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篇集成電路的設計基礎知識，希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
以集成電路為龍頭的信息技術產業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)中的重要基礎性和先導性支柱產業(yè)。國家高度重視集成電路產業(yè)的發(fā)展,2000年,國務院頒發(fā)了《國務院關于印發(fā)鼓勵軟件產業(yè)和集成電路產業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務院了《國務院關于印發(fā)進一步鼓勵軟件產業(yè)和集成電路產業(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《集成電路產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國集成電路產業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展。然而,我國的集成電路設計水平還遠遠落后于產業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國進口產品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進口。2014年3月5日,國務院總理在兩會上的政府工作報告中,首次提到集成電路(芯片)產業(yè),明確指出,要設立新興產業(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)、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進,引領未來產業(yè)發(fā)展。2014年6月,國務院頒布《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》,加快推進我國集成電路產業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設計人才是集成電路產業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國芯片設計人員達不到需求的10%,集成電路設計人才的培養(yǎng)已成為當前國內高等院校的一個迫切任務[1]。為滿足市場對集成電路設計人才的需求,2001年,教育部開始批準設置“集成電路設計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。
我校2002年開設電子科學與技術本科專業(yè),期間,由于專業(yè)調整,暫停招生。2012年,電子科學與技術專業(yè)恢復本科招生,主要專業(yè)方向為集成電路設計。為提高人才培養(yǎng)質量,提出了集成電路設計專業(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,從課程體系設置、課程內容優(yōu)化兩個方面對集成電路設計方向的專業(yè)課程體系進行改革和優(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)基礎課的教學。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”是集成電路設計的專業(yè)基礎課,為后續(xù)更好地學習專業(yè)方向課提供理論基礎。如果基礎不打扎實,將導致學生在學習專業(yè)課程時存在較大困難,更甚者將導致其學業(yè)荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結構、工作原理和工作特性,學生在后面學習CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水,不可能學得懂。
但國內某些高校將這些課程設置為選修課,開設較少課時量,學生不能全面、深入地學習;有些院校甚至不開設這些課程[4]。比如,我校電子科學與技術專業(yè)就沒有開設“晶體管原理”這門課程,而是將其內容合并到“模擬集成電路原理與設計”這門課程中去。
2.課程開設順序不合理。專業(yè)基礎課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關系,前者是后者的基礎,后者是前者理論知識的具體應用。并且,在各類專業(yè)課的內部也存在這樣的關系。如果在前面的知識沒學好的基礎上,開設后面的課程,將直接導致學生學不懂,嚴重影響其學習積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計劃中,沒有開設“半導體物理”,直接開設“晶體管原理”,造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“半導體物理”課程的基礎,很難進入狀態(tài),學習興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學習MOS晶體管的工作狀態(tài)時,如果沒有半導體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關。
3. 課程內容理論性太強,嚴重打擊學生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎課程本身理論性就很強,公式推導較多,并且要求學生具有較好的數(shù)學基礎。而我們有些教師在授課時,過分強調公式推導以及電路各性能參數(shù)的推導,而不是側重于對結構原理、工作機制和工作特性的掌握,使得學生(尤其是數(shù)學基礎較差的學生)學習起來很吃力,學習的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業(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)基礎課“專業(yè)物理”、“半導體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設計”、“集成電路工藝”和“集成電路設計CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負責制。依照整體優(yōu)化和循序漸進的原則,根據(jù)學習每門專業(yè)課所需掌握的基礎知識,環(huán)環(huán)相扣,合理設置各專業(yè)課的開課先后順序,形成先專業(yè)基礎課,再專業(yè)方向課,然后寬口徑專業(yè)課程的開設模式。
我校物理與電子科學學院本科生實行信息科學大類培養(yǎng)模式,也就是三個本科專業(yè)
大學一年級、二年級統(tǒng)一開設課程,主要開設高等數(shù)學、線性代數(shù)、力學、熱學、電磁學和光學等課程,重在增強學生的數(shù)學、物理等基礎知識,為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎課、專業(yè)方向課的學習打下很好的理論基礎。從大學三年級開始,分專業(yè)開設專業(yè)課程。為了均衡電子科學與技術專業(yè)學生各學期的學習負擔,大學三年級第一學期開設“理論物理導論”和“固體物理與半導體物理”兩門專業(yè)基礎課程。其中“固體物理與半導體物理”這門課程是將固體物理知識和半導體物理知識結合在一起,課時量為64學時,由2位教師承擔教學任務,其目的是既能讓學生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學習所需要的基礎知識,又不過分增加學生的負擔。大學三年級第二學期開設“電子器件基礎”、“集成電路原理與設計”、“集成電路設計CAD”和“微電子工藝學”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎”是其他三門課程學習的基礎,為了保證學習的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎”這門課程的開設時間定為學期的1~12周,而其他3門課程的開課時間從第6周開始,從而可以保證學生在學習專業(yè)方向課時具有高的學習效率和大的學習興趣。另外,“集成電路原理與設計”課程設置96學時,由2位教師承擔教學任務。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為8~19周。大學四年級第一學期開設“集成電路應用”和“集成電路封裝與測試技術”等寬口徑專業(yè)課程,并設置其為選修課,這樣設置的目的在于:對于有意向考研的同學,可以減少學習壓力,專心考研;同時,對于要找工作的同學,可以更多了解專業(yè)方面知識,為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學內容。由于我校物理與電子科學學院本科生采用信息科學大類培養(yǎng)模式,專業(yè)課程要在大學三年級才能開始開設,時間緊湊。為實現(xiàn)我校集成電路設計人才培養(yǎng)目標,培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強實用性和創(chuàng)新性的集成電路設計人才,需要對集成電路設計方向專業(yè)課程的教學內容進行優(yōu)化。其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結于電路各性能參數(shù)的推導。
在“固體物理與半導體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎課程教學中,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導,側重于對基本原理及特性的物理意義的學習,以免削弱學生的學習興趣。MOS器件是目前集成電路設計的基礎,因此,在“晶體管原理”中應當詳細講授MOS器件的結構、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。
對于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設計方面的知識,也要側重于集成電路設計工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關內容的教學。實驗實踐教學是培養(yǎng)學生的知識應用能力、實際動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專業(yè)方向課程中要增加實驗教學的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設計”課程中,總課時量為48學時不變,理論課由原來的38學時減少至36學時,實驗教學由原來的10學時增加至12個學時。36學時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準電壓源電路、開關電路等多種電路結構。12個學時的實驗教學中2學時作為EDA工具學習,留給學生10個學時獨自進行電路設計。從而保證學生更好地理解理論課所學知識,融會貫通,有效地促進教學效果,激發(fā)學生的學習興趣。
1非微電子專業(yè)開設集成電路設計課程的原則
在非微電子專業(yè)如計算機、通信、信號處理、自動化、機械等專業(yè)開設集成電路設計技術相關課程，一方面，這些專業(yè)的學生有電子電路基礎知識，又有自己本專業(yè)的知識，可以從本專業(yè)的系統(tǒng)角度來理解和設計集成電路芯片，非常適合進行各種應用的集成電路芯片設計階段的工作，這些專業(yè)也是目前芯片設計需求最旺盛的領域；另一方面，對于這些專業(yè)學生的應用特點，不宜也不可能開設微電子專業(yè)的所有課程，也不宜將集成電路設計階段的許多技術（如低功耗設計、可測性設計等）開設為單獨課程，而是要將相應課程整合，開設一到二門集成電路設計的綜合課程，使學生既能夠掌握集成電路設計基本技術流程，也能夠了解集成電路設計方面更深層的技術和發(fā)展趨勢。因此，在課程的具體設置上，應該把握以下原則。理論講授與實踐操作并重集成電路設計技術是一門實踐性非常強的課程。隨著電子信息技術的飛速發(fā)展，采用EDA工具進行電路輔助設計，已經(jīng)成為集成電路芯片主流的設計方法。因此，在理解電路和芯片設計的基本原理和流程的基礎上，了解和掌握相關設計工具，是掌握集成電路設計技術的重要環(huán)節(jié)。技能培訓與前瞻理論皆有在課程的內容設置中，既要有使學生掌握集成電路芯片設計能力和技術的講授和實踐，又有對集成電路芯片設計新技術和更高層技術的介紹。這樣通過本門課程的學習，一方面，學員掌握了一項實實在在有用的技術；另一方面，學員了解了該項技術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，對集成電路芯片設計技術的繼續(xù)研究和學習。基礎理論和技術流程隔離由于是針對非微電子專業(yè)開設的課程，因此在課程講授中不涉及電路設計的一些原理性知識，如半導體物理及器件、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計與實現(xiàn)技術上，這樣非微電子專業(yè)的學生能夠很容易入門，提高其學習興趣和熱情。
2非微電子專業(yè)集成電路設計課程實踐
根據(jù)以上原則，信息工程大學根據(jù)具體實際，在計算機、通信、信號處理、密碼等相關專業(yè)開設集成電路芯片設計技術課程，根據(jù)近兩年的教學情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優(yōu)化的理論授課內容1）集成電路芯片設計概論：介紹IC設計的基本概念、IC設計的關鍵技術、IC技術的發(fā)展和趨勢等內容。使學員對IC設計技術有一個大概而全面的了解，了解IC設計技術的發(fā)展歷程及基本情況，理解IC設計技術的基本概念；了解IC設計發(fā)展趨勢和新技術，包括軟硬件協(xié)同設計技術、IC低功耗設計技術、IC可重用設計技術等。2）IC產業(yè)鏈及設計流程：介紹集成電路產業(yè)的歷史變革、目前形成的“四業(yè)分工”，以及數(shù)字IC設計流程等內容。使學員了解集成電路產業(yè)的變革和分工，了解設計、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、掃描鏈插入等內容。3）RTL硬件描述語言基礎：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設計方法等內容。使學員能夠初步掌握使用硬件描述語言進行數(shù)字邏輯電路設計的基本語法，了解大型電路芯片的基本設計規(guī)則和設計方法，并通過設計實踐學習和鞏固硬件電路代碼編寫和調試能力。4）系統(tǒng)集成設計基礎：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（NoC）的基本概念和集成設計方法。使學員初步了解大規(guī)模系統(tǒng)級芯片架構設計的基礎方法及主要片內嵌入式處理器核。
豐富的實踐操作內容1）Verilog代碼設計實踐：學習通過課下編碼、上機調試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語言進行基本數(shù)字邏輯電路設計的能力，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計能力。2）IC前端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路前端設計平臺DesignCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用DesignCompiler進行集成電路前端設計的流程和方法，主要包括RTL綜合、時序約束、時序優(yōu)化、可測性設計等內容。3）IC后端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路后端設計平臺ICCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用ICCompiler進行集成電路后端設計的流程和方法，主要包括后端設計準備、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)化等內容。靈活的考核評價機制1）IC設計基本知識筆試：通過閉卷考試的方式，考查學員隊IC設計的一些基本知識，如基本概念、基本設計流程、簡單的代碼編寫等。2）IC設計上機實踐操作：通過上機操作的形式，給定一個具體并相對簡單的芯片設計代碼，要求學員使用Synopsys公司數(shù)字集成電路設計前后端平臺，完成整個芯片的前后端設計和驗證流程。3）IC設計相關領域報告：通過撰寫報告的形式，要求學員查閱IC設計領域的相關技術文獻，包括該領域的前沿研究技術、設計流程中相關技術點的深入研究、集成電路設計領域的發(fā)展歷程和趨勢等，撰寫相應的專題報告。
3結語
隨著傳統(tǒng)集成電路設計和生產流程的改變，大多數(shù)芯片設計可以采用無生產線設計和代工廠生產的方式完成[2]，這種流程為高校集成電路設計人才的培養(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計人才需求的逐年提高，在高校非微電子專業(yè)開設集成電路設計技術課程已經(jīng)成為培養(yǎng)相關專業(yè)合格畢業(yè)生的必須。信息工程大學根據(jù)自身軟硬件條件和學生具體專業(yè)情況，開設了集成電路設計技術相關理論和實踐課程，經(jīng)過兩年的教學實踐，取得良好的教學效果，培養(yǎng)了一批有著豐富專業(yè)技術知識的集成電路設計人才。
作者：宋克張帆沈劍良單位：信息工程大學信息技術研究所講師
關鍵詞：集成電路工藝；立體化教學；探索與實踐
微電子技術是高科技和信息產業(yè)的核心技術，是伴隨著集成電路（IC）發(fā)展起來的高新技術，對國民經(jīng)濟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與技術相關專業(yè)的專業(yè)課程，其任務是使學生掌握集成電路的主要工藝技術及相關原理，培養(yǎng)其自主解決工藝問題的能力。課程具有實踐性強、理論與實踐密切結合的特點，目前的教學存在強調理論、忽視實踐的問題，學生害怕硬件，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方法和教學內容進行了探討，搭建了“理論―模擬―實踐”的立體化教學平臺，為大學教學改革提供參考。
一、目前課程存在的問題
1.教學模式的限制
在課程教學中，教學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)方式越來越強調對學生實踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)板書和多媒體PPT演示的教學方法已經(jīng)無法滿足與實驗教學有機的結合。
2.教學資源的缺乏
要培養(yǎng)學生具備較好的動手能力及基本的科研素質，在集成電路工藝實驗教學中，必須使用各種工藝設備，如擴散爐、退火爐、光刻機、刻蝕機等，這些設備儀器價格昂貴，購置和維護這些設備的費用遠遠超出了學校的承受能力，導致其中部分實驗無法開設，降低了教學效果。
3.課程設置僵化
目前集成電路工藝的課程設置一般是采用理論教學和實驗教學結合、理論教學和計算機模擬結合的形式，或者單獨進行相關的課程設計，整個知識面不夠系統(tǒng)，并且考核形式比較單一，不利于學生集成電路工藝設計和分析能力的提高。
二、立體化教學在課程中的實踐
1.理論教學設計
集成電路工藝的基礎知識所涉及的面較廣，理論性較強，要求學生能夠扎實掌握半導體原理和器件的相關知識，能夠從前期的課程基礎上解釋工藝中出現(xiàn)的問題，如外延層構造及缺陷與器件性能間的聯(lián)系、擴散參數(shù)與摻雜離子分布的聯(lián)系等。所以，在教學內容的選擇上突出交叉課程的相關性，將半導體原理和器件的內容融入工藝的教學內容中，有利于電子科學與技術專業(yè)學生對課程體系的整體掌握。
2.模擬仿真設計
TCAD（Technology CAD） 即工藝計算機輔助設計已經(jīng)在集成電路工藝中有著舉足輕重的作用，廣泛運用于工藝優(yōu)化、控制以及設計優(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，在實驗前后以及進行過程中，可以隨時觀察各項數(shù)據(jù)，對實驗過程和結果進行直觀分析，從而使學生得到及時全面的認知，改善教學效果。對理論教學中的案例進行驗證性和探究性模擬實驗設計，可以進一步加強學生對知識的掌握程度。基于南通大學的SILVACO―TCAD的教學軟件，同樣以熱擴散工藝為例，如下圖所示，擴散深度隨著擴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)，靈活設計教學內容。
3.實驗教學設計
實驗作為教學的重要組成部分必須與理論教學相輔相成， 必須能有效地促進學生對理論的理解，又要能在實驗中應用相關理論，為學生獲得新的理論知識打下良好的基礎。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)有的設備一定要對實驗參數(shù)進行正交設計，從全面實驗中挑選出部分有代表性的點進行實驗，注重高效率、快速、經(jīng)濟。
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―工藝實驗密切結合的立體化實驗平臺，不但能豐富課程的教學內容，而且能激發(fā)學生的學習興趣，也能使學生更為扎實地掌握集成電路制備的整個流程和設計方式，增強動手能力，提升教學效果。
參考文獻：
關鍵詞：本科教育；微電子；課程體系；結構優(yōu)化
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0033-03
一、引言
微電子技術是隨著集成電路，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。微電子技術包括系統(tǒng)電路設計、器件物理、工藝技術、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術，是高科技和信息產業(yè)的核心技術。微電子產業(yè)是基礎性產業(yè)，對國民經(jīng)濟有著巨大貢獻，并滲透到其他很多學科，是發(fā)展現(xiàn)代高新技術和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的重要基礎。作為電子通信類高校，南京郵電大學建校近50年來，正朝著信息科技類大學進軍。隨著電子、通信和信息等產業(yè)的飛速發(fā)展，國內外都需要大量的微電子學人才，我校成立微電子學專業(yè)，旨在為我國的ASIC設計方面，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)展半導體集成電路產業(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。在學校各級領導的重視和關心下，專業(yè)建設取得了飛速發(fā)展。本科人才培養(yǎng)方案是各專業(yè)人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格以及培養(yǎng)過程和方式的總體設計，是學校組織本科教學、規(guī)范教學環(huán)節(jié)、實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的綱領性文件，對人才培養(yǎng)質量具有決定性的影響。當今的高校教育不僅需要培養(yǎng)大量理論基礎較扎實、具有開拓創(chuàng)新精神的專業(yè)型人才，也更需要培養(yǎng)大量工程應用型人才。所謂“應用型人才”主要是指德、智、體、美等方面全面發(fā)展的，能夠將專業(yè)知識和技能應用于所從事的專業(yè)社會實踐的高級專門人才。“應用型人才培養(yǎng)模式是以能力為中心，以培養(yǎng)技術應用型專門人才為目標的”。它更加注重的是實踐性、應用性和技術性。即基礎知識比高職高專學生深厚、實踐能力比傳統(tǒng)本科生強，是本科應用型人才最本質的特征。本科應用型人才培養(yǎng)模式是根據(jù)社會、經(jīng)濟和科技發(fā)展的需要，在一定的教育思想指導下，人才培養(yǎng)目標、制度、過程等要素特定的多樣化組合方式。
二、深化完善本科教學體系改革的措施探討
人才培養(yǎng)方案制（修）訂工作對于學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標、進一步深化完善本科教學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，認真落實教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見等文件要求，不斷適應國家和社會發(fā)展需要，進一步深化教育教學改革，優(yōu)化人才培養(yǎng)過程，提高人才培養(yǎng)質量，促進學生全面發(fā)展。具體的改革措施探討如下。
1.進一步明確本專業(yè)的特點和優(yōu)勢。培養(yǎng)方案是高等學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標、開展人才培養(yǎng)工作的總體設計和實施方案，為全面貫徹教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見，以執(zhí)行最新頒布的普通高等學校本科專業(yè)設置管理規(guī)定為契機，推動我校新一輪專業(yè)建設和教學改革，以不斷適應知識經(jīng)濟、科技、社會發(fā)展對各類高素質創(chuàng)新人才的需要，根據(jù)我校教育教學改革的實際，及時總結人才培養(yǎng)經(jīng)驗，以“本科教學工程”建設工作為抓手，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)認證”，進一步更新教育觀念，深化教育教學改革，提高本科教育質量，構建和完善適合我校辦學指導思想、具有我校辦學特色的本科創(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、培養(yǎng)要求、主干學科、核心課程、主要實踐性教學環(huán)節(jié)、主要專業(yè)實驗，緊密結合近年“本科教學工程”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)適應社會發(fā)展需要，道德文化素養(yǎng)高，社會責任感強，身心健康，掌握扎實的自然科學基礎知識和必備的專業(yè)知識，具有良好的學習能力、實踐能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新意識，能在微電子器件、工藝和集成電路設計及相關的電子信息科學領域從事科學研究、產品研發(fā)、工程設計、技術管理等工作的專門技術人才。主要專業(yè)方向為微電子器件、工藝和集成電路設計。注重集成電路設計、集成電路版圖設計、微電子器件設計和MEMS設計。
2.課程設置進一步優(yōu)化。課程的設置是否合理對人才的培養(yǎng)起到了至關重要的作用，尤其是現(xiàn)今提出的對專業(yè)人才的更高要求，需要進一步優(yōu)化課程體系，合理安排課程內容。首先，在課程設置方面，當前，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。但世界范圍內微電子產業(yè)飛速發(fā)展的特點決定了高校微電子學科的教學必須緊緊跟隨產業(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，并積極進行改革創(chuàng)新。我校的微電子專業(yè)在設立初期，經(jīng)過各方專家的反復討論和論證，建立了一套統(tǒng)一的專業(yè)課程和教學大綱。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，無法設立多樣的課程體系和科目，所以目前的教學仍然是基本上按統(tǒng)一的教學大綱和教學要求組織。隨著學校辦學規(guī)模的擴大，通達微電子學院的設立，選修微電子專業(yè)課程的學生人數(shù)不斷增加，原有的教學課程體系和科目還需要進一步細化、深化、推廣。為此，在課程設置上，我們必須對已經(jīng)投入使用的培養(yǎng)方案進行分析和總結、不斷地進行修訂和完善，將整個學科的課程結構體系、到具體到每一門課程的知識體系，都進行優(yōu)化設計，以期在最短的學時內使學生掌握牢固的知識。最終使學生獲得以下幾方面的能力：掌握扎實的數(shù)學、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、半導體物理與器件物理、半導體集成電路設計和制造的基本知識，具有獨立進行微電子器件、工藝和集成電路設計的基本能力；了解電子信息類專業(yè)的一般原理和知識，受到科學實驗與科學思維的訓練，具有本學科與跨學科的科學研究與技術開發(fā)的基本能力；在綜合類實踐、實驗中具有較強的獨立設計、分析和調試系統(tǒng)的能力，能夠完成綜合性和探索性工作的能力；養(yǎng)成良好的學習習慣，對終身學習有正確認識，具有不斷學習和適應發(fā)展的能力；其次，對于理論課程的內容，針對南京郵電大學的學科特點和電子科學與工程學院的實際情況，以及本專業(yè)的特色建設，主要專業(yè)方向為微電子器件、工藝和集成電路設計。注重集成電路設計、集成電路版圖設計、微電子器件設計和MEMS設計。以能力培養(yǎng)為基礎來設計，并考慮學生畢業(yè)后從事的職業(yè)，根據(jù)工作的要求對教學中的課程進行專項的能力和綜合能力培養(yǎng)。在通識教育類課程中設置了高等數(shù)學、大學物理、物理實驗、程序設計等。專業(yè)教育類課程中設置了信號與系統(tǒng)、數(shù)字電路與邏輯設計、模擬電子技術及電工電子實驗等。這些是所有涉及到電類專業(yè)的學生都必須學習的課程。在微電子專業(yè)的專業(yè)課中安排了固體物理、半導體物理、半導體集成電路工藝、半導體器件物理、通信原理，這些課程都是基礎理論課程，是為微電子專業(yè)的學生打下基本的專業(yè)基礎。考慮到工程認證的需要，在集成電路與CAD的課程設置上，專門增加了16小時的實驗，加強學生的實驗和操作技能。在集成電路分析與設計的課程設置中，專門將模擬和數(shù)字分開，設置了各48小時的模擬集成電路分析與設計、數(shù)字集成電路分析與設計，這不同于其他院校的課程設置，應該也算是我專業(yè)的一個特色和優(yōu)勢。使學生掌握初步的集成電路設計知識，加強了學生的集成電路分析和設計的能力。除了已經(jīng)設置的32小時的VLSI設計實驗課和32小時的微電子專業(yè)實驗，還增加了32小時的工藝實驗，這也大大加強了實驗和上機比例。具體來講，已經(jīng)在建設的ASIC設計實驗室的基礎上開展了ASIC設計實驗課程的教學，并籌備建立了微電子專業(yè)實驗室，擁有了一批工作站、計算機等硬件資源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等軟件資源、學會一到兩種EDA工具的使用方法。建設微電子器件和半導體物理專業(yè)實驗課程，在廣泛調研的基礎上購置了必要的儀器設備、編寫了實驗教程、開展了半導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計實驗。掌握一定微電子實驗能力是微電子專業(yè)本科生應當具備的基本素質。在微電子專業(yè)的專業(yè)選修課中設置了VLSI版圖設計基礎、片上系統(tǒng)設計、微電子器件設計、MEMS與微系統(tǒng)設計、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計、電路設計、工藝設計等各個方面。更好地體現(xiàn)了應用型人才的培養(yǎng)方向和目標。再者，實踐課程的內容上，由于微電子專業(yè)是一個實踐性較強、實踐內容多的專業(yè)，從集成電路的生成流程來看，其實踐內容包括系統(tǒng)和電路設計、器件設計、工藝設計、版圖設計、實際流片和測試。實踐課程的設置對培養(yǎng)學生解決問題能力、判斷能力和創(chuàng)新能力極為關鍵；需要工程認證的專業(yè)的實驗實踐課程必須要達到30%以上。因此，還擬通過建立微電子專業(yè)實驗室，開設微電子和半導體測試實驗課，在培養(yǎng)學生理論知識的同時，加強實踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)既有較深理論基礎，又有一定動手能力的全面發(fā)展的學生。在實踐型環(huán)節(jié)的課程設置中，通識基礎課和學科基礎課中安排了電類學科所必須的程序設計、電裝實習、電子電路課程設計等。在專業(yè)基礎課和專業(yè)課中，設置了軟件設計、微電子課程設計等，尤其是微電子課程設計，將進行較大的改革，要求改革后設計內容都是與本專業(yè)緊密相關，全面運用到所學的專業(yè)知識。
3.師資隊伍的建設。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)教學需要，但從事集成電路設計方向的老師比較缺乏。還有，學生的個性不同，使學生在學習的興趣、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，又使學生的未來發(fā)展面臨很大挑戰(zhàn)，學生的需求隨之呈現(xiàn)多樣化。因此，多元化的培養(yǎng)規(guī)格應當成為共識。將學生的具體情況和社會需求相結合，這就要求我們必須打破現(xiàn)有的統(tǒng)一模式，根據(jù)學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，在保證打好扎實的專業(yè)基礎的前提下，設立盡可能多的適應當今社會發(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、有很強的動手操作能力和解決生產實際問題能力的教師隊伍迫在眉睫。近幾年，我學院在引進高水平的師資力量方面進行了不懈的努力，微電子專業(yè)教師的隊伍在不斷擴大，教師的專業(yè)方向也在不斷豐富，能夠勝任并有選擇性地擔任各主要方向的專業(yè)課教學。但仍然缺乏學科帶頭人，缺乏一個凝聚人心的事業(yè)平臺，學術梯隊。這就要加速建設學科帶頭人、重點骨干教師和優(yōu)秀青年教師4個層次的學術梯隊。通過培養(yǎng)和引進，形成一批整體素質高、學術實力強、結構合理、具有團結協(xié)作精神的學術梯隊，使其在學科建設中發(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，鼓勵教師到國內外高校去做訪問學者，積極參加國內外舉辦的國際會議，從而了解專業(yè)的最新發(fā)展、前沿問題，開闊眼界。
三、小結
總的來說，微電子學是發(fā)展現(xiàn)代高新技術和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的重要基礎。培養(yǎng)方案是高等學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標、根據(jù)我校教育教學改革的實際，及時總結人才培養(yǎng)經(jīng)驗，以“本科教學工程”建設工作為抓手，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)認證”，進一步更新教育觀念，深化教育教學改革，提高本科教育質量，迫在眉睫。其中需明確我校的特點和優(yōu)勢，以通信集成電路設計為主要方向，同時兼顧工藝設計與器件設計。相信通過培養(yǎng)方案、課程設置、師資等各方面的建設，一定會培養(yǎng)出高質量的微電子學領域人才，為我國的微電子工業(yè)做出貢獻。
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2007年7月4日，今天早上九點我們微電子04級全體同學在首鋼nec門口集合，在姜老師和鞠老師的帶領下跟隨首鋼nec工作人員開始了我們的參觀實習。雖然天氣炎熱，但是同學們秩序井然，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體材料、半導體集成電路制造工藝、集成電路設計、集成電路技術與應用前景和首鋼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、半導體行業(yè)的特點、工藝流程、設計流程，以及sgnec的定位與相關生產規(guī)模等情況。
ic產業(yè)是基礎產業(yè)，是其他高技術產業(yè)的基礎，具有核心的作用，而且應用廣泛，同時它也是高投入、高風險，高產出、規(guī)模化，具有戰(zhàn)略性地位的高科技產業(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)模集成電路的設計、開發(fā)、生產、銷售的半導體企業(yè)，致力于半導體集成電路制造（包括完整的生產線――晶圓制造和ic封裝）和銷售的生產廠商，是首鋼新技術產業(yè)的支柱產業(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的擴散生產線工藝技術水平是6英寸、0.35um，生產能力為月投135000片，組裝線生產能力為年產8000萬塊集成電路，其主要產品有線性電路、遙控電路、微處理器、顯示驅動電路、通用lic等，廣泛應用于計算機、程控和家電等相關領域，同時可接受客戶的foundry產品委托加工業(yè)務。公司以“協(xié)力·敬業(yè)·創(chuàng)新·領先，振興中國集成電路產業(yè)”為宗旨，以一貫生產、服務客戶為特色，是我國集成電路產業(yè)中生產體系最完整、技術水平最先進、生產規(guī)模最大的企業(yè)之一，也是我國半導體產業(yè)的標志性企業(yè)之一。
通過工作人員的詳細講解，我們一方面回顧了集成電路相關的基礎理論知識，同時也對首鋼日電的生產規(guī)模、企業(yè)文化有了一個全面而深入的了解和認識。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，生產工藝對生產環(huán)境的要求也越來越高，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路生產中的前后各道工序對生產環(huán)境要求更加苛刻，其溫度、濕度、空氣潔凈度、氣壓、靜電防護各種情況均有嚴格的控制。
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后序工藝的生產都是靠機械手完成，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格的凈化和除靜電設施，防止把污染源帶入生產線，以及靜電對器件的瞬間擊穿，保證產品的質量、性能，提高器件產品成品率。接著，我們看到了封裝生產線，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械碰撞能力增強，同時封裝把內部引線引出到外部管腳，便于連接和應用。
在sgnec后序工藝生產車間，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)，一方面是為了保護自己產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產業(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)的產品中，才能促進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、纖塵不染的設備、認真負責的工人，自始至終都能感受到企業(yè)的特色文化，細致嚴謹?shù)墓ぷ鳉夥铡⒁唤z不茍的工作態(tài)度、科學認真的工作作風。不可否認，我們大家都應該向他們學習，用他們的工作的態(tài)度與作風于我們專業(yè)基礎知識的學習中，使我們能夠適應目前集成電路人才的需求。
這次參觀，由于集成電路生產自身的限制，我們只能通過遠距離的參觀，不能進一步向技術工人請教和學習而感到遺憾，總的來說，這次活動十分圓滿。
通過本次微電子校外認識參觀實習，進一步加深了我們對微電子專業(yè)的認知和理解，回顧了基礎理論知識，激發(fā)了我們大家對微電子專業(yè)的興趣，促進了大家學習專業(yè)知識的自主能動性。同時，通過參觀學習，我們對ic芯片制造工藝的過程，有關原理以及設備有了一個感性的認識，真正做到了理論結合實際，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習態(tài)度和明確的學習目標，對我們今后的學習和就業(yè)具有重要的指導意義。
關鍵詞：數(shù)字電路；教學內容；教學手段；考核方式
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：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)基礎課，學生通過對該課程的學習，應能正確掌握數(shù)字電路的基本理論和設計方法，并具備一定的實踐應用能力。數(shù)字電路課程內容較豐富，但學時卻在不斷減少，使得學生在課堂上沒有過多的時間去理解所學知識，難以跟上教師的節(jié)奏，導致他們失去了學習的興趣。而且，隨著電子技術的迅猛發(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)的教學內容和模式已遠遠不能滿足社會的需要，因此，有必要在教學內容、教學方法和考核方式等方面做些改革和研究，探索以培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力為目標的教學新理念、新模式和新手段，以獲得更好的教學效果。
一、課程教學內容的改革
數(shù)字電路課程理論體系非常豐富，內容較多，在教學中存在的問題主要有兩方面。問題一是部分教師過分強調理論教學，對集成芯片的內部原理分析過于煩瑣，以至于忽視了芯片的外部應用和數(shù)字電路設計中不斷出現(xiàn)的新技術，導致學生疲于芯片電路原理的學習，疲于應付考試，而缺少時效性，不能將所學知識與實際應用相結合，畢業(yè)后不能適應企業(yè)的發(fā)展需求。問題二是部分教師教學體系安排不合理，過分強調開發(fā)工具的使用，而忽視基礎理論的教學，這樣使得學生對開發(fā)工具的應用操作能力較強，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，在實際教學中應體現(xiàn)課程的基礎性、系統(tǒng)性和先進性，能夠與時俱進，在教學內容的安排上，既要重視基礎知識，又要緊跟時代的發(fā)展介紹開發(fā)工具的應用。在基礎理論教學上，應該以集成電路為主線，對邏輯代數(shù)基礎、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，引入中、大、超大規(guī)模集成電路，逐步學習各類集成電路的芯片，教學中要著重強調各類電路的邏輯功能及應用。另外，要將基礎理論與EDA技術相結合，使學生熟練掌握VHDL語言，熟練使用Quartus II軟件，能夠應用EDA技術設計數(shù)字電路，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
二、采用啟發(fā)式教學
在傳統(tǒng)的課堂教學中，往往都是課堂上教師講授，課后學生做練習，課堂教學的信息量較大，學生難以接受，因此如何調動學生的學習積極性至關重要。而啟發(fā)式教學，就是以教師為主導，在教學中不斷引入實例，增強課堂上與學生的互動性，充分調動學生的主動性和創(chuàng)造性，引導學生能夠舉一反三，培養(yǎng)學生的自學能力和創(chuàng)新能力。
三、采用對比法介紹相關內容
在數(shù)字電路中，很多知識模塊是相關的。例如，在介紹時序電路的設計時，可與組合電路的設計做對比。時序電路是在組合電路的基礎上增加了記憶元件-觸發(fā)器，因此兩者的設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)之間的關系，因此對應的表稱為狀態(tài)轉換表；然后需要寫出關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，優(yōu)化教學手段
目前，數(shù)字電路的課堂教學多采用課件，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，這樣雖然教學速度變快，但是學生難以與教師保持同步，很難做到互動，無法提高教學質量。因此，在課堂教學中應以“翻轉課堂”為核心，以學校的網(wǎng)絡教學平臺為依托，建設數(shù)字電路課程教學資源，包括課程介紹、教學大綱、教學課件、試題庫、在線測試[1]、錄制教學微視頻等內容，完善課程教學資源網(wǎng)站，使得學生在課堂教學的基礎上能夠借助于網(wǎng)絡和多媒體技術完成課程基礎知識的學習。在課堂教學中，教師可以針對不同的內容采用不同的教學方式。對知識性較強的章節(jié)可采用課件教學，如用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)；對內容淺顯的章節(jié)可以通過老師的指導，及與同學之間的交流，協(xié)助其完成知識的內化，如門電路內容；對于一些難點，可采用板書與課件相結合的方式，如異步時序電路的分析與設計、脈沖電路的分析與設計。
五、加強與完善實踐環(huán)節(jié)
數(shù)字電路作為一門電子技術課程，具有很強的實踐性，必須有相應的實踐環(huán)節(jié)配合，進而加深學生對理論知識的理解，并能具體應用到實際生活中。因此，實踐教學是數(shù)字電路教學中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。在實驗課教學中，實驗電路題目的設置要與課堂理論知識相對應，實驗課進度要配合理論課的教學，讓學生做實驗時能夠有的放矢。首先以驗證性實驗為基礎，讓學生熟悉實驗儀器的操作，加深對數(shù)字電路集成芯片的認識，掌握如何解決實際問題；然后側重于綜合設計性實驗，包括用譯碼器及數(shù)據(jù)選擇器設計任意形式的組合電路，用觸發(fā)器設計同步及異步時序電路，用集成計數(shù)器芯片設計電子秒表，基于譯碼器和計數(shù)器設計八路彩燈控制器，基于A/D和D/A轉換器設計簡易的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。另外，學生可以選做部分實驗，在開學初就發(fā)給學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)教學進度完成實驗電路的設計、調試等工作。還有部分實驗，學生需要在EDA實驗箱上完成，這樣大大增加了學生的興趣，提高了學生學習的自主性。在課程設計環(huán)節(jié)，設置每人一題，在期中就安排課設題目。因為實驗課教學往往是針對某一個或幾個知識點，具有局限性，恰巧課程設計環(huán)節(jié)可以彌補這個不足。課程設計題目的選擇應具有一定的應用背景，與實際生活緊密聯(lián)系，例如設計電風扇控制電路、酒店客房控制電路、彩燈控制電路、音量控制電路、全自動洗衣機控制電路等。在課堂教學中不斷啟發(fā)學生如何設計相應電路，用仿真軟件Multisim設計、調試電路，最終在面包板上實現(xiàn)電路的功能。在整個課設過程中，學生的興趣在不斷提升，同時也培養(yǎng)了學生在“工程”設計、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)的應試教育模式，只是以期末考試成績作為評定學生的依據(jù)，導致教師僅為了提高及格率安排教學，而不注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；反過來，學生僅為了考試及格而學，而不注重自身能力的提高。這種考核方式嚴重背離了高等學校教學的目標，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生對基礎知識和電路原理及應用的掌握程度，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)的教學中，首先在課堂上提出綜合設計性實驗和課程設計的題目，學生在課間可以自由組合，提出電路設計的思路，再由教師引導學生思考各方案的利弊及改進方法，給出綜合能力測試的成績，最后以實際教學證明這種方法能夠大大調動學生的積極性，促使學生踴躍發(fā)言，開闊思路，提升能力。
七、與留學生交流，互通有無
數(shù)字電路課程的教學對象除了國內學生，還包括來自多個國家的留學生，這些留學生性格迥異，學習能力也不同。在課堂教學中應采用自愿的原則，國內學生及留學生可以到對方課堂上學習、交流。由于學校國內學生和留學生教學進度不一樣，而且國內學生基礎知識要扎實一些，因此教師可以安排部分優(yōu)秀的國內學生作為助教，到留學生課堂聽課、指導實驗和課程設計。實踐證明這種交互的教學方式非常有效，學生進一步掌握了數(shù)字電路課程的基本理論和應用，提高了英語水平，促進了不同國家間學生的文化交流。通過近幾年的教學改革與實踐，不斷完善多種教學手段，改革教學內容和考核方式，使得課堂教學質量得到提高，學生的學習興趣得到提升。在今后的教學中，還要與時俱進，緊隨數(shù)字電路發(fā)展的潮流，緊跟科技發(fā)展的前沿，不斷改革教學方法與手段，培養(yǎng)高素質的應用型創(chuàng)新人才。
參考文獻：
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[3]王帥.數(shù)字電路設計課程教學改革研究[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）
關鍵詞：高職教育；項目化教學；形成性考核
作者簡介：張麗（1981-），女，江蘇南通人，南通農業(yè)職業(yè)技術學院機電系，講師。（江蘇 南通 226007）
中圖分類號：642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0051-02
“數(shù)字電路與邏輯設計”是機電專業(yè)中的一門專業(yè)基礎課，它的特點是邏輯性、實踐操作性強。它的先導課程有“電路分析”、“模擬電子技術”和“protel99SE”，后續(xù)課程有“單片機技術”、“家電原理”和“電子測量技術”，在整個學科體系中起著承前啟后的重要作用。
一、“數(shù)字電路與邏輯設計”課程設計的理念
以職業(yè)能力培養(yǎng)為出發(fā)點，應遵循“手腦并用”、“做學合一”、“理論與實際并行”、“知識與技能并重”的教學原則，突出以“能力為本位”的課程模式，以應用和就業(yè)為導向，以培養(yǎng)職業(yè)技能為目的。以學生為主體，教師為主導，才能充分發(fā)揮學生的自主學習積極性。把握學生的認知過程和接受能力的規(guī)律，注重對學生創(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，重點提升學生運用知識的能力，使之養(yǎng)成良好的學習習慣，把握行為引導法促進學生能力提升的發(fā)展性教育理念。
二、高職教育及高職學生的特點
高職學生的特點是基礎知識薄弱、理論學習困難、學習情緒化、對感興趣的事物接受能力強。
高職教育的特點是面向崗位群，機電專業(yè)面向的崗位主要有：
生產現(xiàn)場操作及維修崗位：要求具有機電產品生產現(xiàn)場的工藝實施能力；機電工具設備的使用與操作能力；對機電產品進行裝配、檢測與調試的能力；要求儀表的使用、計算機測試、系統(tǒng)分析或產品故障分析的技術能力要強。
機電產品、設備安裝及調試崗位：能夠對機電設備進行安裝、調試、運行管理與設備維護，并能對一般控制系統(tǒng)進行維護與改造。
機電產品、設備技術管理及服務崗位：要求技術管理人員具備看懂機械圖紙和電氣圖紙的能力；具有機電一體化設備的使用、維護、管理能力，具有一定的生產管理、技術管理等知識。機電設備銷售與售后服務技術人員具有機電設備的原理、裝配工藝等知識，具有機電設備的檢測與維修能力。
三、“數(shù)字電路與邏輯設計”項目化教學的必要性
傳統(tǒng)的教學法是從知識點的掌握到電路的分析再到電路的設計，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，忽視了學生積極性、主動性的發(fā)揮，實踐以模仿為主，突出技能性訓練，缺少設計性、創(chuàng)新性，教學效果不是很理想。
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：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；能畫出所設計的數(shù)字邏輯集成電路的電原理圖，能列出所設計的電路的元器件清單，會撰寫所設計電路的測試說明。
根據(jù)課程的職業(yè)能力要求確定課程的知識目標：掌握邏輯代數(shù)基礎知識；了解集成邏輯門電路內部構造；掌握組合、時序邏輯電路的分析設計；理解觸發(fā)器的工作特性；掌握脈沖波形的產生和整形；A/D及D/A轉換。
在此基礎上采用項目教學法，它是從實際問題出發(fā)來講電路的構造、元器件的選擇，再到知識的運用，由整體到局部，自上而下，宏觀把握，以學生為中心，以項目為中心，以實際經(jīng)驗為中心，緊緊圍繞工作任務完成的需要來選擇和組織課程內容，突出工作任務與知識的聯(lián)系，讓學生在職業(yè)實踐活動的基礎上掌握知識，增強課程內容與崗位職業(yè)能力要求的相關性，大大提高了學生的就業(yè)能力。
四、“數(shù)字電路與邏輯設計”課程設計思路
為落實以培養(yǎng)學生職業(yè)能力為目標的課程實施，給出課程總體設計思路：堅持以高職教育培養(yǎng)目標為依據(jù)，遵循“以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，以“掌握概念、強化應用、培養(yǎng)技能”為重點，力圖做到“精選內容、降低理論、加強基礎、突出應用”。
課程設計以電子產品的制作為載體，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準中的教學內容為依據(jù)，既與數(shù)字電路知識緊密結合，又能夠充分體現(xiàn)當前的工程實際情況，同時具有一定的創(chuàng)新空間，學生可以運用學過的知識進行創(chuàng)造發(fā)揮。
通過任務引領的項目活動將必備的知識、技能、行為、態(tài)度內化融合，使學生具備本專業(yè)的高素質勞動者和高級技術應用人才所必須的數(shù)字集成電路設計、制作與測試的基本知識和基本技能，同時培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)、團結協(xié)作的職業(yè)精神。
五、“數(shù)字電路與邏輯設計”教學內容的設計
該課程的總體目標：使學生具備本專業(yè)的高素質勞動者和高級技術應用型人才所必需的電子設計基本知識，具備靈活運用常用數(shù)字集成電路實現(xiàn)邏輯功能的基本技能；為學生全面掌握電子設計技術和技能，提高綜合素質，增強職業(yè)變化的適應能力和繼續(xù)學習能力打下一定基礎；通過問題的解決，培養(yǎng)學生團結協(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)總體目標確定該項目的知識目標、技能目標、素質目標。
知識目標：掌握編譯碼器知識、觸發(fā)器知識、計數(shù)器知識、脈沖波形的產生和整形知識、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器知識、復習邏輯代數(shù)知識。
技能目標：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；運用仿真軟件畫仿真圖；具備查閱集成芯片產品手冊的能力。
素質目標：培養(yǎng)耐心細致的工作態(tài)度，培養(yǎng)嚴謹扎實的工作作風，培養(yǎng)學生競爭與合作意識。
2.教學內容的序化
（1）任務下達。將項目分解為五個子任務：譯碼電路的設計與制作、搶答電路的設計與制作、倒計時電路的設計與制作、聲響電路的設計與制作、控制電路的設計與制作。
以子任務搶答電路設計與制作為例。知識目標：學習掌握二進制編碼器、二進制優(yōu)先編碼器、BCD編碼器、BCD優(yōu)先編碼器。能力目標：掌握編碼器功能、選擇連接及使用、運用仿真軟件畫仿真圖、具備查閱集成芯片產品手冊的職業(yè)能力。素質目標：培養(yǎng)耐心細致的工作態(tài)度、嚴謹扎實的工作作風、競爭與合作的意識。
對該子任務進行分析：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，對該任務進行仿真后下達任務卡。
（2）資訊。讓學生回顧以往解決相關問題的方法，給出用門電路實現(xiàn)的方法；讓學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。
教學重點：二進制編碼器與優(yōu)先編碼器的異同點。教學難點：編碼器的使用。對芯片進行測試后進行芯片用法分析。
（3）計劃決策。通過類似電路分析，啟發(fā)學生思路；引導學生討論該任務中編碼器的選型，分析采用二進制編碼器設計的缺陷；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；深入各小組聽取學生決策意見；根據(jù)任務要求，各小組討論出任務實施方案，設計出系統(tǒng)框圖，指導老師確認方案的可行性。
（4）任務實施。任務的實施過程主要以學生為主體，學生三人一組，將學習能力較好、中等、較弱的學生合理分配到各組，教師指導、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）；抽取設計較佳和較差電路進行點評；教師給出優(yōu)化電路，要求學生課后進行分析。
3.教學手段、方法
項目二的教學方法：基于問題教學法 （從實際問題搶答競賽出發(fā)）；基于興趣的教學法 （向學生進行任務的虛擬仿真flash演示）；理論實踐二位一體教學法 （編碼器功能知識的掌握與電路搭建）；可視化教學法（芯片功能的測試將傳統(tǒng)測試方法與專用的數(shù)字芯片測試儀結合）；小組討論法（3人分組）；啟發(fā)式教學法（任務分析部分）；類比教學法（編碼概念引入部分）；探究法（任務實施過程中）。
本門課程教學手段、方法：任務驅動法、行為導向項目教學法；工學結合，現(xiàn)場教學法（項目中每個任務的綜合）；傳統(tǒng)教學手段（講解法、示范法、模仿法、練習法）；多媒體教學手段（PPT課件、flash仿真、網(wǎng)絡教學及互動平臺）。
六、“數(shù)字電路與邏輯設計”考核評價方式
建立終結性評價和過程性評價相結合的評價方式。終結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%，學習檔案占30%，小組評價和自我評價各占15%。
七、總結
以職業(yè)崗位活動調研為前提進行職業(yè)能力需求分析；以職業(yè)能力需求分析為導向確定課程職業(yè)能力目標；根據(jù)職業(yè)能力目標的需求確定知識目標；根據(jù)崗位工作過程和認識規(guī)律構建教學模塊；以職業(yè)能力訓練項目作為課程目標和教學內容的載體；以真實的職業(yè)活動實例作為訓練素材；通過項目教學真正實現(xiàn)“教、學、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：
[1]胡錦.數(shù)字電路與邏輯設計[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002.
關鍵詞：數(shù)字電路教學方法教學目標教學要求
“數(shù)字電子技術”是高職高專電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程,是一門理論性和實踐性都較強的課程。它的任務是通過學習數(shù)字電路的基本概念、基本原理和基本技能使學生在數(shù)字電路方面具有一定的理論水平和實踐技能,它是《微機原理與應用》、《單片機原理與應用》和《PLC原理與應用》等主要專業(yè)課程必不可少的基礎知識。該課程對于學好后繼專業(yè)課程以及提高學生的工程實踐能力都有著極其重要的作用。
1立足于教學目標，展開教學
1.1知識目標
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成、原理與應用；掌握常用的中小規(guī)模集成電路功能。
1.2能力目標
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，使學生學會在實際應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用電路的能力。增強電路分析的內容，弱化電路設計。傳統(tǒng)數(shù)字電路教學往往注重電路設計內容的教學，好像只有電路設計的能力，才能代表水平，而電路分析代表技能，是低技術的。不過技能卻正符合了高職高專的教學目標，所以在教學過程中，應注重電路分析方法的教學，讓學生學會分析較復雜電路，能修改已有電路服務于自己的設計目標。
具有邏輯分析問題與解決問題的方法。隨著數(shù)字技術的廣泛普及,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,應用越來越廣泛。因此如何在有限的時間內使學生扎實掌握數(shù)字電路基礎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,是教師在教學過程中需要認真思考的問題。并使學生在傳統(tǒng)的數(shù)字電路邏輯分析、邏輯設計思維訓練的基礎上進一步建立起現(xiàn)代數(shù)字電路的應用與設計思想，掌握現(xiàn)代電子技術的新技術和新器件，在專業(yè)學習中適應當代硬件技術與信息技術的發(fā)展，為走向實際工作崗位打下堅實的基礎，為拓寬就業(yè)市場尋求一條全新之路。
1.3思想教育目標
（1）樹立熱愛科學、實事求是的學風和創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識。（2）具有一定的自學能力和獲取新知識、新技術的基本素質。（3）提高邏輯思維能力、養(yǎng)成認真細致的工作作風。
總之，專科教學不同于本科教學,專科教學注重于學生能力和綜合素質的培養(yǎng)，教學過程中突出培養(yǎng)學生應用知識,分析解決實際問題的能力,以學生為主體,以教師為主導,以教學為主線，樹立能力培養(yǎng)目標為重中之重的思想。
2選擇合適的教材，以教學要求分層、考核形式分類的方式評價教學
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，以應用為宗旨，強調理論與實踐相結合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，便于自學，力爭做到“講，學，做”統(tǒng)一協(xié)調，重點和難點采取闡述與比喻相結合，例題與習題相結合，實例與實驗相結合，針對數(shù)字電路課程實踐性強的特點，增加了與教材相應的實踐環(huán)節(jié)教學內容。
針對數(shù)字電路教學過程中存在教學內容與學時數(shù)的矛盾，根據(jù)國家教委課程指導委員會的提議:EDA技術是電子技術類課程教學改革的重要方向。我校及時修訂課程大綱、調整教學內容。把EDA技術和PLD器件納入教學計劃。將教學內容分為數(shù)字邏輯基礎、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生與整形五大模塊。
2.2教學要求分層
教學要求分為五個層次A．知道、了解。學生對教學內容有感性的、初步的認識或只要能識別它B．領會、理解。學生對概念、規(guī)律、基本操作等有理性的認識，即能自述、解釋和舉例說明，并在教師的指導下能順利地完成基本操作C．掌握、運用。學生在理解教學內容后，通過練習，形成技能；運用概念、方法、規(guī)則進行常規(guī)運算求解、論述和簡單運用、自主操作等D．熟練掌握、靈活運用。學生能綜合運用某個知識解決問題，綜合運用某項技能進行熟練操作或小規(guī)模技術設計等，從而形成某種能力E．思想素質的提高。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”教學法,即旨在通過學生自學、討論、答辯、考查四個階段,培養(yǎng)學生的自學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：通過學生動手操作來考核；答辯：教師出題或學生自擬題，經(jīng)一段時間的實踐，學生以報告形式完成答卷并根據(jù)需要答辯；社會化考核：參加由國家有權部門認定的考試考核機構或組織進行的考試考核；社會評判：由社會評定結果如實習鑒定等。
通過多種考核形式達到綜合評價學生的效果。
3采取傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學手段結合方式，運用實例靈活教學
3.1傳統(tǒng)和現(xiàn)代化教學手段相結合
教學課件是教材內容的提升和精煉,是將教材中的概念、定律及應用內容轉化為形象逼真的映像展示給學生。多媒體教學進入課堂是對傳統(tǒng)教學方法的改革,它是教學過程的一個有力工具,但決不能成為課堂教學的主宰,過于詳細的課件使學生上課注意力不集中,一些學生覺得課程內容包含在課件中,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,教學中教師盯著顯示器,學生盯著大屏幕,這樣的教學情景很難調動教學氣氛、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。只有將多媒體教學方法和傳統(tǒng)教學方法有機的結合起來,相互補充,并在教學實踐中不斷完善,才能取得完美的效果。
EDA是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation)的英文縮寫,將EDA技術引入數(shù)字電路課程教學,可以使教師在講述理論的同時,利用EDA技術軟件進行仿真、演示,使學生消除“抽象感”,增加學習的興趣。使課堂教學更生動、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運用實例靈活教學
數(shù)字電路的授課可以結合生活中的應用舉例,如目前多媒體PC機里的顯示卡、聲卡是用數(shù)電中的數(shù)——模(D/A)轉換實現(xiàn)圖像顯示和聲音播放的;制造業(yè)中的數(shù)控機床,交通信號燈的轉向時間顯示,家電產品中的CD、VCD、DVD等也都應用了數(shù)電技術。通過這些實例的介紹,可以使學生真正了解數(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,改變以教師為主導的教育模式,充分發(fā)揮實驗教學的作用,使之成為引導學生從實踐來獲取和應用理論知識的主要渠道,在完成驗證性實驗的基礎上，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，使學生在由簡到繁的設計過程中了解設計工作的思路、方法，通過讓學生實際制作，使學生懂得如何進行理論和實踐相結合，加深對知識點的理解。
關鍵詞：半導體器件物理；教學改革；探索與實踐
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0222-03
一、引言
隨著全球信息化進程的加快，微電子產業(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)學生具備一定理論基礎和較強的實踐創(chuàng)新能力顯得尤為重要。《半導體器件物理》是高職院校微電子專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，主要講授的是半導體特性、PN結原理以及雙極型晶體管和MOS型晶體管的結構、工作原理、電學特性等內容，該課程教學的目的是讓學生掌握微電子學專業(yè)所用的基本器件知識，為學習集成電路工藝和設計打下理論基礎。
二、目前課程面臨的問題
1.學生的知識基礎的不足。要系統(tǒng)而深入地學習《半導體器件物理》課程，一般要求具備量子力學、固體物理及統(tǒng)計物理等前導課程的基礎知識。高職院校的學生，雖然是高中起點，但其中有很多文科畢業(yè)生，物理、數(shù)學基礎較差，缺乏現(xiàn)代物理學方面的基本概念和相關理論知識，面對《半導體器件物理》課程的學習，知識上難以順利銜接。
2.缺乏適合高職學生的教材。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，其基礎知識起點較高、數(shù)學推導繁雜，內容覆蓋太廣，不能適應高職學生的需求[1]。
3.教學模式的限制。《半導體器件物理》這門課理論性很強，通常把它定位于純理論課程，在教學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)基礎課，要求學生在掌握知識的同時學會科學的思維方法、具備開放的研究能力。但是傳統(tǒng)的教學模式對這些能力的培養(yǎng)是一個束縛。
4.教學資源的匱乏。在教學過程中為提高教學效率、增強學生興趣，強調充分應用現(xiàn)代教育技術和手段。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)絡資源很少，學生無法通過現(xiàn)代信息技術手段來實現(xiàn)自主學習。
三、課程教學改革探索與實踐
1.編寫適合高職學生的教材。基于高職學生的特點和培養(yǎng)高技能應用型人才的目標，在教學內容的選擇上應以必須、夠用為度，突出基礎性、實踐性。例如在半導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，我們將半導體器件版圖的內容滲透到教學內容中，讓學生形成基本概念，有利于和《半導體集成電路》、《集成電路版圖設計》等課程的銜接；同時引入半導體器件工藝流程，為學習《半導體制造工藝》打下基礎，課程的實踐性也得以體現(xiàn)。另外，教學過程中的數(shù)學推導盡可能簡潔或者略去，注重通過圖例闡述物理過程，避免學生的畏難情緒。
本課程的內容按照知識內在的邏輯關系，可以分為三個模塊。集成電路的設計與制造是圍繞著半導體材料特性展開的，是微電子專業(yè)課程的基礎；PN結原理是雙極型晶體管的基礎、半導體表面特性是MOS型晶體管的基礎；我們把這三塊內容確定為基礎模塊。常規(guī)的半導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)課程學習的關鍵，也是崗位職業(yè)能力的基礎。我們把這兩塊內容定為核心模塊。功率器件、太陽能電池、LED屬于新興的產品，對他們的結構原理的介紹也是有必要的，歸為拓展模塊。教學過程中要夯實基礎（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，全面培養(yǎng)學生的職業(yè)能力。基于上述教學內容選擇及組織形式，在多年教學實踐的基礎上，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)學表達簡潔、理論聯(lián)系實際、內容夠用即可的校本教材。通過試用學生反映較好，為教學工作帶來極大的便利。目前，教材《半導體器件物理》[2]已由機械工業(yè)出版社正式出版。
2.推進理實一體化教學改革。以前，教師通常將這門課當成一門理論課來上，以教師講課為主，實行的是填鴨式的灌輸教育，大部分學生對這種教學模式不感興趣。筆者以為，《半導體器件物理》這門課是理論性和實踐性并重的一門課程。在教學改革中我們將半導體實驗嵌入其中，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、得出的結論，從而提高學習積極性，增強感性認識，最終達到切實掌握知識的目標。
以PN結的正向特性——肖克萊方程為例，肖克萊方程的引入是個難點，完整的推導至少需要一個課時，作為高職院的學生來說，能聽懂的是少數(shù)。現(xiàn)在我們講完正向導通的物理過程之后，運用半導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）并進行對照，通過對比發(fā)現(xiàn)差異，然后介紹閾值電壓及其產生機理。這樣既避開了煩瑣的數(shù)學推導，又使得閾值電壓的概念能夠牢固的掌握。
目前課程運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.采用多元化教學方法。為了幫助克服學生學習“半導體器件物理”課程理論性較強和抽象難懂的困難，我們在實際的教學過程中，多采用啟發(fā)式和討論式教學，將理論學習和實踐練有機結合起來，增強學生創(chuàng)新思維和參與意識。在課堂教學中，采用啟發(fā)式教學，注重師生互動，改變以往的灌輸教育，使學生真正參與進來，加強他們學習的主動性，提高教學效率。采用討論式教學可以使學生在學習中由被動變?yōu)橹鲃印Ｔ谡n堂上教師提出一些問題，讓學生自己查閱相關文獻尋找解決的辦法。然后就該問題組織學生展開討論。例如MOS管柵電極兩邊出現(xiàn)電場峰值，會降低擊穿電壓，應當怎么改善？在討論過程中教師總結和點評時，要指出為什么對，為什么錯[3]。在教學過程中，課程組設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)了學生的學習熱情，加深了學生對理論知識的深刻理解。
4.將版圖設計軟件引入教學。Cadence virtuoso是一款功能強大的版圖設計軟件，運用cadence配套的specture仿真工具，也可以對半導體器件進行仿真分析，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)下進行量化分析。
圖1是標準NMOS器件的特性曲線仿真結果，寬長比為1μm∶1μm；改變其寬長比為1μm∶10μm，特性曲線仿真結果如圖2。通過對比讓學生理解半導體器件結構參數(shù)的改變將造成電學特性的變化，掌握如何合理選擇參數(shù)的方法。在教學過程中利用版圖設計軟件來進行仿真，增強了學生的感性認識，有助于學生的對理論知識的理解。同時讓學生初步接觸專業(yè)軟件，為后續(xù)的《集成電路版圖設計技術》等課程打下基礎。
5.建立課程網(wǎng)站。目前，課程已建立了網(wǎng)站，將課程信息、教學內容、多媒體課件、課外習題及答案等材料上網(wǎng)。課程網(wǎng)站的設立共享了教學內容，指導學生學習方法，方便學生自主學習。
四、總結與展望
在《半導體器件物理》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生的教材，推進理實一體化的教學模式，在教學過程中恰當?shù)倪\用啟發(fā)、討論等教學方法、制作直觀、動態(tài)的PPT輔助教學，收到了良好的教學效果，學生在學習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，學習成績獲得一定的提高，后續(xù)課程的老師反映學生對基本概念的掌握更為扎實，教學改革獲得了初步成效。
目前已建立了《半導體器件物理》課程網(wǎng)站，但是缺乏互動。下一步的設想是：利用學校的Kingosoft高校網(wǎng)絡教學平臺，創(chuàng)建了《半導體器件物理》教學網(wǎng)站，開展網(wǎng)絡化教學。要設立多媒體課件、課程錄像、網(wǎng)絡資源、交流論壇、課程信息、課外習題、習題解答等欄目，積極拓展學生的學習空間，加強學生之間、教生之間的交流，以期方便不同理論基礎的學生進行學習，提高學生的自主學習能力，進一步調動了學習的主觀能動性。
參考文獻：
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[3]李琦，趙秋明，段吉海.“半導體器件物理”的教學探討[J].南京：電子電氣教學學報，2011，（2）.
關鍵詞：技能訓練；教與學；實踐
中圖分類號：G648 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2013）10-0274-01
1.實踐技能訓練
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教學內容，在教學中及時引用新設備，新工藝，新技術等知識內容。設制合理的實驗課題，使學生通過實驗課進一步熟悉課堂教學內容，通過作具體的實驗內容，掌握相關的技能，讓學生全面學習和掌握各種實驗技術和測試技術，掌握電工電子技術中較成熟的，較前沿的在工程實踐中較為廣泛應用的各種器件的基本功能和使用方法，通過實驗課程，使學生具備借助于各種設備儀器進行綜合實驗，測試和設計的能力。
對于實驗內容教材已正式出版。在新系列教材中，舍棄了過時陳舊的內容，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；引入新的內容，如集成運放的各種應用、電流型運算放大器和跨導型運算放大器的應用、復雜的大規(guī)模集成可編程邏輯器件CPLD和FPGA的應用等。增加了電子線路軟件仿真的內容，使硬件軟件相結合，豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的簡單設計性和綜合設計性實驗內容，并注意教學內容的多樣性，滿足不同程度學生學習的需要。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束后對電路綜合實驗獨立設課，學生經(jīng)過電路課程的學習和電路課內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，就有可能綜合運用學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，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，我們只提實驗目的，內容和要求。實驗線路主要由學生課外根據(jù)已掌握的知識去尋找參考資料自主完成。教師的主要職責是指引學生合理選取、擇優(yōu)組合已掌握的理論知識，指導，啟發(fā)學生把注意集中于解決問題上， 培養(yǎng)學生獨立分析問題解決問題的能力。這樣也擴展了課堂的教學時間，保證在有限的時間內，多學專業(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)學基礎科目的課時，至于在專業(yè)課中需要用到的基礎知識！則是現(xiàn)用現(xiàn)補。打破知識體系，以必須夠用為度，體現(xiàn)了數(shù)學是為電子專業(yè)課的服務。專業(yè)上需要什么數(shù)學中就教什么，壓縮了基礎理論知識。
2.注重實踐技能訓練
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教學內容，在教學中及時引用新設備，新工藝，新技術等知識內容。設制合理的實驗課題，使學生通過實驗課進一步熟悉課堂教學內容，通過作具體的實驗內容，掌握相關的技能，讓學生全面學習和掌握各種實驗技術和測試技術，掌握電工電子技術中較成熟的，較前沿的在工程實踐中較為廣泛應用的各種器件的基本功能和使用方法，通過實驗課程，使學生具備借助于各種設備儀器進行綜合實驗，測試和設計的能力。
對于實驗內容教材已正式出版。在新系列教材中，舍棄了過時陳舊的內容，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；引入新的內容，如集成運放的各種應用、電流型運算放大器和跨導型運算放大器的應用、復雜的大規(guī)模集成可編程邏輯器件CPLD和FPGA的應用等。增加了電子線路軟件仿真的內容，使硬件軟件相結合，豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的簡單設計性和綜合設計性實驗內容，并注意教學內容的多樣性，滿足不同程度學生學習的需要。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束后對電路綜合實驗獨立設課，學生經(jīng)過電路課程的學習和電路課內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，就有可能綜合運用學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，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，我們只提實驗目的，內容和要求。實驗線路主要由學生課外根據(jù)已掌握的知識去尋找參考資料自主完成。教師的主要職責是指引學生合理選取、擇優(yōu)組合已掌握的理論知識，指導，啟發(fā)學生把注意集中于解決問題上， 培養(yǎng)學生獨立分析問題解決問題的能力。這樣也擴展了課堂的教學時間，保證在有限的時間內，多學專業(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)學基礎科目的課時，至于在專業(yè)課中需要用到的基礎知識！則是現(xiàn)用現(xiàn)補。打破知識體系，以必須夠用為度，體現(xiàn)了數(shù)學是為電子專業(yè)課的服務。專業(yè)上需要什么數(shù)學中就教什么，壓縮了基礎理論知識。
總之，本著突出中職教育特色、電子專業(yè)特色，使電工電子教學盡量跟得上電子技術的迅速發(fā)展，多給學生創(chuàng)造觀察、實踐、分析、猜想、歸納的機會。能為社會提供真正用得上的應用型技術人才，我們將在電工電子教學實踐的路上繼續(xù)探索。
參考文獻
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[2] 楊 佳，劉 欣.模塊化教學的應用設計與實踐，山東工業(yè)大學學報社會科學版.
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[關鍵詞]計算機工程 集成電路 無線網(wǎng)絡
中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）31-0298-01
隨著現(xiàn)代科學技術的日益發(fā)展，越來越多的項目都需依靠計算機工程來開發(fā)、運用和完成。在飛速發(fā)展的21世紀，計算機工程所研究的內容包羅萬象，其專業(yè)學科更是相當廣泛。因此，計算機工程專業(yè)沒有一個完全限定的范圍。就目前而言，計算機工程專業(yè)主要包括：軟件工程、編程原理、數(shù)據(jù)結構與算法、網(wǎng)絡編程、微處理器和接口、軟件技術與工具開發(fā)、算法設計與分析、軟件系統(tǒng)架構。另外，計算機工程和電子工程密不可分，所以部分的電子工程專業(yè)也納入計算機工程學的研究范圍。
電子計算機工程是一個主要以電機工程學和計算機科學的部分交叉領域為內容的工程學，它的主要任務是設計及實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的處理。計算機工程師通常受過專業(yè)的電子工程（或其他與計算機工程有關的電機工程學分支）、軟件設計和軟硬件集成綜合技能的培訓。工程師的主要課程有電學、系統(tǒng)分析、統(tǒng)計、模擬和數(shù)字電路、電子計算機輔助作圖（CAD）、微處理機和微控制器、微波技術、光學技術、機械加工、數(shù)據(jù)通訊、計算機網(wǎng)絡和技術報告寫作等。基礎知識包括數(shù)學、物理、計算機，邏輯思維、創(chuàng)造性思維、人際交流能力等。
計算機工程師的工作涉及很多計算機的硬件和軟件方面的內容，其關注范圍包括微處理器、個人電腦、超級計算機和電路設計（特別是集成電路的設計）等。計算機工程并不僅僅關注計算機系統(tǒng)本身的工作，還致力于多個計算機組成更大規(guī)模的分布式系統(tǒng)。涉及計算機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計軟件代碼和固件，此外還常常結合模擬的傳感器、混合信號集成電路的設計，以及參與操作系統(tǒng)的設計。計算機工程和機器人的研究和設計也有一定的關聯(lián)，特別是那些大量依靠數(shù)字系統(tǒng)來進行電動機、電腦輔助溝通、傳感器相關系統(tǒng)監(jiān)視、控制的機器人系統(tǒng)。
根據(jù)不同的研究、應用側重，計算機工程可以分為下面這些專業(yè)領域。
一、軟件代碼、密碼學和信息安全
主條目：信息安全
從事這一分支領域的工程師的工作包括信息的編碼、解碼，設計開發(fā)密碼技術、網(wǎng)絡安全、知識產權保護等。隨著信息化的到來，計算機系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)的安全成為一個關系到國家安全的問題，許多國家設立了專門的機構進行這一分支學科的研究。在民用領域，移動電話通信的保密也是這領域計算機工程師的工作重心之一。
二、通信和無線網(wǎng)絡
主條目：無線網(wǎng)絡
這一分支是電子學、通信技術和計算機科學的交叉領域，主要關注無線網(wǎng)絡的通信質量和效率。高質量的無線網(wǎng)絡對于軍事上的遠程控制至關重要，同時對于擴展民用便攜設備的功能也至關重要。這一領域的工作人員需要研究信號的調制、解調，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的信號理論到實際的通信產品的廣大范圍。
三、計算機編譯器和操作系統(tǒng)
主條目：編譯器和操作系統(tǒng)
這一領域主要包括計算機編譯器和操作系統(tǒng)的設計和開發(fā)。研究人員會設計更新的操作系統(tǒng)體系結構、更有的程序分析技術和提高程序可靠性。
計算科學與工程
計算科學與工程是一個較新的分支領域，和數(shù)學學科交叉較多。這一領域的工程技術人員主要考慮更優(yōu)的計算方法、建模方法。他們的理論在超大規(guī)模集成電路的設計驗證、半導體器件制造參數(shù)的確定、雷達系統(tǒng)的分析方面有著重要的應用。
四、計算機網(wǎng)絡、移動計算和分布式系統(tǒng)
主條目：計算機網(wǎng)絡和分布式計算
這個分支學科重點研究由多個計算機構成一個整體，并通過合理的方式來提高其共同工作時的效率。現(xiàn)代的科學技術研究、日常生活常常涉及大量數(shù)據(jù)的處理，這時，基于計算機網(wǎng)絡的計算機集成系統(tǒng)（計算機集群）就能發(fā)揮其高超的計算能力，這在氣象監(jiān)測預報、生物科學探索等情況應用廣泛。
五、計算機系統(tǒng)：體系結構、并行計算和可靠性
主條目：計算機體系結構和并行計算
這一領域的工程技術人員主要致力于研究提高計算機系統(tǒng)可靠程度、安全性和運算性能的方法。他們的工作可能包括設計用于多線程任務的微處理器等。他們也從事新的基礎理論、算法和計算機工具的設計開發(fā)工作。
六、計算機視覺和機器人學
主條目：計算機視覺
通過機器“觀察”外部信號的改變，并做出合適的處理，可以進一步提高計算機的能力。這一技術的前提是開發(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，并在短時間內用合適的信號來指代這些信息，然后還需要在計算機系統(tǒng)內部進行處理，最后讓類似機器人的設備做出反應。這是人們一直希望能夠實現(xiàn)的。當然，要研制出高性能的機器人，還需要強大的人類行為建模、圖像處理以及人機界面等等。
七、嵌入式系統(tǒng)
主條目：嵌入式系統(tǒng)
這一專業(yè)領域內的工程師主要從事嵌入式系統(tǒng)的設計，致力于提高其速度、可靠性和工作特能。嵌入式系統(tǒng)存在于許多日常產品，從小型的收音機到大型的航天器中都可看到它的身影。現(xiàn)代的移動設備功能日漸強大，離不開高性能的網(wǎng)絡技術和嵌入式系統(tǒng)。
八、集成電路設計、測試和計算機輔助設計
主條目：集成電路、超大規(guī)模集成電路和集成電路設計
計算機工程的集成電路分支主要包括電子學和電子系統(tǒng)的相關知識。這一領域主要致力于提高下一代超大規(guī)模集成電路及相關電子系統(tǒng)的速度、可靠性以及能源效率。 工程師利用有關的軟件算法、硬件架構技術可以實現(xiàn)集成電路的低功耗設計。
九、信號、圖像和語音處理
主條目：信號處理和圖像處理
計算機工程的信號分支主要研究、開發(fā)與人機交互相關的內容，包括語音識別和生成、醫(yī)學科技圖像、通信系統(tǒng)等。這一領域的其他工作還包括計算機視覺開發(fā)，例如人類的臉部特征識別。
現(xiàn)如今的電子信息社會，計算機技術已經(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技術，讓計算機技術更好地服務于我們的生活。
參考文獻
[1] 百度維基.
關鍵詞：3D虛擬；教學設計；氧化工藝流程
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）51-0233-02
微電子技術專業(yè)是我院最早成立的專業(yè)之一，為我國的微電子產業(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綜合實訓基地，該實訓基地占地面積約2000平方米，總投資近700萬元，為技術技能型人才的培養(yǎng)奠定基礎。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，我們仍然遇到了一些的問題：一是氧化、光刻、刻蝕等核心工序設備每臺都要50萬以上，所以實訓設備臺套數(shù)較少，學生操作訓練不足；二是集成電路制造設備存在高溫、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虛擬仿真技術完全再現(xiàn)了生產車間的設備和環(huán)境，學生可以通過鍵盤和鼠標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，相當于一個RPG游戲，課程知識融入到這個游戲中，學生玩游戲的過程就是學習的過程。通過這個工藝軟件可以幫助學生體驗生產車間的環(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設計為例介紹這個軟件在教學中的應用情況。
一、教學分析
1.教學內容分析。《集成電路制造工藝》這門課是微電子技術專業(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、工藝實訓三個教學模塊。本次課是氧化工序的工藝流程模塊，設置為2課時。
2.學情分析。授課對象是微電子技術專業(yè)高職二年級學生，他們在知識基礎、能力狀態(tài)、學習心理特征、可能存在困難等方面的情況如下：（1）知識基礎：已經(jīng)具備了一定的集成電路制造基礎知識，學過氧化原理和工藝概述，對設備的系統(tǒng)構成有一定了解。但還未接觸實際工藝流程，需要進一步學習。（2）能力狀態(tài)：對公式、流程、原理等理論內容學習起來比較吃力，但實踐操作能力較強。（3）心理特征：對學習對象有很大的選擇性，對于自己感興趣的學習內容能夠認真投入，對不感興趣的東西則“不想聽”。（4）存在困難：從往屆學生的反映看，對著文字和圖片來學習氧化工藝操作和設備運行知識，他們覺得抽象、煩瑣、枯燥，教學效果差。結果導致后面的現(xiàn)場實訓不敢動手，工藝流程操作的一次成功率較低。另外，設備內部的運行情況就算在企業(yè)現(xiàn)場也無法觀察，這是教學上的一個難點。
3.教學目標。根據(jù)教學內容和學情分析，參照國家半導體芯片制造工職業(yè)資格標準，設定本課題的知識、技能、素質三維教學目標：（1）知識目標-學生能熟記氧化工藝流程和操作方法，了解氧化設備運行情況；（2）技能目標-學生能選擇正確的氧化工藝流程并完成操作；（3）素質目標：學生具有嚴格遵守凈化室規(guī)章制度和工藝規(guī)范的意識。本次課的教學重點是：能正確完成氧化工藝操作。教學難點是：了解氧化設備運行情況。
二、策略選擇
1.項目教學法。本次課采用項目教學法，設置創(chuàng)設情境、確定任務、實施任務、考核評價、拓展提高五個教學環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)學生在學習過程中的主體地位，教師應當成為學習活動的引導者、幫助者。
2.信息化教學。為了克服傳統(tǒng)教學中工藝操作方法和設備運行情況不夠直觀、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權的集成電路制造3D虛擬車間開展教學，在每個教學環(huán)節(jié)充分運用信息化教室、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)化教學過程。
三、實施過程
課前回顧和預習：通知學生課前登陸《集成電路制造工藝》課程網(wǎng)站進行理論知識回顧，通過查看多媒體課件和化學反應動畫，知識的復習顯得快速高效。要求學生上網(wǎng)查閱相關資料，整理氧化工藝的詳細工藝流程，通過課程網(wǎng)站發(fā)給老師。教師網(wǎng)上檢查學生作業(yè)的遞交情況。
1.創(chuàng)設情境。新課的第一個環(huán)節(jié)是創(chuàng)設情境，利用信息化教室功能，學生登陸課程網(wǎng)站觀看氧化環(huán)節(jié)的視頻，初步了解更衣室、風淋室和凈化車間的情況，配合教師的提問，激發(fā)學生的學習興趣。然后教師進行集成電路制造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)境和設備，引出工藝操作這一學習主題。
2.確定任務。教師總結點評學生上傳的作業(yè)，整理出正確的氧化工藝流程，明確學習任務。
3.實施任務。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)為例介紹學習的流程：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，學生利用集成電路制造3D虛擬車間來完成學習任務，登陸軟件選擇教學模式，經(jīng)過更衣室環(huán)節(jié)后，進入凈化車間，選擇氧化區(qū)域進行練習。在練習過程中，教師指導單個工藝操作的學習方法：（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，學習操作要領；（3）進行虛擬操作，完成技能訓練；（4）如果做錯會有信息反饋，學生重新練習。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習的，其余工藝環(huán)節(jié)的所有操作訓練均可在虛擬車間完成。在練習過程中，學生可以相互討論，教師巡回指導，完成一個環(huán)節(jié)之后，學生總結操作要領，教師進行點評。這種學習方式教學內容呈現(xiàn)生動有趣，真正寓教于樂，學生學習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：比如清洗機構、氧化傳片、測試傳片的動畫，克服了設備內部運行情況在企業(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。最后一個教學環(huán)節(jié)是考核評價，學生選擇考核模式進入，完成全套工藝流程。在考核模式中系統(tǒng)會有相關問題提出，學生作答。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，最后做總結點評。
5.拓展提高。在前面實施任務過程中，學生可能把注意力集中在技能訓練上了，要求他們關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，有利于學生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。
四、效果特色
1.教學效果。通過課堂教學調查問卷發(fā)現(xiàn)，采用信息化教學的12級學生在“學會知識”、“掌握技能”、“激發(fā)興趣”三個方面的正面評價比例遠高于采用傳統(tǒng)教學的11級學生。本次課之后的實訓環(huán)節(jié)的一次成功率也得到了明顯的提高。
