時間：2022-07-25 10:46:54
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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eda技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.模擬電子技術傳統教學中的問題
將eda仿真軟件應用于模擬電子技術理論和實踐教學，提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結合的教學模式。通過仿真電路和波形顯示，加深學生對理論的理解，有效解決模擬電子技術理論概念抽象，電路分析復雜的難題。同時通過EDA技術的引入，引導學生進行基本電路的分析和設計，為實際電路的設計應用打下基礎。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化，以計算機和仿真軟件為工具，可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等，考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程，本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中，對于那些概念分析抽象、不易理解的部分，利用Multisim，教師可以構建電子電路模型進行仿真演示，通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響，具體而又生動，不僅可以加強學生對理論知識的理解，還可以激發學生的學習興趣，提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時，很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚，不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中，電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中，僅僅靠在黑板上畫圖講解，教師難講，學生難懂，費事費力效果卻不好?，F在針對這個問題，教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型，設置模型參數，觀察仿真波形。共射電路輸入信號（節點2波形）和輸出信號（節點5波形）的反相關系，并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號，c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程，直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受，電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象，教學效果事半功倍。教學過程的前期，可以在課堂上現場建立電路模型，演示如何進行仿真，讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期，隨著學生對Multisim軟件的熟悉，為了節約課堂時間，可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好，用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式，使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起，全面掌握模擬電路的基礎理論，更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統的教學過程中，實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作，但是平臺電路有限，只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路，基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗，且操作過程中平臺電路元件易損壞，不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后，不利于工科應用型人才的培養，造成學生眼高手低，進一步影響學生的就業和發展。因此，模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件，將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合，先采用軟件對實驗進行設計仿真，后平臺實驗進行實際電路搭建，既加強了學生對理論的理解，又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分，第一部分是基本電路的驗證和演示實驗，加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單，學生主要在實驗平臺上進行操作，同時以Multisim仿真為輔，對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態工作點對電路動態性能的影響，實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數改變對電路輸出波形的影響，而在虛擬仿真平臺上，可以對電路中所有涉及到靜態工作點的元件參數進行更改，進而觀察電路波形的變化，并且還可以連續改變元件參數對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計，要求學生自己分析設計一個較大規模復雜模擬電路，給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據，在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證，然后進行實際電路焊接，充分發揮學生的主體作用，調動學生對該課程學習的主動性、積極性和創造性，提高學生對模擬電路的認識分析能力和創造能力。
4.結論
本文在模擬電子技術教學中引入EDA技術，探索教學改革創新的新手段，將仿真演示融入理論教學，把平臺實驗和虛擬實驗相結合，為課程教學提供了一種新的思路和模式，達到了較好的教學效果。
作者：王冬菊 單位：安徽師范大學自動化系
關鍵詞：模擬電子技術，多媒體課件，EDA，教學網站
《電子技術》是我院機電與電子專業的一門重要的專業基礎必修課,也是較能整合新科學、新技術、新知識的一門重要的技術性綜合課程, 是與實踐聯系緊密, 培養創新能力和實施創新教育的重要課程。在課程教學中發現, 學員往往陷入繁雜而較抽象的理論中不能自拔, 在課程學習的理解上存在較大的偏差, 即不知道學什么, 怎么學, 如何做到理論應用于實踐，更談不上理論與實踐的有機結合。隨著電子時代的快速發展, 以多媒體計算機輔助教學、EDA 技術為主的現代教學方法應運而生, 正如火如荼地應用于教育教學之中,《電子技術》的教學也不例外。這些教學形式的應用是對傳統教學的挑戰, 也是對傳統教學的革新, 更是對傳統教學的繼承和發展。
1 多媒體課件在教學中的應用多媒體課件是計算機輔助教學應用最廣泛的形式之一。教學中遇到學員難以理解的概念、規律等重點知識或不便攻克的難點,利用多媒體技術的優勢，通過圖形、動畫、視頻、文本、聲音等方式加以表現。教師邊演示邊講解，將抽象問題形象化，復雜問題簡單化，既縮短了教學時間，又使得教學過程生動有趣、易于理解，這是傳統的教學方法所無法比擬的。論文參考。論文參考。例如講PN 結的形成過程和三極管電流分配和放大規律時, 都用到載流子的定向移動, 學員對載流子沒有感性認識。若利用動畫課件, 自由電子用黑色, 空穴用紅色, 像小蝌蚪游動, 相遇時消失表示復合運動等, 這樣既能把枯燥無味、難以理解的規律形象化, 也培養了學員的學習興趣, 提高了課堂教學效果。再如放大電路的圖解分析，一直是學員學習中的難點，教員費很大勁講解，學員還是感覺抽象，難以理解。通過動畫方式加以表現，使學員對放大電路中工作點的變化及輸入對輸出的控制過程都有了清楚的認識，花費較少的時間即可將此難點問題學懂。
2 EDA技術在教學中的應用近年來，隨著計算機技術的發展，電子設計自動化( EDA) 技術越來越成為電子業的重要開發工具，使得電子線路的設計、開發、制造過程更快更好。論文參考。EWB是90年代初推出的專用于電子線路仿真的虛擬“電子工作臺”。 它可以對模擬、數字和混合電路進行電路的性能仿真和分析。它采用圖形界面，創建電路、選用元器件和測試儀器均可直接從屏幕圖形中選取，且測試儀器的圖形與實物外型基本相似，與其它電路仿真軟件相比較，具有界面直觀，操作方便等優點。利用EWB作為電子技術課程的輔助教學手段，不僅解決了場地、設備、經費等因素的限制，避免了因誤操作而對儀器造成的損壞，而且對于某些實驗中不易觀察到的現象，也可以仿真得出。另外，通過仿真，還能加深學員對課程內容的理解，幫助他們掌握常用儀器的使用方法和測量方法，提高學習興趣，培養分析問題、解決問題的能力。
實例 工作點穩定問題
在講解工作點穩定問題時，我們只能通過原理分析溫度變化對工作點產生的影響，要從實驗中觀察此現象，就比較困難了。而在EWB中，則非常容易辦到。方法如下：
(1)輸入固定偏置電路，調節RB的參數，使Ic=1mA。方法為：
在Analysis欄中選擇Parameter Sweep（參數掃描）選項，輸入各參數如下:
元件:R1起始值:100KΩ終止值:2000KΩ
掃描類型:線性步長:10KΩ輸出節點:3
并選擇對 DC Operating Point 進行掃描 。
按下Simulate按鈕，得到集電極電壓與基極電阻之間的關系曲線。見圖1。分析可知，Ic=1mA時，Vc=9V。選取Toggle Cursors 按鈕，彈出電壓窗口，用鼠標拖動曲線上的豎條光標，并調整光標位置使Y1=9V，則對應的X1值就是Ic=1mA時的RB值，RB=1.14×103 KΩ。
關鍵詞：集成電路EDA 教學方法 拓展 培養
所謂“集成電路EDA”是通過設計、建模、仿真等手段搭建集成電路框架，優化集成電路性能的一門技術，也是一名優秀的集成電路工程師除了掌握扎實的集成電路理論基礎外，所必須掌握的集成電路設計方法。只有熟練掌握集成電路EDA技術，具備豐富的集成電路EDA設計實踐經歷，才能設計出性能優越、良品率高的集成電路芯片?？梢哉f，集成電路EDA是纖維物理學、微電子學等專業的一門非常重要的專業課程。然而，目前集成電路EDA課程的教學效果并不理想，究其根本原因在于該課程存在內容陳舊、知識點離散、概念抽象、目標不明確等不足。因此，通過課程建設和教學改革，在理論教學的模式下，理論聯系實踐、提高教學質量，改善集成電路EDA課程的教學效果是必要的。
為了提高集成電路EDA課程的教學質量，改善教學環境，為國家培養具備高質量的超大規模集成電路EDA技術的人才，筆者從本校的實際情況出發，結合眾多兄弟院校的改革經驗，針對教學過程中存在的問題，進行了課程建設目標與內容的研究。
課程建設目標的改革
拓展學科領域，激發學生自主學習興趣 本校集成電路EDA課程開設于纖維物理學專業，但是其內容包括物理、化學、電子等多個學科，教師可根據教學內容，講述多個學科領域的專業知識，尤其是不同學科領域的創新和應用，引導學生走出本專業領域，拓展學生視野，提高科技創新意識。與學生經常進行互動，啟發式和引導式地提出一些問題，讓學生課后通過資料的查找和收集，在下一次課堂中參與討論。激發學生思考問題和解決問題的興趣。這樣課內聯系課外、師生全面互動、尊重自我評價的新型教學方法可以培養學生創新精神，激勵自主學習，由被動式學習轉為主動式學習，拓寬學生的知識面。
完善平臺建設，培養學生創新實踐能力 在已有的實驗設備基礎上，打造軟件、硬件、網絡等多位一體的集成電路EDA平臺，完善集成電路EDA實驗。通過集成電路EDA平臺的實踐環節，既培養了學生的仿真設計能力，加深了對集成電路EDA知識的掌握，又使學生掌握了科學的分析問題和解決問題的方法。引導學生參加項目研發，鼓勵學生參與大學生創新創業和挑戰杯活動，以本課程的考核方式激勵學生寫出創新性論文，通過軟件仿真、實驗建模等方式設計出自己的創新性產品，利用集成電路EDA平臺驗證自己的設計，然后以項目的形式聯系企業，將產品轉化為生產力，將“產學研”一體化的理念進行實踐，培養學生創新實踐能力。
課程教學內容的改革
精選原版教材 教材是教學的主要依據，教材選取的好壞直接影響著教學質量。傳統集成電路EDA課程的教材都以中文教材為主，內容陳舊，即使是外文翻譯版教材，也由于翻譯質量及時間的原因，仍然無法跟得上集成電路的革新。因此，在教材選取時應當以一本英文原版教材為主，多本中文教材輔助。英文原版教材大多是國外資深集成電路EDA方面的專家以自己的實踐經驗和教學體會為基礎，結合集成電路EDA的相關理論來進行編寫，既有豐富的理論知識，又包含了大量的設計實例，使學生更容易地掌握集成電路EDA技術。但是只選擇外文教材，由于語言的差異，學生對外文的理解和接受仍然存在一定的問題，為了幫助學生更好地學習，需要輔助中文教材，引導學生更好地理解外文教材的真諦。
更新教學內容 著名的摩爾定律早在幾十年前就指出了當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18個月至24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這條定律指引著集成電路產業飛速的發展，集成電路EDA課程是學生掌握集成電路設計的重點課程，因此必須緊跟時展，不斷更新教學內容?，F有的集成電路EDA教材涉及集成電路新技術的內容很少，大部分都以闡述基本原理為主，致使學生無法接觸到最新的內容，影響學生在研究生面試、找工作等眾多環節的發揮。在走入工作崗位后，學生感覺工作內容與學校所學的知識嚴重脫節，需要較長的時間補充新知識，來適應新工作。為了改善這種狀況，需要以紙質教材為主，輔助電子PPT內容來進行教學。紙質教材主要提供理論知識，電子PPT緊跟集成電路的發展，隨時更新和補充教學內容，及時將目前主流的EDA技術融入課程教學中。還可以進行校企結合，把企業的專家引進來，把學校的學生推薦到企業，將課程教學和企業實際相結合，才能激發學生的學習興趣和積極性，提高教學效果。
參考文獻
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論文摘要：本文從高職教育的特點出發，闡述了傳統的電子專業基礎課教學和EDA技術教學存在的缺陷，引出如何讓高職院校的學生能夠通過實踐的方法掌握電子專業基礎課中必備的一些抽象的理論知識的問題。列舉了幾種常用的EDA軟件（protel、NI Multisim 10、MAX plusII等）的功能、特點、適用范圍，最后，通過具體的應用實例提出高職教育中EDA教學與電子專業基礎課的相互滲透的方法，使得二者有機結合，達到更好的教學效果。
引言
職業技術學院以培養適應社會各層面需求的、與時代相適應的、具有綜合能力和全面素質的、直接在生產第一線服務的應用型人才為根本任務。一貫以來培養目標是以專業技術知識為基礎，以實踐為核心，注重理論聯系實際，培養學生創新能力。讓學生掌握一門扎實的專業基礎知識和技能，使學生有較強的知識轉化能力。
1.傳統的專業基礎課教學存在的主要問題
電子類職業學校的專業課都開設了專業基礎課，這些專業基礎課涉及的知識面廣，基本概念、基本原理、分析方法多，因此學生在學習中，總是覺得很吃力，學完之后，又不知道如何運用知識。問題的癥結是學生剛剛接觸專業的知識，沒有基礎，而且傳統的教學用單一的方法從理論上闡述，學生學起來感到抽象，難以理解和掌握，所以學生難以學好專業課。但專業基礎課學好后，對學生的后續專業課的學習起著至關重要的作用。高等職業院校的電子專業基礎理論課具有入門難、邏輯思維能力要求高的特點，比如《電工技術基礎》的公式多、定理多、計算量大，《電子技術基礎》概念多，單元電路分析計算難，電子專業基礎課理論性，實踐性強，與學生在高中學習的基礎知識聯系不多，每次課的新知識多，信息量大，抽象且枯燥無味，往往學生進入專業基礎課的學習都會感到難以適應，久而久之導致惡性循環，以至于失去學習專業課的興趣和信心。
2.傳統的EDA課程教學存在的主要問題
隨著EDA技術的普及，職業技術學院也相繼開設了相關的課程比如《EDA電子設計自動化》，《Protel電路設計》，《可編程控制技術》等，涉及的主要軟件有NI Multisim 10、protel99se、MAX plusII等等。NI Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。NI Multisim 10是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。
NI Multisim 10的元器件庫提供數千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數可以從生產廠商的產品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設計中使用。PROTEL是PORTEL公司（后更名為Altium）推出的EDA軟件，是電子設計者的首選軟件，在電子行業的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是個完整的板級全方位電子設計系統，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印制電路板設計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務器）體系結構，同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現高密度PCB的100%布通率，它較早就在國內開始使用，在國內的普及率也最高，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。轉貼于 Max+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD開發集成環境，Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，在Max+plusⅡ上可以完成設計輸入、元件適配、時序仿真和功能仿真、編程下載整個流程，它提供了一種與結構無關的設計環境，是設計者能方便地進行設計輸入、快速處理和器件編程。但是，一般這些課程會被安排在專業基礎課學習完畢以后，在第三或第四學期，學生在學習到這些仿真軟件時往往已經忘卻了許多重要的基本知識。除此以外，傳統的教學方法在EDA應用軟件的教學中只注重命令的介紹，或者說強調命令的操作步驟，而不重視命令以外的東西。由于教師本身的學業水平及其素質問題，功能性教學方法被廣泛采用。采用這種方法學生不可能在教學規定的時間內宏觀地、整體地去把握事物的內涵，所學的知識缺乏連貫性，獨立操作軟件的水平不高，只能簡單模仿和死記硬背。同時該方法往往是以教師為中心，課堂上教師講得多，學生參與少，不能適應培養高技能人才的需要。
3.改革的主要思路
傳統的電子專業基礎課教學和EDA技術教學存在明顯的缺陷。在具體實施過程中教師應積極參加教研教改項目，以教改促進課程教學整體質量的提高。比如，在專業基礎課的教學中不能照搬傳統的一套教學方法，從數學推導或理論分析來得到相關的結論。一方面，應該借助電子仿真軟件EDA開展教學，直觀的形象顯示有助于培養學生的觀察能力和分析問題的能力，有助于教學重點和難點的講解，可培養學生的學習興趣，激發學習動機。另一方面結合其它課程設計的方法來提高EDA軟件的使用，如《電路基礎》、《數字電路》、《模擬電路》、《高頻電子線路》等課程的設計以前都是手工完成設計部分的工作，現在都安排在EDA技術中心利用EDA軟件來完成。通過大量實際訓練，使學生掌握EDA在本專業各項設計與電路制作中的應用。在接觸各種實際的和模擬的設計電路課題的過程中，提高分析、解決問題的能力。最后，推廣職業認證考試高職教育應該依照國家職業分類標準及對學生就業有實際幫助的相關職業證書的要求，
調整教學內容和課程體系，把職業資格證書涉及的相關課程納入教學計劃之中，將證書考試大綱與專業教學大綱相銜接，創新人才培養模式，強化學生技能訓練，使學生在獲得學歷證書的同時，順利獲得相應的職業資格證書，增強學生就業競爭能力。通過比賽提高學生的學習積極性，促進課程改革建設的深入。
結束語
實踐證明，職業技術學院的專業基礎課程和EDA教學方式的改革是勢在必行的，只有通過改革才能把這兩門課程教學實施得更好，才能達到高職高專院校培養適應社會各層面需求的、與時代相適應的、具有綜合能力和全面素質的、直接在生產第一線服務的應用型人才的目標。當然，筆者提出的把兩種課程糅合在一起貫穿執行的教學方式還不夠細致和完善，這當中還存在很多方面的問題需要在以后的教學環節去檢驗和解決。
參考文獻
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關鍵詞：EDA；實踐教學改革；應用型人才培養；創新能力
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）28-0052-03
一、引言
進入20世紀90年代以后，電子設計自動化（EDA，Electronic Design Automation）技術得到了飛速發展，電子系統的設計觀念、設計方法發生了革命性的變化，傳統的設計方法正逐步退出歷史舞臺，而基于EDA技術的芯片設計正在成為電子系統設計的主流[1]。國內EDA技術的應用和教學工作起步較晚，近年部分大專院校才開始著手有關EDA的教學工作，因此我國在這方面的設計、研發人才十分匱乏。擺在我們面前亟待解決的任務是，在深入進行高等院校教育改革的大好形勢下，應抓住良好的發展機遇，使學生掌握現代電子設計方法，培養適應電子信息技術快速發展的專業技術人才[2]。EDA是一門實用性很強的課程，學生在學完該課程后必須具備一定的硬件電路設計和調試的能力，因此在教學中需要不斷地用實踐訓練來強化學生在課堂所學習的理論知識，并使他們達到能夠獨立設計較復雜硬件電路的能力[3]。EDA技術自身的特點也決定了它的學習內容和方式相比于其他課程具有自身的規律和獨特性，在教學中合理把握其特點、加強實踐教學改革，有助于培養學生的綜合實踐能力和創新能力。實踐的主體是學生，實踐的手段和方法是利用EDA技術，與具體項目相結合是實踐性要求的另一個方向[4]。應按照“加強基礎、培養能力、提高素質、突出創新”的原則，加強實踐性體系結構的建設，增加綜合性、設計性強的內容，鼓勵學生積極參與到產踐中去，培養學生的科學實踐能力和創新思維能力[5，6]。
二、EDA傳統實驗教學存在的問題
EDA是一種新興的設計技術，教學觀念不能單停留于教會學生使用軟件工具上，更主要的是對個人或小組的設計能力的培養與加強。在EDA傳統實驗教學中，教師先講解實驗原理和要求，給出示例程序，學生參照程序在QuartusⅡ軟件平臺上完成編譯、仿真，然后下載到EDA/SOPC實驗箱上進行硬件測試。這種實驗教學方法存在很多的不足。
1.實驗靈活性不夠，忽視了學生的作用。傳統實驗教學中，教師給出相應的參考程序，讓學生驗證。每個實驗操作過程都一樣，實驗方法單一，實驗內容比較固定，不能完全滿足實驗設計的要求，不能突出實驗中EDA技術的實用性。導致學生興趣降低，被動應付實驗，影響了實驗效果。另外，學生在做完實驗后只是掌握了軟件設計和調試的技巧，對FPGA電路部分的設計和調試方法卻一無所知，缺少了硬件實現方面的鍛煉，阻礙了實踐創新能力的提高。達不到面向工程實際的電子設計的自主創新性；達不到學生設計能力、自主創新能力的培養和與工程實際相結合的動手能力的培養；達不到培養學生獨立分析問題、解決問題的能力。不能發揮學生的能動性，學習的積極性和實踐能力得不到提高。
2.綜合設計性實驗難開展，阻礙了實踐創新能力的提高。傳統的EDA實驗教學主要是利用系統軟件QuartusⅡ和EDA/SOPC實驗箱進行模擬仿真，學生做的只是按照給定程序進行編譯、仿真、引腳鎖定和下載測試，這種實驗方法不能很好地將硬件電路和軟件編程有機結合起來，導致實驗教學效果不理想，學生學習積極性不高。同時，采用實驗箱進行的實驗多為驗證性實驗，綜合設計性實驗較少，即使是綜合設計性實驗，它與應用型人才培養的目標所要求的硬件實現、軟件編程過程也相差甚遠。課程結束后，學生雖然對EDA的原理、概念有所了解，但對EDA技術還是缺乏整體的掌握，與社會需求的差距較大。
三、EDA實踐教學改革
1.更新EDA設計理念，倡導啟發性實踐教學。引導學生建立自頂向下的現代數字系統設計理念，從傳統搭積木式的自底向上設計轉向基于可編程邏輯器件的數字系統設計，培養學生的調研分析、創新能力、系統設計、工程實現方面的能力與素質。對實踐教學中的疑難點，加大教師在實踐教學中的指導、監督、啟發的作用。這樣充分發揮學生的主觀能動性和創造性，避免學生在實驗中“照葫蘆畫瓢”、“囫圇吞棗”。
2.改革實驗教學內容，提高學生的綜合設計能力。傳統的EDA實驗教學以驗證性實驗為主，能夠培養學生綜合能力和創新能力的綜合性設計性實驗開設較少，因此應在EDA實驗教學中增加綜合性設計性實驗的比重。在保證學生能起步操作軟件的基礎上，給學生更多的自主學習和研究的機會，來完成不同的實驗。綜合設計性實驗選題采取廣泛選題方式，對來自教師課題、創新項目、競賽項目、企業開發項目等途徑來的題目，在提交明確的設計背景、目標、任務和方法，經教師審核后可以作為課程綜合設計性實驗題目。這些實驗項目與學生日常生活聯系比較緊密，使學生可以接受更為實際、更加系統的訓練。綜合設計性實驗最大的特點是沒有現成的模式可循，學生需獨立完成軟硬件設計和調試。在調試過程中，學生要自己分析解決實驗中出現的問題，在解決問題的過程中進一步加深對EDA系統軟硬件設計的理解。綜合設計性實驗項目的開設雖然對學生來講有一定難度，但因與現實生活聯系比較緊密，學生的興趣比較高，能使學生從被動應付實驗變成主動實驗，更好地培養學生學習的自主能力和創造能力。
3.改革實驗教學方法，提高學生的學習興趣和自主實驗的能力。為了達到學生設計能力和自主創新能力的培養，在實驗教學改革中采用“工程導向”的教學模式。首先，教師給出設計任務，讓學生明白設計要求。其次，學生自己分析設計要求，寫出設計方案。在這個過程中小組成員之間、教師都可以對方案的可行性提出質疑，并加以指導解決，實現了“教”與“做”的結合，充分發揮學生的主觀能動性和團隊合作精神。再次，學生根據方案自己編譯程序，仿真下載測試。在這個過程中學生可以充分發揮電路設計能力和自主創新能力。可以培養學生分析問題和解決問題的能力。最后，教師驗收。檢查該設計是否達到設計要求，并與學生討論該設計是否有優化的可能，是否有其他的設計方案等，加深對知識的理解并且可以鍛煉學生的思維廣闊性和創新性。
4.課外EDA實踐訓煉，提高學生的創新實踐能力。（1）學生成立EDA創新學習小組，利用實驗室的資源，開展EDA軟件編程和硬件設計實踐訓練。給學生提供一個完善自我、表達自我的空間和舞臺，能使學生的想法在實驗室變成產品、變成論文，有利于學生的個性發展和特長發揮，培養學生的實踐創新能力和分析問題、解決問題的能力。（2）鼓勵學生參與教師的科研項目，引導學生將FPGA/CPLD的新技術應用到科研項目的設計中去。讓學生輔助教師進行設計、分析、實現，并制定測試方案，在實踐中充分發揮學生的創造性、想象力和主觀能動性，培養學生的知識應用能力、信息獲取和選擇能力、創新能力、實踐能力。按照“興趣感知學習探索創新設計研究開發”這樣一個循序漸進的過程來培養學生的綜合創新素質和研究能力。（3）在課程設計、畢業設計等環節中給學生推出數量較多的EDA應用題目，從而讓學生利用已有知識對EDA技術進行更深層次的設計，啟發學生思維，開發學生創新意識，從而將實驗教學、課程設計、畢業設計等多個實踐教學環節緊密連接起來，形成一種從單元到模塊、從模塊到系統，從仿真到實驗、從實驗到設計，從簡單到復雜的層層推進、環環相扣的實踐教學模式。這種多層次的實踐教學，充分調動了學生自主實踐的積極性，并且培養了學生解決問題的能力，從而切實提高學生實踐活動的效果。（4）組織學生參與各種形式的學科專業競賽，大大提高學生的綜合設計能力和創新能力。如2009年“NEC杯”全國大學生電子設計競賽中，獲省級一等獎3項，二等獎4項，三等獎2項，2010年“高教社&XILINX杯”山東省大學生電子設計競賽中，獲山東省一等獎7項，二等獎3項，三等獎3項；2011年“瑞薩”杯全國大學生電子設計競賽中，獲全國二等獎3項，省級一等獎5項，二等獎5項，獲獎層次和數量居省內高校前列。
四、結束語
實踐教學在EDA課程教學中占有非常重要的地位，應結合學校和學生的實際情況，進行EDA實踐教學改革。通過改革，學生在動手和實踐應用方面的能力大大提高了，也給學生提供了極大的創造空間，強化了學生在教學活動中的主體地位，有利于學生創新思維和創新能力的培養，有利于學生個性和才能的全面發展，為社會主義現代化建設培養應用型人才。
參考文獻：
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[6]包明，彭東林，錢微.開展EDA教學培養高素質創新人才[J].重慶工學院學報，2004，18（5）：179-180.
關鍵詞：集成電路版圖CAD；實踐教學；課程實驗；課程設計
Research on practice teaching mode of computer aided design of IC layout course
Shi Min， Zhang Zhenjuan， Huang Jing， Zhu Youhua， Zhang Wei
Nantong University， Nantong， 226019， China
Abstract： In this paper， the practice teaching mode of Computer Aided Design of IC layout course is discussed. According to one trunk line and two related course experiments mode， the experiment contents and methods were designed and implemented. Meanwhile， other efforts including emphasis of extracurricular scientific competition and reform of course practicum， were adopted to pay attention to the cultivation of comprehensive ability for students. The practice teaching mode proved that better teaching effect have been obtained.
Key words： Computer Aided Design of IC layout； practice teaching mode； course experiments； practicum
目前，高速發展的集成電路產業使IC設計人才炙手可熱，而集成電路版圖CAD技術是IC設計人才必須具備的重要技能之一。集成電路版圖CAD課程是我校電子科學與技術專業和集成電路設計與集成系統專業重要的專業主干課，開設在大三第二學期，并列入我校第一批重點課程建設項目。本課程的實踐教學是教學活動的重要組成部分，它是對理論教學的驗證、補充和拓展，具有較強的直觀性和操作性，旨在培養學生的實踐動手能力、組織管理能力、創新能力和服務社會能力。結合幾年來的教學實踐，筆者從本課程實驗、課程設計、課外科技競賽等實踐環節的設計工具、教學內容設計、教學方法和教學手段、師資隊伍建設以及考核管理等方面進行總結。探討本課程實踐教學模式可加強學生應用理論知識解決實際問題的能力，提升就業競爭力，對他們成為IC設計人才具有十分重要的意義。
1 版圖設計工具
集成電路CAD技術貫穿于集成電路整個產業鏈（設計、制造、封裝和測試），集成電路版圖設計環節同樣離不開CAD工具支持。目前業內主流版圖設計工具有Cadence公司的Virtuoso，Mentor Graphics公司的IC Flow，Springsoft公司的Laker_L3，Tanner Research公司的L_Edit和北京華大九天公司的Aether等。這些版圖設計工具的使用流程大同小異，但在自動化程度、驗證規模、驗證速度等方面有所差異，在售價方面，國外版圖設計工具貴得驚人，不過近年來這些公司相繼推出大學銷售計劃，降低了版圖設計工具的價格。高校選擇哪種版圖設計工具進行教學，則視條件而定。我校電子信息學院有2個省級實驗教學示范中心和1個省部共建實驗室，利用這些經費，我們購買了部分業內一流的EDA工具進行教學和科研。目前，我校版圖設計工具有北京華大九天公司的Aether和Springsoft公司的Laker_L3。
2 兩種相輔相成的實驗教學模式
我校集成電路版圖CAD課程共48學時（理論講授24學時、實驗24學時），實驗環節是本課程教學的重要部分，在有限的實驗教學時間內既要完成教學內容，又要培養學生創新能力，需要對實驗教學模式進行改革和創新。本課程實驗教學的目的與要求：與理論教學相銜接，熟練使用版圖設計工具，學會基本元器件、基本數字門電路、基本模擬單元的版圖設計，為本課程后續的課程設計環節做準備。緊緊圍繞“一個規則（版圖幾何設計規則）、兩個流程（版圖編輯流程和驗證流程）、四個問題”這條主線設計實驗內容[1，2]。要解決的4個問題分別是：（1）版圖設計前需要做哪些準備工作？（2）如何理解一個元器件（晶體管、電阻、電容、電感）的版圖含義[3，4]？（3）如何修改版圖中的幾何設計規則檢查錯誤？（4）如何修改版圖和電路圖一致性錯誤？表1為本課程實驗內容、對應學時及對應知識點。筆者設計了兩種相輔相成的實驗教學模式：系統化實驗教學模式和實例化實驗教學模式。系統化實驗教學從有系統的、完整的角度出發設計了實驗教學內容，如設計實驗3（數字基本門電路版圖閱讀）時，安排了5學時，采用3種版圖閱讀方式：讀現有版圖庫中的單元電路版圖、顯微鏡下讀版圖和讀已解剖的芯片版圖照片。針對同一內容，采用不同形式，彼此類比，加深印象，既有實物，又有動手操作，增強了直觀性和感性認識。又如設計實驗5（模擬單元MOS差分對管版圖設計）時，安排了5學時，從器件匹配的重要性入手，給出MOS差分對管的電路圖，講解具體器件的形狀、方向、連接對匹配的影響，特別是工藝過程引入器件的失配和誤差，對MOS差分對管的3種版圖分布形式（管子方向不對稱形式、垂直對稱水平柵極形式、垂直對稱垂直柵極形式）進行逐一分析，指出支路電流大小對金屬線的寬度要求，對較大尺寸的對管，采用“同心布局”結構。實例化實驗教學先提出目標實例，圍繞該實例，設計具體步驟，教師先示范，學生再模仿，如設計實驗7（集成無源器件版圖設計）時，由于集成電阻、電容和電感種類很多，不能面面俱到，要求只對多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件進行版圖分析和設計。課堂實驗的內容和課時是有限的，為此我們設置了課外實驗項目，感興趣的學生選取一些實驗項目自己完成，指導教師定期檢查。學院開放了EDA實驗中心（2007年該中心被遴選為省級實驗教學示范中心建設點，2009年12月通過省級驗收），學生對本課程很感興趣，課外使用EDA實驗室進行自主實驗相當踴躍。通過上述的實驗教學方法，特別是課外實驗項目的訓練，學生分析問題、解決問題的能力和科研素養得到了提高。
表1 課程實驗內容、對應學時及對應知識點
表1（續）
4 基于0.6μmCMOS工藝的數字門電路版圖設計 5 理解上華華潤0.6 μm硅柵CMOS幾何設計規則；學會CMOS反相器、傳輸門、與非、或非等基本門電路版圖設計；DRC檢查。
5 基于0.6 μmCMOS工藝的MOS差分對管版圖設計 4 MOS差分對管版圖設計，包括匹配原則、同心布局等，DRC檢查。
6 版圖電路圖一致性檢查 3 掌握LVS流程、LVS錯誤修改。
7 集成無源器件版圖設計 3 多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件版圖設計。
3 改革課程設計環節
課程設計是本課程培養學生工程應用能力的綜合性實踐教學環節，時間2周，集中指導，提前1個月發給學生任務書和指導書，每個班配備2名指導教師，注重過程控制。筆者在教學內容、考核等方面進行了改革和創新：在教學內容設計上，給出了必做題和選做題，在選做題中要求每位學生完成數字電路版圖1題和模擬電路版圖1題，具體題目由抽簽決定，做到1人1題，避免學生抄襲?？己顺煽冇烧n程設計成果（占50%）、小論文（占30%）、答辯（占20%）三方面綜合給出。以往的課程設計報告改為撰寫科技小論文，包括中英文題目、中英文摘要及關鍵詞、引言、電路原理與分析、版圖設計過程、分析與討論、結束語和參考文獻，讓學生學習如何撰寫科技論文。精選優質小論文放在本課程網上學習資料庫里，供學生相互傳閱和學習。課程設計答辯具體要求參照畢業設計（論文）答辯要求，包括準備PPT講稿、講解5分鐘、指導教師點評等過程，每位學生至少需要10分鐘時間。學生對課程設計答辯反映相當好，鍛煉了語言組織和口頭表達能力，而且相互間可以直接交流和學習。我們還挑選課程設計成績優秀的學生參加校內集成電路版圖設計大賽。雖然課程設計的改革和實踐需要教師付出很多精力和時間，但我們無怨無悔，學生的認可和進步是我們最大的收獲。
4 精心指導學生參加課外科技競賽
目前我校學生參加的集成電路版圖設計競賽有校級版圖設計大賽以及行業協會和企業組織的版圖設計競賽等。由校教務處主辦，電子信息學院承辦的南通大學版圖設計大賽是校級三大電子設計競賽之一，每年8月底舉行，邀請集成電路設計公司一線設計人員和半導體協會專業人士擔任評委，增加了競賽的專業性和公正性，目前已經舉辦了6屆，反響不錯。從校級版圖設計大賽獲獎者中挑選一部分學生參加行業協會和企業組織的版圖設計競賽，如蘇州半導體協會主辦的集成電路版圖設計技能競賽、北京華大九天公司主辦的“華大九天杯”集成電路設計大賽，其中“華大九天杯”集成電路設計大賽將挑選優秀獲獎學生參加華潤上華的免費流片，學生經歷從電路設計、版圖設計及驗證、流片到測試各個環節，提高了綜合訓練能力。
5 加強師資隊伍建設
要提高課程實踐環節的教學質量，關鍵是指導教師要思想素質好，專業理論知識強，科研水平高，因此我們著力建立一支年齡結構、職稱合理的實踐教學隊伍。目前很多年輕教師是從校園走向校園，畢業后直接上崗指導學習實踐，缺少工程實踐經歷和經驗。為了提高教師自身的業務水平，加強對年輕教師的培養，近十年來，我院每年暑假舉行集成電路CAD技術實踐培訓班，由經驗豐富的教學、科研一線教師主講；不定期地邀請一流IC設計公司一線設計人員來院開設講座；同時挑選年輕骨干教師到一流IC設計公司學習和實踐，時間至少半年以上；現已聘請IC設計公司一線設計人員6人為兼職教師，指導課程設計和畢業設計。集成電路CAD技術日新月異，課程實踐環節師資隊伍建設必須與時俱進。
6 結束語
我校電子科學與技術專業、集成電路設計與集成系統專業2012年被評為省重點建設專業，也是江蘇省首批培養卓越工程師的專業。集成電路版圖設計是這兩個專業卓越工程師培養計劃的重要內容之一，總結和探討集成電路版圖CAD課程實踐教學意義重大，今后我們要繼續推進該課程實踐環節的建設與改革，不斷探索，為我國集成電路設計人才的培養而努力奮斗。
參考文獻
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集成電路作為關系國民經濟和社會發展全局的基礎性和先導性產業，是現代電子信息科技的核心技術，是國家綜合實力的重要標志。鑒于我國集成電路市場持續快速的增長，對集成電路設計領域的人員需求也日益增加。集成電路是知識密集型的高技術產業，但人才缺失的問題是影響集成電路產業發展的主要問題之一。據統計，2012年我國對集成電路設計人才的需求是30萬人。為加大集成電路專業人才的培養力度，更好地滿足集成電路產業的人才需求，2003年教育部實施了“國家集成電路人才培養基地”計劃，同時增設了“集成電路設計和集成系統”的本科專業，很多高校都相繼開設了相關專業，大力培養集成電路領域高水平的骨干專業技術人才。黑龍江大學的集成電路設計與集成系統專業自2005年成立以來，從本科教學體系的建立、本科教學內容的制定與實施、師資力量的培養與發展等方面進行不斷的探索與完善。本文將結合多年集成電路設計與集成系統專業的本科教學實踐經驗，以及對相關院校集成電路設計專業本科教學的多方面調研，針對黑龍江大學該專業的本科教學現狀進行分析和研究探索，以期提高本科教學水平，切實做好本科專業人才的培養工作。
一、完善課程設置
合理設置課程體系和課程內容，是提高人才培養水平的關鍵。2009年，黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業制定了該專業的課程體系，經過這幾年教學工作的開展與施行，發現仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學開展的教學計劃及人才培養方案的修訂工作中進行了再次的改進和完善。首先，在課程設置與課時安排上進行適當的調整。對于部分課程調整其所開設的學期及課時安排，不同課程中內容重疊的章節或相關性較大的部分可進行適當刪減或融合。如：在原來的課程設置中，“數字集成電路設計”課程與“CMOS模擬集成電路設計”課程分別設置在教學第六學期和第七學期。由于“數字集成電路設計”課程中是以門級電路設計為基礎，所以學生在未進行模擬集成電路課程的講授前，對于各種元器件的基本結構、特性、工作原理、基本參數、工藝和版圖等這些基礎知識都是一知半解，因此對門級電路的整體設計分析難以理解和掌握，會影響學生的學習熱情及教學效果；而若在“數字集成電路設計”課程中添加入相關知識，與“CMOS模擬集成電路設計”課程中本應有的器件、工藝和版圖的相關內容又會出現重疊。在調整后的課程設置中，先開設了“CMOS模擬集成電路設計”課程，將器件、工藝和版圖的基礎知識首先進行講授，令學生對于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數字集成電路設計”課程的學習中，對于應用各器件進行電路構建時會更加得心應手，達到較好的教學效果，同時也避免了內容重復講授的問題。此外，這樣的課程設置安排，將有利于本科生在“大學生集成電路設計大賽”的參與和競爭，避免因學期課程的設置問題，導致學生還未深入地接觸學習相關的理論課程及實驗課程，從而出現理論知識儲備不足、實踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過程的發揮。調整課程安排后，本科生通過秋季學期中基礎理論知識的學習以及實踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時能夠確保擁有足夠的理論知識和實踐經驗，具有較充足的參賽準備，通過團隊合作較好地完成大賽的各項環節，贏取良好賽果，為學校、學院及個人爭得榮譽，收獲寶貴的參賽經驗。其次，適當降低理論課難度，將教學重點放在掌握集成電路設計及分析方法上，而不是讓復雜煩瑣的公式推導削弱了學生的學習興趣，讓學生能夠較好地理解和掌握集成電路設計的方法和流程。第三，在選擇優秀國內外教材進行教學的同時，從科研前沿、新興產品及技術、行業需求等方面提取教學內容，激發學生的學習興趣，實時了解前沿動態，使學生能夠積極主動地學習。
二、變革教學理念與模式
CDIO（構思、設計、實施、運行）理念，是目前國內外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創新教育結合課程教學模式，旨在緩解高校人才培養模式與企業人才需求的沖突。在實際教學過程中，結合黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業的“數模混合集成電路設計”課程，基于“逐次逼近型模數轉換器（SARADC）”的課題項目開展教學內容，將各個獨立分散的模擬或數字電路模塊的設計進行有機串聯，使之成為具有連貫性的課題實踐內容。在教學周期內，以學生為主體、教師為引導的教學模式，令學生“做中學”，讓學生有目的地將理論切實應用于實踐中，完成“構思、設計、實踐和驗證”的整體流程，使學生系統地掌握集成電路全定制方案的具體實施方法及設計操作流程。同時，通過以小組為單位，進行團隊合作，在組內或組間的相互交流與學習中，相互促進提高，培養學生善于思考、發現問題及解決問題的能力，鍛煉學生團隊工作的能力及創新能力，并可以通過對新結構、新想法進行不同程度獎勵加分的形式以激發學生的積極性和創新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過以往的試卷筆試形式來確定學生得分，而是以畢業論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實的數據報告，鍛煉學生撰寫論文、數據整理的能力，為接下來學期中的畢業設計打下一定的基礎。而對于教師的要求，不僅要有扎實的理論基礎還應具備豐富的實踐經驗，因此青年教師要不斷提高專業能力和素質?？赏ㄟ^參加研討會、專業講座、企業實習、項目合作等途徑分享和學習實踐經驗，同時還應定期邀請校外專家或專業工程師進行集成電路方面的專業座談、學術交流、技術培訓等，進行教學及實踐的指導。
三、加強EDA實踐教學
首先，根據企業的技術需求，引進目前使用的主流EDA工具軟件，讓學生在就業前就可以熟練掌握應用，將工程實際和實驗教學緊密聯系，積累經驗的同時增加學生就業及繼續深造的機會，為今后競爭打下良好的基礎。2009—2015年，黑龍江大學先后引進數字集成電路設計平臺Xilinx和FPGA實驗箱、華大九天開發的全定制集成電路EDA設計工具Aether以及Synopsys公司的EDA設計工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學習和科研。而面對目前學生人數眾多但實驗教學資源相對不足的情況，如果可以借助黑龍江大學的校園網進行網絡集成電路設計平臺的搭建，實現遠程登錄，則在一定程度上可以滿足學生在課后進行自主學習的需要。其次，根據企業崗位的需求可合理安排EDA實踐教學內容，適當增加實踐課程的學時。如通過運算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態機、分頻器、數顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設計和仿真分析，令學生掌握數字、模擬、數?；旌霞呻娐返脑O計方法及流程，在了解企業對于數字、模擬、數?；旌霞呻娐吩O計以及版圖設計等崗位要求的基礎上，有針對性地進行模塊課程的學習與實踐操作的鍛煉，使學生對于相關的EDA實踐內容真正融會貫通，為今后就業做好充足的準備。第三，根據集成電路設計本科理論課程的教學內容，以各應用軟件為基礎，結合多媒體的教學方法，選取結合于理論課程內容的實例，制定和編寫相應內容的實驗課件及操作流程手冊，如黑龍江大學的“CMOS模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程，都已制定了比較詳盡的實踐手冊及實驗內容課件；通過網絡平臺，使學生能夠更加方便地分享教學資源并充分利用資源隨時隨地地學習。
四、搭建校企合作平臺
近年來，北京電子協會著手主辦了“全國大學生集成電路設計大賽”，為各高校的在校大學生提供了一個集成電路設計專業競賽的良好平臺。通過大賽的舉辦，不僅提高了本科教學工作的積極性和教學質量，更加有利了提高學生的實踐能力和創新能力。同時，大賽以集成電路產業為背景，聯合各高校與企業參與其中，促進了高校間和校企間的交流與合作，并且通過大賽可以幫助企業發掘有潛力的優秀專業人才，而對于參賽學生而言亦是為其就業拓寬了渠道。2012—2015年期間，黑龍江大學連續參加多屆“全國大學生集成電路設計大賽”，本科生及研究生組都分別取得過特等獎和一、二、三等獎的好成績，并獲得了華潤上華0.35umCMOS工藝的多次流片機會，這對于本科階段的學生來說是彌足珍貴的學習和積累經驗的機會。通過參加大賽，學生不僅積累了實踐操作經驗，完善了知識結構，更對競技精神有了一種新的認識與體會，增強了創新創業的意識和能力。同時，在競賽過程中，令學生對自身的優勢和劣勢有了明確的認識，對于其專業能力和發展潛質也是一次很好的發掘。在今后的賽事中，我們會借鑒以往的大賽經驗，對參賽的本科生和研究生進行合理的培訓和實踐訓練，成員以高年級帶低年級、老隊員帶新隊員、理論型學生與實踐性學生相結合的模式組隊，以實現經驗傳承、知識共享與交流、創新實踐、團隊合作等優勢，有利于專業的發展以及各屆學生專業能力和創新能力的提高。
作者：卜丹 邱成軍 竇雁巍 單位：黑龍江大學
一、完善課程設置
合理設置課程體系和課程內容，是提高人才培養水平的關鍵。2009年，黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業制定了該專業的課程體系，經過這幾年教學工作的開展與施行，發現仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學開展的教學計劃及人才培養方案的修訂工作中進行了再次的改進和完善。首先，在課程設置與課時安排上進行適當的調整。對于部分課程調整其所開設的學期及課時安排，不同課程中內容重疊的章節或相關性較大的部分可進行適當刪減或融合。如：在原來的課程設置中，“數字集成電路設計”課程與“CMOS模擬集成電路設計”課程分別設置在教學第六學期和第七學期。由于“數字集成電路設計”課程中是以門級電路設計為基礎，所以學生在未進行模擬集成電路課程的講授前，對于各種元器件的基本結構、特性、工作原理、基本參數、工藝和版圖等這些基礎知識都是一知半解，因此對門級電路的整體設計分析難以理解和掌握，會影響學生的學習熱情及教學效果；而若在“數字集成電路設計”課程中添加入相關知識，與“CMOS模擬集成電路設計”課程中本應有的器件、工藝和版圖的相關內容又會出現重疊。在調整后的課程設置中，先開設了“CMOS模擬集成電路設計”課程，將器件、工藝和版圖的基礎知識首先進行講授，令學生對于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數字集成電路設計”課程的學習中，對于應用各器件進行電路構建時會更加得心應手，達到較好的教學效果，同時也避免了內容重復講授的問題。此外，這樣的課程設置安排，將有利于本科生在“大學生集成電路設計大賽”的參與和競爭，避免因學期課程的設置問題，導致學生還未深入地接觸學習相關的理論課程及實驗課程，從而出現理論知識儲備不足、實踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過程的發揮。調整課程安排后，本科生通過秋季學期中基礎理論知識的學習以及實踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時能夠確保擁有足夠的理論知識和實踐經驗，具有較充足的參賽準備，通過團隊合作較好地完成大賽的各項環節，贏取良好賽果，為學校、學院及個人爭得榮譽，收獲寶貴的參賽經驗。其次，適當降低理論課難度，將教學重點放在掌握集成電路設計及分析方法上，而不是讓復雜煩瑣的公式推導削弱了學生的學習興趣，讓學生能夠較好地理解和掌握集成電路設計的方法和流程。第三，在選擇優秀國內外教材進行教學的同時，從科研前沿、新興產品及技術、行業需求等方面提取教學內容，激發學生的學習興趣，實時了解前沿動態，使學生能夠積極主動地學習。
二、變革教學理念與模式
CDIO（構思、設計、實施、運行）理念，是目前國內外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創新教育結合課程教學模式，旨在緩解高校人才培養模式與企業人才需求的沖突[4]。在實際教學過程中，結合黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業的“數?；旌霞呻娐吩O計”課程，基于“逐次逼近型模數轉換器（SARADC）”的課題項目開展教學內容，將各個獨立分散的模擬或數字電路模塊的設計進行有機串聯，使之成為具有連貫性的課題實踐內容。在教學周期內，以學生為主體、教師為引導的教學模式，令學生“做中學”，讓學生有目的地將理論切實應用于實踐中，完成“構思、設計、實踐和驗證”的整體流程，使學生系統地掌握集成電路全定制方案的具體實施方法及設計操作流程。同時，通過以小組為單位，進行團隊合作，在組內或組間的相互交流與學習中，相互促進提高，培養學生善于思考、發現問題及解決問題的能力，鍛煉學生團隊工作的能力及創新能力，并可以通過對新結構、新想法進行不同程度獎勵加分的形式以激發學生的積極性和創新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過以往的試卷筆試形式來確定學生得分，而是以畢業論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實的數據報告，鍛煉學生撰寫論文、數據整理的能力，為接下來學期中的畢業設計打下一定的基礎。而對于教師的要求，不僅要有扎實的理論基礎還應具備豐富的實踐經驗，因此青年教師要不斷提高專業能力和素質?？赏ㄟ^參加研討會、專業講座、企業實習、項目合作等途徑分享和學習實踐經驗，同時還應定期邀請校外專家或專業工程師進行集成電路方面的專業座談、學術交流、技術培訓等，進行教學及實踐的指導。
三、加強EDA實踐教學
首先，根據企業的技術需求，引進目前使用的主流EDA工具軟件，讓學生在就業前就可以熟練掌握應用，將工程實際和實驗教學緊密聯系，積累經驗的同時增加學生就業及繼續深造的機會，為今后競爭打下良好的基礎。2009—2015年，黑龍江大學先后引進數字集成電路設計平臺Xilinx和FPGA實驗箱、華大九天開發的全定制集成電路EDA設計工具Aether以及Synopsys公司的EDA設計工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學習和科研。而面對目前學生人數眾多但實驗教學資源相對不足的情況，如果可以借助黑龍江大學的校園網進行網絡集成電路設計平臺的搭建，實現遠程登錄，則在一定程度上可以滿足學生在課后進行自主學習的需要[5]。其次，根據企業崗位的需求可合理安排EDA實踐教學內容，適當增加實踐課程的學時。如通過運算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態機、分頻器、數顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設計和仿真分析，令學生掌握數字、模擬、數?；旌霞呻娐返脑O計方法及流程，在了解企業對于數字、模擬、數?；旌霞呻娐吩O計以及版圖設計等崗位要求的基礎上，有針對性地進行模塊課程的學習與實踐操作的鍛煉，使學生對于相關的EDA實踐內容真正融會貫通，為今后就業做好充足的準備。第三，根據集成電路設計本科理論課程的教學內容，以各應用軟件為基礎，結合多媒體的教學方法，選取結合于理論課程內容的實例，制定和編寫相應內容的實驗課件及操作流程手冊，如黑龍江大學的“CMOS模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程，都已制定了比較詳盡的實踐手冊及實驗內容課件；通過網絡平臺，使學生能夠更加方便地分享教學資源并充分利用資源隨時隨地地學習。
四、搭建校企合作平臺
近年來，北京電子協會著手主辦了“全國大學生集成電路設計大賽”，為各高校的在校大學生提供了一個集成電路設計專業競賽的良好平臺。通過大賽的舉辦，不僅提高了本科教學工作的積極性和教學質量，更加有利了提高學生的實踐能力和創新能力。同時，大賽以集成電路產業為背景，聯合各高校與企業參與其中，促進了高校間和校企間的交流與合作，并且通過大賽可以幫助企業發掘有潛力的優秀專業人才，而對于參賽學生而言亦是為其就業拓寬了渠道。2012—2015年期間，黑龍江大學連續參加多屆“全國大學生集成電路設計大賽”，本科生及研究生組都分別取得過特等獎和一、二、三等獎的好成績，并獲得了華潤上華0.35umCMOS工藝的多次流片機會，這對于本科階段的學生來說是彌足珍貴的學習和積累經驗的機會。通過參加大賽，學生不僅積累了實踐操作經驗，完善了知識結構，更對競技精神有了一種新的認識與體會，增強了創新創業的意識和能力。同時，在競賽過程中，令學生對自身的優勢和劣勢有了明確的認識，對于其專業能力和發展潛質也是一次很好的發掘。在今后的賽事中，我們會借鑒以往的大賽經驗，對參賽的本科生和研究生進行合理的培訓和實踐訓練，成員以高年級帶低年級、老隊員帶新隊員、理論型學生與實踐性學生相結合的模式組隊，以實現經驗傳承、知識共享與交流、創新實踐、團隊合作等優勢，有利于專業的發展以及各屆學生專業能力和創新能力的提高。
作者：卜丹 邱成軍 竇雁巍 單位：黑龍江大學
關鍵詞 電力電子學 教學改革 教學手段
Abstract The teaching reform of power electronic technology is explored in the following aspects as classroom instruction， tutorship after school， experiment and practice， examination and effect after teaching practice in this paper．
Key words power electronic technology teaching reform teaching method
一、前言
《電力電子學》是電氣工程及自動化、工業自動化和其他相關專業的一門重要的專業基礎課，屬必修課。該課程的特點是基礎性強，體現了弱電對強電的控制；又具有很強的實踐性，和生產生活聯系緊密。
二、教學改革
隨著現代電力電子學的日新月異，《電力電子學》課程的內容也不斷更新、發展，越來越豐富。但由于專業課程的不斷增加，電力電子學課程的教學學時卻越來越少。這一矛盾對課程的教學質量和教師的教學水平提出了嚴峻的考驗。為解決這一問題，實現把大學生培養成為基礎厚、知識博、能力強、口徑寬和適應性強的高素質人才這一教學目標，我們《電力電子學》課程組在以下幾個方面進行了教學改革實踐。
1、課堂教學。課堂教學是整個教學活動的主體部分，也是我們教學改革的重點。為了高質量、高水平地完成教學任務，我們從教學內容、教學手段、課堂教學組織幾個方面入手，借鑒其它學科的先進經驗，大膽革新，形成了自己內容豐富形式靈活的教學特色。
在教學內容上，我們按照教學大綱的要求進行了梳理、精選和更新。根據各位授課老師多年的教學經驗，在教學目標分類法的指導下，我們將課程分為八個教學單元，每個單元確定一兩個重點內容授課時，以重點內容把所學單元中的基本概念、原理、方法和過程講清講透，強調基本概念和分析問題的思路，非重點內容則在此基礎上進一步擴展。這樣既避免了重復講述，又體現了知識的層次性和擴展性。精講必須多練。我們從能力培養著眼，對每一個重點單元精選例題和習題，注重講、練結合，保證練的比重，加強綜合訓練，培養學生自主學習、增強分析問題和解決問題的能力。在教學大綱以外，授課老師增加了電力電子電路的部分仿真技術內容。實踐證明，這部分內容的引入對促進學生主動學習，更好地理解基本原理、概念，提高設計應用能力起到事半功倍的作用。在實際授課時，我們還注重教學內容的不斷更新，及時將本學科領域的最新科技成果引入教學，保證了課程內容的基礎性和先進性。
在教學手段上，我們采用了電化教學和多媒體教學的方式，并配合教材開發了一套多媒體 CAI課件。動畫和多媒體方式的引入，使電力電子電路中比較抽象的電特性變得直觀，使得原本難以理解的問題，如電路在不同時刻的不同等效形式，輸入輸出波形的產生等，變得比較容易。學生容易建立起相關電路的清晰概念。此外，電化教學和多媒體教學可以在有限的時間內立體化、直觀化地展現大量的教學信息，避免授課老師將大量時間用到在黑板繪圖上，提高了課堂教學的效率和質量。同時，多媒體課件的開放式結構也方便把最新技術不斷加入到課程的教學中來，以滿足學生對新技術的追求。
在教學內容和手段上進行改革后，課堂教學信息量增大，要求學生更加認真積極地參與教學活動，否則可能出現“坐飛機”的情況。因此授課教師的課堂教學組織能力非常重要。為提高這一能力，我們授課組的教師一方面努力提高語言表達能力，采用生動幽默的語言激發學生興趣，另一方面精心組織教學，設計出提問，討論，課堂調查、小測驗，寫小論文等多種形式，及時掌握學生學習情況，調動每個學生都參與到教學中來，讓整個教學過程既充實又有趣。
2、實踐教學。實驗教學側重于對思維方式和動手能力的培養，是理論教學的主要補充，它在整個教學環節中具有重要地位。因此實驗教學改革是教學改革這一系統工程中的重要一環。我們把實踐教學分為基礎實驗、選做實驗、仿真實驗、課程設計等多個層次，結合課外科研訓練實踐、四川省和全國大學生電子設計競賽等高水平的實踐環節，從而將綜合設計能力、創新設計能力和工程實踐能力的培養貫穿于整個教學過程，形成多層次、立體化的實踐教學特色。
為了開好基礎實驗和選作實驗，電氣信息學院投入實驗建設經費，購買了十套浙江天煌公司的“電力電子與自動控制系統”實驗平臺，同時增加了一些新的器件樣品，使學生有更好的硬件條件開展實驗。另外我們還自己動手開發出一個模擬實驗的軟件平臺。學生可以自由地調用仿真環境中的各種電力電子器件搭建各種電路，模擬實際裝置的全程動作情況。通過該仿真軟件平臺，我們可以實現EDA教學。 對于實踐教學，我們始終堅持理論與實踐的統一，一方面在學時安排上，實驗課與理論課緊密銜接，實驗內容與教學內容互相滲透，另一方面采用臺階式教學，教學目的層次分明，即采用驗證型、設計型、綜合型三個層次的實驗教學，這樣不僅延伸了教學內容，而且培養了學生的創新能力和綜合應用能力。
在教學過程中，我們把課堂教學、實驗教學和EDA教學相互融合起來。課堂教學突出課程的基礎性，實驗教學強調課程的實踐性、應用性， EDA教學貫穿于課程的各個環節，體現課程的先進性。不同的教學環節各司其職，相輔相成，相互交融，有機結合，實現 “加強基礎，注重實踐，促進創新”的同一個目標。
為了進一步提高學生發現問題、分析問題和解決問題的綜合性實踐能力，作為立體化實踐教學的擴展，課程組把培養學生實踐創新能力固化在教學任務中，建立了《電力電子學》系列課程本科生導師體系，在學生中建立學研小組，由授課教師指導學研小組。注意引導和鼓勵學生積極參加各種科技競賽活動，積極組織學生參與校級、四川省和全國大學生電子設計大賽，取得了良好效果。
3、課外輔導。為進一步提高教學質量，我們開展了一系列有效的課外輔導活動。這些活動主要有：利用校園網進行網上討論、網上答疑、網上批改作業等；指導學生課外閱讀與電力電子學有關的學術期刊，鼓勵學生寫小論文；開展與課程知識內容相關的設計及創新活動；在適當的時候，組織學生到校外參觀實習等。通過這些活動引導學生進入一種有意識的主動學習狀態中，提高學習興趣，調動學習積極性，使學生的學習效率大大提高。
4、考核方式。為克服應試教育帶來的弊端，我們也改革了考試制度?？碱}除了深度、廣度和難度符合教學大綱要求外，我們更著重對分析問題和解決問題的能力進行考核。近年來我們在《電力電子學》課程的筆試考試中，采用半開卷考試，即學生可以帶一張A4紙正反面筆錄，便于學生在復習中進行自我總結，考試時不用死記硬背公式。筆試考試的組織嚴密、規范，試卷規范，評分客觀、公正，并建立了對考試結果進行教學質量分析的制度。成績中，除了筆試成績外，將作業、實驗、小論文和答疑情況也記入總成績，使成績考核更全面、客觀。
三、教學改革成效
《電力電子學》課程教學改革得到了上至學院領導下至選課學生的大力支持。學院鼓勵和支持課程組的教師以各種形式參加科研開發項目或進行理論研究，以便及時了解和掌握與本課程相關的科技發展最新動態和成果，并且將其融匯到課堂教學中去，使我們的教學工作既源自大綱，又不局限于大綱。以高水準的科研能力保證了教學質量的提高。同學們也提出了很多非常中肯的建議。在大家共同努力下，《電力電子學》課程自開始進行教學改革以來，課程組教師先后主持和參與完成4項教學改革項目，發表了數十篇教學改革論文，取得了四川省和學校的教學成果獎勵。
課程組教師改革工作取得了較好的教學效果，得到了廣大學生和同行的好評。在每學期課程結束前，請聽課同學提的意見中，都能看到感謝的話語和鼓勵支持；督導教師的多次聽課也表示了對我們教學方法和效果的肯定；每學期的教學檢查和學生評教，我們的課程均得到高出平均值的得分。近三年學生對本課程評教的無記名投票結果為：優占71.5%，良占28.5%。學生的實踐能力和創新能力也得到了較大的提升，在第三、第四、第五、第六屆全國大學生電子競賽中連續獲得國家一、二等獎。學生在相關后續課程的學習、課程設計和畢業設計中也表現出較好的能力。隨著綜合素質的提高，畢業生的一次就業率也得到提高。一些進入研究生階段學習的學生也表示《電力電子學》課程給他們打下了較好的基礎，有助于他們進一步深造。校外專家也認為，盡管我校是四川省屬高校，但《電力電子學》課程在省內的學術地位和教學質量是靠前的。
四、課程后續建設
今后兩年課程建設著重于兩方面內容。一是總結多年來《電力電子學》課程教學改革和教學研究課題的經驗，不斷深化教學改革，進一步提高教師的英語水平，擴大雙語教學的學生比例。二是在學校適當增加電力電子與電力傳動實驗裝置的基礎上，全面實行開放性實驗，增加設計性和綜合性實驗的比例，進一步提高學生實驗技能和工程實踐能力。同時，建立以《電力電子學》課程為基礎的電工技術實習基地，開展學研小組的設計和創新活動。
我們今后會繼續努力，本著保持特色，擴大范圍，深化內涵，提高質量的原則，爭取把課程建設成省級精品課程，邁上更高層次，以適應21世紀高素質工程技術人才培養的需要。
參考文獻
1.王兆安，黃?。娏﹄娮訉W[M]．第四版．機械工業出版社，2000
無論進行何種教學改革，應該明確，課程教學仍是教學的主線，在教學過程中，必須樹立課程的重要地位，加大學生學習的主動性。堅持經常的學習價值觀的教育來啟發學生的認知內驅力。正確地引導學生的求知欲,適時激發他們的學習動機和興趣,勢必產生學習的原動力。在第一次課堂上要明確“通信電子電路”在通信工程專業以及工作中的重要地位。介紹與“通信電子電路”相關的廣播、電視、導航、雷達等相關專業,強調該課程對于這些相關專業的重要性；然后從應用角度出發介紹該課程在社會工作中的廣泛應用,激發學生學習“通信電子電路”的強烈愿望；最后以實際電路為例,以信號傳輸為主線,簡單介紹其工作原理。使學生對通信電子電路的認識由抽象變為形象,由原理轉化為實際應用。
2教學方法改革
2.1以多媒體技術進行輔助教學，以形象代替抽象
近年來，射頻電路應用的頻率越來越高，為適應現代通信技術發展的需要，讓學生了解高頻電子通信技術在工業生產領域的應用現狀和發展趨勢。教學過程中，使用多媒體手段進行輔助教學，將教材中的圖形、文字、公式及推導過程形象的展示在課堂上，以取得更好的教學效果，同時，對重點、難點部分設計生動的Flas演示，便于學生對內容的理解和提高學習興趣。在課堂上使用ADS等軟件，對相關章節涉及的實驗進行現場演示，直觀地反映電路的工作原理，讓學生更加形象地掌握電路的工作原理和工作過程，使學生對整個電路有更加深刻的認識。以形象代替抽象，提高了傳統教學方法及手段難以達到的教學效果。
2.2通信電子電路課程設計
課程設計是繼理論教學和實驗教學之后的又一個重要的實踐性教學環節，它的任務是在學生掌握電子技術基礎知識與單元電路的設計能力之后，利用Multisim、ADS等EDA軟件讓學生綜合應用通信電子電路知識進行高頻通信系統電路的仿真設計、安裝和調測，提高綜合應用知識的能力。在理論課程教學期中考試完成以后，引導學生在教師的指導下，自主選題、自主設計來完成，設計過程中要進行數據分析處理和撰寫總結報告等工作，不斷提高同學的自我學習能力、團結協作能力和組織實施能力。具體做法是：（1）自主選題（3名學生自由組合為小組），利用Multisim、ADS等EDA軟件對選題進行調研、分析和設計，并利用軟件仿真得出較為合理的參數和結果；并用實驗完成選題的設計要求，形成創新性作品。（2）學生根據選題任務書撰寫論文。（3）教師根據創新性作品完成情況、論文評定給出成績，成績計入學期總成績。（4）選拔部分能力較強的學生設計制作實際電路，為參加課外科技創新活動做準備。
3理論課程中軟件實驗環節建設
通信電子電路理論課程配有相應的硬件實驗課程，該課程傳統開設的實驗內容以單元電路的驗證為主，且實驗條件有限，學生的主觀能動性沒有充分發揮。鑒于目前射頻電路的應用越來越廣泛，我們對課程進行改革，加入軟件實驗環節，讓學生利用ADS等軟件完成射頻通信電路的設計、仿真和測試，對一些新技術、新器件，及硬件實驗無法進行的實驗內容，可以利用仿真軟件及時的跟蹤、了解、學習使用。提高其綜合應用和動手實踐的能力。如軟件實驗之一“射頻寬帶放大器的設計與仿真”，我們進行了直流分析、設計偏置電路、電路穩定性設計、輸入匹配設計、匹配網絡的實現和原理圖仿真等內容。在2.45GHz處，增益為14dB，噪聲系數小于0.7dB，整個電路無條件穩定，實現射頻寬帶放大器的設計。通過射頻寬帶放大器的實驗，使學生對理論知識有了更深刻的認識，并鍛煉學生的實踐動手能力，達到了預期的效果。
4促進教學團隊的建設
通過“通信電子電路”課程改革與實踐教改項目的實施，不斷吸引教師加入，形成教師團隊，建設一支結構合理、學術水平高、教學能力強的教師梯隊。在完成“通信電子電路”、“通信電子電路實驗”課程的教學、指導電子設計競賽，形成團隊互動，優勢互補、資源共享，提高指導教師的綜合實踐能力，提升競賽成績。
5結語
關鍵詞:專用集成電路設計;創新;教學;探討
中圖分類號:G424文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0920-02
Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course
WU Yu-hua
(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)
Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.
Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss
《專用集成電路設計》是電氣信息類專業開設的一門比較重要的專業課。為了培養寬口徑、基礎扎實的集成電路設計人才,滿足IC行業對人才的大量需求,無論是在微電子專業,還是在相關的其他電氣信息類專業,不少重點高等院校都已經開設了本門課程。在學生已經掌握了模擬電子技術、數字電子技術和一定的晶體管原理知識的基礎上,通過學習《專用集成電路設計》課,進行ASIC設計理論的學習和實踐的強化,進一步掌握集成電路和電路系統的設計知識,提高集成電路設計能力,增長集成電路設計經驗;通過理論教學和實踐教學,來加強電氣信息類專業學生的電路設計基礎、版圖設計基礎以及集成電路設計各環節的驗證知識等,培養學生在集成電路設計方面的研究興趣,為后續課程的學習和進一步的深造打好基礎。
由于專業建設和人才培養的需要,北京電子科技學院同樣開設了《專用集成電路設計》的專業選修課,授課對象是電子信息工程專業的本科生,由于非微電子的專業背景原因,他們并不具備足夠的半導體物理、晶體管原理等知識,因此在本課程的教學過程中,必然要針對具體對象,調整教學內容,創新教學思路,加強教學研究,找到一種適合于非微電子專業本科生的教學思想和教學方法。通過教學實踐,學生對于課程組在這一課程中的創新、探索和具體的教學方法比較認可。這里把我們在《專用集成電路設計》課教學實踐中的初步探索做一些總結,希望與大家分享。
1 結合實際合理設置授課內容,以學生能夠接受為目標
電子信息工程專業的學生在學習《專用集成電路設計》課程之前,已經系統地學習了《電路分析》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《EDA技術》等有關電子技術和電路系統的課程,對于電路系統的設計已經有了一定的理解,并進行過比較系統的動手實踐訓練,為進一步學習《專用集成電路設計》課程打下了比較堅實的知識基礎和實踐基礎。但是由于專業背景的原因,該專業不太可能只是為了《專用集成電路設計》課而專門開設《半導體物理》、《晶體管原理》等這些在微電子專業才有的課程,因此,與微電子專業相比,電子信息工程專業的本科生欠缺有關晶體管原理和半導體工藝等方面的必要知識。在設置授課內容時,必然要考慮到這一點,總的原則應當是以學生能夠接受、但又不應該過于輕松接受為目標,而且要盡量避免與《EDA技術》等課程的知識重復。
根據我們的課程內容設置原則,將《專用集成電路設計》課的講授內容分為以下幾章:第一章:ASIC設計概述;第二章:CMOS邏輯;第三章:ASIC庫設計;第四章:ASIC的前端設計;第五章:ASIC的后端設計;第六章:可測性設計技術;第七章:SOC設計技術簡介。在各章的講授中,占用課時較多的分別是第二章、第三章和第五章。在講授時強調培養學生的系統設計能力,使學生對專用集成電路的設計、制造、測試等一整套流程有一般性、整體性的了解,建立專用集成電路的基本概念和方法,了解IC領域的最新發展趨勢,激發學生潛在的對集成電路前、后端設計的興趣。為了配合理論教學,提升教學效果,還設置了合適的實驗教學內容。
2 注重實驗教學效果,以培養動手實踐能力為目標
集成電路設計類課程除了理論教學以外,實驗教學尤為重要,因為這類課程對學生的訓練重點正是在于動手實驗,提前接觸到未來在進一步的研究和工作中可能會應用到的一些軟件工具、設計流程以及設計技巧等,這樣才能促進學生理論與實踐相結合,真正幫助學生掌握ASIC設計技術。因此本課程要更加注重實驗教學效果,著力培養學生的動手實踐能力,進而使學生能夠更加準確、具體和形象地掌握在課堂上學到的理論知識。根據這一原則,經過試用修訂,我們專門編印了《專用集成電路設計實驗指導書》,根據大綱的變化,使用工具版本的提高,目前已經編印了2007版和2009版的實驗指導書,共設計了五個實驗,具體是:實驗一:IC設計工具的使用;實驗二:單元電路的前端設計;實驗三:標準單元的版圖繪制與驗證;實驗四:四位加法器和減法器ASIC的設計;實驗五:計數器ASIC的設計。每個實驗3學時,其中實驗二、實驗四和實驗五為綜合性、設計性實驗。
選用一種合適的集成電路設計工具是順利進行實踐教學的關鍵。我們選用了美國Tanner Research公司開發的一種優秀集成電路設計工具――Tanner Tools Pro,它雖然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具強大,但它的最大優點是成本低,可以在PC機上使用,而且圖形處理速度快,編輯功能強,便于學習,使用方便,特別適用于高校進行相關的教學和科研工作。Tanner Pro工具在美國和臺灣的很多大學中早已被廣泛應用,臺灣不少IC設計企業也在使用Tanner Pro工具。該工具較新版本為Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理圖編輯)、L-EDIT(版圖編輯)、T-SPICE(電路仿真)、W-EDIT(波形觀察)和LVS(版圖與原理圖比對)等幾個功能不同的子工具,滿足了集成電路設計從前端到后端、設計驗證的一系列過程的需要,完全可以適用于《專用集成電路設計》課程的實踐教學。通過我們在課程實驗、畢業設計等實踐教學環節的使用,發現學生對這個工具上手快、掌握熟,對于以后使用其他的IC設計工具也有一定的幫助,而且培養了他們將來涉足IC設計領域的興趣和信心。圖1是學生在實踐教學中得到的一個版圖設計結果。
3 適當講授最新技術進展,以讓學生跟上行業發展腳步為目標
我們都知道,集成電路設計技術、制造工藝等的發展速度飛快,遵循著集成電路最小特征尺寸以每三年減小70%的速度下降、集成度每年翻一番和價格每兩年下降一半的著名的摩爾定律,集成電路的設計和制造技術發展日新月異。因此,在《專用集成電路設計》的教學過程中,必須要根據教學大綱的要求,在系統講授已經設置好的教學內容的前提下,結合具體授課內容,適當講授最新技術進展,以期讓學生跟上集成電路設計行業發展的腳步,并不斷將這些新技術、新進展、新方法、新工具、新工藝融入到授課內容中,做到授課內容常講常新。其實這除了讓學生可以接受到最新的知識和了解到該領域最新進展之外,同時也是一個教學相長的過程,對于教師的教學和相關科研也是一種無形的促進,可以督促教師不斷地跟蹤與IC設計、制造相關的最新研究成果,并進行精心的組織,將這些成果有機融入到課程教學中,做到授課內容的不斷更新,而且這樣也才能夠避免一份講稿多年重復使用,保證教師在教學中的激情,增強教學效果。
在這里僅僅舉一個具體例子。在一次講授到集成電路工藝的內容時,作者為同學們講授了不斷發展的集成電路工藝水平,以及所遇到的工藝發展瓶頸對于摩爾定律的挑戰,還具體講到了Intel公司新推出的0.45nm工藝的CPU,它采用了大大不同于以往的工藝方法,這次工藝變革可以稱得上是“拯救摩爾定律”的一大技術進展。本次課后,不少同學紛紛通過互聯網等來查閱這一最新工藝的具體情形,表現出了濃厚的學習興趣。
4 創新課程考查方式,以激發學生進一步的研究興趣為目標
一門課程的考查方式如何,對于這門課程能不能按照教師的預想,達到既定的最終教學目的,有著比較重要的作用。傳統的一張試卷去“考”出學生學習效果的方式雖然比較簡單省事,但卻過于單調,雖然從某種程度上能夠考查出學生對這門課程知識的掌握程度,但是對于激發學生在學完這門課程之后,對本學科、本領域進行進一步研究的興趣卻作用不大。由于自從接受學校教育以來經歷了無數次的考試,不少學生厭煩考試的情緒比較嚴重,恨不得考完后把教材、作業、筆記等都馬上丟棄,這是現實存在的、我們必須得承認的事實。從某種意義上說,通過考試來考查學生的學習,有時對最終教學目標的實現會起到一定的反作用。而且單純考試的方式也很難發現學生對于這門課、這個領域、這個行業的獨特想法和創新思路。
作者在《專用集成電路設計》教學過程中,結合課程的專業特點,積極探索并實踐了采用提交論文和現場答辯相結合的課程考查方式,即在課程講授到二分之一左右時,布置給學生論文題目,對于論文的范圍、參考文獻的篇數、論文的格式和字數等做出明確而具體的規范,要求學生在最后一次課之前提交自己的論文,做好答辯ppt,并利用專門的時間集中進行答辯,每位學生對自己準備的論文,進行5分鐘左右的講解,并接受教師和其他學生的提問。通過創新課程考查方式,提交論文和現場答辯相結合,讓學生在準備論文和答辯材料的過程中對專用集成電路設計的有關內容和工藝、方法等有了更加深刻的理解,并有了一個系統的知識梳理過程,現場答辯的方式也更能夠展現學生對于集成電路設計的一些獨特的思路和創新性的理解,學生在經歷這一過程時,也促使自己積極思考,主動研究,努力去探索和集成電路、微電子學有關的一些研究方法和最新進展,激發自己在完成本門課程的學習后、甚至是大學畢業后進行進一步研究的興趣和信心;另外還在這個過程中提升了學生的論文寫作能力、科學研究能力。
5 結束語
《專用集成電路設計》課(或者其他名稱的類似課程)在不少設有微電子學專業的重點大學中開設較為普遍,但在沒有微電子學專業的高校特別是非重點高校中開設并不多,對于該課程教學實踐中的一些具體的方法研究和探討需要更加深入。作者在教學實踐中,緊密圍繞本校、本專業的培養目標,以授課對象為主體,遵循課程的教學規律和科學研究規律,選擇合適的授課內容和教學方法,并且不斷地對此進行探索和研究,收到了初步的教學效果。當然,教學創新永無止境,教學方法的研究和探討不能止步,作為一名年輕教師,在今后的教學實踐中,作者將在加強學習以及與同行交流的前提下,進一步拓寬和創新教學思路,探索和完善教學模式,研究和更新教學內容,學習和探討教學技巧,敢于創新,善于創新,真正做到教好書,育好人。
參考文獻:
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論文關鍵詞：數字電子技術；教學方法；高職教育
《數字電子技術》是電子類專業的專業基礎課程，是一門必修課。它是培養學生具備電子技術的基本知識和技能，和《模擬電子技術》課程共同構成電子類專業的基礎核心課程，是學生必須打下的專業基本功。它以電路基礎課程學習為基礎，是后續單片機、PLC、傳感器、電子測量等專業課程學習的基礎，也為無線電裝接工、調試工等考級考證打下基礎。
高職數字電子技術教學的目標確立是為了更好地指導該課程的教學方向，對有效落實教學體系起到了指導性的作用。圍繞著這個目標建立教材的篩選處理，再依托EDA的技術，強化理論和實踐的教學，最后通過課程的設計創新來形成獨具教學質量的體系。
一、高職數字電子技術教學的目標
實踐教學和理論教學是高職數字電子技術教學綜合體系，通過實驗、實習、課程設計等內容，完成基本操作技能、綜合能力和應用能力的三級能力培養要求，培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力及創新思維的綜合能力。
（一）基本操作技能的培養
實驗是整個實踐教學環節的基礎，可以分為驗證性實驗和設計性實驗。驗證性實驗可以使學生了解器件功能和使用要求，掌握基本測量方法與儀器儀表的使用技能，熟悉實驗操作規范以及學習實驗報告的書寫要求等基本技能，為進一步深入學習理論知識和能力培養奠定基礎。對于初學的學生，必要的驗證性實驗是培養基本操作技能的主要途徑，是素質教育的基礎。
（二）綜合能力的培養
驗證性實驗過多會使學生失去對實驗的“神秘”感和探索欲望，思維缺乏靈活性和創造性。開設綜合性、設計性、實踐性實驗，可以增加實驗的靈活性、創造性，激發學生的求知欲和學習的興趣，使學生能初步地將所學的基本理論知識獨立應用于實踐中。在觀察和探索的基礎上，通過教師的引導激發他們積極思維，逐步提高學生分析問題和解決問題的能力，并使學生的基本技能得到進一步提高。
（三）應用能力的培養
運用虛擬、仿真等技術手段，采用較為先進的EDA技術，一方面可以使實驗更加接近工程實際，激發學生的參與性；另一方面通過接近工程實際的課題，使學生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象，提出多種設想和解決問題的方案。在此基礎上，再引導學生進行收斂思維，確定解決問題的最佳方案，完成方案擬訂、實施方案的設計、電路制作、安裝調試等環節，達到在實踐中學、在實踐中練的目的，使理論與設計融為一體。從工程角度出發促使學生了解科研活動的全過程，增強學生的求知欲和科研意識，體會理論設計與實際中的距離。這不僅能訓練學生思維的邏輯性和獨創性，培養嚴謹的科學態度、科學的思維方式、創新意識和創新能力，還能培養學生的工程觀念，訓練學生工程應用技能，達到培養應用能力的目的。
二、對教材進行適當處理，把握理論上的度
“數字電子技術”是計算機、機電、自動化類專業的一門重要的專業基礎課.當前，隨著以培養技術應用型人才為目標的高職教育的日益發展，以及高職對特色的強烈渴望，迫切需要形成與高職教育培養目標相適應的課程體系。
《數字電子技術》的主要任務是培養學生掌握數字電子方面的基本知識和基本分析、設計方法，訓練學生數字電路制作與調試的基本技能；培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。它共有五大模塊，包括數字邏輯基礎模塊、邏輯門電路模塊、組合邏輯電路模塊、時序邏輯電路模塊和綜合模塊，主要作用就是要求學生能看懂基本電子電路圖，學會使用電子元器件手冊，能制作、調試、軟件仿真、實驗驗證相關電路，了解數字電子技術在實際生活中的應用，培養學生的職業崗位基本能力和職業素質。由于許多中專升格的高職院校目標定位還不夠明確，在辦學上仍處于探索階段，沒有系統的、適合自身辦學特色的教材，所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版，課程內容不適應高職教育的特點，加上大部分高職生（特別是偏遠地區）的學科基礎差、底子較薄，在學習的過程中存在著一些不適應現象，學習效果較差。根據高職教育教學“基本理論教學要以應用為目的，以必需、夠用為度”的基本原則要求，就必須從“廣而深”的知識中選擇、重構“少而精”的教學體系。在教學內容的選擇上就必須考慮實際工程需要，突出基本理論、基本分析方法和知識的應用，傳統的邏輯函數化簡方法像代數法、卡諾圖法只需要簡單分析介紹一下，回避繁瑣的集成電路內部分析和數學推導過程，著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時，可結合原理圖作簡單分析如此：TTL與非門利用T1的多個發射級結構實現“與邏輯”功能，中間級從T2的集電極和發射極分別輸出兩個相位相反的信號，以驅動T3、T4；當輸入信號中有任何一個為低電平時，都將使T1飽和，T2、T4截止，T3導通，輸出端Y為高電平，當輸入信號全是高電平時，則T1倒置工作狀態，其集電結正偏，發射結反偏，使T2、T4飽和，而T3導通，輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導通或截止，電路的輸入、輸出特性，拉電流和灌電流的概念等，不進行詳細的分析和計算，只要求學生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結論、多余輸入端的處理方法和使用中的注意事項，注重理論聯系實際，以會用為最大目標。另外，適當采用清晰的最新的電子元器件實物照片，努力減小與現實實際工程應用差距并爭取同步，增加學生感性認識和進一步提高學生學習興趣。這樣的處理，既可以讓這些基本素質較差的學生理解基本原理，又可以從少學時中留出足夠的技能訓練時間。
三、以EDA技術為支撐，將理論教學與實踐教學融為一體 轉貼于
《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課，其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎，理論與實踐的密切結合，在本門課程中顯得尤為重要。高職教材大多在每章都有演示實驗、驗證性實驗或綜合設計，根據我校實習設備的配備情況，在技能實訓中往往2-5人一組，這樣，經常有學生光看不做，學習缺乏主動性。又由于電子技術教學中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微，設備或元件故障多等問題，在操作過程中，學生會碰到各種不同的問題，教師忙于協助解決，上課效率無法提高，從而影響了整個教學計劃。根據多年的教學實踐，我們把EDA技術引入實驗教學，采用EWB仿真實驗與傳統實驗教學形成互補，以解決上述問題。即在課堂教學中，結合教學內容，運用EDA技術對這些實驗進行仿真，動態配合課堂教學和做虛擬數字電路實驗，讓學生感到如同置身于真實的實驗實訓環境中安裝調試一樣，形象逼真，讓學生在不知不覺中學習，同時可以彌補實驗儀器、元件少的不足以及避免儀器、元器件的損壞，還可以避免因實驗儀器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學生帶來挫折感，保證實驗能在短時間內成功演示或驗證。為了加強學生的實際實踐能力，開設了全天開放的創新實驗室，學生可以利用課余時間結合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設計等，有些學生還結合全國大學生電子設計競賽，進行創新設計和制作。此舉既提高了學生學習的興趣和動手能力，又可以為大學生電子設計競賽培養優秀人才。
四、注重課程設計和創新設計
電子技術課程設計是數字電子技術理論教學完成后進行的一次綜合性訓練，以進一步培養學生綜合運用所學理論知識、獨立設計電子產品和對電子產品實際安裝、調試的能力。學生經過本課程的理論學習和技能實踐后，對于一些中、小規模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎知識已有一定的理解，掌握了電路的基本分析方法和基本設計方法，具備了一定的動手能力，在期末便可結合專業發展實際、現有實驗條件和電子設計競賽、創新設計競賽等，有針對性地進行相應課程設計。課程設計內容由指導教師根據難易分成不同的課題，也可以讓學生自行選題，由指導教師根據學生的掌握情況指定由學習較好的學生擔任課題負責人，其它學生可根據自己的實際情況選擇加入，指導教師要對課題組成員做宏觀調配，一般同一小組中應該有不同層次的學生，以達到優秀的學生帶動較差的學生共同進步的目標。
在課程設計中，在確定設計方案、電路邏輯功能的設計實現、主要參數和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調試、故障排除等，遇到問題時，除了本組成員之間相互討論外，各小組之間也可以參與其中，相互交流，指導教師負責審查，作好啟發、引導工作并幫助學生解決疑難問題。對學習基礎較差的學生，加強輔導與檢查；對學習能力較強的學生，適當提高要求，結合工程實際，增大設計方案的創新性，以充分挖掘學生的潛力，激發學生的創新思維。
通過開展課程設計，全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力，使學生具有創新、創業精神和實踐能力，促進學生知識、能力、素質協調發展。
五、開展多樣化教學，繼續提高教學質量
可以開展諸如項目課程，該教學過程需要不斷地變換教學組織形式，比如完成工作任務時需要采用小組形式，集體講授時需要采用班級形式，討論問題時又需要采用小組形式。在實施項目教學時，相當多的需要模擬企業組織活動結構，讓學習者“身臨其境”。為了適應這種不斷變化的教學組織形式的要求，學校的教學場所，包括課堂桌椅都要做相應變化。
項目化教學提高了學生學習的積極性，分析問題、解決問題、自我探究、自主學習和口頭表達等能力得到很好的發展，并形成了良好學習品質。學生在學習的過程中互相幫助，加強了團結合作意識，增進了同學間的相互了解。這樣既學到了知識，提高了學習興趣，使學生的實際應用能力得到很好的培養和鍛煉，還增強了探索創新精神。
最后，數字電子技術課程的電子課程標準、電子教案、多媒體課件都放在校園網上，學生能通過網絡進行自主學習，我們還通過網絡教學平臺向學生提供各種試題庫和單元測試資源，給學生布置作業，進行網上作業的批閱、網上教學答疑，師生互評等教學活動，有效延伸學生學習的時間和空間。這種學習模式充分發揮信息網絡的開放性、交互性、共享性、超媒體、大容量等優勢，國家中長期教育改革和發展規劃綱要也提出要強化信息技術的應用，鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習，增強運用信息技術分析解決問題能力。
