微電子學專業課程的改革與創新

吳志穎　陸曉東　周濤　吳元慶　李文軍

摘要：根據當前對微電子專業人才培養的基本要求，在總結現今微電子課程教學經驗與方法的基礎上，本文對微電子這門學科的教學模式進行了更加深入的探討。結果表明：在逐步實行更新教學內容、改進教學模式以及加強學科實踐建設的過程中，明顯改善了教學效果，提高了教學質量，從而適應了新世紀人才對擴展知識背景、提高創新能力和提升綜合素質等方面的需求。

關鍵詞：微電子專業課程 教學模式 改革 創新

近30多年來，微電子行業在國內外均獲得了高速發展，隨著產業規模的不斷擴大和技術復雜度的指數級增加，科學界以及工業界對于人才綜合素質的需求都發生了根本性的變化，這一現狀無疑對高等學校的教育提出了巨大的挑戰。這就需要高等學校必須深化改革，創新制度，從而做到與時俱進，以適應新時期經濟下社會發展的客觀要求。因此，深入探討微電子專業課程的教學模式，從而培養新型專業技術人才，這一行動迫在眉睫。在大部分工科專業課程的學習中，很多學生覺得枯燥無味，學習興致缺乏。造成這一現象的原因不僅與學生本身自主學習的意識有關，也與專業課程內容、教授方法的設置息息相關。韓九強與鄭南寧提出的“柔性教育”概念指出，現代教育思想以及現代教育觀念要通過教育模式、教學體系、教學內容和教學方法中充分體現。此方法應用到實際中，就是要根據不同學生的背景、個性以及學習目標，結合行業發展的現狀與需求設計出對應的教學內容與方法，從而培養出適應時代發展的高素質創新型專業人才，

一、教學內容與課程結構的優化與更新

根據微電子領域的發展現狀以及現如今對專業人才的需求，學生雖然在課堂上修讀并掌握了部分數字電路以及C語言編程基礎，但是缺乏對器件的材料特性、微觀結構等知識的掌握以及器件編程的實際操作能力。由于高校的硬件、師資條件以及學生的容納能力均有限，專業課程的門數得到了限制，使得教育無法跟上工業發展的腳步，加之現今的產業的快速發展對專業人才綜合素質要求逐漸提高，這些原因使得學生在現有知識結構上產生了一定程度上的錯位。因此，在這種情形下，教師不僅要教會學生本專業知識，而且要同時結合當前的行業方向和需求，向學生介紹必要的背景知識，培養學生的實踐能力，提高他們專業的綜合素質。

在教學過程中，老師需要向學生介紹基本的數據結構相關知識，以及器件的邏輯功能，并結合器件的硬件結構，以此來培養學生根據器件功能設計程序結構思路的能力。實施此方法后，學生中的課堂反饋顯而易見，大部分學生都能更好的運用所學器件編程知識，編程能力水平也有明顯提高，在器件設計的方法、器件的效率評估等方面都有自己獨到的見解，并可以做到舉一反三。

針對一些學生畢業后可能會從事芯片性能評估測試的相關工作這一問題，調整了專業課程的學習內容，減少了對早期電子器件的詳盡介紹，改為對最新器件知識的學習。帶領學生接觸相關行業的工作內容，以此來增強學生的實際認識，包括在實驗室用小型電子顯微鏡觀察較新的芯片結構、用四探針儀測量芯片電學特性、參觀工廠的研發和測試部門，等等。

在教學效果反饋中可以看出，這種對于教學內容、課程結構的更新與改革的方法是非常有效的。通過改革使學生的學習熱情與自主學習能力得到了提升，提高了學生的出勤率與課后請教老師的次數，與此同時，參與電子競賽的學生人數也明顯增加，學生的自信心顯著增強。這一結果更加肯定了“教學內容與課程結構的優化與更新”這一教學方法。

二、教學模式的改革與創新

教師在課堂教學中不僅要講解必要掌握的專業知識，而且要注重培養學生在實際操作中運用所學知識來分析與解決問題的能力。在教學過程中，教師首先要以大綱為基礎，并結合實際，設計好教學方案。其次，在課堂上要把握好時間安排和學法指導，可采用啟發式教學，增加學生提問以及上臺演示的機會，達到師生互動的教學模式，努力創建學習型課堂。這就要求教師在課堂教學中要善于針對不同的問題增加開放式的討論環節，或實行分組討論，達到幫助學生開拓思路，提高分析技巧，培養學生解決實際問題的能力的目的。

教學過程中采用面向問題的方式從不同的專題角度深入學習關于器件結構以及編程的相關知識，如根據器件的不同類型，以專題形式指導學生進行研究性學習。這種教學方法可以幫助學生在解決實際問題時從多角度進行分析，培養并提升了學生的思考能力水平，把硬件結構和軟件編程有機結合起來，拓展了學生的知識結構和綜合素質。

從學生的反饋可以看出，此改革教學模式是有效的。學生在課余時間中自主進行研究性學習的興趣明顯增加，學習目的和范圍也不僅限于考核內容，部分學生運用所學知識自己動手設計簡單的器件，或者對器件在原有基礎上進行改進，在發現和提出問題的能力上也有顯著提高。

三、課程實踐環境的強化與提升

微電子專業課程在理論講解的同時，還需要加強實踐環節。在課堂學習過程中，教師可以在講授知識的同時借助多媒體設備進行演示，采用理論知識與圖形化結合的教學方式，加深學生的印象。教師可以帶領學生在機房里對如EDA工具、Verilog編程工具等仿真設計工具進行實際操作，增強學生對所學知識掌握的熟練度。此外，學校應加快更新軟件和硬件環境的頻率，使學生能夠接觸到較新的工具和設計方法，更加貼近行業主流，讓學生可以充分利用課堂所學的理論知識進行仿真和優化，培養自身立足理論解決實際問題的能力。

四、結論

更新教學內容，優化課程結構，改進教學模式，強化課堂實踐環境，培養高素質專業人才，是微電子專業課程教育教學改革的核心。經過改革的微電子專業課程與傳統工科專業課程相比，具有時代性強、覆蓋知識面廣、技術更新快等優點。因此，教授這門課程的教師不僅要加強專業基礎，更要力求不斷更新自身知識結構、拓展知識背景、提升專業素養，以適應針對課程特點進行的教學改革。本文通過以上方法嘗試對微電子專業課程進行了初步改革，結果顯而易見。采用這種方式方法，學生既易接受又對本專業產生了更加濃厚的興趣，在培養其研究性學習能力的同時也為其進一步提高工程實踐能力打下了良好的基礎。