時間：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)計基礎(chǔ)知識，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)。國家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國務(wù)院頒發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務(wù)院了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵軟件產(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》,我國集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而,我國的集成電路設(shè)計水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國進(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,國務(wù)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(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,在新一代移動通信、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,國務(wù)院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,加快推進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)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(shè)計人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國芯片設(shè)計人員達(dá)不到需求的10%,集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國內(nèi)高等院校的一個迫切任務(wù)[1]。為滿足市場對集成電路設(shè)計人才的需求,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)方向為集成電路設(shè)計。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計專業(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)化兩個方面對集成電路設(shè)計方向的專業(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,將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時存在較大困難,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)放電路時將會是一頭霧水,不可能學(xué)得懂。
但國內(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”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,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,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”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負(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,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)院本科生實行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,也就是三個本科專業(yè)
大學(xué)一年級、二年級統(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,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和半導(dǎo)體物理知識結(jié)合在一起,課時量為64學(xué)時,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,又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路設(shè)計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)時間定為學(xué)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(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時具有高的學(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”課程設(shè)置96學(xué)時,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”的內(nèi)容,課時量為48學(xué)時,開設(shè)時間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容,課時量為48學(xué)時,開設(shè)時間為8~19周。大學(xué)四年級第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測試技術(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,對于要找工作的同學(xué),可以更多了解專業(yè)方面知識,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)三年級才能開始開設(shè),時間緊湊。為實現(xiàn)我校集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強(qiáng)實用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計人才,需要對集成電路設(shè)計方向?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,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導(dǎo),側(cè)重于對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。
對于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計方面的知識,也要側(cè)重于集成電路設(shè)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(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實驗實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、實際動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應(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驗教學(xué)的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”課程中,總課時量為48學(xué)時不變,理論課由原來的38學(xué)時減少至36學(xué)時,實驗教學(xué)由原來的10學(xué)時增加至12個學(xué)時。36學(xué)時的理論課包含了單級運(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個學(xué)時的實驗教學(xué)中2學(xué)時作為EDA工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生10個學(xué)時獨(dú)自進(jìn)行電路設(shè)計。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識,融會貫通,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)計課程的原則
在非微電子專業(yè)如計算機(jī)、通信、信號處理、自動化、機(jī)械等專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計技術(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，又有自己本專業(yè)的知識，可以從本專業(yè)的系統(tǒng)角度來理解和設(shè)計集成電路芯片，非常適合進(jìn)行各種應(yīng)用的集成電路芯片設(shè)計階段的工作，這些專業(yè)也是目前芯片設(shè)計需求最旺盛的領(lǐng)域；另一方面，對于這些專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用特點，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)計階段的許多技術(shù)（如低功耗設(shè)計、可測性設(shè)計等）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)計的綜合課程，使學(xué)生既能夠掌握集成電路設(shè)計基本技術(shù)流程，也能夠了解集成電路設(shè)計方面更深層的技術(shù)和發(fā)展趨勢。因此，在課程的具體設(shè)置上，應(yīng)該把握以下原則。理論講授與實踐操作并重集成電路設(shè)計技術(shù)是一門實踐性非常強(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，已經(jīng)成為集成電路芯片主流的設(shè)計方法。因此，在理解電路和芯片設(shè)計的基本原理和流程的基礎(chǔ)上，了解和掌握相關(guān)設(shè)計工具，是掌握集成電路設(shè)計技術(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)計能力和技術(shù)的講授和實踐，又有對集成電路芯片設(shè)計新技術(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)員掌握了一項實實在在有用的技術(shù)；另一方面，學(xué)員了解了該項技術(shù)的更深和更新的知識，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對集成電路芯片設(shè)計技術(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)計的一些原理性知識，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)計與實現(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)計課程實踐
根據(jù)以上原則，信息工程大學(xué)根據(jù)具體實際，在計算機(jī)、通信、信號處理、密碼等相關(guān)專業(yè)開設(shè)集成電路芯片設(shè)計技術(shù)課程，根據(jù)近兩年的教學(xué)情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優(yōu)化的理論授課內(nèi)容1）集成電路芯片設(shè)計概論：介紹IC設(shè)計的基本概念、IC設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)、IC技術(shù)的發(fā)展和趨勢等內(nèi)容。使學(xué)員對IC設(shè)計技術(shù)有一個大概而全面的了解，了解IC設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程及基本情況，理解IC設(shè)計技術(shù)的基本概念；了解IC設(shè)計發(fā)展趨勢和新技術(shù)，包括軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)、IC低功耗設(shè)計技術(shù)、IC可重用設(shè)計技術(shù)等。2）IC產(chǎn)業(yè)鏈及設(shè)計流程：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、制造、封裝、測試等環(huán)節(jié)的一些基本情況，了解數(shù)字IC的整個設(shè)計流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時序驗證與物理驗證及芯片面積優(yōu)化、時鐘樹綜合、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)計的基本語法，了解大型電路芯片的基本設(shè)計規(guī)則和設(shè)計方法，并通過設(shè)計實踐學(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)計方法。使學(xué)員初步了解大規(guī)模系統(tǒng)級芯片架構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)方法及主要片內(nèi)嵌入式處理器核。
豐富的實踐操作內(nèi)容1）Verilog代碼設(shè)計實踐：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)計能力。2）IC前端設(shè)計基礎(chǔ)實踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路前端設(shè)計平臺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)計的流程和方法，主要包括RTL綜合、時序約束、時序優(yōu)化、可測性設(shè)計等內(nèi)容。3）IC后端設(shè)計基礎(chǔ)實踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路后端設(shè)計平臺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)計的流程和方法，主要包括后端設(shè)計準(zhǔn)備、版圖規(guī)劃與電源規(guī)劃、物理綜合與全局優(yōu)化、時鐘樹綜合、布線操作、物理驗證與最終優(yōu)化等內(nèi)容。靈活的考核評價機(jī)制1）IC設(shè)計基本知識筆試：通過閉卷考試的方式，考查學(xué)員隊IC設(shè)計的一些基本知識，如基本概念、基本設(shè)計流程、簡單的代碼編寫等。2）IC設(shè)計上機(jī)實踐操作：通過上機(jī)操作的形式，給定一個具體并相對簡單的芯片設(shè)計代碼，要求學(xué)員使用Synopsys公司數(shù)字集成電路設(shè)計前后端平臺，完成整個芯片的前后端設(shè)計和驗證流程。3）IC設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域報告：通過撰寫報告的形式，要求學(xué)員查閱IC設(shè)計領(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)計流程中相關(guān)技術(shù)點的深入研究、集成電路設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展歷程和趨勢等，撰寫相應(yīng)的專題報告。
3結(jié)語
隨著傳統(tǒng)集成電路設(shè)計和生產(chǎn)流程的改變，大多數(shù)芯片設(shè)計可以采用無生產(chǎn)線設(shè)計和代工廠生產(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，隨著我國對集成電路設(shè)計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)計技術(shù)相關(guān)理論和實踐課程，經(jīng)過兩年的教學(xué)實踐，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)知識的集成電路設(shè)計人才。
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)，對國民經(jīng)濟(jì)和國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。課程具有實踐性強(qiáng)、理論與實踐密切結(jié)合的特點，目前的教學(xué)存在強(qiáng)調(diào)理論、忽視實踐的問題，學(xué)生害怕硬件，缺乏動手能力，不能扎實系統(tǒng)地掌握課程知識。本文對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―實踐”的立體化教學(xué)平臺，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)對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)板書和多媒體PPT演示的教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足與實驗教學(xué)有機(jī)的結(jié)合。
2.教學(xué)資源的缺乏
要培養(yǎng)學(xué)生具備較好的動手能力及基本的科研素質(zhì)，在集成電路工藝實驗教學(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)致其中部分實驗無法開設(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)和實驗教學(xué)結(jié)合、理論教學(xué)和計算機(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，整個知識面不夠系統(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)計和分析能力的提高。
二、立體化教學(xué)在課程中的實踐
1.理論教學(xué)設(shè)計
集成電路工藝的基礎(chǔ)知識所涉及的面較廣，理論性較強(qiáng)，要求學(xué)生能夠扎實掌握半導(dǎo)體原理和器件的相關(guān)知識，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)生對課程體系的整體掌握。
2.模擬仿真設(shè)計
TCAD（Technology CAD） 即工藝計算機(jī)輔助設(shè)計已經(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)計優(yōu)化中，不但可以通過模擬芯片制備的整個工藝流程節(jié)省實驗成本，在實驗前后以及進(jìn)行過程中，可以隨時觀察各項數(shù)據(jù)，對實驗過程和結(jié)果進(jìn)行直觀分析，從而使學(xué)生得到及時全面的認(rèn)知，改善教學(xué)效果。對理論教學(xué)中的案例進(jìn)行驗證性和探究性模擬實驗設(shè)計，可以進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對知識的掌握程度。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)散時間的增加而增加，可見在模擬實驗中可以便捷地修改各項參數(shù)，靈活設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。
3.實驗教學(xué)設(shè)計
實驗作為教學(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)生對理論的理解，又要能在實驗中應(yīng)用相關(guān)理論，為學(xué)生獲得新的理論知識打下良好的基礎(chǔ)。目前集成電路工藝課程存在實驗儀器貴重、精密、量少與實驗人數(shù)多、實驗時間短的供需矛盾，因此對于現(xiàn)有的設(shè)備一定要對實驗參數(shù)進(jìn)行正交設(shè)計，從全面實驗中挑選出部分有代表性的點進(jìn)行實驗，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―工藝實驗密切結(jié)合的立體化實驗平臺，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)生更為扎實地掌握集成電路制備的整個流程和設(shè)計方式，增強(qiáng)動手能力，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：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動測試以及封裝、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)，對國民經(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)，旨在為我國的ASIC設(shè)計方面，培養(yǎng)急需的人才[1-6]。我國“十五”計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，是學(xué)校組織本科教學(xué)、規(guī)范教學(xué)環(huán)節(jié)、實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的綱領(lǐng)性文件，對人才培養(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、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)知識和技能應(yīng)用于所從事的專業(yè)社會實踐的高級專門人才。“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”。它更加注重的是實踐性、應(yīng)用性和技術(shù)性。即基礎(chǔ)知識比高職高專學(xué)生深厚、實踐能力比傳統(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、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）訂工作對于學(xué)校實現(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）訂需要全面貫徹國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要，認(rèn)真落實教育部關(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)國家和社會發(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)的特點和優(yōu)勢。培養(yǎng)方案是高等學(xué)校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)、開展人才培養(yǎng)工作的總體設(shè)計和實施方案，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)知識經(jīng)濟(jì)、科技、社會發(fā)展對各類高素質(zhì)創(chuàng)新人才的需要，根據(jù)我校教育教學(xué)改革的實際，及時總結(jié)人才培養(yǎng)經(jīng)驗，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、主要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)、主要專業(yè)實驗，緊密結(jié)合近年“本科教學(xué)工程”改革實踐，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)社會發(fā)展需要，道德文化素養(yǎng)高，社會責(zé)任感強(qiáng)，身心健康，掌握扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)知識和必備的專業(yè)知識，具有良好的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新意識，能在微電子器件、工藝和集成電路設(shè)計及相關(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、技術(shù)管理等工作的專門技術(shù)人才。主要專業(yè)方向為微電子器件、工藝和集成電路設(shè)計。注重集成電路設(shè)計、集成電路版圖設(shè)計、微電子器件設(shè)計和MEMS設(shè)計。
2.課程設(shè)置進(jìn)一步優(yōu)化。課程的設(shè)置是否合理對人才的培養(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。但世界范圍內(nèi)微電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的特點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。我們在看到以前所取得的成績的同時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)立時間不長，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，將整個學(xué)科的課程結(jié)構(gòu)體系、到具體到每一門課程的知識體系，都進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以期在最短的學(xué)時內(nèi)使學(xué)生掌握牢固的知識。最終使學(xué)生獲得以下幾方面的能力：掌握扎實的數(shù)學(xué)、物理等方面的基本理論和基本知識；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)計和制造的基本知識，具有獨(dú)立進(jìn)行微電子器件、工藝和集成電路設(shè)計的基本能力；了解電子信息類專業(yè)的一般原理和知識，受到科學(xué)實驗與科學(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；在綜合類實踐、實驗中具有較強(qiáng)的獨(dú)立設(shè)計、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，對終身學(xué)習(xí)有正確認(rèn)識，具有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力；其次，對于理論課程的內(nèi)容，針對南京郵電大學(xué)的學(xué)科特點和電子科學(xué)與工程學(xué)院的實際情況，以及本專業(yè)的特色建設(shè)，主要專業(yè)方向為微電子器件、工藝和集成電路設(shè)計。注重集成電路設(shè)計、集成電路版圖設(shè)計、微電子器件設(shè)計和MEMS設(shè)計。以能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)來設(shè)計，并考慮學(xué)生畢業(yè)后從事的職業(yè)，根據(jù)工作的要求對教學(xué)中的課程進(jìn)行專項的能力和綜合能力培養(yǎng)。在通識教育類課程中設(shè)置了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理實驗、程序設(shè)計等。專業(yè)教育類課程中設(shè)置了信號與系統(tǒng)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、模擬電子技術(shù)及電工電子實驗等。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小時的實驗，加強(qiáng)學(xué)生的實驗和操作技能。在集成電路分析與設(shè)計的課程設(shè)置中，專門將模擬和數(shù)字分開，設(shè)置了各48小時的模擬集成電路分析與設(shè)計、數(shù)字集成電路分析與設(shè)計，這不同于其他院校的課程設(shè)置，應(yīng)該也算是我專業(yè)的一個特色和優(yōu)勢。使學(xué)生掌握初步的集成電路設(shè)計知識，加強(qiáng)了學(xué)生的集成電路分析和設(shè)計的能力。除了已經(jīng)設(shè)置的32小時的VLSI設(shè)計實驗課和32小時的微電子專業(yè)實驗，還增加了32小時的工藝實驗，這也大大加強(qiáng)了實驗和上機(jī)比例。具體來講，已經(jīng)在建設(shè)的ASIC設(shè)計實驗室的基礎(chǔ)上開展了ASIC設(shè)計實驗課程的教學(xué)，并籌備建立了微電子專業(yè)實驗室，擁有了一批工作站、計算機(jī)等硬件資源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等軟件資源、學(xué)會一到兩種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)實驗課程，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上購置了必要的儀器設(shè)備、編寫了實驗教程、開展了半導(dǎo)體材料實驗和晶體管測試實驗；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驗課程體系。開展了器件和工藝設(shè)計實驗。掌握一定微電子實驗?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)計基礎(chǔ)、片上系統(tǒng)設(shè)計、微電子器件設(shè)計、MEMS與微系統(tǒng)設(shè)計、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、電路設(shè)計、工藝設(shè)計等各個方面。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，實踐課程的內(nèi)容上，由于微電子專業(yè)是一個實踐性較強(qiáng)、實踐內(nèi)容多的專業(yè)，從集成電路的生成流程來看，其實踐內(nèi)容包括系統(tǒng)和電路設(shè)計、器件設(shè)計、工藝設(shè)計、版圖設(shè)計、實際流片和測試。實踐課程的設(shè)置對培養(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)的實驗實踐課程必須要達(dá)到30%以上。因此，還擬通過建立微電子專業(yè)實驗室，開設(shè)微電子和半導(dǎo)體測試實驗課，在培養(yǎng)學(xué)生理論知識的同時，加強(qiáng)實踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)既有較深理論基礎(chǔ)，又有一定動手能力的全面發(fā)展的學(xué)生。在實踐型環(huán)節(jié)的課程設(shè)置中，通識基礎(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、電裝實習(xí)、電子電路課程設(shè)計等。在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中，設(shè)置了軟件設(shè)計、微電子課程設(shè)計等，尤其是微電子課程設(shè)計，將進(jìn)行較大的改革，要求改革后設(shè)計內(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。
3.師資隊伍的建設(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)計方向的老師比較缺乏。還有，學(xué)生的個性不同，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的興趣、主動性等方面差異很大；隨著社會競爭的日益激烈和社會需求的不斷變化，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。將學(xué)生的具體情況和社會需求相結(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)生的實際和社會需求建立多樣化的課程體系，實施分類教學(xué)，在保證打好扎實的專業(yè)基礎(chǔ)的前提下，設(shè)立盡可能多的適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展的方向性課程。建立既具有深厚扎實的理論知識功底，又具有精通實踐、有很強(qiáng)的動手操作能力和解決生產(chǎn)實際問題能力的教師隊伍迫在眉睫。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，缺乏一個凝聚人心的事業(yè)平臺，學(xué)術(shù)梯隊。這就要加速建設(shè)學(xué)科帶頭人、重點骨干教師和優(yōu)秀青年教師4個層次的學(xué)術(shù)梯隊。通過培養(yǎng)和引進(jìn)，形成一批整體素質(zhì)高、學(xué)術(shù)實力強(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，使其在學(xué)科建設(shè)中發(fā)揮突出作用。鼓勵教師積極申報各類項目，積累一定的設(shè)計、實驗和操作經(jīng)驗。鼓勵教師與公司、研究所合作，鼓勵教師到國內(nèi)外高校去做訪問學(xué)者，積極參加國內(nèi)外舉辦的國際會議，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)校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)、根據(jù)我校教育教學(xué)改革的實際，及時總結(jié)人才培養(yǎng)經(jīng)驗，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和優(yōu)勢，以通信集成電路設(shè)計為主要方向，同時兼顧工藝設(shè)計與器件設(shè)計。相信通過培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、師資等各方面的建設(shè)，一定會培養(yǎng)出高質(zhì)量的微電子學(xué)領(lǐng)域人才，為我國的微電子工業(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)實驗基地的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，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，2003，15（2）：30-34.
[6]蔣元平.學(xué)科建設(shè)的內(nèi)涵詮釋和實現(xiàn)策略[J].中國西部科技，2007，（1）.
2007年7月4日，今天早上九點我們微電子04級全體同學(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、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、工藝流程、設(shè)計流程，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，同時它也是高投入、高風(fēng)險，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，越來越多的國家都在鼓勵和扶持集成電路產(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、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，注冊資金207.5億日元，首鋼總公司和nec電子株式會社分別擁有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)動電路、通用lic等，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、程控和家電等相關(guān)領(lǐng)域，同時可接受客戶的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，同時也對首鋼日電的生產(chǎn)規(guī)模、企業(yè)文化有了一個全面而深入的了解和認(rèn)識。隨后我們在工作人員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“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)工人請教和學(xué)習(xí)而感到遺憾，總的來說，這次活動十分圓滿。
通過本次微電子校外認(rèn)識參觀實習(xí)，進(jìn)一步加深了我們對微電子專業(yè)的認(rèn)知和理解，回顧了基礎(chǔ)理論知識，激發(fā)了我們大家對微電子專業(yè)的興趣，促進(jìn)了大家學(xué)習(xí)專業(yè)知識的自主能動性。同時，通過參觀學(xué)習(xí)，我們對ic芯片制造工藝的過程，有關(guān)原理以及設(shè)備有了一個感性的認(rèn)識，真正做到了理論結(jié)合實際，并且對目前微電子的發(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：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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)計方法，并具備一定的實踐應(yīng)用能力。數(shù)字電路課程內(nèi)容較豐富，但學(xué)時卻在不斷減少，使得學(xué)生在課堂上沒有過多的時間去理解所學(xué)知識，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，而缺少時效性，不能將所學(xué)知識與實際應(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體系，一旦遇到問題不能舉一反三。因此，在實際教學(xué)中應(yīng)體現(xiàn)課程的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和先進(jìn)性，能夠與時俱進(jìn)，在教學(xué)內(nèi)容的安排上，既要重視基礎(chǔ)知識，又要緊跟時代的發(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，對邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時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)中不斷引入實例，增強(qiáng)課堂上與學(xué)生的互動性，充分調(diào)動學(xué)生的主動性和創(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、采用對比法介紹相關(guān)內(nèi)容
在數(shù)字電路中，很多知識模塊是相關(guān)的。例如，在介紹時序電路的設(shè)計時，可與組合電路的設(shè)計做對比。時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)計在步驟上是相近的。首先定義輸入、輸出變量是共同點，不同之處在于時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，而時序電路要通過卡諾圖化簡寫出狀態(tài)方程、輸出方程及驅(qū)動方程；最后都要畫出邏輯電路圖，但時序電路還要驗證能否能自啟動。
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，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)知識的學(xué)習(xí)。在課堂教學(xué)中，教師可以針對不同的內(nèi)容采用不同的教學(xué)方式。對知識性較強(qiáng)的章節(jié)可采用課件教學(xué)，如用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)；對內(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)助其完成知識的內(nèi)化，如門電路內(nèi)容；對于一些難點，可采用板書與課件相結(jié)合的方式，如異步時序電路的分析與設(shè)計、脈沖電路的分析與設(shè)計。
五、加強(qiáng)與完善實踐環(huán)節(jié)
數(shù)字電路作為一門電子技術(shù)課程，具有很強(qiáng)的實踐性，必須有相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)配合，進(jìn)而加深學(xué)生對理論知識的理解，并能具體應(yīng)用到實際生活中。因此，實踐教學(xué)是數(shù)字電路教學(xué)中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。在實驗課教學(xué)中，實驗電路題目的設(shè)置要與課堂理論知識相對應(yīng)，實驗課進(jìn)度要配合理論課的教學(xué)，讓學(xué)生做實驗時能夠有的放矢。首先以驗證性實驗為基礎(chǔ)，讓學(xué)生熟悉實驗儀器的操作，加深對數(shù)字電路集成芯片的認(rèn)識，掌握如何解決實際問題；然后側(cè)重于綜合設(shè)計性實驗，包括用譯碼器及數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計任意形式的組合電路，用觸發(fā)器設(shè)計同步及異步時序電路，用集成計數(shù)器芯片設(shè)計電子秒表，基于譯碼器和計數(shù)器設(shè)計八路彩燈控制器，基于A/D和D/A轉(zhuǎn)換器設(shè)計簡易的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。另外，學(xué)生可以選做部分實驗，在開學(xué)初就發(fā)給學(xué)生每人一塊面包板和一套實驗用元器件，讓他們可以在課后根據(jù)教學(xué)進(jìn)度完成實驗電路的設(shè)計、調(diào)試等工作。還有部分實驗，學(xué)生需要在EDA實驗箱上完成，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)計環(huán)節(jié)，設(shè)置每人一題，在期中就安排課設(shè)題目。因為實驗課教學(xué)往往是針對某一個或幾個知識點，具有局限性，恰巧課程設(shè)計環(huán)節(jié)可以彌補(bǔ)這個不足。課程設(shè)計題目的選擇應(yīng)具有一定的應(yīng)用背景，與實際生活緊密聯(lián)系，例如設(shè)計電風(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)計相應(yīng)電路，用仿真軟件Multisim設(shè)計、調(diào)試電路，最終在面包板上實現(xiàn)電路的功能。在整個課設(shè)過程中，學(xué)生的興趣在不斷提升，同時也培養(yǎng)了學(xué)生在“工程”設(shè)計、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作為評定學(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)，因此在實際考核時既要重視知識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考核著重考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識和電路原理及應(yīng)用的掌握程度，期末試卷的成績占總成績的60%―70%，其他部分則是對能力的考核。能力考核包括日常小測驗及綜合能力的測試，例如在實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)中，首先在課堂上提出綜合設(shè)計性實驗和課程設(shè)計的題目，學(xué)生在課間可以自由組合，提出電路設(shè)計的思路，再由教師引導(dǎo)學(xué)生思考各方案的利弊及改進(jìn)方法，給出綜合能力測試的成績，最后以實際教學(xué)證明這種方法能夠大大調(diào)動學(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)對象除了國內(nèi)學(xué)生，還包括來自多個國家的留學(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，國內(nèi)學(xué)生及留學(xué)生可以到對方課堂上學(xué)習(xí)、交流。由于學(xué)校國內(nèi)學(xué)生和留學(xué)生教學(xué)進(jìn)度不一樣，而且國內(nèi)學(xué)生基礎(chǔ)知識要扎實一些，因此教師可以安排部分優(yōu)秀的國內(nèi)學(xué)生作為助教，到留學(xué)生課堂聽課、指導(dǎo)實驗和課程設(shè)計。實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)了不同國家間學(xué)生的文化交流。通過近幾年的教學(xué)改革與實踐，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)國紅，趙文來，張水英.基于Multisim和FPGA的數(shù)字電路實驗教學(xué)改革與研究[J].中國校外教育（中旬刊），2013，（z1）：227.
[3]王帥.數(shù)字電路設(shè)計課程教學(xué)改革研究[J].中國科技信息，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；項目化教學(xué)；形成性考核
作者簡介：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：642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0051-02
“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計”是機(jī)電專業(yè)中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它的特點是邏輯性、實踐操作性強(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“電子測量技術(shù)”，在整個學(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”課程設(shè)計的理念
以職業(yè)能力培養(yǎng)為出發(fā)點，應(yīng)遵循“手腦并用”、“做學(xué)合一”、“理論與實際并行”、“知識與技能并重”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，注重對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力、綜合意識與綜合能力、實踐意識與實踐能力的培養(yǎng)。以理論聯(lián)系實際為指導(dǎo)，重點提升學(xué)生運(yùn)用知識的能力，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
高職學(xué)生的特點是基礎(chǔ)知識薄弱、理論學(xué)習(xí)困難、學(xué)習(xí)情緒化、對感興趣的事物接受能力強(qiáng)。
高職教育的特點是面向崗位群，機(jī)電專業(yè)面向的崗位主要有：
生產(chǎn)現(xiàn)場操作及維修崗位：要求具有機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝實施能力；機(jī)電工具設(shè)備的使用與操作能力；對機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行裝配、檢測與調(diào)試的能力；要求儀表的使用、計算機(jī)測試、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。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，具有機(jī)電設(shè)備的檢測與維修能力。
三、“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計”項目化教學(xué)的必要性
傳統(tǒng)的教學(xué)法是從知識點的掌握到電路的分析再到電路的設(shè)計，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、主動性的發(fā)揮，實踐以模仿為主，突出技能性訓(xùn)練，缺少設(shè)計性、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)：會用各種表示方法描述數(shù)字電路邏輯功能，會分析常用電路的功能；能完成數(shù)字電路的設(shè)計，能分析和排除電路中出現(xiàn)的故障；能通過對數(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)計的數(shù)字邏輯集成電路的電原理圖，能列出所設(shè)計的電路的元器件清單，會撰寫所設(shè)計電路的測試說明。
根據(jù)課程的職業(yè)能力要求確定課程的知識目標(biāo)：掌握邏輯代數(shù)基礎(chǔ)知識；了解集成邏輯門電路內(nèi)部構(gòu)造；掌握組合、時序邏輯電路的分析設(shè)計；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)上采用項目教學(xué)法，它是從實際問題出發(fā)來講電路的構(gòu)造、元器件的選擇，再到知識的運(yùn)用，由整體到局部，自上而下，宏觀把握，以學(xué)生為中心，以項目為中心，以實際經(jīng)驗為中心，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)與知識的聯(lián)系，讓學(xué)生在職業(yè)實踐活動的基礎(chǔ)上掌握知識，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”課程設(shè)計思路
為落實以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為目標(biāo)的課程實施，給出課程總體設(shè)計思路：堅持以高職教育培養(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，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：項目一，聲光控制燈電路制作；項目二，競賽搶答器制作；項目三，電子生日蠟燭制作；項目四，流水彩燈制作；項目五，31/2位直流數(shù)字電壓表的制作。
項目的選擇以課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，既與數(shù)字電路知識緊密結(jié)合，又能夠充分體現(xiàn)當(dāng)前的工程實際情況，同時具有一定的創(chuàng)新空間，學(xué)生可以運(yùn)用學(xué)過的知識進(jìn)行創(chuàng)造發(fā)揮。
通過任務(wù)引領(lǐng)的項目活動將必備的知識、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)勞動者和高級技術(shù)應(yīng)用人才所必須的數(shù)字集成電路設(shè)計、制作與測試的基本知識和基本技能，同時培養(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”教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計
該課程的總體目標(biāo)：使學(xué)生具備本專業(yè)的高素質(zhì)勞動者和高級技術(shù)應(yīng)用型人才所必需的電子設(shè)計基本知識，具備靈活運(yùn)用常用數(shù)字集成電路實現(xiàn)邏輯功能的基本技能；為學(xué)生全面掌握電子設(shè)計技術(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
以項目二競賽搶答器的制作為例來說明：
根據(jù)總體目標(biāo)確定該項目的知識目標(biāo)、技能目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)。
知識目標(biāo)：掌握編譯碼器知識、觸發(fā)器知識、計數(shù)器知識、脈沖波形的產(chǎn)生和整形知識、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器知識、復(fù)習(xí)邏輯代數(shù)知識。
技能目標(biāo)：掌握編譯碼器、計數(shù)器功能、選擇連接及使用；掌握555定時器的連接及使用；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)扎實的工作作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生競爭與合作意識。
2.教學(xué)內(nèi)容的序化
（1）任務(wù)下達(dá)。將項目分解為五個子任務(wù)：譯碼電路的設(shè)計與制作、搶答電路的設(shè)計與制作、倒計時電路的設(shè)計與制作、聲響電路的設(shè)計與制作、控制電路的設(shè)計與制作。
以子任務(wù)搶答電路設(shè)計與制作為例。知識目標(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)扎實的工作作風(fēng)、競爭與合作的意識。
對該子任務(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，給出用門電路實現(xiàn)的方法；讓學(xué)生檢索常用編碼器的數(shù)據(jù)手冊，通過手冊了解芯片的功能和基本使用，掌握編碼器的測試方法，通過測試加深對芯片的功能和使用方法的了解。
教學(xué)重點：二進(jìn)制編碼器與優(yōu)先編碼器的異同點。教學(xué)難點：編碼器的使用。對芯片進(jìn)行測試后進(jìn)行芯片用法分析。
（3）計劃決策。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)計的缺陷；重點討論如何解決優(yōu)先編碼器的硬件電路已經(jīng)固定好的優(yōu)先級；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)實施方案，設(shè)計出系統(tǒng)框圖，指導(dǎo)老師確認(rèn)方案的可行性。
（4）任務(wù)實施。任務(wù)的實施過程主要以學(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）檢查評估。根據(jù)各小組的演示給出綜合評價（部分實現(xiàn)、全部實現(xiàn)、有創(chuàng)新功能）；抽取設(shè)計較佳和較差電路進(jìn)行點評；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
項目二的教學(xué)方法：基于問題教學(xué)法 （從實際問題搶答競賽出發(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）；理論實踐二位一體教學(xué)法 （編碼器功能知識的掌握與電路搭建）；可視化教學(xué)法（芯片功能的測試將傳統(tǒng)測試方法與專用的數(shù)字芯片測試儀結(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)實施過程中）。
本門課程教學(xué)手段、方法：任務(wù)驅(qū)動法、行為導(dǎo)向項目教學(xué)法；工學(xué)結(jié)合，現(xiàn)場教學(xué)法（項目中每個任務(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)及互動平臺）。
六、“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計”考核評價方式
建立終結(jié)性評價和過程性評價相結(jié)合的評價方式。終結(jié)性評價中知識考核占30%，綜合考核占70%。過程性評價以項目為單位，其中教師評價占40%，學(xué)習(xí)檔案占30%，小組評價和自我評價各占15%。
七、總結(jié)
以職業(yè)崗位活動調(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)的需求確定知識目標(biāo)；根據(jù)崗位工作過程和認(rèn)識規(guī)律構(gòu)建教學(xué)模塊；以職業(yè)能力訓(xùn)練項目作為課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的載體；以真實的職業(yè)活動實例作為訓(xùn)練素材；通過項目教學(xué)真正實現(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[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。該課程對于學(xué)好后繼專業(yè)課程以及提高學(xué)生的工程實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，合理選用集成電路器件的能力。對集成芯片，重點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、資料等，使學(xué)生學(xué)會在實際應(yīng)用中正確選擇和使用集成芯片。
具有識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。傳統(tǒng)數(shù)字電路教學(xué)往往注重電路設(shè)計內(nèi)容的教學(xué)，好像只有電路設(shè)計的能力，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,應(yīng)用越來越廣泛。因此如何在有限的時間內(nèi)使學(xué)生扎實掌握數(shù)字電路基礎(chǔ)知識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工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)，為拓寬就業(yè)市場尋求一條全新之路。
1.3思想教育目標(biāo)
（1）樹立熱愛科學(xué)、實事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識。（2）具有一定的自學(xué)能力和獲取新知識、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,分析解決實際問題的能力,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價教學(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，以應(yīng)用為宗旨，強(qiáng)調(diào)理論與實踐相結(jié)合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，便于自學(xué)，力爭做到“講，學(xué)，做”統(tǒng)一協(xié)調(diào)，重點和難點采取闡述與比喻相結(jié)合，例題與習(xí)題相結(jié)合，實例與實驗相結(jié)合，針對數(shù)字電路課程實踐性強(qiáng)的特點，增加了與教材相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容。
針對數(shù)字電路教學(xué)過程中存在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時數(shù)的矛盾，根據(jù)國家教委課程指導(dǎo)委員會的提議: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、時序邏輯電路、可編程邏輯器件和脈沖信號的產(chǎn)生與整形五大模塊。
2.2教學(xué)要求分層
教學(xué)要求分為五個層次A．知道、了解。學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容有感性的、初步的認(rèn)識或只要能識別它B．領(lǐng)會、理解。學(xué)生對概念、規(guī)律、基本操作等有理性的認(rèn)識，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)用某個知識解決問題，綜合運(yùn)用某項技能進(jìn)行熟練操作或小規(guī)模技術(shù)設(shè)計等，從而形成某種能力E．思想素質(zhì)的提高。如態(tài)度、意識、精神、毅力等的培養(yǎng)。
同時，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)生動手操作來考核；答辯：教師出題或?qū)W生自擬題，經(jīng)一段時間的實踐，學(xué)生以報告形式完成答卷并根據(jù)需要答辯；社會化考核：參加由國家有權(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；社會評判：由社會評定結(jié)果如實習(xí)鑒定等。
通過多種考核形式達(dá)到綜合評價學(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)入課堂是對傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革,它是教學(xué)過程的一個有力工具,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。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)實踐中不斷完善,才能取得完美的效果。
EDA是電子設(shè)計自動化(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,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、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,交通信號燈的轉(zhuǎn)向時間顯示,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,從而能更加主動的去掌握所學(xué)知識。
培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,就要實施創(chuàng)新教育,重視實驗教學(xué),改變以教師為主導(dǎo)的教育模式,充分發(fā)揮實驗教學(xué)的作用,使之成為引導(dǎo)學(xué)生從實踐來獲取和應(yīng)用理論知識的主要渠道,在完成驗證性實驗的基礎(chǔ)上，實驗大綱中安排智力競賽搶答器和電子秒表等一系列的綜合性實驗，使學(xué)生在由簡到繁的設(shè)計過程中了解設(shè)計工作的思路、方法，通過讓學(xué)生實際制作，使學(xué)生懂得如何進(jìn)行理論和實踐相結(jié)合，加深對知識點的理解。
關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體器件物理；教學(xué)改革；探索與實踐
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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，為學(xué)習(xí)集成電路工藝和設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。
二、目前課程面臨的問題
1.學(xué)生的知識基礎(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)計物理等前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識。高職院校的學(xué)生，雖然是高中起點，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，面對《半導(dǎo)體器件物理》課程的學(xué)習(xí)，知識上難以順利銜接。
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)知識起點較高、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，這門課是一門理論性和實踐性并重的專業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生在掌握知識的同時學(xué)會科學(xué)的思維方法、具備開放的研究能力。但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式對這些能力的培養(yǎng)是一個束縛。
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、富有動態(tài)變化，切實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)手段來實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。
三、課程教學(xué)改革探索與實踐
1.編寫適合高職學(xué)生的教材。基于高職學(xué)生的特點和培養(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，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》等課程的銜接；同時引入半導(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)容按照知識內(nèi)在的邏輯關(guān)系，可以分為三個模塊。集成電路的設(shè)計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)簡潔、理論聯(lián)系實際、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，實行的是填鴨式的灌輸教育，大部分學(xué)生對這種教學(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踐性并重的一門課程。在教學(xué)改革中我們將半導(dǎo)體實驗嵌入其中，作為理實一體化項目。把原來的驗證性實驗改變?yōu)樘骄啃詫嶒灒寣W(xué)生通過實驗現(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，最終達(dá)到切實掌握知識的目標(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難點，完整的推導(dǎo)至少需要一個課時，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)實測曲線給出理想曲線（如圖3）并進(jìn)行對照，通過對比發(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)用的理實一體化項目有14個，如表1所示，占約占總課時的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，我們在實際的教學(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。在課堂教學(xué)中，采用啟發(fā)式教學(xué)，注重師生互動，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)中由被動變?yōu)橹鲃印Ｔ谡n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)電場峰值，會降低擊穿電壓，應(yīng)當(dāng)怎么改善？在討論過程中教師總結(jié)和點評時，要指出為什么對，為什么錯[3]。在教學(xué)過程中，課程組設(shè)計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算，展示器件等圖例，既方便說明問題，又可以減少板書時間，將更多的時間留給學(xué)生交流討論。PPT中還表現(xiàn)了物理現(xiàn)象的變化過程，將抽象理論知識動起來，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深了學(xué)生對理論知識的深刻理解。
4.將版圖設(shè)計軟件引入教學(xué)。Cadence virtuoso是一款功能強(qiáng)大的版圖設(shè)計軟件，運(yùn)用cadence配套的specture仿真工具，也可以對半導(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，寬長比為1μm∶1μm；改變其寬長比為1μm∶10μm，特性曲線仿真結(jié)果如圖2。通過對比讓學(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)計軟件來進(jìn)行仿真，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識，有助于學(xué)生的對理論知識的理解。同時讓學(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，主動性得到了顯著提升，和往屆相比，學(xué)習(xí)成績獲得一定的提高，后續(xù)課程的老師反映學(xué)生對基本概念的掌握更為扎實，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。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，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)動了學(xué)習(xí)的主觀能動性。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳國英.《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，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，2011，（2）.
關(guān)鍵詞：技能訓(xùn)練；教與學(xué)；實踐
中圖分類號：G648 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672-1578（2013）10-0274-01
1.實踐技能訓(xùn)練
電工電子課程體系最突出的特點是它的操作性，實驗性和應(yīng)用性。針對這一特點，我們電類專業(yè)的教師不斷研討改革實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中及時引用新設(shè)備，新工藝，新技術(shù)等知識內(nèi)容。設(shè)制合理的實驗課題，使學(xué)生通過實驗課進(jìn)一步熟悉課堂教學(xué)內(nèi)容，通過作具體的實驗內(nèi)容，掌握相關(guān)的技能，讓學(xué)生全面學(xué)習(xí)和掌握各種實驗技術(shù)和測試技術(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，通過實驗課程，使學(xué)生具備借助于各種設(shè)備儀器進(jìn)行綜合實驗，測試和設(shè)計的能力。
對于實驗內(nèi)容教材已正式出版。在新系列教材中，舍棄了過時陳舊的內(nèi)容，如模擬電路中過多的分立元件電路實驗，數(shù)字電路中過多的小規(guī)模集成電路實驗；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，豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的簡單設(shè)計性和綜合設(shè)計性實驗內(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)實驗中手把手教，而是在電路理論課程結(jié)束后對電路綜合實驗獨(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)的基本實驗已掌握了比較完整的電路理論知識和初步具備了一定的動手能力，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)過的知識個性化地做出一些有創(chuàng)意的測量方法來完成我們提出的實驗任務(wù)，而不再是傳統(tǒng)的按照指定實驗線路 。因此在電路綜合實驗中，我們只提實驗?zāi)康模瑑?nèi)容和要求。實驗線路主要由學(xué)生課外根據(jù)已掌握的知識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，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)時間，保證在有限的時間內(nèi)，多學(xué)專業(yè)知識和技能！體現(xiàn)教育的職業(yè)性和崗位性。對此我們還刪減了語文數(shù)學(xué)基礎(chǔ)科目的課時，至于在專業(yè)課中需要用到的基礎(chǔ)知識！則是現(xiàn)用現(xiàn)補(bǔ)。打破知識體系，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。
2.注重實踐技能訓(xùn)練
電工電子課程體系最突出的特點是它的操作性，實驗性和應(yīng)用性。針對這一特點，我們電類專業(yè)的教師不斷研討改革實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中及時引用新設(shè)備，新工藝，新技術(shù)等知識內(nèi)容。設(shè)制合理的實驗課題，使學(xué)生通過實驗課進(jìn)一步熟悉課堂教學(xué)內(nèi)容，通過作具體的實驗內(nèi)容，掌握相關(guān)的技能，讓學(xué)生全面學(xué)習(xí)和掌握各種實驗技術(shù)和測試技術(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，通過實驗課程，使學(xué)生具備借助于各種設(shè)備儀器進(jìn)行綜合實驗，測試和設(shè)計的能力。
對于實驗內(nèi)容教材已正式出版。在新系列教材中，舍棄了過時陳舊的內(nèi)容，如模擬電路中過多的分立元件電路實驗，數(shù)字電路中過多的小規(guī)模集成電路實驗；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，豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的簡單設(shè)計性和綜合設(shè)計性實驗內(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)實驗中手把手教，而是在電路理論課程結(jié)束后對電路綜合實驗獨(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)的基本實驗已掌握了比較完整的電路理論知識和初步具備了一定的動手能力，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)過的知識個性化地做出一些有創(chuàng)意的測量方法來完成我們提出的實驗任務(wù)，而不再是傳統(tǒng)的按照指定實驗線路"依葫蘆畫瓢"。因此在電路綜合實驗中，我們只提實驗?zāi)康模瑑?nèi)容和要求。實驗線路主要由學(xué)生課外根據(jù)已掌握的知識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，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)時間，保證在有限的時間內(nèi)，多學(xué)專業(yè)知識和技能！體現(xiàn)中專教育的職業(yè)性和崗位性。對此我們還刪減了語文數(shù)學(xué)基礎(chǔ)科目的課時，至于在專業(yè)課中需要用到的基礎(chǔ)知識！則是現(xiàn)用現(xiàn)補(bǔ)。打破知識體系，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。
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、實踐、分析、猜想、歸納的機(jī)會。能為社會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，四川
[2] 楊 佳，劉 欣.模塊化教學(xué)的應(yīng)用設(shè)計與實踐，山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報社會科學(xué)版.
[3] 汪小城.電工學(xué)課程模塊化教學(xué)方案的建設(shè)與實施，華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院，廣州 .
[關(guān)鍵詞]計算機(jī)工程 集成電路 無線網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）31-0298-01
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，越來越多的項目都需依靠計算機(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，計算機(jī)工程專業(yè)沒有一個完全限定的范圍。就目前而言，計算機(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)計與分析、軟件系統(tǒng)架構(gòu)。另外，計算機(jī)工程和電子工程密不可分，所以部分的電子工程專業(yè)也納入計算機(jī)工程學(xué)的研究范圍。
電子計算機(jī)工程是一個主要以電機(jī)工程學(xué)和計算機(jī)科學(xué)的部分交叉領(lǐng)域為內(nèi)容的工程學(xué)，它的主要任務(wù)是設(shè)計及實現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)的處理。計算機(jī)工程師通常受過專業(yè)的電子工程（或其他與計算機(jī)工程有關(guān)的電機(jī)工程學(xué)分支）、軟件設(shè)計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、模擬和數(shù)字電路、電子計算機(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、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)報告寫作等。基礎(chǔ)知識包括數(shù)學(xué)、物理、計算機(jī)，邏輯思維、創(chuàng)造性思維、人際交流能力等。
計算機(jī)工程師的工作涉及很多計算機(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、個人電腦、超級計算機(jī)和電路設(shè)計（特別是集成電路的設(shè)計）等。計算機(jī)工程并不僅僅關(guān)注計算機(jī)系統(tǒng)本身的工作，還致力于多個計算機(jī)組成更大規(guī)模的分布式系統(tǒng)。涉及計算機(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、混合信號集成電路的設(shè)計，以及參與操作系統(tǒng)的設(shè)計。計算機(jī)工程和機(jī)器人的研究和設(shè)計也有一定的關(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)計開發(fā)密碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等。隨著信息化的到來，計算機(jī)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)的安全成為一個關(guān)系到國家安全的問題，許多國家設(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，移動電話通信的保密也是這領(lǐng)域計算機(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)對于軍事上的遠(yuǎn)程控制至關(guān)重要，同時對于擴(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的調(diào)制、解調(diào)，高清信號的壓縮，可容錯系統(tǒng)，以及降低信號在傳輸過程中出錯的幾率的方法。他們的研究涵蓋了從基礎(chǔ)的信號理論到實際的通信產(chǎn)品的廣大范圍。
三、計算機(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)域主要包括計算機(jī)編譯器和操作系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。研究人員會設(shè)計更新的操作系統(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。
計算科學(xué)與工程
計算科學(xué)與工程是一個較新的分支領(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)計驗證、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、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動計算和分布式系統(tǒng)
主條目：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式計算
這個分支學(xué)科重點研究由多個計算機(jī)構(gòu)成一個整體，并通過合理的方式來提高其共同工作時的效率。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，基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)集成系統(tǒng)（計算機(jī)集群）就能發(fā)揮其高超的計算能力，這在氣象監(jiān)測預(yù)報、生物科學(xué)探索等情況應(yīng)用廣泛。
五、計算機(jī)系統(tǒng)：體系結(jié)構(gòu)、并行計算和可靠性
主條目：計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和并行計算
這一領(lǐng)域的工程技術(shù)人員主要致力于研究提高計算機(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、算法和計算機(jī)工具的設(shè)計開發(fā)工作。
六、計算機(jī)視覺和機(jī)器人學(xué)
主條目：計算機(jī)視覺
通過機(jī)器“觀察”外部信號的改變，并做出合適的處理，可以進(jìn)一步提高計算機(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，并在短時間內(nèi)用合適的信號來指代這些信息，然后還需要在計算機(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，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、測試和計算機(jī)輔助設(shè)計
主條目：集成電路、超大規(guī)模集成電路和集成電路設(shè)計
計算機(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。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)可以實現(xiàn)集成電路的低功耗設(shè)計。
九、信號、圖像和語音處理
主條目：信號處理和圖像處理
計算機(jī)工程的信號分支主要研究、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算機(jī)視覺開發(fā)，例如人類的臉部特征識別。
現(xiàn)如今的電子信息社會，計算機(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算機(jī)技術(shù)，讓計算機(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；氧化工藝流程
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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)是省重點專業(yè)群核心專業(yè)，建成了中央財政支持的微電子技術(shù)綜合實訓(xùn)基地，該實訓(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)備每臺都要50萬以上，所以實訓(xùn)設(shè)備臺套數(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、有毒氣體等危險因素，用電、耗材成本也很高。針對上述情況，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RPG游戲，課程知識融入到這個游戲中，學(xué)生玩游戲的過程就是學(xué)習(xí)的過程。通過這個工藝軟件可以幫助學(xué)生體驗生產(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)計為例介紹這個軟件在教學(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，每個工序又分為：工藝原理、工藝流程、工藝實訓(xùn)三個教學(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。
2.學(xué)情分析。授課對象是微電子技術(shù)專業(yè)高職二年級學(xué)生，他們在知識基礎(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）知識基礎(chǔ)：已經(jīng)具備了一定的集成電路制造基礎(chǔ)知識，學(xué)過氧化原理和工藝概述，對設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成有一定了解。但還未接觸實際工藝流程，需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。（2）能力狀態(tài)：對公式、流程、原理等理論內(nèi)容學(xué)習(xí)起來比較吃力，但實踐操作能力較強(qiáng)。（3）心理特征：對學(xué)習(xí)對象有很大的選擇性，對于自己感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容能夠認(rèn)真投入，對不感興趣的東西則“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，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)場實訓(xùn)不敢動手，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)場也無法觀察，這是教學(xué)上的一個難點。
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、技能、素質(zhì)三維教學(xué)目標(biāo)：（1）知識目標(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。本次課的教學(xué)重點是：能正確完成氧化工藝操作。教學(xué)難點是：了解氧化設(shè)備運(yùn)行情況。
二、策略選擇
1.項目教學(xué)法。本次課采用項目教學(xué)法，設(shè)置創(chuàng)設(shè)情境、確定任務(wù)、實施任務(wù)、考核評價、拓展提高五個教學(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產(chǎn)權(quán)的集成電路制造3D虛擬車間開展教學(xué)，在每個教學(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、動畫、視頻等數(shù)字化資源，優(yōu)化教學(xué)過程。
三、實施過程
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)行理論知識回顧，通過查看多媒體課件和化學(xué)反應(yīng)動畫，知識的復(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)點評學(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”、“測試‘四個環(huán)節(jié)。每個環(huán)節(jié)又包含多個工藝操作步驟。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）如果做錯會有信息反饋，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)，完成一個環(huán)節(jié)之后，學(xué)生總結(jié)操作要領(lǐng)，教師進(jìn)行點評。這種學(xué)習(xí)方式教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)生動有趣，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、測試傳片的動畫，克服了設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況在企業(yè)現(xiàn)場也難以觀察的困難，實現(xiàn)了對難點的突破。
4.考核評價。最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)是考核評價，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)會有相關(guān)問題提出，學(xué)生作答。如果答錯則會扣分，并會將正確答案顯示在左下方。在工藝流程中如果選錯流程，那么也會顯示’步驟錯誤”并做正確提示。學(xué)生完成考核之后，可以即時看到得分和用時；通過軟件統(tǒng)計分析，教師可以看到學(xué)生整體的掌握情況和每個知識點的正確率，獲得及時的信息反饋，最后做總結(jié)點評。
5.拓展提高。在前面實施任務(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、管理條例甚至急救方法等信息，在虛擬車間中實現(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級學(xué)生在“學(xué)會知識”、“掌握技能”、“激發(fā)興趣”三個方面的正面評價比例遠(yuǎn)高于采用傳統(tǒng)教學(xué)的11級學(xué)生。本次課之后的實訓(xùn)環(huán)節(jié)的一次成功率也得到了明顯的提高。
