tǒng)。
根據(jù)不同的研究、應(yīng)用側(cè)重，計(jì)算機(jī)工程可以分為下面這些專業(yè)領(lǐng)域。
一、軟件代碼、密碼學(xué)和信息安全
主條目：信息安全
從事這一分支領(lǐng)域的工程師的工作包括信息的編碼、解碼，設(shè)計(jì)開發(fā)密碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等。隨著信息化的到來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)的安全成為一個(gè)關(guān)系到國(guó)家安全的問題，許多國(guó)家設(shè)立了專門的機(jī)構(gòu)進(jìn)行這一分支學(xué)科的研究。在民用領(lǐng)域，移動(dòng)電話通信的保密也是這領(lǐng)域計(jì)算機(jī)工程師的工作重心之一。
二、通信和無線網(wǎng)絡(luò)
主條目：無線網(wǎng)絡(luò)
這一分支是電子學(xué)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉領(lǐng)域，主要關(guān)注無線網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量和效率。高質(zhì)量的無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)于軍事上的遠(yuǎn)程控制至關(guān)重要，同時(shí)對(duì)于擴(kuò)展民用便攜設(shè)備的功能也至關(guān)重要。這一領(lǐng)域的工作人員需要研究信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)，高清信號(hào)的壓縮，可容錯(cuò)系統(tǒng)，以及降低信號(hào)在傳輸過程中出錯(cuò)的幾率的方法。他們的研究涵蓋了從基礎(chǔ)的信號(hào)理論到實(shí)際的通信產(chǎn)品的廣大范圍。
三、計(jì)算機(jī)編譯器和操作系統(tǒng)
主條目：編譯器和操作系統(tǒng)
這一領(lǐng)域主要包括計(jì)算機(jī)編譯器和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。研究人員會(huì)設(shè)計(jì)更新的操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、更有的程序分析技術(shù)和提高程序可靠性。
計(jì)算科學(xué)與工程
計(jì)算科學(xué)與工程是一個(gè)較新的分支領(lǐng)域，和數(shù)學(xué)學(xué)科交叉較多。這一領(lǐng)域的工程技術(shù)人員主要考慮更優(yōu)的計(jì)算方法、建模方法。他們的理論在超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)驗(yàn)證、半導(dǎo)體器件制造參數(shù)的確定、雷達(dá)系統(tǒng)的分析方面有著重要的應(yīng)用。
四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)計(jì)算和分布式系統(tǒng)
主條目：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式計(jì)算
這個(gè)分支學(xué)科重點(diǎn)研究由多個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)整體，并通過合理的方式來提高其共同工作時(shí)的效率。現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)研究、日常生活常常涉及大量數(shù)據(jù)的處理，這時(shí)，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)集群）就能發(fā)揮其高超的計(jì)算能力，這在氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、生物科學(xué)探索等情況應(yīng)用廣泛。
五、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：體系結(jié)構(gòu)、并行計(jì)算和可靠性
主條目：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和并行計(jì)算
這一領(lǐng)域的工程技術(shù)人員主要致力于研究提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠程度、安全性和運(yùn)算性能的方法。他們的工作可能包括設(shè)計(jì)用于多線程任務(wù)的微處理器等。他們也從事新的基礎(chǔ)理論、算法和計(jì)算機(jī)工具的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。
六、計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器人學(xué)
主條目：計(jì)算機(jī)視覺
通過機(jī)器“觀察”外部信號(hào)的改變，并做出合適的處理，可以進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)的能力。這一技術(shù)的前提是開發(fā)出高效的視覺傳感軟硬件，即能夠快速捕捉周圍環(huán)境的信息，并在短時(shí)間內(nèi)用合適的信號(hào)來指代這些信息，然后還需要在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行處理，最后讓類似機(jī)器人的設(shè)備做出反應(yīng)。這是人們一直希望能夠?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)然，要研制出高性能的機(jī)器人，還需要強(qiáng)大的人類行為建模、圖像處理以及人機(jī)界面等等。
七、嵌入式系統(tǒng)
主條目：嵌入式系統(tǒng)
這一專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的工程師主要從事嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，致力于提高其速度、可靠性和工作特能。嵌入式系統(tǒng)存在于許多日常產(chǎn)品，從小型的收音機(jī)到大型的航天器中都可看到它的身影。現(xiàn)代的移動(dòng)設(shè)備功能日漸強(qiáng)大，離不開高性能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)。
八、集成電路設(shè)計(jì)、測(cè)試和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
主條目：集成電路、超大規(guī)模集成電路和集成電路設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)工程的集成電路分支主要包括電子學(xué)和電子系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。這一領(lǐng)域主要致力于提高下一代超大規(guī)模集成電路及相關(guān)電子系統(tǒng)的速度、可靠性以及能源效率。 工程師利用有關(guān)的軟件算法、硬件架構(gòu)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)集成電路的低功耗設(shè)計(jì)。
九、信號(hào)、圖像和語音處理
主條目：信號(hào)處理和圖像處理
計(jì)算機(jī)工程的信號(hào)分支主要研究、開發(fā)與人機(jī)交互相關(guān)的內(nèi)容，包括語音識(shí)別和生成、醫(yī)學(xué)科技圖像、通信系統(tǒng)等。這一領(lǐng)域的其他工作還包括計(jì)算機(jī)視覺開發(fā)，例如人類的臉部特征識(shí)別。
現(xiàn)如今的電子信息社會(huì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到了各行各業(yè)，人們的日常生活和辦公已經(jīng)離不開它了。我們要充分利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，讓計(jì)算機(jī)技術(shù)更好地服務(wù)于我們的生活。
參考文獻(xiàn)
[1] 百度維基.
關(guān)鍵詞：3D虛擬；教學(xué)設(shè)計(jì)；氧化工藝流程
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）51-0233-02
微電子技術(shù)專業(yè)是我院最早成立的專業(yè)之一，為我國(guó)的微電子產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的人才。目前，本專業(yè)是省重點(diǎn)專業(yè)群核心專業(yè)，建成了中央財(cái)政支持的微電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)基地，該實(shí)訓(xùn)基地占地面積約2000平方米，總投資近700萬元，為技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。但是，在《集成電路制造工藝》這門專業(yè)核心課程的理實(shí)一體化改革過程中，我們?nèi)匀挥龅搅艘恍┑膯栴}：一是氧化、光刻、刻蝕等核心工序設(shè)備每臺(tái)都要50萬以上，所以實(shí)訓(xùn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)較少，學(xué)生操作訓(xùn)練不足；二是集成電路制造設(shè)備存在高溫、高壓、有毒氣體等危險(xiǎn)因素，用電、耗材成本也很高。針對(duì)上述情況，我們自主開發(fā)了“集成電路制造3D虛擬車間”。這個(gè)軟件利用3D虛擬仿真技術(shù)完全再現(xiàn)了生產(chǎn)車間的設(shè)備和環(huán)境，學(xué)生可以通過鍵盤和鼠標(biāo)控制虛擬員工完成全部集成電路制造核心工序的工藝操作，相當(dāng)于一個(gè)RPG游戲，課程知識(shí)融入到這個(gè)游戲中，學(xué)生玩游戲的過程就是學(xué)習(xí)的過程。通過這個(gè)工藝軟件可以幫助學(xué)生體驗(yàn)生產(chǎn)車間的環(huán)境，熟悉核心工序的工藝流程，掌握工藝操作的具體規(guī)范。本文以氧化工藝流程的教學(xué)設(shè)計(jì)為例介紹這個(gè)軟件在教學(xué)中的應(yīng)用情況。
一、教學(xué)分析
1.教學(xué)內(nèi)容分析。《集成電路制造工藝》這門課是微電子技術(shù)專業(yè)的核心課程，是融工藝原理和操作技能為一體的理實(shí)一體化課程，本課程的內(nèi)容主要包括：氧化、光刻、刻蝕、摻雜、薄膜五大工序，每個(gè)工序又分為：工藝原理、工藝流程、工藝實(shí)訓(xùn)三個(gè)教學(xué)模塊。本次課是氧化工序的工藝流程模塊，設(shè)置為2課時(shí)。
2.學(xué)情分析。授課對(duì)象是微電子技術(shù)專業(yè)高職二年級(jí)學(xué)生，他們?cè)谥R(shí)基礎(chǔ)、能力狀態(tài)、學(xué)習(xí)心理特征、可能存在困難等方面的情況如下：（1）知識(shí)基礎(chǔ)：已經(jīng)具備了一定的集成電路制造基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)過氧化原理和工藝概述，對(duì)設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成有一定了解。但還未接觸實(shí)際工藝流程，需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。（2）能力狀態(tài)：對(duì)公式、流程、原理等理論內(nèi)容學(xué)習(xí)起來比較吃力，但實(shí)踐操作能力較強(qiáng)。（3）心理特征：對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象有很大的選擇性，對(duì)于自己感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容能夠認(rèn)真投入，對(duì)不感興趣的東西則“不想聽”。（4）存在困難：從往屆學(xué)生的反映看，對(duì)著文字和圖片來學(xué)習(xí)氧化工藝操作和設(shè)備運(yùn)行知識(shí)，他們覺得抽象、煩瑣、枯燥，教學(xué)效果差。結(jié)果導(dǎo)致后面的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)不敢動(dòng)手，工藝流程操作的一次成功率較低。另外，設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行情況就算在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)也無法觀察，這是教學(xué)上的一個(gè)難點(diǎn)。
3.教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析，參照國(guó)家半導(dǎo)體芯片制造工職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定本課題的知識(shí)、技能、素質(zhì)三維教學(xué)目標(biāo)：（1）知識(shí)目標(biāo)-學(xué)生能熟記氧化工藝流程和操作方法，了解氧化設(shè)備運(yùn)行情況；（2）技能目標(biāo)-學(xué)生能選擇正確的氧化工藝流程并完成操作；（3）素質(zhì)目標(biāo)：學(xué)生具有嚴(yán)格遵守凈化室規(guī)章制度和工藝規(guī)范的意識(shí)。本次課的教學(xué)重點(diǎn)是：能正確完成氧化工藝操作。教學(xué)難點(diǎn)是：了解氧化設(shè)備運(yùn)行情況。
二、策略選擇
1.項(xiàng)目教學(xué)法。本次課采用項(xiàng)目教學(xué)法，設(shè)置創(chuàng)設(shè)情境、確定任務(wù)、實(shí)施任務(wù)、考核評(píng)價(jià)、拓展提高五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，教師應(yīng)當(dāng)成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的引導(dǎo)者、幫助者。
2.信息化教學(xué)。為了克服傳統(tǒng)教學(xué)中工藝操作方法和設(shè)備運(yùn)行情況不夠直觀、信息量太過豐富不易掌握等制約因素，我們緊緊圍繞具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路制造3D虛擬車間開展教學(xué)，在每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)充分運(yùn)用信息化教室、課程網(wǎng)站等信息化環(huán)境和多媒體課件、動(dòng)畫、視頻等數(shù)字化資源，優(yōu)化教學(xué)過程。
三、實(shí)施過程
課前回顧和預(yù)習(xí)：通知學(xué)生課前登陸《集成電路制造工藝》課程網(wǎng)站進(jìn)行理論知識(shí)回顧，通過查看多媒體課件和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)畫，知識(shí)的復(fù)習(xí)顯得快速高效。要求學(xué)生上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，整理氧化工藝的詳細(xì)工藝流程，通過課程網(wǎng)站發(fā)給老師。教師網(wǎng)上檢查學(xué)生作業(yè)的遞交情況。
1.創(chuàng)設(shè)情境。新課的第一個(gè)環(huán)節(jié)是創(chuàng)設(shè)情境，利用信息化教室功能，學(xué)生登陸課程網(wǎng)站觀看氧化環(huán)節(jié)的視頻，初步了解更衣室、風(fēng)淋室和凈化車間的情況，配合教師的提問，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后教師進(jìn)行集成電路制造3D虛擬車間的演示，教師通過廣播系統(tǒng)演示軟件操作方法，介紹更衣室規(guī)范要求和凈化車間工作環(huán)境和設(shè)備，引出工藝操作這一學(xué)習(xí)主題。
2.確定任務(wù)。教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)學(xué)生上傳的作業(yè)，整理出正確的氧化工藝流程，明確學(xué)習(xí)任務(wù)。
3.實(shí)施任務(wù)。氧化工藝的全部流程可以分為“更衣室”、“清洗”、“氧化”、“測(cè)試‘四個(gè)環(huán)節(jié)。每個(gè)環(huán)節(jié)又包含多個(gè)工藝操作步驟。以氧化環(huán)節(jié)為例介紹學(xué)習(xí)的流程：氧化環(huán)節(jié)包含輸入系統(tǒng)、貨架取片、上料、下料四個(gè)工藝操作步驟，學(xué)生利用集成電路制造3D虛擬車間來完成學(xué)習(xí)任務(wù)，登陸軟件選擇教學(xué)模式，經(jīng)過更衣室環(huán)節(jié)后，進(jìn)入凈化車間，選擇氧化區(qū)域進(jìn)行練習(xí)。在練習(xí)過程中，教師指導(dǎo)單個(gè)工藝操作的學(xué)習(xí)方法：（1）查看主菜單里面的工藝文件，了解工藝規(guī)范；（2）觀看企業(yè)視頻，學(xué)習(xí)操作要領(lǐng)；（3）進(jìn)行虛擬操作，完成技能訓(xùn)練；（4）如果做錯(cuò)會(huì)有信息反饋，學(xué)生重新練習(xí)。氧化環(huán)節(jié)的貨架取片、上料下料等操作也是用這樣的方法學(xué)習(xí)的，其余工藝環(huán)節(jié)的所有操作訓(xùn)練均可在虛擬車間完成。在練習(xí)過程中，學(xué)生可以相互討論，教師巡回指導(dǎo)，完成一個(gè)環(huán)節(jié)之后，學(xué)生總結(jié)操作要領(lǐng)，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這種學(xué)習(xí)方式教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)生動(dòng)有趣，真正寓教于樂，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和專注度明顯提高。3D虛擬車間里面還整合了很多的數(shù)字化資源：比如清洗機(jī)構(gòu)、氧化傳片、測(cè)試傳片的動(dòng)畫，克服了設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)也難以觀察的困難，實(shí)現(xiàn)了對(duì)難點(diǎn)的突破。
4.考核評(píng)價(jià)。最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是考核評(píng)價(jià)，學(xué)生選擇考核模式進(jìn)入，完成全套工藝流程。在考核模式中系統(tǒng)會(huì)有相關(guān)問題提出，學(xué)生作答。如果答錯(cuò)則會(huì)扣分，并會(huì)將正確答案顯示在左下方。在工藝流程中如果選錯(cuò)流程，那么也會(huì)顯示’步驟錯(cuò)誤”并做正確提示。學(xué)生完成考核之后，可以即時(shí)看到得分和用時(shí)；通過軟件統(tǒng)計(jì)分析，教師可以看到學(xué)生整體的掌握情況和每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的正確率，獲得及時(shí)的信息反饋，最后做總結(jié)點(diǎn)評(píng)。
5.拓展提高。在前面實(shí)施任務(wù)過程中，學(xué)生可能把注意力集中在技能訓(xùn)練上了，要求他們關(guān)注車間墻壁上的工藝規(guī)范、員工守則、管理?xiàng)l例甚至急救方法等信息，在虛擬車間中實(shí)現(xiàn)環(huán)境育人，有利于學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。
四、效果特色
1.教學(xué)效果。通過課堂教學(xué)調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)，采用信息化教學(xué)的12級(jí)學(xué)生在“學(xué)會(huì)知識(shí)”、“掌握技能”、“激發(fā)興趣”三個(gè)方面的正面評(píng)價(jià)比例遠(yuǎn)高于采用傳統(tǒng)教學(xué)的11級(jí)學(xué)生。本次課之后的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的一次成功率也得到了明顯的提高。
