啟發(fā)式教學在《半導體集成電路原理與實踐》中的應用

黃瑋

摘 要： 啟發(fā)式教學是注重提高學生思考能力的一種教學方法，有助于培養(yǎng)學生獨立思考和分析解決問題的能力。在《半導體集成電路原理與實踐》課中開展啟發(fā)式教學，有利于學生更好地掌握該專業(yè)課程。

關(guān)鍵詞： 啟發(fā)式教學 學習能力 《半導體集體電路原理與實踐》課程教學

《半導體集成電路原理與實踐》是微電子技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，與前后課程聯(lián)系緊密。學好這門課程對于學生掌握專業(yè)知識來說非常重要。

從學生的情況來說，有些學生的專業(yè)基礎比較薄弱，特別是理科方面的基礎。對于基礎的數(shù)學計算和電路分析方法有一定的了解，卻不能熟練掌握應用。

從課程來說，這門課程本身有一定的難度，理論性比較強，包含了很多分析。這就使得學生在理解和掌握上往往存在困難。傳統(tǒng)教學方法是教師單向地講授，這種單向的講授只是枯燥地向?qū)W生灌輸，重點在于老師而不是學生，缺乏讓學生自己思考研究的過程，最終獲得的學習效果肯定不是很理想。

因此在目前的授課過程中，普遍采用啟發(fā)式的教學方法，這種教學方法更注重教與學的雙向溝通，重點在于學生。在教學中，通過老師開其意，實現(xiàn)學生達其辭的目的，重視學生受啟而發(fā)的過程。教學中，通過啟發(fā)讓學生展開研討，使學生在教學的過程中能更多地發(fā)表自己的觀點，更多地提出疑問。讓學生能夠主動思考，反復思考，加深理解。

課程中每個單元的教學過程都可以分為以下幾個步驟。

（1）明確教學目的。

（2）教師講授（啟）。

（3）學生討論，并自己完成相應的練習。（發(fā)）

（4）總結(jié)練習過程中存在的問題，并讓學生再次通過討論完成更深入的練習。（加深）

（5）最終由學生自己得出相應的結(jié)論，總結(jié)出適合自己的分析方法。

如在講授COMS邏輯門電路這個單元的時候，首先明確這個單元的學習目標：掌握CMOS邏輯門電路的一般電路結(jié)構(gòu)和設計分析方法。然后教師先講授關(guān)于CMOS邏輯門電路的一些理論知識。如復習已經(jīng)學過的關(guān)于CMOS互補對的知識，并根據(jù)CMOS互補對的特點提出CMOS邏輯門設計的一般方法。

圖1 MOS邏輯規(guī)則

*對每個輸入使用一個NMOS/PMOS互補對

*將輸出節(jié)點通過PMOS與電源VDD相連

*將輸出節(jié)點通過NMOS與地（0V）相連

*確保輸出總是一個正確定義的高電平或低電平

根據(jù)這個方法，給學生演示常用的二輸入與非門電路基本結(jié)構(gòu)是如何得到的，并根據(jù)電路中器件的工作狀態(tài)分析電路的功能與器件間連接方式之間的關(guān)系，進行驗證。

圖2 CMOS與非門

針對CMOS與非門電路，除了討論其電路工作原理外，另外還在簡單地討論其開關(guān)特性。結(jié)合已經(jīng)學過的CMOS反相器，引導學生發(fā)現(xiàn)為了保證良好的開關(guān)特性，二輸入與非門中NMOS的尺寸應該對應CMOS反相器中NMOS尺寸的兩倍。并進一步得到結(jié)論：為保證開關(guān)特性，多個晶體管串聯(lián)時，晶體管的尺寸變大，芯片占用面積增加，因此電路設計中應盡量避免多個晶體管串聯(lián)，特別是多個PMOS管串聯(lián)。

教師對二輸入與非門電路進行設計，分析過程的演示，讓學生自己設計分析一些其他的CMOS邏輯門。

圖3 CMOS或非門

這個可讓學生自己畫圖得到，可以叫一個同學在黑板上演示，并讓大家一起分析得到的電路有沒有錯誤。并根據(jù)巡查的結(jié)果，由教師總結(jié)存在的問題。

為了加深印象和理解，另外再給出相對更復雜一些的例子，如，讓學生首先討論如何實現(xiàn)這個邏輯，是否需要進行一些簡單的邏輯轉(zhuǎn)換，其次讓學生自己嘗試設計，檢查學生的設計結(jié)果，最后請同學根據(jù)設計的電路圖分析電路的工作過程，并分析電路的開關(guān)特性。

通過采用啟發(fā)式的教學方法，在教師講授分析的基礎上，引導學生獨立思考問題、解決問題，將講和學結(jié)合在一起，改善學生對重點專業(yè)課程的學習情況。